CN103775595A - 一种车用再生制动无级变速器 - Google Patents

一种车用再生制动无级变速器 Download PDF

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CN103775595A CN201410056515.3A CN201410056515A CN103775595A CN 103775595 A CN103775595 A CN 103775595A CN 201410056515 A CN201410056515 A CN 201410056515A CN 103775595 A CN103775595 A CN 103775595A
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Abstract

本发明属于车辆动力传动技术领域,涉及一种车用再生制动无级变速器,利用液压蓄能器、电磁开关阀、变量泵-马达和变量马达-泵进行动力传递转换、汇流和分流,形成具有再生制动功能的无级变速器,再生制动产生的驱动力能实现发动机启动和车辆驱动,该无级变速器使发动机或电动机主要工作在最佳经济工况区,减小发动机的装机功率,减小动力传动系统的体积,提高动力传动系统的效率,同时实现再生制动功能;其结构紧凑,传动系统成本降低,依托技术成熟,适用于公交车、乘用车、货车和工程机械等,具有广阔的应用领域和市场前景。

Description

一种车用再生制动无级变速器
技术领域:
本发明属于车辆动力传动技术领域,涉及一种车用再生制动无级变速器,基于液压马达、液压泵和电磁开关阀实现车辆动力传动系统的功能。
背景技术:
目前,能源与环境问题已成制约人类社会发展的焦点,研究节能、绿色环保的动力及储能系统是应对能源危机和环境污染的重要举措。我国60%以上的石油消耗在交通领域,主要是汽车的能源消耗,汽车对燃料热能的利用率平均为14%;电动汽车采用热电时,化石能源到车轮动力的利用率也仅为16%,所以减少汽车对非再生化石能源的消耗是当务之急,降低汽车能源消耗和提高汽车效率主要从四个方面着手:一是研发新型的动力系统,如新型高效发动机或新型动力电池;二是减轻整车质量增加续驶里程;三是研发新型的动力传动系统,缩短能量传递转化路径,减少能耗环节;四是进行再生制动技术研究,对后面两个方面而言,采用混合动力技术代替传统的机械变速器或自动变速器是重要手段之一,混合动力包括电动混合动力、机械混合动力和液压混合动力,其中电动混合动力发展受电池技术的制约;机械混合动力难以维持飞轮长时间高效率运转;液压混合动力所需技术最为成熟,功率密度高,尤其适用于中、重型车辆;传统的液压混合动力车辆通常采用变排量泵、变排量马达,通过对液压元件排量的调节实现车辆动力输出的无级变速,同时使发动机工作在最佳燃油经济性区,中国专利200610057549.X公开了一种机动车无级变速混合驱动节能装置,其核心动力传递转换、汇流分流结构是行星轮系,同时借助电动/发电机、变量液压泵/马达、锁止器及多个离合器实现车辆的机-电-液混合动力传动、无极变速和制动能回收,制动能可以电能或液压能形式回收再利用,具有较好节能效果,但结构和控制极为复杂;中国专利200980118121.3公开了一种用于车辆传动系统的能量回收系统,其核心是通过飞轮蓄能和变速器实现再生制动,虽然体积小,但实现难度大、节能效果不如液压蓄能;中国专利201210306733.9公开了一种基于无级变速传动的混合动力汽车驱动系统,采用带式无级变速,利用行星轮系及多个离合器实现动力的汇流与分流,将制动能通过电动/发电机回收到蓄电池中,特别适合插电式电动汽车,虽然蓄电池能量密度大,但功率密度小不能迅速回收转化大量能量,所以制动能回收比例小(20%左右),不如液压蓄能回收比例高(60%-70%);中国专利201310065366.2