一种混动压路机的动力系统和控制方法与流程

本发明涉及压路机，更具体地说，它涉及一种混动压路机的动力系统和控制方法。

背景技术：

1、为客户降本增收，新能源压路机发展前景十分广阔。传统压路机的行走及振动动力输出均来源于发动机，通过飞轮及pto对发动机的动力进行分配。压路机工况变化较为复杂，在施工过程中振动轮需要频繁的起振停振，整机也有行驶方向的变化，传统压路机的发动机负载变换快，平均负荷低，约40％-70％，其中驱动部分能耗占比约60％，振动能耗占比约40％。

2、如图1所示，传统压路机动力系统为柴油机输出动力至飞轮进行动力分配，一路动力连接行走泵连接到行走马达，再经过驱动桥，将动力传给驱动轮，驱动压路机行驶；一路动力连接到振动泵，经过换向阀动力传递至振动马达以及振动轮内振动机构，以实现压路机钢轮的振动功能；一路动力连接到液压转向泵，再经过换向器到左右转向油缸，以实现转向功能。在施工过程中振动轮需要频繁的起振停振，整机行驶方向也随之发生变化。传统压路机发动机的转速及负载转换频繁，造成能耗浪费，运营成本升高。

3、再者，压路机多为野外应用场景，施工地点不固定，无法进行充、换电等基础设施的建设。压路机每天需运行十小时以上，且能耗较大，纯电动压路机无法满足该应用场景下的使用需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种混动压路机的动力系统，可以在不影响出勤率的同时又可做到节能减排。

2、本发明的目的二是提供一种混动压路机的动力系统的控制方法。

3、为了实现上述目的一，本发明提供一种混动压路机的动力系统，包括发动机，还包括电磁离合器、电动发电机、发电机控制器、高压配电箱、电池、变量振动泵、转向泵、驱动电机控制器、驱动电机、振动马达、系统控制器，所述发动机通过所述电磁离合器连接所述电动发电机，所述电动发电机机械连接所述变量振动泵，所述变量振动泵分别通过液压油路连接所述转向泵、振动马达，所述电磁离合器、电动发电机、发电机控制器、高压配电箱、电池、驱动电机控制器、驱动电机、系统控制器之间通过电路连接，所述驱动电机通过驱动桥驱动后轮行走。

4、作为进一步地改进，还包括减速机、振动轮，所述振动马达通过所述减速机连接所述振动轮。

5、进一步地，所述转向泵通过液压油路依次连接转向器、转向油缸。

6、进一步地，所述高压配电箱设有外接充电口。

7、进一步地，所述系统控制器通过can通讯分别与所述发动机的控制器、电磁离合器的控制器、发电机控制器、驱动电机控制器进行信息交互。

8、为了实现上述目的二，本发明提供一种混动压路机的动力系统的控制方法，所述控制方法具体为：

9、所述系统控制器根据驾驶室油门、操作面板的指令请求，判断对应的目标功率需求，对应的目标功率需求包括驱动桥的后轮行走驱动功率需求、振动泵驱动振动轮的功率需求、转向泵的转向角度需求；

10、所述系统控制器根据驱动桥的后轮行走驱动功率需求，控制所述驱动电机控制器进行实际驱动电机功率输出，以调节压路机的后轮的实际速度；

11、所述系统控制器根据振动泵驱动振动轮的功率需求、转向泵的转向角度需求、驱动电机的驱动功率、后轮的实际速度，按照后轮与振动轮的标定阈值确定振动轮的目标速度、转向泵的目标转向角度；

12、所述系统控制器根据振动轮的目标速度、转向泵的目标转向角度控制发动机的功率输出，并通过控制变量振动泵中转向泵、振动马达的排量来调节振动轮的实际速度和实际转向角度，以实现后轮、振动轮、转向的协同工作。

13、作为进一步地改进，压路机的后轮的驱动始终采用驱动电机提供动力，电能来自电池的外接充电或者电动发电机的发电模式充电；电动发电机的发电工作模式根据驱动电机的需求功率和电池的电量soc来调整；需求为发电模式时，系统控制器给电磁离合器下发结合指令，电磁离合器结合，发动机启动带动电动发电机发电，发电机控制器控制发动机的开机、停机、数据测量、数据显示以及故障保护功能，并提供电动发电机的电量测量、电量显示以及电量保护功能。

14、进一步地，定义变量振动泵的需求功率为p，发动机的最佳油耗点功率为p发；

15、振动泵动力的纯电模式为：电池电量s0c大于预设值soc1，电动发电机为电动模式，发动机不工作，电动发电机的驱动功率p1≥p，工况使用初始阶段或者要求功率效应较快阶段，由电动发电机的电动模式给变量振动泵提供动力；

16、振动泵动力的发动机直驱模式为：电池电量s0c在预设值soc2～预设值soc3之间，soc3≤soc1，发动机的直驱功率p直＝(0.8～1)p发，并且p直≥p，系统控制器通过电磁离合器的控制器控制电磁离合器结合，电动发电机不工作，此工况可以充分使用发动机的燃油经济性，降低油耗；

17、振动泵动力由发动机直驱+电机电动模式为：压路机工作一段路面要反复压多次，第一次路面松软或者坡度大，此时负载较大，变量振动泵采用发动机直驱模式，此时电磁离合器结合，电动发电机为电动模式，发动机的动力驱动变量振动泵，同时电动发电机使用电池的电能进行驱动变量振动泵，再传递给振动轮及转向轮以实现压路机的振动及转向功能，此工况下发动机的直驱功率p直＝(0.8～1)p发，电动发电机功率p电+发动机直驱功率p直≥p，电池soc≤预设值s0c4，并且s0c4≤soc3，此工作模式充分使用发动机的燃油经济性的同时，电动发电机也输出驱动动力进行动力增强；

