CN101081596A - 双桥液驱混合动力汽车传动系统 - Google Patents

双桥液驱混合动力汽车传动系统 Download PDF

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双桥液驱混合动力汽车传动系统,涉及一种混合动力汽车的传动系统,用来解决现有混合动力系统传动效率、能量回收率和再利用率偏低的问题。恒压变量泵与蓄能器、安全阀为液压泵/马达提供恒压油源,液压泵/马达通过液控多片湿式离合器与前后桥连接,中央控制器接收油门或制动、液压泵/马达转速/转矩等传感器信号,通过调节发动机工况和液压泵/马达的排量及蓄能器的蓄能、放能使车辆在各工况下运行。本发明能实现车辆制动能的回收与再利用,保证发动机工作于最佳燃油经济区,提高汽车的燃油经济性,降低尾气的排放。同时可完成前驱、后驱、四驱的自动转换,提高车辆动力性能、整车传动效率及驾驶性能,同时简化了传动系统,降低了自重和成本。

Description

双桥液驱混合动力汽车传动系统
技术领域
本发明涉及一种传动系统,具体涉及一种静液驱动混合动力汽车的传动系统。
背景技术
传统汽车的传动系统通常由变速箱、传动轴、车桥等组成,制造难度大、价格昂贵,而且不能满足车辆的无级变速和高转向性能等要求。城市汽车保有量逐年激增,并且起动、制动频繁,其能耗和尾气排放较为严重,给我国的能源安全和环境保护造成巨大的压力。现有的串联式液驱混合动力系统通常使用大排量液压泵/马达来驱动汽车,在正常的行驶工况下,液压泵/马达经常工作于低速、小负荷工况,由此使系统的传动效率低,导致能量回收率和再利用率的降低,节能效果不明显。
发明内容
为解决现有混合动力汽车存在的传动效率、能量回收率和再利用率普遍偏低的问题,本发明提供一种双桥液驱混合动力汽车传动系统。
双桥液驱混合动力汽车传动系统由前桥液压泵/马达1、单向阀6、恒压变量泵7、定量泵8、机械摩擦制动控制器9、后桥湿式多片离合器10、转矩转速传感器12、后桥液压泵/马达13、中央控制器14、低压液压蓄能器17、前桥湿式多片离合器18、变速器19、前桥液压泵/马达控制组件25、后桥液压泵/马达控制组件26、高压液压蓄能组件30、第一溢流组件31和第二溢流组件32组成,前桥液压泵/马达1的进油端口、后桥液压泵/马达13的进油端口、单向阀6的出油端口与高压液压蓄能组件30的油路端口连通,第一溢流组件3 1的进油端口、前桥液压泵/马达控制组件25的进油端口、后桥液压泵/马达控制组件26的进油端口与定量泵8的出油端口连通,第二溢流组件32的进油端口、单向阀6的进油端口与恒压变量泵7的出油端口连通,发动机27与定量泵8、恒压变量泵7同轴机械连接,前桥液压泵/马达1的出油端口、后桥液压泵/马达13的出油端口、前桥液压泵/马达控制组件25的出油端口、后桥液压泵/马达控制组件26的出油端口、第一溢流组件31的出油端口、第二溢流组件32的出油端口、定量泵8的进油端口、恒压变量泵7的进油端口与低压液压蓄能器17的油路端口连通,前桥液压泵/马达控制组件25与前桥液压泵/马达1机械连接,后桥液压泵/马达控制组件26与后桥液压泵/马达13机械连接,前桥液压泵/马达1的输出轴通过前桥湿式多片离合器18、变速器19与前桥24的输入端机械连接,后桥液压泵/马达13的输出轴通过转矩转速传感器12、后桥湿式多片离合器10与后桥11的输入端机械连接,机械摩擦制动控制器9的油路输出端分别与第一前桥机械摩擦制动器28、第二前桥机械摩擦制动器28-1、第一后桥机械摩擦制动器29和第二后桥机械摩擦制动器29-1的油路输入端连接,转矩转速传感器12的信号输出端与中央控制器14的信号输入端连接,机械摩擦制动控制器9的制动信号输出端与中央控制器14的第二信号输入端连接,高压液压蓄能组件30的控制输入端与中央控制器14的第一控制输出端连接,恒压变量泵7的控制输入端与中央控制器14的第二控制输出端连接,前桥液压泵/马达控制组件25的控制输入端与中央控制器14的第三控制输出端连接,后桥液压泵/马达控制组件26的控制输入端与中央控制器14的第四控制输出端连接,发动机27的控制输入端与中央控制器14的第五控制输出端连接。
工作原理:恒压变量泵与发动机的输出轴连接,与蓄能器、安全阀构成恒压油源,中央控制器控制发动机间歇工作于最佳燃油经济区及其附近。两个双向变量液压泵/马达接在恒压油源上,通过液控多片湿式离合器分别与前后桥连接来驱动车辆,中央控制器通过液压泵/马达控制组件分别实时控制每一液压泵/马达的转向和排量。
