CN114407875B - 工程机械混合动力控制方法、混合动力系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种工程机械混合动力控制方法、混合动力系统及工程机械，其中，控制方法包括：获取驾驶员模式选择信息、电池电量信息和送电状态信息，其中，驾驶员模式选择信息包括纯电模式、纯油模式和混动模式；送电状态信息包括上车送电和下车送电；根据送电状态信息确定车辆工作任务信息；在外接充电未连接且驾驶员选择纯油模式的情况下，使车辆进入纯油模式工作；在外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式的情况下，根据电池电量信息和车辆工作任务信息判断当前电池电量是否满足工作需求，若满足则使车辆进入纯电模式工作，若不满足则使车辆进入纯油模式或混动模式工作。

Description

工程机械混合动力控制方法、混合动力系统及工程机械

技术领域

本公开涉及混合动力控制领域，尤其涉及一种工程机械混合动力控制方法、混合动力控制系统及工程机械。

背景技术

传统工程机械的动力源为发动机，发动机通过燃料燃烧单独为工程机械的行驶、作业系统提供动力；随着排放法规要求的愈加规范严格和燃料成本的逐年增加，发动机作为单一动力源的劣势愈加明显。混合动力轮式起重机是新能源工程机械的一种，是国家新能源产业规划的重要一环。混合动力系统具备节能环保、噪音低、响应快等优势，通过混合动力控制系统的使用可大幅减少工程机械的能耗费用，降低使用成本，减少发动机排放。

在发明人知晓的相关技术中，基于蓄电池的混合动力系统由蓄电池为系统提供主要动力，可以充分吸收工作机构中的势能回馈，在节约用电成本的同时降低能源损耗。但其仅考虑蓄电池的充放电控制策略，对于流动性强、作业工况复杂的工程机械，难以同时兼顾驾驶员需求和满足动力性能。

发明内容

本公开的实施例提供了一种工程机械混合动力控制方法、混合动力系统及工程机械，能够在满足驾驶员需求的同时兼顾工程机械的动力性。

根据本公开的第一方面，提出一种工程机械混合动力控制方法，包括：

获取驾驶员模式选择信息、电池电量信息和送电状态信息，驾驶员模式选择信息包括纯电模式、纯油模式和混动模式；送电状态信息包括上车送电和下车送电；

根据送电状态信息确定车辆工作任务信息；

在外接充电未连接且驾驶员选择纯油模式的情况下，使车辆进入纯油模式工作；

在外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式的情况下，根据电池电量信息和车辆工作任务信息判断当前电池电量是否满足工作需求，若满足则使车辆进入纯电模式工作，若不满足则使车辆进入纯油模式或混动模式工作；

其中，在纯油模式下，车辆工作动力仅由发动机提供且电池不充电；在纯电模式下，车辆工作动力仅由电池提供；在混动模式下，车辆工作动力由发动机和电池提供，或车辆工作动力由发动机提供且电池处于充电状态。

在一些实施例中，混动模式包括：混动充电模式，混动充电模式被配置为在发动机工作的过程中驱动电动机为电池充电，工程机械混合动力控制方法还包括：

获取车辆工作状态信息；

在外接充电未连接且驾驶员选择混动模式的情况下，根据电池电量信息和车辆工作状态信息确定车辆的工作模式，以使车辆进入纯电模式或混动模式工作。

在一些实施例中，混动模式还包括：混动双驱模式，混动双驱模式被配置为使车辆工作动力由发动机和电池共同提供；根据电池电量信息和车辆工作状态信息确定车辆的工作模式包括：

若当前电池电量不满足工作需求，则使车辆进入混动充电模式工作；

若当前电池电量满足工作需求，则根据扭矩请求和当前工作速度中的至少一种判断车辆的工作模式，并在扭矩请求大于发动机当前转速的最大扭矩时，使车辆进入混动双驱模式工作。

在一些实施例中，工程机械混合动力控制方法还包括：

在外接充电连接的情况下，使车辆进入纯电模式工作。

在一些实施例中，工程机械混合动力控制方法还包括：

在驾驶员未做选择的情况下，根据电池电量信息和车辆工作任务信息判断当前电池电量是否满足工作需求，若满足则使车辆进入纯电模式工作，若不满足则使车辆进入纯油模式或混动模式工作。

