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申请/专利权人：广西大学

摘要：本发明提供一种双行星排混合动力装卸车辆动力系统构型，包括上装工作系统、发动机、第一行星排、第一双向离合器、第二双向离合器、第二行星排及永磁同步电机；第一行星排的行星架与发动机连接，第一行星排的行星架上装设有行星架锁止器，第一行星排的外齿圈上装设有外齿圈锁止器；第一双向离合器两端择一地与第二行星排的行星架及上装工作系统的传动轴接合，第一双向离合器与第一行星排的太阳轮接合；第二双向离合器两端择一地与上装工作系统的传动轴及第二行星排的太阳轮接合；永磁同步电机与第二双向离合器相连。其将常规驱动用发动机及永磁同步电机加入上装工作系统，简化装卸车辆作业系统的动力结构，降低整车制造的成本。

主权项：1.一种双行星排混合动力装卸车辆动力系统构型，包括上装工作系统，其特征在于，还包括发动机、第一行星排、第一双向离合器、第二双向离合器、第二行星排及永磁同步电机；所述第一行星排的行星架与所述发动机的输出轴连接，所述第一行星排的行星架上设置有行星架锁止器，所述行星架锁止器对第一行星排的行星架进行转动解锁或锁止；所述第一行星排的外齿圈连接动力输出轴，所述第一行星排的外齿圈上设置外齿圈锁止器，所述外齿圈锁止器对第一行星排的外齿圈进行转动解锁或锁止；所述第一双向离合器择一地与所述第二行星排的行星架及所述上装工作系统的传动轴接合，所述第一双向离合器与第一行星排的太阳轮连接；所述第二双向离合器择一地与所述上装工作系统的传动轴及所述第二行星排的太阳轮接合；所述永磁同步电机的输出轴与所述第二双向离合器连接；所述双行星排混合动力装卸车辆动力系统构型包括为所述永磁同步电机供电的电驱动动力源，所述电驱动动力源包括电池组及超级电容，所述电池组通过第一线路与所述永磁同步电机串联，所述第一线路上设有第一开关，所述超级电容通过第二线路与所述电池组并联，所述第二线路上装设有DCDC转换器及第二开关；所述双行星排混合动力装卸车辆动力系统构型具有电机直驱模式、发动机直驱模式及混合驱动模式：在电机直驱模式下：所述行星架锁止器使第一行星排的行星架处于转动锁止状态，外齿圈锁止器使第一行星排的外齿圈处于转动解锁状态，发动机不提供动力，永磁同步电机通过第二双向离合器与第二行星排的太阳轮接合，通过第二行星排的行星轮带动第二行星排的行星架转动，第二行星排的行星架再通过第一双向离合器与第一行星排的太阳轮接合，第一行星排的太阳轮通过第一行星排行星架上的行星轮将动力传递到第一行星排的外齿圈，输出整车驱动力；在发动机直驱模式下：行星架锁止器使第一行星排的行星架处于转动解锁状态，外齿圈锁止器使第一行星排的外齿圈处于转动解锁状态，发动机通过第一行星排的行星架和行星轮带动第一行星排的外齿圈转动，最后由动力输出轴来输出整车驱动力；在混合驱动模式下：行星架锁止器使第一行星排的行星架处于转动解锁状态，外齿圈锁止器使第一行星排的外齿圈处于转动解锁状态，永磁同步电机通过第二双向离合器与第二行星排的太阳轮接合，通过第二行星排的行星轮带动第二行星排的行星架转动，第二行星排的行星架再通过第一双向离合器与第一行星排的太阳轮接合，第一行星排的太阳轮通过第一行星排的行星轮将动力传递到第一行星排的外齿圈；同时，发动机通过第一行星排的行星架和行星轮来向第一行星排的外齿圈传递动力，最后由第一行星排外齿圈来输出永磁同步电机与发动机的耦合驱动力；在发动机直驱模式下，还通过永磁同步电机对电池组和或超级电容充电，在充电时，第一行星排的太阳轮与第一双向离合器接合以带动第二行星排的行星架和行星轮转动，第二行星排的太阳轮与第二双向离合器接合，以带动永磁同步电机工作从而给电池组和或超级电容充电，此充电状态下分为两种情况：当装卸车的驱动需求扭矩高于发动机当前转速下的高效区域但还不到发动机扭矩外特性曲线值时，不通过永磁同步电机对电池和或超级电容充电，也不对发动机转速进行模型预测控制；当装卸车的驱动需求扭矩低于或处于发动机当前转速下的高效区域时，通过永磁同步电机来给电池和或超级电容充电，此时对发动机转速进行模型预测控制；在混合驱动模式，或在发动机直驱模式且需要通过永磁同步电机来给电池和或超级电容充电的状态下，对发动机转速进行模型预测控制，包括以下步骤：根据所述双行星排混合动力装卸车辆动力系统构型建立如式（1）所示的运动学方程： ，式（1）中，为状态变量，为状态变量X的一阶导数；为控制变量，为干扰因子，为输出矩阵，分别为发动机转速、永磁同步电机扭矩、发动机扭矩以及第一行星排的外齿圈角加速度；分别表示状态变量、控制变量、输出矩阵及干扰因子的系数矩阵；通过对所述双行星排混合动力装卸车辆动力系统构型的行星轮系进行受力分析得到式（2）所示的状态空间方程，式（1）-（2）作为模型预测控制的预测模型，式（1）-（2）相结合以完成对装卸车的模型预测控制： ，式（2）中，为行星排的特性参数；为转动惯量；代表角加速度；代表扭矩；下标字母e、c、s、r、m依次代表发动机、行星排的行星架、行星排的太阳轮、行星排的外齿圈及永磁同步电机，下标数字1、2依次代表第一行星排和第二行星排；结合（1）式和（2）式，得到式（3）作为模型预测控制的预测模型的系数矩阵： ，式（3）中，为的零矩阵，为的单位矩阵；通过发动机万有特性曲线得到与发动机转速及扭矩相关的最佳燃油消耗曲线，在混合驱动模式下将发动机效率最高点对应的发动机转速设定为发动机参考转速，此发动机效率最高点处的发动机扭矩对应公式中的，由于行星排自身的特性在此工况下整车车速能够只通过永磁同步电机转速来调节，同时让发动机转速控制在参考转速附近；在发动机直驱模式，同时需要通过永磁同步电机来给电池和或超级电容充电的状态下，将发动机效率最高点对应的发动机转速设定为发动机参考转速，此发动机效率最高点处的发动机扭矩对应公式中的，此状态下电机扭矩为负值，同时整车车速也能够只通过永磁同步电机转速来调节，同时让发动机转速控制在参考转速附近。

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