[发明专利]一种混合动力叉车的动力传动系统及其控制方法

权利要求书

1.一种混合动力叉车的动力传动系统，包括发动机总成(1)、传动系统(2)、行走系统(3)、作业系统(4)、整车控制器(5)和操控系统(6)，所述发动机总成(1)通过传动系统(2)分别驱动行走系统(3)和作业系统(4)；所述整车控制器(5)根据操控系统(6)输入的控制信号，同时结合行走系统(3)和作业系统(4)的负载，分别对发动机总成(1)的输出功率和传动系统(2)功率分配进行控制；其特征在于：所述发动机总成(1)包括燃油发动机总成(11)、ISG电机总成(12)和蓄电池总成(13)，所述蓄电池总成(13)给ISG电机总成(12)供电，ISG电机总成(12)驱动燃油发动机总成(11)启动，同时通过传动系统(2)分别驱动行走系统(3)和作业系统(4)；所述燃油发动机总成(11)驱动ISG电机总成(12)发电并且给蓄电池总成(13)充电；

所述传动系统(2)包括动力输入离合器(21)、行星排传动组件(22)、行走输出离合器(23)、作业输出离合器(24)和液压泵(25)；所述行星排传动组件(22)包括太阳轮(221)、行星架(222)和齿圈(223)，所述发动机总成(1)的动力通过动力输入离合器(21)输入至行星排传动组件(22)的行星架(222)，所述太阳轮(221)经过作业输出离合器(24)与液压泵(25)连接，所述太阳轮(221)与作业输出离合器(24)之间设有作业制动器(26)；所述齿圈(223)经过行走输出离合器(23)与行走系统(3)连接，所述齿圈(223)与行走输出离合器(23)之间设有行走制动器(27)；所述动力输入离合器(21)、行走输出离合器(23)、作业输出离合器(24)、作业制动器(26)和行走制动器(27)同时由整车控制器(5)控制。

2.根据权利要求1所述的混合动力叉车的动力传动系统，其特征在于：所述整车控制器(5)同时获取行走系统(3)和作业系统(4)的功率；所述整车控制器(5)通过发动机ECU(14)控制燃油发动机总成(11)；所述整车控制器(5)通过电机控制器(15)控制ISG电机总成(12)；所述整车控制器(5)通过电池控制器(16)控制蓄电池总成(13)。

3.根据权利要求2所述的混合动力叉车的动力传动系统的控制方法，其特征在于：所述操控系统(6)输出控制信号给整车控制器(5)，所述整车控制器(5)通过控制各离合器和制动器实现启动模式、怠速模式和作业模式的切换；

启动模式：当操控系统(6)输出启动信号给整车控制器(5)，所述整车控制器(5)电池控制器(16)控制蓄电池总成(13)给ISG电机总成(12)供电，所述整车控制器(5)同时通过电机控制器(15)控制ISG电机总成(12)工作，进而启动燃油发动机总成(11)；

怠速模式：启动完成后，所述操控系统(6)未输出控制信号时，动力输入离合器(21)处于断开状态，所述整车控制器(5)通过电池控制器(16)检测蓄电池总成(13)的电量；当蓄电池总成(13)的电量未充满时，所述整车控制器(5)通过电机控制器(15)控制ISG电机总成(12)给蓄电池总成(13)充电；当蓄电池总成(13)的电量充满时，所述整车控制器(5)通过电机控制器(15)控制ISG电机总成(12)停止工作，并且通过电池控制器(16)切断蓄电池总成(13)与ISG电机总成(12)的连接；

作业模式：当操控系统(6)输出作业信号时，整车控制器(5)控制动力输入离合器(21)接合；

当作业信号为行走信号时，行走输出离合器(23)和作业制动器(26)接合，同时作业输出离合器(24)和行走制动器(27)断开，动力经行星架(222)、齿圈(223)、行走输出离合器(23)驱动行走系统(3)工作；

当作业信号为升降信号时，作业输出离合器(24)和行走制动器(27)接合，同时行走输出离合器(23)和作业制动器(26)断开，动力经行星架(222)、太阳轮(221)、作业输出离合器(24)驱动液压泵(25)工作，进而驱动作业系统(4)工作；

当作业信号同时包括行走和升降信号时，行走输出离合器(23)和作业输出离合器(24)接合，同时行走制动器(27)和作业制动器(26)断开，动力经行星架(222)分别同时驱动齿圈(223)和太阳轮(221)，进而同时驱动行走系统(3)和作业系统(4)工作。

4.根据权利要求2或3所述的混合动力叉车的动力传动系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、发动机参数录入：在整车控制器(5)中录入燃油发动机总成(11)的高效工作区域特性参数；

步骤二、启动检测：叉车启动前，整车控制器(5)通过电池控制器(16)检测蓄电池总成(13)的电量；

当蓄电池总成(13)的电量低于ISG电机总成(12)启动燃油发动机总成(11)所需电量时，报警；

当蓄电池总成(13)的电量高于ISG电机总成(12)启动燃油发动机总成(11)所需电量，但低于设定的安全电量时，ISG电机总成(12)启动燃油发动机总成(11)，动力输入离合器(21)断开，燃油发动机总成(11)驱动ISG电机总成(12)给蓄电池总成(13)充电；当蓄电池总成(13)的电量高于设定的安全电量时，根据操控系统(6)的控制信号由燃油发动机总成(11)提供动力；

步骤三、获取实际功率：计算当前工况下所需的实际功率；

步骤四、发动机控制：将所需的实际功率与燃油发动机总成(11)的高效工作区域能够提供的功率进行比较；

当所需的实际功率小于燃油发动机总成(11)的高效工作区域能够提供的最小功率时，燃油发动机总成(11)满足实际功率需求的同时驱动ISG电机总成(12)给蓄电池总成(13)充电；

当所需的实际功率处于燃油发动机总成(11)的高效工作区域能够提供的功率区间时，由燃油发动机总成(11)提供动力；

当所需的实际功率大于燃油发动机总成(11)的高效工作区域能够提供的最大功率时，由ISG电机总成(12)和燃油发动机总成(11)同时提供动力，燃油发动机总成(11)输出高效工作区域能够提供的最大功率；

步骤五、停机检测：停机前检测蓄电池总成(13)的电量；当蓄电池总成(13)的电量低于设定的安全电量时，燃油发动机总成(11)延迟熄火，驱动ISG电机总成(12)给蓄电池总成(13)充电，直至蓄电池总成(13)电量大于等于设定的安全电量时燃油发动机总成(11)熄火。