CN105818803B - 混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法 - Google Patents

混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105818803B
CN105818803B CN201610258518.4A CN201610258518A CN105818803B CN 105818803 B CN105818803 B CN 105818803B CN 201610258518 A CN201610258518 A CN 201610258518A CN 105818803 B CN105818803 B CN 105818803B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
torque
hydraulic pump
vehicle
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610258518.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105818803A (zh
Inventor
吴维
于潮禹
苑士华
胡纪滨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201610258518.4A priority Critical patent/CN105818803B/zh
Publication of CN105818803A publication Critical patent/CN105818803A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105818803B publication Critical patent/CN105818803B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/105—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/12—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to parameters of the vehicle itself, e.g. tyre models
    • B60W40/13—Load or weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638—Engine speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/08—Electric propulsion units
    • B60W2510/081—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/18—Braking system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2530/00—Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
    • B60W2530/10—Weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/215—Selection or confirmation of options
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0666—Engine torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/18—Braking system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/24—Energy storage means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供一种混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法，可以准确控制基于泵/马达和电机的混合动力轨道车辆的驱动装置的转矩，保证电机的输出转矩位于电机高效率区域，实现混合动力轨道车辆驱动装置的协调工作。该转矩控制过程为首先确定当前列车的目标驱动转矩，然后判定当前列车的液压混合动力***所处于的运行模式，最后依据当前列车的目标驱动转矩和运行模式进行转矩分配，根据液压泵/马达功率密度大、能量循环效率高以及能量密度低的特点，合理分配液压泵/马达、电机和摩擦制动器的输出转矩，保证电机的输出转矩位于电机高效率区域。

Description

混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法
技术领域
本发明涉及一种车辆驱动装置的转矩控制***及方法,具体涉及一种基于液压泵/马达和电机的车辆驱动装置的转矩控制***和方法,属于车辆控制技术领域。