在一些实施例中，根据送电状态信息确定车辆工作任务信息包括：

获取取力器工作状态信息；

在下车送电且取力器处于工作状态的情况下，则进入支腿作业模式；

在下车送电且取力器处于未工作状态的情况下，则进入行驶模式；

在上车送电且取力器处于工作状态的情况下，则进入上车作业模式。

在一些实施例中，车辆工作任务信息为支腿作业模式，在驾驶员未做选择，或者外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使支腿进入纯油模式工作。

在一些实施例中，车辆工作任务信息为行驶模式，在外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使车辆进入混动充电模式行驶；

在外接充电未连接且驾驶员选择混动模式的情况下，若当前电池电量满足工作需求，在当前车速低于预设车速阈值的情况下，使车辆进入纯电模式行驶。

在一些实施例中，车辆工作任务信息为上车作业模式，在外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使上车进入混动充电模式工作。

在一些实施例中，车辆的工作模式还包括能量回收模式；混合动力控制方法还包括：

在车辆工作过程中，若接收到制动踏板信号且当前电池电量小于能量回收阈值则进入能量回收模式；

其中，能量回收模式包括瞬间触发制动踏板后进入的第一能量回收模式和持续触发制动踏板后进入的第二能量回收模式，第一能量回收模式的能量回收利用率低于第二能量回收模式；若制动踏板信号为瞬态信号则进入第一能量回收模式，若制动踏板信号为稳态信号则进入第二能量回收模式。

根据本公开的第二方面，提出一种混合动力控制装置，用于实现上述实施例的工程机械混合动力控制方法。

在一些实施例中，混合动力控制装置包括：

第一控制器，被配置为通过控制发动机节气门开度和喷油量来控制发动机的转速和功率；

第二控制器，被配置为通过控制整流器使高压直流电与三相交流电相互转换来控制电动机的转速和扭矩，以实现电动机的驱动和发电功能；

第三控制器，被配置为通过控制高压继电器状态和电池内部电芯管理，来控制电池以实现充放电功能；和

第四控制器，被配置为通过控制变速箱挡位、离合器和同步器的结合或分离，实现动力传递。

根据本公开的第三方面，提出一种混合动力系统，包括上述实施例的混合动力控制装置、发动机和电池，其中：

在纯油模式下，车辆工作动力仅由发动机提供且电池不充电；

在纯电模式下，车辆工作动力仅由电池提供；

在混动模式下，车辆工作动力由发动机和电池提供，或车辆工作动力由发动机提供且电池处于充电状态。

根据本公开的第四方面，提出一种工程机械，包括上述实施例的混合动力控制装置，或者上述实施例的混合动力系统。

在一些实施例中，工程机械包括轮式起重机。

基于上述技术方案，本公开实施例的工程机械混合动力控制方法，根据送电状态信息确定车辆工作任务信息，并在特定的工作任务下，根据驾驶员模式选择信息、电池电量信息和外接充电连接状态确定车辆的工作模式，且在确定车辆的工作模式时，优先考虑驾驶员选择的模式。若外接充电未连接，在电池电量满足工作需求时使车辆优先进入纯电模式工作，减少燃油使用，降低排放污染，在电池电量不满足工作需求时使车辆进入纯油模式或混动模式工作，以保证车辆具有充足的动力性能。由此，此种工程机械能够流畅地进入相应的支腿作业、行驶和上车作业，适用于流动性强和作业工况复杂的工程机械。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开工程机械混合动力控制方法的一些实施例的流程示意图。

图2为本公开工程机械混合动力控制方法中确定车辆工作任务信息的一些实施例的流程示意图。

图3为本公开工程机械混合动力控制方法中支腿作业模式的一些实施例的流程示意图。

图4为本公开工程机械混合动力控制方法中行驶模式的一些实施例的流程示意图。

图5为本公开工程机械混合动力控制方法中上车作业模式的一些实施例的流程示意图。

图6为本公开混合动力控制装置的一些具体实施例的电气连接关系示意图。

图7为本公开混合动力系统的一些实施例的示意图。

具体实施方式

以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于驾驶员坐在驾驶室座位上为基准进行定义，仅是为了便于描述本公开，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

本公开提出了一种工程机械混合动力控制方法，后续简称“控制方法”，该控制方法可用于轮式起重机的控制，也可用于其它任意拥有行驶功能和作业功能的设备或工程机械，如高空作业车、泵车、混凝土搅拌车等，后续的各实施例中的一部分以轮式起重机的控制为例进行说明。为了使本公开的内容更清楚，也为了更方便地描述本公开，在此一并给出部分缩略语和关键术语的定义，这些特定术语的定义不构成对本公开保护范围的限制。

