CN103072577B - 一种双驱动单元控制设备、方法、系统及工程车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双驱动单元控制设备、方法、系统及工程车辆。双驱动单元控制设备，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，该控制设备包括：接收装置，用于接收与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及控制装置，用于根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩，并控制所述辅助驱动单元输出所述输出扭矩。本发明可以通过计算出合适的辅助驱动单元的输出扭矩并控制辅助驱动单元按照该输出扭矩输出，从而可以保证为工程车辆提供其所需的驱动力，并能够使得工程车辆在单驱动源和双驱动源之间切换时能够平稳衔接。

Description

一种双驱动单元控制设备、方法、系统及工程车辆

技术领域

本发明涉及工程车辆，具体地，涉及一种双驱动单元控制设备、方法、系统及工程车辆。

背景技术

在工程车辆领域，大多数的工程车辆采用机械传动驱动。在一般的工程车辆中，发动机通过离合器、变速箱、传动轴、分动箱将动力传动给各个驱动桥就可以完成对车辆的驱动，但对于对于重型的工程车辆，由于其负载非常大，行驶的阻力也大，上述的工程车辆的驱动方式可能就无法满足需求。为了满足重型的工程车辆的动力性能指标，例如工程车辆能够完成的最大爬坡度等等，就需要提供更大功率的发动机以及更多的驱动桥。现有技术中，为了增加驱动力，一般采用并联式混合动力驱动，也就是增加一个驱动源，新增的驱动源与现有的驱动源并联共同作用于变速箱，并通过变速箱输出共同作用于驱动桥，从而为工程车辆提供更大的驱动力。

虽然上述的技术方案能够提供更大的驱动力，但是对于工程车辆而言，由于其车身较长，驱动桥较多，从而导致传动系统的布置非常困难。为了为工程车辆提供更大的驱动力，并避免上述技术方案存在的缺陷，目前逐渐采用增加辅助驱动单元，通过利用辅助动力源和独立的驱动传动系统来驱动不同的桥。这种设计可以在工程车辆在特殊工况下，例如爬坡时，打开辅助动力源来提供辅助驱动力，在正常工况行驶时，关闭辅助动力源而由现有的主驱动单元提供驱动力，从而在保证能够提供足够驱动力的同时，也能够方便地安置传动系统。

由于主驱动单元和辅助驱动单元相互独立，如何使主驱动单元和辅助驱动单元相互配合就变得非常关键。匹配较差的话会引起主驱动单元和辅助驱动单元冲突，例如主驱动单元驱动力较小，而辅助驱动单元驱动力较大时会推着工程车辆运动，或者又如主驱动单元驱动力很大，而辅助驱动单元驱动力较小时，辅助驱动单元就不能起到应当的辅助作用，反而会被主驱动单元拖动。此外，如果匹配较差，在单驱动源和双驱动源之间切换时将无法维持平稳衔接。现有技术中还没有能够使主驱动单元和辅助驱动单元密切配合的成熟技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种双驱动单元控制设备、方法、系统及工程车辆，使得工程车辆的主驱动单元和辅助驱动单元能够密切配合。

本发明提供了一种双驱动单元控制设备，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，其特征在于，该控制设备包括：接收装置，用于接收与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及控制装置，用于根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩，并控制所述辅助驱动单元输出所述输出扭矩。

相应地，本发明提供了一种双驱动单元控制方法，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，其特征在于，该控制方法包括：接收与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩，并控制所述辅助驱动单元输出所述输出扭矩。

相应地，本发明提供了一种双驱动单元控制系统，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，该控制系统包括：检测装置，用于检测与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及所述的控制设备。

相应地，本发明提供了一种工程车辆，该工程车辆包括所述的控制系统。

本发明可以通过计算出合适的辅助驱动单元的输出扭矩并控制辅助驱动单元按照该输出扭矩输出，从而可以保证为工程车辆提供其所需的驱动力，并能够使得工程车辆在单驱动源和双驱动源之间切换时能够平稳衔接。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的双驱动单元控制设备示意图；