(1)车辆起动时,中央控制器14根据油门踏板的位移信号识别出车辆所需的驱动扭矩,选择合适的驱动工作模式(前驱或四驱),并发送控制信号给前桥液压泵/马达控制组件25和后桥液压泵/马达控制组件26,由前桥液压泵/马达控制组件25和后桥液压泵/马达控制组件26来调节前桥液压泵/马达1和后桥液压泵/马达13的斜盘倾角,使其工作于马达工况,同时中央控制器14控制两位两通电液换向阀5开启,高压液压蓄能器4为前桥液压泵/马达1和后桥液压泵/马达13提供高压油源,发动机可怠速或停机。
(2)在车辆正常运行时,恒压变量泵7在发动机27的带动下,与高压液压蓄能器4及溢流阀15组成恒压油源,前桥液压泵/马达1单独驱动车轮运转,当负载功率大于发动机27在经济区域所能输出的功率时,高压液压蓄能器4通过放能对该功率差进行补偿,当负载功率小于发动机27在经济区域所能输出的功率时,高压液压蓄能器4通过充能对该功率差进行缓冲,使发动机工作于最佳燃油经济区;当前桥液压泵/马达1的最大输出功率远小于负载功率时,后桥液压泵/马达13启动,双桥液压泵/马达共同驱动车辆。
(3)当车辆制动时,中央控制器14根据制动踏板的位移信号识别制动强度,并合理分配前后轴制动扭矩。若制动强度小,则由前桥液压泵/马达1和后桥液压泵/马达13提供制动扭矩,中央控制器14发送控制信号给前桥液压泵/马达控制组件25和后桥液压泵/马达控制组件26来调节前桥液压泵/马达1和后桥液压泵/马达13的排量,前桥液压泵/马达1和后桥液压泵/马达13工作于泵工况,在车辆惯性能的作用下,向高压液压蓄能器4回馈能量,若制动强度较大,则由前桥液压泵/马达1、后桥液压泵/马达13和机械摩擦制动器联合提供制动扭矩,中央控制器14发送控制信号给前桥液压泵/马达控制组件25和后桥液压泵/马达控制组件26,进而控制前桥液压泵/马达1和后桥液压泵/马达13输出制动扭矩,剩余的制动扭矩由机械摩擦制动器提供;当紧急制动时,前桥液压泵/马达1和后桥液压泵/马达13停止工作,由机械摩擦制动控制器9直接控制机械摩擦制动器提供制动扭矩。
本发明的有益效果是:双桥液驱混合动力汽车系统具有四轮驱动功能,在前后驱动桥主减速器的输入端各有一个液控多片湿式离合器,可以完成前驱、后驱、四轮驱动工作模式的自动转换。在有足够地面附着力的前提下,采用四轮驱动起步模式,前后轮能够迅速同步,而且湿式离合器的滑摩对驱动装置起到了保护作用。液驱混合动力汽车四轮驱动模式的设定,确保了其对复杂路面的适应性,在非大负载起步加速工况下,可采用前轮单独液压驱动,使液压泵/马达工作于高负荷工况,提高了系统的整体效率。通过调节发动机工况以及控制变量泵、液压马达的排量及蓄能器的储能、放能来改善汽车在多工况行驶条件下的燃油经济性,以降低有害气体的排放。汽车行驶过程中,发动机的多余能量可以储存在蓄能器中,在起步及加速过程中,液压蓄能器中的能量可以释放利用。在汽车制动中,液压泵/马达工作于液压泵工况,将常规车辆中浪费掉的制动能量回收储存于蓄能器中,提高了汽车的能源利用率,延长了汽车制动系统的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:参见图1,本实施方式由前桥液压泵/马达1、单向阀6、恒压变量泵7、定量泵8、机械摩擦制动控制器9、后桥湿式多片离合器10、转矩转速传感器12、后桥液压泵/马达13、中央控制器14、低压液压蓄能器17、前桥湿式多片离合器18、变速器19、前桥液压泵/马达控制组件25、后桥液压泵/马达控制组件26、高压液压蓄能组件30、第一溢流组件3 1和第二溢流组件32组成,前桥液压泵/马达1的进油端口、后桥液压泵/马达13的进油端口、单向阀6的出油端口与高压液压蓄能组件30的油路端口连通,第一溢流组件31的进油端口、前桥液压泵/马达控制组件25的进油端口、后桥液压泵/马达控制组件26的进油端口与定量泵8的出油端口连通,第二溢流组件32的进油端口、单向阀6的进油端口与恒压变量泵7的出油端口连通,发动机27与定量泵8、恒压变量泵7同轴机械连接,前桥液压泵/马达1的出油端口、后桥液压泵/马达13的出油端口、前桥液压泵/马达控制组件25的出油端口、后桥液压泵/马达控制组件26的出油端口、第一溢流组件31的出油端口、第二溢流组件32的出油端口、定量泵8的进油端口、恒压变量泵