工程机械：是装备工业的重要组成部分，凡施工工程、路面建设养护、起重卸装作业、建筑工程等所使用的综合性机械装备。

混合动力：燃料(柴油、汽油等)和电能的混合。

电池的荷电状态(全称“State of Charge”,简称SOC)：电池剩余容量与可用总容量的比值，当前蓄电池中按照规定条件可以释放的容量占可用容量的百分比。

增程式：混合动力的一种结构形式，串联混合动力的典型结构方案。电机为唯一动力源，由发动机和发电机组成的增程器作为提供额外电能的装置，以提高汽车的续航里程。

高效区：发动机运行区间内中效率较高的区域。

续航里程：也称作续航能力，本公开中可以指轮式起重机在燃料、电量储备下可连续行驶的总里程。

取力器：是一组或多组变速齿轮，又称功率输出器，一般是由齿轮箱、离合器和控制器组合而成，与变速箱低档齿轮或副箱输出轴连接，将动力输出至外部工作装置，如举升泵或液压泵等。

支腿作业：为保证起重机作业时机身的稳定性，起重机设有四个可伸缩支腿。支腿作业指作业人员操纵支腿使其完成伸缩动作。

上车作业：起重机上车为起重作业部分，上车作业指作业人员操纵起重机上车完成起升、变幅、伸缩、回转等起重作业动作。

在一些示意性的实施例中，如图1所示的流程示意图，结合图6和图7，该混合动力控制方法包括：

步骤110、获取驾驶员模式选择信息、电池电量信息和送电状态信息；

步骤120、根据送电状态信息确定车辆工作任务信息；

步骤130、判断外接充电是否连接，如果是，则执行步骤131，使车辆进入纯电模式工作，如果否，则执行步骤140；

步骤140、判断驾驶员选择的模式，若驾驶员选择纯油模式，则执行步骤141，使车辆进入纯油模式工作，若驾驶员选择纯电模式，则执行步骤150；

步骤150、根据电池电量信息和车辆工作任务信息判断当前电池电量是否满足工作需求，若满足则进入步骤131，使车辆进入纯电模式工作，若不满足则进入步骤151，使车辆进入纯油模式或混动模式工作。

其中，驾驶员模式选择信息包括纯电模式、纯油模式和混动模式，由驾驶员根据工程机械实际工作需求结合意愿自主选择；电池电量信息用来判断当前电池电量是否满足工作状态，可通过当前电池SOC值与不同工作任务下对应的预设阈值比较进行判断；送电状态信息包括上车送电和下车送电，分别对应于上装操纵室送电和底盘驾驶室送电。

其中，车辆处于工作状态时，在纯油模式下，车辆工作动力仅由发动机15提供且电池17不充电；在纯电模式下，车辆工作动力仅由电池17提供；在混动模式下，车辆工作动力由发动机15和电池17提供，可称为混动双驱模式，或车辆工作动力由发动机15提供且电池17处于充电状态，可称为混动充电模式。在具体的实施例中，能够以任意方式为电池17充电，例如可以是发动机15在工作过程中通过电动机16为电池17充电，也可以是采用燃料电池为电池17充电。

其中，步骤110和120用于获取判定条件，之后的步骤130、140和150则根据外接充电连接状态、驾驶员模式选择信息、电池电量信息和车辆工作任务信息执行判断并使车辆进入与步骤131、141或151相对应的模式工作。

本公开实施例的工程机械混合动力控制方法，根据送电状态信息确定车辆工作任务信息，并在特定的工作任务下，根据驾驶员模式选择信息、电池电量信息和外接充电连接状态确定车辆的工作模式，且在确定车辆的工作模式时，优先考虑驾驶员选择的模式，若外接充电未连接，在电池电量满足工作需求时使车辆优先进入纯电模式工作，减少燃油使用，降低排放污染，节省燃料费用，在电池电量不满足工作需求时使车辆进入纯油模式或混动模式工作，以保证车辆具有充足的动力性能。

由此，此种工程机械能够流畅地进入相应的支腿作业、行驶和上车作业，适用于流动性强和作业工况复杂的工程机械，在满足驾驶员和工程作业人员对功能需求的同时，此种控制方法还涉及混合动力中发动机15和电动机16的功率分配方法，通过发动机15直接参与驱动起重机工作，能源流动无需经发动机15、发电机、电池17和电动机16的二次转换，综合效率更高，并且通过优先使用电能，综合兼顾工程机械的动力性和经济性。