背景技术
城市轨道交通***作为现代化百万以上人口大都市的干线交通有很好的效益。然而由于巨大的运量，轨道交通***的牵引耗能非常大，采用再生制动将列车动能回收，将会节约相当可观的能量。然而再生制动反馈的电能会导致电网电压升高等诸多问题，采用电阻可以消耗多余的反馈电能，但节能效果很差；受电池性能的制约，电池储能发展缓慢；而飞轮制造困难、不易维护，并且不适合长时间储能；而液压混合动力所需技术较为成熟，功率密度高，特别适用于运量大、工况固定的轨道交通***。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法，可以准确控制基于泵/马达和电机的混合动力轨道车辆的驱动装置的转矩，保证电机的输出转矩位于电机高效率区域，实现混合动力轨道车辆驱动装置的协调工作。
所述混合动力轨道车辆的驱动装置包括：电机、液压泵/马达、摩擦制动器和液压蓄能器；通过下述方法分配车辆在不同运行模式下的目标驱动转矩：
车辆处于起动模式，且所述液压蓄能器处于充气压力状态时，液压泵/马达不工作，车辆的目标驱动转矩全部由电机提供；
车辆处于起动模式，液压蓄能器处于工作压力状态且此时工作压力满足设定要求时，电机不工作，车辆的目标驱动转矩全部由液压泵/马达提供；
车辆处于起动模式，液压蓄能器处于工作压力状态且此时工作压力不满足设定要求时，若列车的目标驱动转矩位于电机高效率运行时的转矩范围内，则列车的目标驱动转矩全部由电机提供；否则，由液压泵/马达和电机共同提供列车的目标驱动转矩，此时液压泵/马达和电机目标输出转矩的分配方法为：
首先选取电机提供的目标输出转矩为其高效率运行时转矩范围内的最优值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将电机提供的目标输出转矩选取为其高效率运行时转矩范围内的最大值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值仍然大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将液压泵/马达提供的目标输出转矩选取为其在当前转速下所能提供的最大转矩值，电机提供的目标转矩为列车的目标驱动转矩与液压泵/马达提供的目标转矩的差值；
车辆处于匀速行驶模式时，液压泵/马达不工作，车辆的目标驱动转矩全部由电机提供；
车辆处于加速行驶模式时，若列车的目标驱动转矩位于电机高效率运行时的转矩范围内，则列车的目标驱动转矩全部由电机提供；否则，由液压泵/马达和电机共同提供列车的目标驱动转矩，此时液压泵/马达和电机的目标输出转矩分配方法为：
首先选取电机提供的目标输出转矩为其高效率运行时转矩范围内的最优值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将电机提供的目标输出转矩选取为其高效率运行时转矩范围内的最大值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值仍然大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将液压泵/马达提供的目标输出转矩选取为其在当前转速下所能提供的最大转矩值，电机提供的目标转矩为列车的目标驱动转矩与液压泵/马达提供的目标转矩的差值；
车辆处于紧急制动模式时，电机和液压泵/马达均不工作，车辆的目标驱动转矩全部由摩擦制动器提供；
车辆处于正常制动模式时，当车速大于设定值时，采用液压泵/马达制动，此时车辆的目标驱动转矩全部由液压泵/马达的目标转矩提供；当车速小于等于设定值不足以使液压泵/马达制动时，利用摩擦制动器制动，此时车辆的目标驱动转矩全部由摩擦制动器提供。
基于上述转矩控制方法的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***包括：管理模块、控制模块和执行模块；
所述管理模块采集车辆驾驶员操纵行为的信号，并结合当前车辆的行驶速度和行驶负载，确定当前车辆行驶所需要的目标驱动转矩；并将得到的目标驱动转矩发送给所述控制模块；
所述控制模块依据得到的目标驱动转矩，分配车辆在不同运行模式下液压泵/马达、电机和摩擦制动器的目标输出转矩；所述控制模块包括：车辆模式判定模块、液压泵/马达转矩估计模块和车辆转矩分配模块；
其中所述车辆模式判定模块依据接收到的当前车辆的行驶速度信号、车辆的行驶负载信号、车辆驾驶员操纵信号、液压泵/马达转速信号、液压蓄能器压力信号、电机转速信号，以及摩擦制动器等信号，判定车辆当前的运行模式，所述车辆的运行模式包括：起动模式、行驶模式和制动模式；
所述液压泵/马达转矩估计模块依据接收到的液压泵/马达转速信号和液压蓄能器压力信号，结合液压泵/马达效率曲线查出当前转速下的液压泵/马达所能提供的最大转矩；
所述车辆转矩分配模块依据车辆模式判定模块所判定的车辆当前的运行模式以及液压泵/马达转矩估计模块获得的当前转速下的液压泵/马达所能提供的最大转矩，分配当前运行模式下液压泵/马达、电机以及摩擦制动器的目标输出转矩；
所述执行模块包括：液压泵/马达指令执行模块、电机指令执行模块、液压蓄能器指令执行模块和摩擦制动器指令执行模块；所述液压泵/马达指令执行模块用于向液压泵/马达输出排量控制指令，使其输出转矩与分配的目标输出转矩一致；所述电机指令执行模块用于向电机输出控制指令，使其输出转矩与分配的目标输出转矩一致；所述液压蓄能器指令执行模块用于向液压蓄能器输出压力指令以控制液压蓄能器的压力；所述摩擦制动器指令执行模块用于向摩擦制动器输出控制指令，使其输出转矩与分配的目标输出转矩一致。
