[01109564]基于坡度识别的混联式宽体自卸车的控制系统

一、课题来源和背景 传统工程用自卸车只是依靠内燃机提供动力,且是唯一动力源;传统用工程自卸车的应用工况特点是短距离、固定重复运输路线,且路况负载变化剧烈,内燃机作为唯一动力源,造成上坡工况下内燃机在高负荷区域运行,在下坡路况内燃机在低负荷区工作,这两种情况下,都属于内燃机的高油耗区,这显然不是最经济适用的方案。 同时,加快绿色矿山建设进程,形成符合生态文明建设要求的矿业发展新模式已经成为国家对所有的矿山企业的新要求,不可避免的,在节能环保方面,单纯依靠内燃机驱动的矿山运输设备能源消耗量和排放量巨大,已经成为建设绿色矿山过程中必须要解决的问题。 二、目的和意义 基于坡度识别的混联式宽体自卸车利用车辆下坡或滑行过程中电制动回收的能量,在重载上坡时实现驱动电机辅助内燃机共同输出驱动力,通过HCU的能量优化策略,使内燃机一直处于高效经济区工作,在提高车辆的动力性的同时,实现明显的节油效果;在重载下坡时,可利用大功率扭矩电机实现反拖制动,回收制动过程能量,实现势能存储于电池并在下一个工作循环中供车辆行驶输出用。 三、技术关键点和实施 基于多动力混合驱动的机理,我们分别结合露天矿-短距离-散装物料运输-空满载各一半的传统工况特征,并结合新能源三电的产业链技术进步程度,考虑施工队对于车辆出勤率（全天24小时循环作业）的要求对于外部充电时间的限制,分别提出了：增程式、混联式以及分布式分别就工程车适应工况做了混动系统系列化部署。 现有的混合动力驱动工程车是以车速为调控目标,在工程车处于低速时,通过前轮电驱系统为两前轮提供动力,相反,则不提供动力,同时,在工程车制动时,根据刹车踏板的踩踏深度信号,判断工程车的运行状况,如信号落入代表刹车的预设范围阈值时,则将前轮电驱系统中的电机转换为发电机,实现能量回收。但由于工程车运行时路况负载变化剧烈,车速不能实时反映发动机的负荷情况,导致发动机的燃油效率和整车动力性的提高有限,运输效率低,同时,由于车辆惯性比较大,对整车制动要求较高,用刹车踏板映射电机制动力矩,制动回收能量非常有限,本成果方法通过设置增程电机和驱动电机,根据内燃机的负荷情况和整车车速,控制增程电机和驱动电机的参与时机和参与深度,使内燃机处于高效经济区运行,显著提高了内燃机的燃油效率和车辆的瞬时驱动力,运输效率高,同时,可以将制动能量有效的回收利用,真正实现工程运输车运行时的高效、节能、环保。解决了如只根据车速状况判断刹车信号进行能量回收效率低的问题。 四、技术和实施 本成果设计了基于基于坡度识别的混联式宽体自卸车控制系统,增程式混合动力系统、混联式混合动力系统及分布式混合动力系统,三个系统均包括：内燃机及其控制单元、电机及其控制单元、整车控制器、以及分别针对增程式、混联式及分布式方案开发的基于坡度识别的混联式宽体自卸车控制系统的控制方法。 结合不同使用工况,适配不同的控制系统,可有效节约配置成本,相较于同吨位传统燃油车,多动力混动控制方案的提出可显著的提高整车的动力性和运输效率,缩短内燃机高负荷运行时间,同时将制动能量进行回收,实现节能减排。 五、社会经济效益和不足 本科技成果提供基于坡度识别的混联式宽体自卸车控制系统及其控制方法,通过研究指导,转化成相应的混合动力控制软件及系统,配套安装在不同工况的非公路宽体自卸车上形成对应驱动类型的混合动力工程车,如增程式混合动力工程车、混联式混合动力工程车以及分布式混合动力工程车,系统通过增程电机和驱动电机,根据内燃机的负荷情况和整车车速,控制增程电机和驱动电机的参与时机和参与深度,使内燃机处于高效经济区运行,提高内燃机的燃油效率和车辆的瞬时驱动力,也可将制动能量有效回收利用,真正实现工程运输车运行时的高效、节能、环保。 六、成果简介 此基于坡度识别的混联式宽体自卸车控制系统在某类混合动力型非公路宽体自卸车上得以应用和实现,在矿区进行测试验证,并经过了多轮试制整改形成了较成熟针对不同工况应用的系统型谱,实现工程运输车运行时的高效、节能、环保。针对此专利成果的研发产品销售,产品销售收益和知识产权、技术咨询等收益是我司的主要利润点。