此种控制方法在满足工作要求的前提下，还具有如下诸多优点：优先使用电能，作为清洁能源的一种，电能更加清洁环保，使用费用更低；通过控制电动机16来调控发动机15的工作状态，增加其高效区的使用频率，从而使达到节能减排的目的；通过发动机15的合理使用增加续航里程和动力性能，满足起重机在不同环境下的使用，使该控制方法有更广泛的适配性；通过优先使用电能，能够显著降低工程机械在工作过程中的噪声，使其适应于更广泛的工作场景。

在一些实施例中，混动模式包括：混动充电模式，混动充电模式被配置为在发动机15工作的过程中驱动电动机16为电池17充电，工程机械混合动力控制方法还包括：

获取车辆工作状态信息。

其中，车辆工作状态信息即车辆工作时的状态信息，包括当前车速、齿轮箱挡位、路面坡度和油门大小等，还包括根据当前车速、变速箱挡位、路面坡度和油门大小等换算出的扭矩请求。

在外接充电未连接且驾驶员选择混动模式的情况下，根据电池电量信息和车辆工作状态信息确定车辆的工作模式，以使车辆进入纯电模式或混动模式工作。

该实施例能够在驾驶员选择混动模式的情况下，通过综合判断电池电量信息和车辆工作状态信息，可以使车辆在电池电量满足工作需求时优先使用电能，进入纯电模式工作，而且在部分车辆工作状态下动力需求较大时，发动机15可在电池17驱动的同时共同提供动力，在满足驾驶员需求的同时实现节能环保。

在一些实施例中，混动模式还包括：混动双驱模式，混动双驱模式被配置为使车辆工作动力由发动机15和电池17共同提供；在外接充电未连接且驾驶员选择混动模式的情况下，根据电池电量信息和车辆工作状态信息确定车辆的工作模式包括：

若当前电池电量不满足工作需求，则使车辆进入混动充电模式工作；

若当前电池电量满足工作需求，则根据扭矩请求和当前工作速度中的至少一种判断车辆的工作模式，并在扭矩请求大于发动机当前转速的最大扭矩时，使车辆进入混动双驱模式工作。

其中，扭矩请求是根据当前车速、变速箱挡位、路面坡度和油门大小等换算得出的。

该实施例在驾驶员选择混动模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求，则使车辆进入混动充电模式工作，发动机15工作的过程中驱动电动机16为电池17充电以增加电池电量，使电池电量尽快满足工作需求，以便后续切换到节能环保的纯电模式。若当前电池电量满足工作需求，通过综合判断扭矩请求和当前工作速度中的至少一种以及电池电量信息，可以使车辆在电池SOC充足时优先使用电能，而在动力需求较大时进入混动双驱模式，在电池17驱动的同时使发动机15共同提供动力，在满足驾驶员需求的同时实现了节能环保。

在一些实施例中，如图1的流程示意图所示，控制方法还包括：

在外接充电连接的情况下，执行步骤131使车辆进入纯电模式工作。

在外接充电连接的情况下，外接电源可以持续为电池17提供电能，在这种情况下优先使用清洁的电能，减少燃油排放污染，并提高经济性。

在一些实施例中，控制方法还包括：

在驾驶员未做选择的情况下，根据电池电量信息和车辆工作任务信息判断当前电池电量是否满足工作需求，若满足则使车辆进入纯电模式工作，若不满足则使车辆进入纯油模式或混动模式工作。

如果车辆没有收到前面实施例中的驾驶员模式选择信息，即驾驶员未做选择，若电池电量满足工作需求，则从优先选择电能的角度出发，进入与驾驶员选择纯电模式相似的控制流程逻辑；若电池电量不满足要求则使车辆进入纯油模式或混动模式，以保证车辆工作所需的动力。

在一些实施例中，如图2的一些示意性实施例所示，图1中的步骤120根据送电状态信息确定车辆工作任务信息包括：

步骤210、获取送电状态信息和取力器工作状态信息；

步骤220、在下车送电且取力器19处于工作状态的情况下，则进入支腿作业模式；

步骤230、在下车送电且取力器19处于未工作状态的情况下，则进入行驶模式；

步骤240、在上车送电且取力器19处于工作状态的情况下，则进入上车作业模式。

其中步骤210最先执行，根据驾驶员选择的送电状态信息和取力器工作状态信息执行步骤220～240中的一个。发动机15的输出端通过变速箱18和取力器19与液压泵连接，在取力器19处于工作状态的情况下，发动机15的动力通过变速箱18和取力器19传递至液压泵，液压泵工作为液压系统供油，可驱动支腿作业和上车作业；在取力器19处于未工作状态的情况下，发动机15的动力直接通过变速箱18为车辆行驶提供动力。