有益效果：
本发明的控制方法根据液压泵/马达功率密度大、能量循环效率高以及能量密度低的特点，合理分配液压泵/马达、电机和摩擦制动器的输出转矩，尽可能保证电机的输出转矩位于电机高效率区域，实现混合动力轨道车辆驱动装置的协调工作。
附图说明
图1为本发明提出的基于液压泵/马达和电机的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***和方法的结构图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例提供一种基于液压泵/马达和电机的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***和控制方法，如图1所示
混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制方法具体为：
步骤一：根据传感器采集到的混合动力轨道车辆(简称列车)当前的行驶速度信号、行驶负载信号、驾驶员操纵信号、液压蓄能器压力信号、液压泵/马达转速信号、摩擦制动器信号以及电机转速信号，判定当前列车的混合动力轨道车辆驱动装置所处于的运行模式；该混合动力轨道车辆驱动装置的运行模式包括：起动模式、行驶模式、制动模式。
步骤二：根据列车当前的行驶速度、行驶负载以及步骤一中所判定的当前列车的混合动力轨道车辆驱动装置所处于的运行模式，估算当前列车的目标驱动转矩。
步骤三：根据传感器采集的液压蓄能器的压力信号和液压泵/马达的转速信号，再结合已知的液压泵/马达效率曲线查出当前转速下的液压泵/马达能提供的最大转矩。
步骤四：列车的转矩分配：
查找当前状态下电机特性曲线上对应的电机高效率运行时电机的转矩范围，并与液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩以及步骤二中所估算的当前列车的目标驱动转矩进行对比，再参考液压蓄能器的压力，分配当前状态下液压泵/马达、电机以及摩擦制动器所需提供的目标输出转矩，具体如下：
(1)列车起动，且液压蓄能器处于充气压力状态时，液压泵/马达不工作，列车的目标驱动转矩全部由电机提供；
(2)列车起动，液压蓄能器处于工作压力状态且此时工作压力充足时，电机不工作，列车的目标驱动转矩全部由液压泵/马达提供；
(3)列车起动，液压蓄能器处于工作压力状态且此时工作压力不足时，若列车的目标驱动转矩位于电机高效率运行时的转矩范围内，则列车的目标驱动转矩全部由电机提供；否则，由液压泵/马达和电机共同提供列车的目标驱动转矩，此时液压泵/马达和电机的目标输出转矩分配方法为：
首先选取电机提供的目标输出转矩为其高效率运行时转矩范围内的最优值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将电机提供的目标输出转矩选取为其高效率运行时转矩范围内的最大值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值仍然大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将液压泵/马达提供的目标输出转矩选取为其在当前转速下所能提供的最大转矩值，电机提供的目标转矩为列车的目标驱动转矩与液压泵/马达提供的目标转矩的差值；
(4)列车匀速行驶时，液压泵/马达不工作，列车的目标驱动转矩全部由电机提供；
(5)列车加速行驶时，若列车的目标驱动转矩位于电机高效率运行时的转矩范围内，则列车的目标驱动转矩全部由电机提供；否则，由液压泵/马达和电机共同提供列车的目标驱动转矩，此时液压泵/马达和电机的目标输出转矩分配方法为：
首先选取电机提供的目标输出转矩为其高效率运行时转矩范围内的最优值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将电机提供的目标输出转矩选取为其高效率运行时转矩范围内的最大值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为列车的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值仍然大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将液压泵/马达提供的目标输出转矩选取为其在当前转速下所能提供的最大转矩值，电机提供的目标转矩为列车的目标驱动转矩与液压泵/马达提供的目标转矩的差值；
(6)列车紧急制动时，电机和液压泵/马达均不工作，列车的目标驱动转矩全部由摩擦制动器提供；
(7)列车正常制动，车速充足时，采用液压泵/马达制动，此时列车的目标驱动转矩全部由液压泵/马达的目标转矩提供；当车速降低到不足以使液压泵/马达制动时，利用摩擦制动器制动，此时列车的目标驱动转矩全部由摩擦制动器提供；