图2是本发明提供的控制装置与主驱动单元和辅助驱动单元的连接关系示意图；

图3A是发动机特性曲线示意图；

图3B是发动机的转速与辅助驱动单元的输出扭矩之间的关系示意图；

图3C是车速与与辅助驱动单元的输出扭矩之间的关系示意图；

图4是本发明提供的双驱动单元控制方法流程示意图；

图5是本发明提供的双驱动单元控制系统结构示意图。

附图标记说明

100接收装置200控制装置

300检测装置10发动机

11变速箱12分动箱

13主驱动桥20辅助驱动源

21辅助驱动传动系统22辅助驱动桥

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了本发明提供的双驱动单元控制设备示意图，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，该控制设备包括：接收装置100，用于接收与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及控制装置200，用于根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩，并控制所述辅助驱动单元输出所述输出扭矩。通过计算出合适的辅助驱动单元的输出扭矩并控制辅助驱动单元按照该输出扭矩输出，从而可以保证为工程车辆提供其所需的驱动力，并能够使得工程车辆在单驱动源和双驱动源之间切换时能够平稳衔接。

主驱动单元包括发动机10、变速箱11、分动箱12以及主驱动桥13，发动机10用来提供动力，经由变速箱11、分动箱12最终作用在主驱动桥13上来驱动车辆行驶。辅助驱动单元包括辅助动力源20、辅助驱动传动系统21以及辅助驱动桥22，辅助动力源20用于提供动力，经由辅助驱动传动系统21作用在辅助驱动桥22上来驱动车辆行驶。图2示出了控制装置200与主驱动单元以及辅助驱动单元的连接关系图。发动机10、变速箱11、分动箱12以及主驱动桥13依次连接，并且发动机10、变速箱11以及主驱动桥13还分别与控制装置200连接；辅助动力源20、辅助驱动系统21以及辅助驱动桥22依次连接，并且辅助驱动系统21还与控制装置200连接。通过这种连接可以实现向控制装置200提供与与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数，并且控制装置200可以根据该参数控制辅助驱动单元输出相应的输出扭矩。

优选地，与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数包括车速、所述发动机的转速以及当前的变速箱档位。控制装置200在获得车速、发动机的转速以及当前的变速箱档位以后，可以根据下式计算出中间变量M(v)：

$\left\{\begin{array}{c}M\left(v\right)=M_{\max },v\≤v_0\\ M\left(v\right)=\frac{W_{\max }}{v},v>v_0\end{array}\right.---\left(1\right);$

其中v为车速，M_max为辅助驱动系统的最大输出扭矩，W_max为所述辅助动力源的最大功率。控制装置200根据v与v₀之间的关系计算出M(v)，该中间变量M(v)与车速之间的关系与图3C所示。

在得到M(v)以后，可以继续利用下式计算中间变量M(Ne)：

$\left\{\begin{array}{c}M\left(\mathrm{Ne}\right)=M\left(v\right)\·\frac{\mathrm{Ne}-{\mathrm{Ne}}_0}{{\mathrm{Ne}}_1-{\mathrm{Ne}}_0},{\mathrm{Ne}}_0\≤\mathrm{Ne}\≤{\mathrm{Ne}}_1\\ M\left(\mathrm{Ne}\right)=M_{\max },\mathrm{Ne}\≥{\mathrm{Ne}}_1\end{array}\right.---\left(2\right);$

其中Ne为发动机的转速，Ne₀为发动机的怠速，Ne₁为发动机输出最大扭矩时的转速。Ne₀可以预先设置，Ne₁可以根据发动机特性曲线得到。

图3A示出了发动机特性曲线，发动机的输出扭矩由发动机转速决定。从图中可以看出，发动机转速在怠速Ne₀和Ne₁之间变化时，发动机的输出扭矩M_e随转速增大而单调递增，其中在怠速Ne₀时输出扭矩为M_emin，在转速Ne₁时输出扭矩为M_emax。为了使主驱动单元和辅助驱动单元密切配合，在发动机输出扭矩达到最大扭矩点时（发动机转速为Ne₁），辅助驱动单元也达到最大输出扭矩。辅助驱动单元的输出扭矩与转速之间的关系如图3B所示，在发动机的转速为Ne₁时，辅助驱动单元的输出扭矩达到最大输出扭矩M_max。从图3B可以看出，辅助驱动单元的输出扭矩M与发动机转速之间呈线性关系。