在步骤210中，车辆通过驾驶员选择送电状态和操作取力器开关7获取送电状态信息和取力器工作状态信息。

在步骤220中，在下车送电且取力器19处于工作状态的情况下，发动机15的液压动力传递到支腿，车辆进入支腿作业模式。

在步骤230中，在下车送电且取力器19处于未工作状态的情况下，发动机15的液压动力传递至变速箱18，车辆进入行驶模式。

在步骤240中，在上车送电且取力器19处于工作状态的情况下，发动机15的液压动力传递至上车工作装置，例如，对于起重机可进行起升、变幅、伸缩、回转等起重作业动作等，车辆进入上车作业模式。为保证起重机安全，若上车送电，则屏蔽下车信号，进入上车作业模式，禁止行使；在上车送电时，若取力器19处于未工作状态，则禁止工作。

在一些实施例中，车辆工作任务信息为支腿作业模式，在驾驶员未做选择，或者外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式这两类情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使支腿进入纯油模式工作。

在下车送电时，若取力器19处于工作状态，则根据电池电量、驾驶员模式选择使支腿进入纯电或纯油模式工作。

该实施例能够在支腿作业时，若电池电量不满足工作需求，则直接使支腿进入纯油模式工作，以保证支腿伸出具备足够的动力。由于支腿动作时间较短，直接采用纯油模式能够简化控制过程，无需采用混动模式。

在如图3所示的一些支腿作业模式的示意性实施例中，控制方法包括：

步骤220、在下车送电时，若取力器19处于工作状态，车辆进入支腿作业模式；

步骤310、当驾驶员选择纯电模式时，进入步骤311，判断当前电池SOC是否大于电池17的支腿作业阈值，如果是，则执行步骤312，支腿进入纯电模式工作，如果否，则执行步骤313，支腿进入纯油模式工作；

步骤320、当驾驶员选择纯油模式时，进入步骤321，支腿进入纯油模式工作；

步骤330、当驾驶员未做选择时，进入步骤331，判断当前电池SOC是否大于电池17的支腿作业阈值，如果是，则执行步骤332，支腿进入纯电模式工作，如果否，则执行步骤333，支腿进入纯油模式工作。

考虑到支腿作业完成速度极快，所以在该支腿作业模式的示意性实施例中没有设置混动模式。但在上述实施例的支腿作业模式中，支腿也可进入混动模式工作。

在一些实施例中，车辆工作任务信息为行驶模式，在外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使车辆进入混动充电模式行驶；

在外接充电未连接且驾驶员选择混动模式的情况下，若当前电池电量满足工作需求，在当前车速低于预设车速阈值的情况下，使车辆进入纯电模式行驶。

在下车送电时，若取力器19处于未工作状态，则根据电池电量、当前车速、扭矩请求、驾驶员模式选择车辆进入纯电模式、纯油模式、混动双驱模式或混动充电模式行驶。该实施例在车辆行驶状态下，只在驾驶员选择纯电模式且电池电量满足工作需求，或车速较小的情况下采用纯电模式，其余情况下采用纯油模式或混动模式，发动机15优先提供动力，以增加车辆转场时的续航里程。而且，在动力需求较高时，可选择混动模式，满足工程机械高速行驶或越障等需求。

在如图4所示的一些行驶模式的示意性实施例中，控制方法包括：

步骤230、在下车送电时，若取力器19处于未工作状态，车辆进入行驶模式；

步骤410、当驾驶员选择纯电模式时，进入步骤411，判断当前电池SOC是否大于电池17的第一行驶阈值，如果是，则执行步骤412，行驶进入纯电模式，如果否，则执行步骤413，行驶进入混动充电模式；

步骤420、当驾驶员选择纯油模式时，进入步骤421，行驶进入纯油模式；

步骤430、当驾驶员选择混动模式时，进入步骤431，判断当前电池SOC是否大于电池17的第二行驶阈值，如果是，则执行步骤432或步骤434，在步骤432中若当前车速低于预设车速阈值，则执行步骤433，行驶进入纯电模式，在步骤434中若扭矩请求大于发动机当前转速的最大扭矩，则执行步骤435，行驶进入混动双驱模式；如果否，则执行步骤436，行驶进入混动充电模式。