然后根据上述步骤得到的液压泵/马达的目标驱动转矩、当前状态下液压泵/马达的转速、液压蓄能器的工作压力和液压泵/马达工作效率曲线得到液压泵/马达的排量控制指令，液压泵/马达依据该控制指令输出相应的目标转矩；根据上述步骤得到的电机的目标驱动转矩、当前状态电机的转速和电机控制指令随输出转矩、转速变化数据表，得到电机的控制指令，电机依据该控制指令输出相应的目标转矩；根据上述步骤得到的摩擦制动器的目标驱动转矩和摩擦制动器控制指令随输出转矩的变化数据表，得到摩擦制动器的控制指令，摩擦制动器依据该控制指令输出相应的目标转矩。
基于该方法所设计的混合动力轨道车辆驱动装置转矩控制***包括以下三层模块：管理模块、控制模块和执行模块。
其中管理模块是整个控制***的基础，管理模块通过采集列车驾驶员操纵行为的信号，并结合当前列车行驶速度和行驶负载等信号，确定当前状态下列车行驶所需要的目标驱动转矩，该目标驱动转矩为整个控制***分配管理的目标和依据。
所述控制模块作用是根据管理模块得到的目标驱动转矩，合理分配各种模式下液压泵/马达、电机和摩擦制动器的目标输出转矩，并通过控制模块和执行模块之间的传送接口向各个部件控制器发出控制指令。所述控制模块包括：列车模式判定模块、液压泵/马达转矩估计模块和列车转矩分配模块。
其中所述列车模式判定模块依据接收到的当前列车的行驶速度信号、列车的行驶负载信号、列车驾驶员操纵信号、液压泵/马达转速信号、液压蓄能器压力信号、电机转速信号，以及摩擦制动器等信号，判定当前列车处于何种运行模式，所述列车的运行模式包括：起动模式、行驶模式和制动模式。
所述液压泵/马达转矩估计模块依据接收到的液压泵/马达转速信号和液压蓄能器压力信号，再结合液压泵/马达效率曲线查出当前转速下的液压泵/马达所能提供的最大转矩。
所述列车转矩分配模块依据列车模式判定模块输出的当前列车的运行模式以及液压泵/马达转矩估计模块输出的当前转速下的液压泵/马达所能提供的最大转矩，确定各种运行模式下电机、液压泵/马达以及摩擦制动器的目标输出转矩，即完成列车转矩的分配。
所述执行模块中的各个部件(电机、液压泵/马达以及摩擦制动器)控制器根据控制模块的控制命令独立的控制各自的被控对象，并将各个被控部件的状态变量向控制模块反馈。具体包括：液压泵/马达指令执行模块、电机指令执行模块、液压蓄能器指令执行模块和摩擦制动器指令执行模块；其中液压泵/马达指令执行模块用于输出液压泵/马达当前目标转矩指令，通过控制液压泵/马达的斜盘倾角控制液压泵/马达的排量；电机指令执行模块输出电机控制指令以控制电机操纵元件；液压蓄能器执行指令模块输出液压蓄能器压力指令以控制液压蓄能器的压力和油路的开启和关闭；摩擦制动器执行指令模块用于输出摩擦制动器控制等指令以控制摩擦制动器操纵元件。
上述管理模块、控制模块和执行模块构成了控制器，驾驶员列车操纵信号、列车运行负载信号、列车运行速度信号、液压泵/马达转速信号、液压泵/马达排量信号、电动机转速信号、液压蓄能器压力信号和摩擦制动器工作状态信号连接到控制器的输入端；液压泵/马达控制、液压蓄能器控制、电机控制和列车运行参数显示连接到控制器的输出端口。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制方法，所述混合动力轨道车辆的驱动装置包括：电机、液压泵/马达、摩擦制动器和液压蓄能器；其特征在于：通过下述方法分配车辆在不同运行模式下的目标驱动转矩：
车辆处于起动模式，且所述液压蓄能器处于充气压力状态时，液压泵/马达不工作，车辆的目标驱动转矩全部由电机提供；
车辆处于起动模式，液压蓄能器处于工作压力状态且此时工作压力满足设定要求时，电机不工作，车辆的目标驱动转矩全部由液压泵/马达提供；
车辆处于起动模式，液压蓄能器处于工作压力状态且此时工作压力不满足设定要求时，若车辆的目标驱动转矩位于电机高效率运行时的转矩范围内，则车辆的目标驱动转矩全部由电机提供；否则，由液压泵/马达和电机共同提供车辆的目标驱动转矩，此时液压泵/马达和电机目标输出转矩的分配方法为：
首先选取电机提供的目标输出转矩为其高效率运行时转矩范围内的最优值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为车辆的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将电机提供的目标输出转矩选取为其高效率运行时转矩范围内的最大值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为车辆的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值仍然大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将液压泵/马达提供的目标输出转矩选取为其在当前转速下所能提供的最大转矩值，电机提供的目标转矩为车辆的目标驱动转矩与液压泵/马达提供的目标转矩的差值；
车辆处于匀速行驶模式时，液压泵/马达不工作，车辆的目标驱动转矩全部由电机提供；
车辆处于加速行驶模式时，若车辆的目标驱动转矩位于电机高效率运行时的转矩范围内，则车辆的目标驱动转矩全部由电机提供；否则，由液压泵/马达和电机共同提供车辆的目标驱动转矩，此时液压泵/马达和电机的目标输出转矩分配方法为：