在得到中间变量M(Ne)以后，可以代入下式求出辅助驱动单元应当输出的扭矩：

$M\left(b_i\right)=M\left(\mathrm{Ne}\right)\·\frac{b_i}{b_1}---\left(3\right)$

其中b_i为所述当前的变速箱档位对应的速比，i为正整数，b₁为所述变速箱的最小档位对应的速比，M(b_i)为所述辅助驱动单元的输出扭矩。

通过上述公式（1）-公式（3）求出辅助驱动单元应当输出的输出扭矩后，可以向辅助驱动单元发送控制信号，辅助驱动单元根据该控制信号输出相应的输出扭矩，从而完成了主驱动单元与辅助驱动单元之间的配合，即实现了主驱动单元与辅助驱动单元之间的扭矩匹配，如图2中的双箭头所示。

图4示出了控制装置计算辅助驱动单元的输出扭矩的具体流程，具体包括：

接收车速、发动机的转速以及当前的变速箱档位（步骤301），然后根据 $\left\{\begin{array}{c}M\left(v\right)=M_{\max },v\≤v_0\\ M\left(v\right)=\frac{W_{\max }}{v},v>v_0\end{array}\right.$ 计算M(v)（步骤302），其中v为车速， $v_0=\frac{W_{\max }}{M_{\max }},$ M_max为辅助驱动系统的最大输出扭矩，W_max为所述辅助动力源的最大功率。控制装置200根据v与v₀之间的关系计算出M(v)，该M(v)与车速之间的关系与图3C所示。在计算出M(v)之后，可以利用M(v)以及 $\left\{\begin{array}{c}M\left(\mathrm{Ne}\right)=M\left(v\right)\·\frac{\mathrm{Ne}-{\mathrm{Ne}}_0}{{\mathrm{Ne}}_1-{\mathrm{Ne}}_0},{\mathrm{Ne}}_0\≤\mathrm{Ne}\≤{\mathrm{Ne}}_1\\ M\left(\mathrm{Ne}\right)=M_{\max },\mathrm{Ne}\≥{\mathrm{Ne}}_1\end{array}\right.$ 计算M(Ne)（步骤303），其中Ne为发动机的转速，Ne₀为发动机的怠速，Ne₁为发动机输出最大扭矩时的转速。Ne₀可以预先设置，Ne₁可以根据发动机特性曲线得到。最后根据M(Ne)以及得到M(b_i)（步骤304），其中b_i为所述当前的变速箱档位对应的速比，i为正整数，b₁为所述变速箱的最小档位对应的速比，M(b_i)为所述辅助驱动单元的输出扭矩。

相应地，本发明提供了一种双驱动单元控制方法，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，该控制方法包括：接收与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩，并控制所述辅助驱动单元输出所述输出扭矩。

相应地，本发明还提供了一种双驱动单元控制系统，如图5所示包括接收装置100、控制装置200以及检测装置300，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，检测装置300用于检测与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数。检测装置300可以包括发动机转速传感器、档位传感器以及车速传感器，以便向控制装置200提供发动机转速、当前的变速箱档位以及车速等参数，该参数可供控制装置200计算出辅助驱动单元的输出扭矩。

相应地，本发明提供了一种工程车辆，该工程车辆包括所述的控制系统。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种双驱动单元控制设备，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，其特征在于，该控制设备包括：

接收装置，用于接收与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及

控制装置，用于根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩，并控制所述辅助驱动单元输出所述输出扭矩；