在一些实施例中，还可以设置当驾驶员未做选择时，行驶模式进入与驾驶员选择纯电模式相似的控制流程逻辑。

在一些实施例中，车辆工作任务信息为上车作业模式，在外接充电未连接且驾驶员选择纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使上车进入混动充电模式工作。

在上车送电时，若取力器19处于工作状态，则根据外接充电、电池电量、当前车速、扭矩请求、驾驶员模式选择上车进入纯电模式、纯油模式、混动双驱模式或混动充电模式工作。在驾驶员选择纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求，在发动机15工作的同时为电池17充电，既满足了上车作业所需的动力需求，又能同时为电池17充电，无需额外的电池充电时间，以便后续选择并进入更加环保的纯电模式或混动双驱模式。

在如图5所示的一些上车作业模式的示意性实施例中，控制方法包括：

步骤240、在上车送电时，若取力器19处于工作状态，车辆进入上车作业模式；

步骤250、判断外接充电是否连接，如果是，则执行步骤252，上车进入纯电模式工作；如果否，则根据驾驶员模式选择进入步骤510、520或530中的一个；

步骤510、当驾驶员选择纯电模式时，进入步骤511，判断当前电池SOC是否大于电池17的第一上车作业阈值，如果是，则执行步骤512，上车进入纯电模式工作，如果否，则执行步骤513，上车进入混动充电模式工作；

步骤520、当驾驶员选择纯油模式时，进入步骤521，上车进入纯油模式工作；

步骤530、当驾驶员选择混动模式时，进入步骤531，判断当前电池SOC是否大于电池17的第二上车作业阈值，如果否，则执行步骤534，上车进入混动充电模式工作；如果是，则执行步骤532，判断扭矩请求是否大于发动机当前转速的最大扭矩，如果是，则执行步骤533，上车进入混动双驱模式工作。

在该上车作业模式的示意性实施例中，外接充电未连接时，当驾驶员选择混动模式且电池SOC大于电池17的第二上车作业阈值时，考虑到上车作业始终需要较高动力，所以省略了当工作速度较低时进入纯电模式，但在上述实施例的上车作业模式中，可以设置工作速度较低时进入纯电模式的情况。

在一些实施例中，还可以设置当驾驶员未做选择时，上车作业模式进入与驾驶员选择纯电模式相似的控制流程逻辑。

在一些实施例中，车辆的工作模式还包括能量回收模式；混合动力控制方法还包括：

在车辆工作过程中，若接收到制动踏板信号且当前电池电量小于能量回收阈值则进入能量回收模式。

若当前电池电量小于能量回收阈值，则电池17可通过能量回收模式充电，若当前电池电量不小于能量回收阈值，则当前电池电量充足，不需要通过能量回收模式充电。其中，能量回收模式包括瞬间触发制动踏板后进入的第一能量回收模式和持续触发制动踏板后进入的第二能量回收模式，第一能量回收模式的能量回收利用率低于第二能量回收模式；若制动踏板信号为瞬态信号则进入第一能量回收模式，若制动踏板信号为稳态信号则进入第二能量回收模式。在车辆制动时，无论瞬间触发制动踏板还是持续触发制动踏板，都将再生制动电力回收到电池17，可以有效的节约能源，提高电池17的续航时间。

上述实施例中的控制方法能够根据工程机械当前状态，有效识别、分析工程机械的动力需求，进入对应的工作模式，控制发动机15和电动机16的工作状态，在满足驾驶员需求的同时，充分发挥混合动力系统动力强劲、低油耗、低排放、噪音低和响应快等优势。

上述实施例中的控制方法还能够根据取力器状态和扭矩请求等因素控制工程机械的工作模式，拥有多种发动机15和电动机16的扭矩分配方式。在工程机械行驶或作业时，若驾驶员需求动力较大，发动机15直接参与驱动工程机械工作，可省去增程器发电再驱动的能源二次转换，提高系统效率，且发动机15和电动机16同时为工程机械提供动力可使工程机械拥有较强的动力性。

其次，如图6和图7所示，本公开提供了一种混合动力控制装置3，用于实现上述实施例中的控制方法。

混合动力控制装置3主要为集成可编程、读取、储存计算机系统的整车控制装置，整车控制装置根据上述实施例中的控制方法将检测模块1、驾驶员需求模块2的输入与预设值进行比对，确定当前动力系统的工作状态，并将控制信号输出到执行机构4。