首先选取电机提供的目标输出转矩为其高效率运行时转矩范围内的最优值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为车辆的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将电机提供的目标输出转矩选取为其高效率运行时转矩范围内的最大值，液压泵/马达提供的目标输出转矩为车辆的目标驱动转矩与电机提供的目标输出转矩的差值；若该差值仍然大于液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩值，则将液压泵/马达提供的目标输出转矩选取为其在当前转速下所能提供的最大转矩值，电机提供的目标转矩为车辆的目标驱动转矩与液压泵/马达提供的目标转矩的差值；
车辆处于紧急制动模式时，电机和液压泵/马达均不工作，车辆的目标驱动转矩全部由摩擦制动器提供；
车辆处于正常制动模式时，当车速大于设定值时，采用液压泵/马达制动，此时车辆的目标驱动转矩全部由液压泵/马达的目标转矩提供；当车速小于等于设定值不足以使液压泵/马达制动时，利用摩擦制动器制动，此时车辆的目标驱动转矩全部由摩擦制动器提供。
2.如权利要求1所述的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制方法，其特征在于，当前车辆的目标驱动转矩由当前混合动力轨道车辆驱动装置所处于的运行模式以及车辆当前的行驶速度和行驶负载确定。
3.如权利要求1所述的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制方法，其特征在于，所述液压泵/马达在当前转速下所能提供的最大转矩由液压蓄能器的压力信号和液压泵/马达的转速信号，结合液压泵/马达效率曲线获得。
4.基于权利要求1所述的转矩控制方法的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***，其特征在于，包括：管理模块、控制模块和执行模块；
所述管理模块采集车辆驾驶员操纵行为的信号，并结合当前车辆的行驶速度和行驶负载，确定当前车辆行驶所需要的目标驱动转矩；并将得到的目标驱动转矩发送给所述控制模块；
所述控制模块依据得到的目标驱动转矩，分配车辆在不同运行模式下液压泵/马达、电机和摩擦制动器的目标输出转矩；所述控制模块包括：车辆模式判定模块、液压泵/马达转矩估计模块和车辆转矩分配模块；
其中所述车辆模式判定模块依据接收到的当前车辆的行驶速度信号、车辆的行驶负载信号、车辆驾驶员操纵信号、液压泵/马达转速信号、液压蓄能器压力信号、电机转速信号，以及摩擦制动器等信号，判定车辆当前的运行模式，所述车辆的运行模式包括：起动模式、行驶模式和制动模式；
所述液压泵/马达转矩估计模块依据接收到的液压泵/马达转速信号和液压蓄能器压力信号，结合液压泵/马达效率曲线查出当前转速下的液压泵/马达所能提供的最大转矩；
所述车辆转矩分配模块依据车辆模式判定模块所判定的车辆当前的运行模式以及液压泵/马达转矩估计模块获得的当前转速下的液压泵/马达所能提供的最大转矩，分配当前运行模式下液压泵/马达、电机以及摩擦制动器的目标输出转矩；
所述执行模块包括：液压泵/马达指令执行模块、电机指令执行模块、液压蓄能器指令执行模块和摩擦制动器指令执行模块；所述液压泵/马达指令执行模块用于向液压泵/马达输出排量控制指令，使其输出转矩与分配的目标输出转矩一致；所述电机指令执行模块用于向电机输出控制指令，使其输出转矩与分配的目标输出转矩一致；所述液压蓄能器指令执行模块用于向液压蓄能器输出压力指令以控制液压蓄能器的压力；所述摩擦制动器指令执行模块用于向摩擦制动器输出控制指令，使其输出转矩与分配的目标输出转矩一致。
5.如权利要求4所述的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***，其特征在于，液压泵/马达的排量控制指令中液压泵/马达的排量由液压泵/马达的目标驱动转矩、当前状态下液压泵/马达的转速、液压蓄能器的工作压力和液压泵/马达工作效率曲线得到。
6.如权利要求4所述的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***，其特征在于，电机的控制指令由电机的目标驱动转矩、电机的当前转速和电机控制指令随输出转矩、转速变化数据表得到。
7.如权利要求4所述的混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***，其特征在于，摩擦制动器的控制指令由摩擦制动器的目标驱动转矩和摩擦制动器控制指令随输出转矩的变化数据表得到。
CN201610258518.4A 2016-04-22 2016-04-22 混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法 Active CN105818803B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610258518.4A CN105818803B (zh) 2016-04-22 2016-04-22 混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610258518.4A CN105818803B (zh) 2016-04-22 2016-04-22 混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105818803A CN105818803A (zh) 2016-08-03