18、振动泵动力由发动机直驱提供，电动发电机为发电模式为：随着整机需求负荷变小，变量振动泵的需求功率减低，系统控制器控制电动发电机为发电机模式，发动机的动力通过电磁离合器输出给变量振动泵；同时发动机驱动电动发电机进行发电，给电池补能；此工况下，s0c≤预设值soc5，soc5≤soc3，p直≥p发，并且p直≥p。

19、进一步地，当压路机的油门行程减小或触动刹车时，系统控制器减小功率请求数值给驱动电机控制器，同时发送发电指令给发电机控制器及发送充电指令给高压配电箱，将此段刹车距离的能量转化为电能，对电池进行充电。

20、进一步地，在不同的施工场景中，发动机的转速随着电池soc的变化而发生变化，此时通过系统控制器调整变量振动泵的排量来保证振动马达的流量恒定，从而保证振动轮的振动频率不变。

21、有益效果

22、本发明与现有技术相比，具有的优点为：

23、本发明可实现发动机直驱、混合驱动和纯电驱动三种工作模式，实现高安全性的冗余，以及实现各模式下的高能效工作，使得发动机无长时间超负荷工作，提升可靠性，利用电池削峰填谷，减少发动机负荷率变换，降低故障率，出勤率更高，且降低运营费用，解决了纯电压路机无法满足续航的痛点，及传统压路机能耗浪费的问题。

技术特征：

1.一种混动压路机的动力系统，包括发动机，其特征在于，还包括电磁离合器、电动发电机、发电机控制器、高压配电箱、电池(bms)、变量振动泵、转向泵、驱动电机控制器、驱动电机、振动马达、系统控制器，所述发动机通过所述电磁离合器连接所述电动发电机，所述电动发电机机械连接所述变量振动泵，所述变量振动泵分别通过液压油路连接所述转向泵、振动马达，所述电磁离合器、电动发电机、发电机控制器、高压配电箱、电池(bms)、驱动电机控制器、驱动电机、系统控制器之间通过电路连接，所述驱动电机通过驱动桥驱动后轮行走。

2.根据权利要求1所述的一种混动压路机的动力系统，其特征在于，还包括减速机、振动轮，所述振动马达通过所述减速机连接所述振动轮。

3.根据权利要求1所述的一种混动压路机的动力系统，其特征在于，所述转向泵通过液压油路依次连接转向器、转向油缸。

4.根据权利要求1所述的一种混动压路机的动力系统，其特征在于，所述高压配电箱设有外接充电口。

5.根据权利要求1所述的一种混动压路机的动力系统，其特征在于，所述系统控制器通过can通讯分别与所述发动机的控制器、电磁离合器的控制器、发电机控制器、驱动电机控制器进行信息交互。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种混动压路机的动力系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法具体为：

7.根据权利要求6所述的一种混动压路机的动力系统的控制方法，其特征在于，压路机的后轮的驱动始终采用驱动电机提供动力，电能来自电池(bms)的外接充电或者电动发电机的发电模式充电；电动发电机的发电工作模式根据驱动电机的需求功率和电池的电量soc来调整；需求为发电模式时，系统控制器给电磁离合器下发结合指令，电磁离合器结合，发动机启动带动电动发电机发电，发电机控制器控制发动机的开机、停机、数据测量、数据显示以及故障保护功能，并提供电动发电机的电量测量、电量显示以及电量保护功能。

8.根据权利要求6所述的一种混动压路机的动力系统的控制方法，其特征在于，定义变量振动泵的需求功率为p，发动机的最佳油耗点功率为p发；

9.根据权利要求6所述的一种混动压路机的动力系统的控制方法，其特征在于，当压路机的油门行程减小或触动刹车时，系统控制器减小功率请求数值给驱动电机控制器，同时发送发电指令给发电机控制器及发送充电指令给高压配电箱，将此段刹车距离的能量转化为电能，对电池进行充电。

10.根据权利要求6所述的一种混动压路机的动力系统的控制方法，其特征在于，在不同的施工场景中，发动机的转速随着电池soc的变化而发生变化，此时通过系统控制器调整变量振动泵的排量来保证振动马达的流量恒定，从而保证振动轮的振动频率不变。

技术总结本发明公开了一种混动压路机的动力系统和控制方法，属于压路机技术领域，解决传统压路机的发动机能耗浪费的技术问题。系统包括发动机、电磁离合器、电动发电机、发电机控制器、高压配电箱、电池、变量振动泵、转向泵、驱动电机控制器、驱动电机、振动马达、系统控制器，发动机通过电磁离合器连接电动发电机，电动发电机机械连接变量振动泵，变量振动泵通过液压油路连接转向泵、振动马达，电磁离合器、电动发电机、发电机控制器、高压配电箱、电池、驱动电机控制器、驱动电机、系统控制器之间电路连接，驱动电机通过驱动桥驱动后轮行走。本发明能提高运营效率且降低运营费用，解决纯电压路机无法满足续航的痛点，及传统压路机能耗浪费的问题。技术研发人员：董阳阳,梁健麟,郑恩华,石峰,杨秋斌,李圣文受保护的技术使用者：玉柴芯蓝新能源动力科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10