混合动力控制装置3和检测模块1、驾驶员需求模块2、执行机构4的电气连接关系如图6所示。动力系统的工作状态包含发动机工作状态、电动机工作状态、电池工作状态、变速箱工作状态和取力器工作状态等。

在一些实施例中，混合动力控制装置3包括：第一控制器11、第二控制器12、第三控制器13和第四控制器14。

第一控制器11，被配置为通过控制发动机节气门开度和喷油量来控制发动机15的转速和功率。

第二控制器12，被配置为通过控制整流器使高压直流电与三相交流电相互转换来控制电动机16的转速和扭矩，以实现电动机16的驱动和发电功能。

第三控制器13，被配置为通过控制高压继电器状态和电池内部电芯管理，来控制电池17以实现充放电功能。

第四控制器14，被配置为通过控制变速箱挡位、离合器和同步器的结合或分离，实现动力传递。

该实施例中的四个控制器可被集成在混合动力控制装置3中，也可根据实际使用情况单独设置。

再次，本公开还提供了一种混合动力系统，如图7所示，包括上述实施例中的混合动力控制装置3、发动机15和电池17。其中：

在纯油模式下，车辆工作动力仅由发动机15提供且电池17不充电；

在纯电模式下，车辆工作动力仅由电池17提供；

在混动模式下，车辆工作动力由发动机15和电池17提供，或车辆工作动力由发动机15提供且电池17处于充电状态。

混合动力系统还可以包括上述实施例中的检测模块1、驾驶员需求模块2和执行机构4等。混合动力系统的示意性实施例如图7所示。

检测模块1主要由零部件传感器、车身传感器5及其解码计算系统组成，其中解码计算系统可内置于第一控制器11、第二控制器12、第三控制器13和第四控制器14中，用于检测动力系统的工作状态和车辆工作状态信息。

上述实施例中的混合动力控制系统，可用于混合动力轮式起重机的控制，该控制系统根据驾驶员和起重作业人员的需要控制动力系统的模式，在满足起重机驾驶员和起重作业人员的功能性需求的同时，综合兼顾起重机动力系统的动力性和经济性。

驾驶员需求模块2主要由人机交互机构组成，具体包括踏板信号单元、模式选择单元8、变速箱操纵单元9和取力器操纵单元等。

踏板信号单元包括油门、制动踏板6和手刹10等。

模式选择单元8包括纯电模式开关、纯油模式开关、混动模式开关和外接充电模式开关等，驾驶员可根据自身需求对模式进行选择。驾驶员需求模块2将其输出信号发送到上述实施例中的混合动力控制装置3作为其判断依据。

变速箱操纵单元9包括变速箱挡位选择机构、变速箱模式选择机构。

取力器操纵单元包括取力器开关7。

另外，本公开还提供了一种工程机械，如图6和图7所示，包括上述实施例中的混合动力控制装置3，或者上述实施例中的混合动力系统。该实施例中提到的工程机械可以是任意具有行驶功能和作业功能的设备或机械，如轮式起重机、高空作业车、泵车或混凝土搅拌车等。

在一些实施例中，工程机械包括轮式起重机。

在一些实施例中，前文所描述的控制装置可以为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

以上对本公开所提供的一种工程机械混合动力控制方法、混合动力控制系统及工程机械进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种工程机械混合动力控制方法，其特征在于，包括：

获取驾驶员模式选择信息、电池电量信息、车辆工作状态信息、取力器工作状态信息和送电状态信息，其中，所述驾驶员模式选择信息包括纯电模式、纯油模式和混动模式；所述送电状态信息包括上车送电和下车送电，分别对应于上装操纵室送电和底盘驾驶室送电；

根据所述送电状态信息确定车辆工作任务信息，在所述下车送电且所述取力器处于工作状态的情况下，则进入支腿作业模式；在所述下车送电且所述取力器处于未工作状态的情况下，则进入行驶模式；在所述上车送电且所述取力器处于工作状态的情况下，则进入上车作业模式；

在外接充电未连接且驾驶员选择所述纯油模式的情况下，使车辆进入所述纯油模式工作；

在所述外接充电未连接且驾驶员选择所述纯电模式的情况下，根据所述电池电量信息和所述车辆工作任务信息判断当前电池电量是否满足工作需求，若满足则使车辆进入所述纯电模式工作，若不满足则使车辆进入所述纯油模式或所述混动模式工作；