7的进油端口与低压液压蓄能器17的油路端口连通,前桥液压泵/马达控制组件25与前桥液压泵/马达1机械连接,后桥液压泵/马达控制组件26与后桥液压泵/马达13机械连接,前桥液压泵/马达1的输出轴通过前桥湿式多片离合器18、变速器19与前桥24的输入端机械连接,后桥液压泵/马达13的输出轴通过转矩转速传感器12、后桥湿式多片离合器10与后桥11的输入端机械连接,机械摩擦制动控制器9的油路输出端分别与第一前桥机械摩擦制动器28、第二前桥机械摩擦制动器28-1、第一后桥机械摩擦制动器29和第二后桥机械摩擦制动器29-1的油路输入端连接,转矩转速传感器12的信号输出端与中央控制器14的信号输入端连接,机械摩擦制动控制器9的制动强度信号输出端与中央控制器14的第二信号输入端连接,高压液压蓄能组件30的控制输入端与中央控制器14的第一控制输出端连接,恒压变量泵7的控制输入端与中央控制器14的第二控制输出端连接,前桥液压泵/马达控制组件25的控制输入端与中央控制器14的第三控制输出端连接,后桥液压泵/马达控制组件26的控制输入端与中央控制器14的第四控制输出端连接,发动机27的控制输入端与中央控制器14的第五控制输出端连接。所述的中央控制器14为PIC系列单片机。分别选择5种行驶工况进行双桥驱动式液驱混合动力汽车节能效果仿真研究,能量回收率最高可达29.92%,能量回收效果如下表所示。
具体实施方式二:参见图1,本实施方式的前桥液压泵/马达控制组件25由第一电液伺服阀3和第一变量油缸2组成,第一电液伺服阀3的P口与定量泵8的出油端口连通,第一电液伺服阀3的O口与低压液压蓄能器17的油口连通,第一电液伺服阀3的A、B端口分别与第一变量油缸2的进、出油口连通,第一变量油缸2的活塞杆与前桥液压泵/马达1的斜盘机械连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:参见图1,本实施方式的后桥液压泵/马达控制组件26由第二电液伺服阀21和第二变量油缸20组成,第二电液伺服阀21的P口与定量泵8的出油端口连通,第二电液伺服阀21的O口与低压液压蓄能器1 7的油口连通,第二电液伺服阀21的A、B端口分别与第二变量油缸20的进、出油口连通,第二变量油缸20的活塞杆与后桥液压泵/马达13的斜盘机械连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:参见图1,本实施方式的高压液压蓄能组件30由高压液压蓄能器4和两位两通电液换向阀5组成,两位两通电液换向阀5的一个油路端口与前桥液压泵/马达1的进油端口、后桥液压泵/马达13的进油端口、单向阀6的出油端口连通,两位两通电液换向阀5的另一个油路端口与高压液压蓄能器4的油路端口连通。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五:参见图1,本实施方式的第一溢流组件31由第一溢流阀15和第一过滤器16组成,第一溢流阀15的进油端口与定量泵8的出油端口连通,第一溢流阀15的出油端口与第一过滤器16的进油端口连通,第一过滤器16出油端口与低压液压蓄能器17的油口连通。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六:参见图1,本实施方式的第二溢流组件32由第二溢流阀23和第一过滤器22组成,第一溢流阀23的进油端口与恒压变量泵7的出油端口连通,第一溢流阀23的出油端口与第一过滤器22的进油端口连通,第一过滤器22的出油端口与低压液压蓄能器17的油口连通。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

Claims (7)

1.双桥液驱混合动力汽车传动系统,它由前桥液压泵/马达(1)、单向阀(6)、恒压变量泵(7)、定量泵(8)、机械摩擦制动控制器(9)、后桥湿式多片离合器(10)、转矩转速传感器(12)、后桥液压泵/马达(13)、中央控制器(14)、低压液压蓄能器(17)、前桥湿式多片离合器(18)、变速器(19)、前桥液压泵/马达控制组件(25)、后桥液压泵/马达控制组件(26)、高压液压蓄能组件(30)、第一溢流组件(31)和第二溢流组件(32)组成,其特征在于前桥液压泵/马达(1)的进油端口、后桥液压泵/马达(13)的进油端口、单向阀(6)的出油端口与高压液压蓄能组件(30)的油路