CN105818803B true CN105818803B (zh) 2018-05-08

Family

ID=56526406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610258518.4A Active CN105818803B (zh) 2016-04-22 2016-04-22 混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105818803B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111959484B (zh) * 2020-08-18 2022-10-25 北京理工大学 电机液压泵/马达复合驱动装置的控制***及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101920722A (zh) * 2010-07-16 2010-12-22 徐工集团工程机械股份有限公司江苏徐州工程机械研究院 并联式液压混合动力车辆转矩控制***及方法
CN104442767A (zh) * 2014-12-23 2015-03-25 清华大学 具有能量回馈和esp功能的液压制动***及其控制方法
CN104986028A (zh) * 2015-07-15 2015-10-21 北京信息科技大学 一种车辆混合驱动***
CN104999904A (zh) * 2015-07-27 2015-10-28 北京理工大学 基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4297286B2 (ja) * 2006-01-26 2009-07-15 ジヤトコ株式会社 自動変速機の制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101920722A (zh) * 2010-07-16 2010-12-22 徐工集团工程机械股份有限公司江苏徐州工程机械研究院 并联式液压混合动力车辆转矩控制***及方法
CN104442767A (zh) * 2014-12-23 2015-03-25 清华大学 具有能量回馈和esp功能的液压制动***及其控制方法
CN104986028A (zh) * 2015-07-15 2015-10-21 北京信息科技大学 一种车辆混合驱动***
CN104999904A (zh) * 2015-07-27 2015-10-28 北京理工大学 基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105818803A (zh) 2016-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101332774B (zh) 汽车制动能量再生控制方法
CN104260720B (zh) 一种混联混合动力控制***及采用该***实现的控制方法
CN103738192B (zh) 双电机两档驱动***及其制动控制方法
CN106274444A (zh) 工程机械混联动力***
CN105501078A (zh) 一种四轮独立驱动电动汽车协同控制方法
CN103481766B (zh) 一种电动汽车的驱动***和方法
CN105774564A (zh) 一种混合动力车能量回馈方法及***
CN102166963A (zh) 一种纯电动汽车制动能量回馈控制方法
CN102166962A (zh) 一种纯电动汽车制动能量回馈控制***
CN101814876A (zh) 一种电动汽车后桥双电机驱动控制***
CN104477051B (zh) 一种双驱轴双电机纯电动车驱动电机功率差异化匹配方法
CN105473403A (zh) 对传递至混合动力车辆的驱动车轮的扭矩的控制
CN108656938A (zh) 纯电动汽车及其动力驱动***及其控制方法
CN203543617U (zh) 一种电动汽车的双电机驱动***
WO2011024707A1 (ja) 電動産業車両
CN108263216A (zh) 一种轮毂电机驱动汽车再生制动***及制动方法
CN103625462A (zh) 节能型串联混合动力拖拉机的控制方法
CN103158698A (zh) 一种用于机动车辆的驱动***以及用于运行这种驱动***的方法
CN105818803B (zh) 混合动力轨道车辆驱动装置的转矩控制***及方法
CN102616125B (zh) 一种提供液压蓄能混合动力的***和方法
CN202413783U (zh) 一种混合动力汽车的双模糊能量控制管理***
CN208376535U (zh) 再生制动控制***
CN103171429B (zh) 基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置
CN205523762U (zh) 一种双电机电动汽车动力总成
CN106536247A (zh) 动能回收***的控制

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant