[发明专利]一种车辆动力系统及优化方法、控制方法

权利要求书

1.一种车辆动力系统，其特征在于：包括液压变速器(1)、控制阀(3)、液压油箱(4)、自动变速箱(5)、发动机(6)和主减速器(7)；

发动机(6)的输出轴与液压变速器(1)的输入轴同轴连接，液压变速器(1)的输出轴与自动变速箱(5)的输入轴同轴连接，自动变速箱(5)的输出轴与主减速器(7)的主减速器轴同轴连接，主减速器(7)与车辆连接；液压变速器(1)的液压控制油口通过控制阀(3)与液压油箱(4)连通，液压变速器(1)的液压控制油口与控制阀(3)之间的油路记为液压管路(2)，液压变速器(1)的进油口与液压油箱(4)连通；控制阀(3)调节液压变速器(1)液压控制油口的压力，液压控制油口压力的改变实现对液压变速器(1)输出轴转速的调节，从而控制车辆速度。

2.根据权利要求1所述的一种车辆动力系统，其特征在于：所述控制阀(3)为比例溢流阀或比例节流阀。

3.一种基于发动机转速的车辆动力系统优化方法，其特征在于：所述车辆动力系统中的控制阀(3)为比例节流阀，包括以下步骤：

1)根据上一时刻的发动机转速列举一组下一时刻的发动机转速，对该组下一时刻的发动机转速进行筛选，将多个筛选后的下一时刻的发动机转速作为下一时刻的备选发动机转速；

2)选择一个下一时刻的备选发动机转速，根据当前备选发动机转速和主减速器轴转速，利用主减速器轴上所反映的车辆动力学特性计算当前备选发动机转速对应的液压变速器的液压控制油口压力；

3)根据液压变速器的液压控制油口压力，分别利用液压管路的压力动态方程和发动机轴的动力学方程分别计算获得当前备选发动机转速对应的比例节流阀开度和发动机转矩；

4)由发动机转速、液压控制油口压力、比例节流阀开度和发动机转矩组成当前备选发动机转速对应的系统状态，检验其是否符合物理限制，符合则保留当前备选发动机转速；

5)对剩余的备选发动机转速重复步骤2)-4)，获得符合物理限制的备选发动机转速以及对应的系统状态，根据各个备选发动机转速对应系统状态中的发动机转速和发动机转矩，查表计算发动机油耗，选择最低发动机油耗对应的备选发动机转速并作为系统的控制目标，通过调节发动机油门来实现目标发动机转速；同时输出实现目标车速所需的比例节流阀开度，通过前馈控制实现目标车速。

4.根据权利要求3所述的一种基于发动机转速的车辆动力系统优化方法，其特征在于：所述步骤2)中，主减速器轴上所反映的车辆动力学特性的公式如下，令机械刹车转矩T_b为0，通过以下公式计算获得当前备选发动机转速对应的液压变速器的液压控制油口压力p_c：

其中，J_f为主减速器轴的转动惯量，ω_f为主减速器轴转速，η_g和k_g分别为自动变速箱的效率和传动比，k₂₁为液压变速器的输出轴粘性摩擦转矩系数，v为油液粘度，ω_e为发动机转速，k₂₂为液压变速器的输出轴液压转矩系数，p_c为液压变速器的液压控制油口压力，k₂₃为液压变速器的输出轴寄生转矩，T_f为主减速器轴的负载转矩，T_b为机械刹车转矩，p_{c_min}为液压控制油口压力设定的下限值。