在所述外接充电未连接且驾驶员选择所述混动模式的情况下，根据所述电池电量信息和所述车辆工作状态信息确定车辆的工作模式，以使车辆进入所述纯电模式或所述混动模式工作；

其中，在所述纯油模式下，车辆工作动力仅由发动机提供且电池不充电；在所述纯电模式下，所述车辆工作动力仅由所述电池提供；在所述混动模式下，所述车辆工作动力由所述发动机和所述电池提供，或所述车辆工作动力由所述发动机提供且所述电池处于充电状态。

2.根据权利要求1所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，所述混动模式包括：混动充电模式，所述混动充电模式被配置为在所述发动机工作的过程中驱动电动机为所述电池充电。

3.根据权利要求2所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，所述混动模式还包括：混动双驱模式，所述混动双驱模式被配置为使所述车辆工作动力由所述发动机和所述电池共同提供；根据所述电池电量信息和所述车辆工作状态信息确定车辆的工作模式包括：

若当前电池电量不满足工作需求，则使车辆进入所述混动充电模式工作；

若所述当前电池电量满足工作需求，则根据扭矩请求和当前工作速度中的至少一种判断车辆的工作模式，并在所述扭矩请求大于发动机当前转速的最大扭矩时，使车辆进入所述混动双驱模式工作。

4.根据权利要求1所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，还包括：

在外接充电连接的情况下，使车辆进入所述纯电模式工作。

5.根据权利要求1所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，还包括：

在驾驶员未做选择的情况下，根据所述电池电量信息和所述车辆工作任务信息判断当前电池电量是否满足工作需求，若满足则使车辆进入所述纯电模式工作，若不满足则使车辆进入所述纯油模式或所述混动模式工作。

6.根据权利要求1～5任一项所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，所述车辆工作任务信息为支腿作业模式，在驾驶员未做选择，或者所述外接充电未连接且驾驶员选择所述纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使支腿进入所述纯油模式工作。

7.根据权利要求1～5任一项所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，所述车辆工作任务信息为行驶模式，在所述外接充电未连接且驾驶员选择所述纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使车辆进入混动充电模式行驶；

在所述外接充电未连接且驾驶员选择所述混动模式的情况下，若当前电池电量满足工作需求，在当前车速低于预设车速阈值的情况下，使车辆进入所述纯电模式行驶。

8.根据权利要求1～5任一项所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，所述车辆工作任务信息为上车作业模式，在所述外接充电未连接且驾驶员选择所述纯电模式的情况下，若当前电池电量不满足工作需求则使上车进入混动充电模式工作。

9.根据权利要求1～5任一项所述的工程机械混合动力控制方法，其特征在于，车辆的工作模式还包括能量回收模式；所述混合动力控制方法还包括：

在车辆工作过程中，若接收到制动踏板信号且当前电池电量小于能量回收阈值则进入所述能量回收模式；

其中，所述能量回收模式包括瞬间触发制动踏板后进入的第一能量回收模式和持续触发制动踏板后进入的第二能量回收模式，所述第一能量回收模式的能量回收利用率低于所述第二能量回收模式；若所述制动踏板信号为瞬态信号则进入所述第一能量回收模式，若所述制动踏板信号为稳态信号则进入所述第二能量回收模式。

10.一种混合动力控制装置，其特征在于，用于实现如权利要求1～9任一项所述的混合动力控制方法。

11.根据权利要求10所述的混合动力控制装置，其特征在于，包括：

第一控制器，被配置为通过控制发动机节气门开度和喷油量来控制所述发动机的转速和功率；

第二控制器，被配置为通过控制整流器使高压直流电与三相交流电相互转换来控制电动机的转速和扭矩，以实现所述电动机的驱动和发电功能；

第三控制器，被配置为通过控制高压继电器状态和电池内部电芯管理，来控制所述电池以实现充放电功能；和

第四控制器，被配置为通过控制变速箱挡位、离合器和同步器的结合或分离，实现动力传递。

12.一种混合动力系统，其特征在于，包括权利要求10或11所述的混合动力控制装置、发动机和电池，其中：

在所述纯油模式下，所述车辆工作动力仅由所述发动机提供且所述电池不充电；

在所述纯电模式下，所述车辆工作动力仅由所述电池提供；

在所述混动模式下，所述车辆工作动力由所述发动机和所述电池提供，或所述车辆工作动力由所述发动机提供且所述电池处于充电状态。

13.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求10或11所述的混合动力控制装置，或者权利要求12所述的混合动力系统。

14.根据权利要求13所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括轮式起重机。