端口连通,第一溢流组件(31)的进油端口、前桥液压泵/马达控制组件(25)的进油端口、后桥液压泵/马达控制组件(26)的进油端口与定量泵(8)的出油端口连接,第二溢流组件(32)的进油端口、单向阀(6)的进油端口与恒压变量泵(7)的出油端口连通,发动机(27)与定量泵(8)、恒压变量泵(7)同轴机械连接,前桥液压泵/马达(1)的出油端口、后桥液压泵/马达(13)的出油端口、前桥液压泵/马达控制组件(25)的出油端口、后桥液压泵/马达控制组件(26)的出油端口、第一溢流组件(31)的出油端口、第二溢流组件(32)的出油端口、定量泵(8)的进油端口、恒压变量泵(7)的进油端口与低压液压蓄能器(17)的油路端口连通,前桥液压泵/马达控制组件(25)与前桥液压泵/马达(1)机械连接,后桥液压泵/马达控制组件(26)与后桥液压泵/马达(13)机械连接,前桥液压泵/马达(1)的输出轴通过前桥湿式多片离合器(18)、变速器(19)与前桥(24)的输入端机械连接,后桥液压泵/马达(13)的输出轴通过转矩转速传感器(12)、后桥湿式多片离合器(10)与后桥(11)的输入端机械连接,机械摩擦制动控制器(9)的油路输出端分别与第一前桥机械摩擦制动器(28)、第二前桥机械摩擦制动器(28-1)、第一后桥机械摩擦制动器(29)和第二后桥机械摩擦制动器(29-1)的油路输入端连接,转矩转速传感器(12)的信号输出端与中央控制器(14)的信号输入端连接,机械摩擦制动控制器(9)的制动强度信号输出端与中央控制器(14)的第二信号输入端连接,高压液压蓄能组件(30)的控制输入端与中央控制器(14)的第一控制输出端连接,恒压变量泵(7)的控制输入端与中央控制器(14)的第二控制输出端连接,前桥液压泵/马达控制组件(25)的控制输入端与中央控制器(14)的第三控制输出端连接,后桥液压泵/马达控制组件(26)的控制输入端与中央控制器(14)的第四控制输出端连接,发动机(27)的控制输入端与中央控制器(14)的第五控制输出端连接。
2.根据权利要求1所述的双桥液驱混合动力汽车传动系统,其特征在于中央控制器(14)为PIC系列单片机。
3.根据权利要求1所述的双桥液驱混合动力汽车传动系统,其特征在于前桥液压泵/马达控制组件(25)由第一电液伺服阀(3)和第一变量油缸(2)组成,第一电液伺服阀(3)的P口与定量泵(8)的出油端口连通,第一电液伺服阀(3)的O口与低压液压蓄能器(17)的油口连通,第一电液伺服阀(3)的A、B端口分别与第一变量油缸(2)的进、出油口连通,第一变量油缸(2)的活塞杆与前桥液压泵/马达(1)的斜盘机械连接。
4.根据权利要求1所述的双桥液驱混合动力汽车传动系统,其特征在于后桥液压泵/马达控制组件(26)由第二电液伺服阀(21)和第二变量油缸(20)组成,第二电液伺服阀(21)的P口与定量泵(8)的出油端口连通,第二电液伺服阀(21)的O口与低压液压蓄能器(17)的油口连通,第二电液伺服阀(21)的A、B端口分别与第二变量油缸(20)的进、出油口连通,第二变量油缸(20)的活塞杆与后桥液压泵/马达(13)的斜盘机械连接。
5.根据权利要求1所述的双桥液驱混合动力汽车传动系统,其特征在于高压液压蓄能组件(30)由高压液压蓄能器(4)和两位两通电液换向阀(5)组成,两位两通电液换向阀(5)的一个油路端口与前桥液压泵/马达(1)的进油端口、后桥液压泵/马达(1 3)的进油端口、单向阀(6)的出油端口连通,两位两通电液换向阀(5)的另一个油路端口与高压液压蓄能器(4)的油路端口连通。
6.根据权利要求1所述的双桥液驱混合动力汽车传动系统,其特征在于第一溢流组件(31)由第一溢流阀(15)和第一过滤器(16)组成,第一溢流阀(15)的进油端口与定量泵(8)的出油端口连通,第一溢流阀(15)的出油端口与第一过滤器(16)的进油端口连通,第一过滤器(16)出油端口与低压液压蓄能器(17)的油口连通。
7.根据权利要求1所述的双桥液驱混合动力汽车传动系统,其特征在于第二溢流组件(32)由第二溢流阀(23)和第一过滤器(22)组成,第一溢流阀(23)的进油端口与恒压变量泵(7)的出油端口连通,第一溢流阀(23)的出油端口与第一过滤器(22)的进油端口连通,第一过滤器(22)的出油端口与低压液压蓄能器(17)的油口连通。
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