其中，所述主驱动单元包括发动机、变速箱、分动箱以及主驱动桥，所述发动机、所述变速箱、所述分动箱以及所述主驱动桥依次连接，并且所述发动机、所述变速箱以及所述主驱动桥还分别与所述控制装置连接；所述辅助驱动单元包括辅助动力源、辅助驱动系统以及辅助驱动桥，所述辅助动力源、所述辅助驱动系统以及所述辅助驱动桥依次连接，并且所述辅助驱动系统还与所述控制装置连接；以及，其中与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数包括车速、所述发动机的转速以及当前的变速箱档位。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置根据下式确定所述辅助驱动单元的输出扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}M\left(v\right)=M_{max},v\≤v_0\\ M\left(v\right)=\frac{W_{\max }}{v},v>v_0\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}M\left(Ne\right)=M\left(v\right)\·\frac{Ne-{\mathrm{Ne}}_0}{{\mathrm{Ne}}_1-{\mathrm{Ne}}_0},{\mathrm{Ne}}_0\≤Ne\≤{\mathrm{Ne}}_1\\ M\left(Ne\right)=M_{\max },Ne\≥{\mathrm{Ne}}_1\end{array}\right.;$

$M\left(b_i\right)=M\left(Ne\right)\·\frac{b_i}{b_1};$

其中，M_max为所述辅助驱动系统的最大输出扭矩，W_max为所述辅助动力源的最大功率，v为车速，Ne为所述发动机的转速，Ne₀为所述发动机的怠速，Ne₁为所述发动机输出最大扭矩时的转速，b_i为所述当前的变速箱档位对应的速比，i为正整数，b₁为所述变速箱的最小档位对应的速比，M(b_i)为所述辅助驱动单元的输出扭矩，M(v)和M(Ne)均为中间变量。

3.一种双驱动单元控制方法，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，其特征在于，该控制方法包括：

接收与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及

根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩，并控制所述辅助驱动单元输出所述输出扭矩；

其中，所述主驱动单元包括发动机、变速箱、分动箱以及主驱动桥，所述发动机、所述变速箱、所述分动箱以及所述主驱动桥依次连接，并且所述发动机、所述变速箱以及所述主驱动桥还分别与所述控制装置连接；所述辅助驱动单元包括辅助动力源、辅助驱动系统以及辅助驱动桥，所述辅助驱动系统还与所述控制装置连接；以及其中与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数包括车速、所述发动机的转速以及当前的变速箱档位。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数计算所述辅助驱动单元的输出扭矩包括根据下式确定所述辅助驱动单元的输出扭矩：

$\left\{\begin{array}{c}M\left(v\right)=M_{max},v\≤v_0\\ M\left(v\right)=\frac{W_{\max }}{v},v>v_0\end{array}\right.;$

$\left\{\begin{array}{c}M\left(Ne\right)=M\left(v\right)\·\frac{Ne-{\mathrm{Ne}}_0}{{\mathrm{Ne}}_1-{\mathrm{Ne}}_0},{\mathrm{Ne}}_0\≤Ne\≤{\mathrm{Ne}}_1\\ M\left(Ne\right)=M_{\max },Ne\≥{\mathrm{Ne}}_1\end{array}\right.;$

$M\left(b_i\right)=M\left(Ne\right)\·\frac{b_i}{b_1};$

其中，M_max为所述辅助驱动系统的最大输出扭矩，W_max为所述辅助动力源的最大功率，v为车速，Ne为所述发动机的转速，Ne₀为所述发动机的怠速，Ne₁为所述发动机输出最大扭矩时的转速，b_i为所述当前的变速箱档位对应的速比，i为正整数，b₁为所述变速箱的最小档位对应的速比，M(b_i)为所述辅助驱动单元的输出扭矩，M(v)和M(Ne)均为中间变量。

5.一种双驱动单元控制系统，该双驱动单元包括主驱动单元和辅助驱动单元，所述主驱动单元和所述辅助驱动单元相互独立，其特征在于，该控制系统包括：

检测装置，用于检测与所述主驱动单元和所述辅助驱动单元的输出扭矩关联的参数；以及

根据权利要求1或2所述的控制设备。

6.一种工程车辆，其特征在于，该工程车辆包括根据权利要求5所述的控制系统。