公开了一种基于变压器、液压泵和多联马达的混合动力车辆驱动装置,其核心结构是液压变压器、定量泵、多联定量马达及六个电磁换向阀,能实现车辆的无级变速和制动能量回收,并提供纯机械传动、无液压变压器的混合动力传动、有液压变压器的混合动力传动、无液压变压器的纯液压传动、有液压变压器的纯液压传动共五种驱动形式,其大负荷启动或重载时完全液压驱动,此时效率较低;这些能够实现车辆再生制动和无级变速的专利都借助离合器实现动力的中断、传递或变速,都能实现再生制动功能,无论是采用液压蓄能器、蓄电池或飞轮储能,但尚未见有同时具备以下特点的变速器或装置的公开报道和使用:一是能同时用于电动车、内燃机车实现无级变速,结构紧凑、控制简单;二是再生制动产生的驱动力与发动机或电动机的动力可直接串联汇流,不使用行星轮系;三是动力中断、接通或变速不需用离合器;四是再生制动产生的驱动力可以同时实现发动机的启动和车辆的驱动;五是能实现目前车辆具有的所有操纵需求;六是再生制动采用液压蓄能器实现制动能量最大程度的回收利用;七是能使发动机或电动机主要工作在高效工况区域。因此,寻求设计一种具有上述七个特点的车用再生制动无级变速器具有重要的经济效益和社会价值。
发明内容:
本发明的目在于克服现有技术中无级变速装置、车辆传动系统和技术对行星轮系、离合器等过多依赖导致的体积大、结构复杂等缺陷,寻求设计提供一种车用再生制动无级变速器,利用液压蓄能器、电磁开关阀、变量泵-马达和变量马达-泵进行动力传递转换、汇流和分流,形成具有再生制动功能的无级变速器,再生制动产生的驱动力与发动机或电动机的驱动力不通过行星轮系汇流、合成,动力中断、接通或变速不依赖离合器实现,再生制动产生的驱动力能实现发动机启动和车辆驱动等,该无级变速器使发动机或电动机主要工作在最佳经济工况区,减小发动机的装机功率,减小动力传动系统的体积,提高动力传动系统的效率,同时实现再生制动功能。
为了实现上述发明目的,本发明的主体结构包括数字变量泵-马达、输入轴、倒车补油单向阀、第一补油箱、进车补油单向阀、倒车安全阀、数字变量马达-泵、直连电磁开关阀、能量释放电磁开关阀、能量回收高压电磁开关阀、高压传感器、高压蓄能器、输出轴、进车安全阀、回流电磁开关阀、低压蓄能器、低压传感器、能量回收低压电磁开关阀、制动踏板信号线、加速踏板信号线、档位信号线、电控单元、短路电磁开关阀、第一入口、第一出口、第二入口、第二出口和第二补油箱;输入轴的一端与外部电机或发动机的输出轴直接相连,另一端与数字变量泵-马达相连,输入轴既是数字变量泵-马达的输入轴,也是整个变速器的输入轴;外部电机或发动机输出的动力通过输入轴驱动数字变量泵-马达转动,数字变量泵-马达为斜盘式双向变量泵-马达,数字变量泵-马达的两端分别制有第一入口和第一出口,第一入口和第一出口通过短路电磁开关阀连接;车辆行进时数字变量泵-马达的斜盘倾角为正,液压油从第一入口进入,从第一出口流出;数字变量泵-马达的斜盘倾角为0时,数字变量泵-马达没有泵油作用;车辆倒退时数字变量泵-马达的斜盘倾角为负,液压油从第一出口进入,从第一入口流出;倒车补油单向阀的一端与第一出口相连,另一端与第一补油箱相连,实现倒车时补油功能,防止管路内因泄漏出现真空断流;进车安全阀的一端与第一出口相连,另一端与第二补油箱相连,当进车驱动力过大超载时,进车安全阀打开卸荷,液压油直接流回第二补油箱起过载保护作用;能量回收低压电磁开关阀的一端与第一出口相连,另一端与低压储能器相连,当回收制动时低压电磁开关阀通电打开,否则关闭;数字变量泵-马达的两端分别制有第二入口和第二出口,第二入口的一端与第一出口相连,另一端通过数字变量马达-泵与第二出口直接联通,减小管路阻力损失;数字变量泵-马达的上端制有输出轴,第二入口从第一出口接收高压油后转动,由输出轴输出力矩或转速,驱动外部负载,输出轴直接与车辆主减速器的输入轴相连;数字变量马达-泵为斜盘式双向变量马达-泵,液压油从第二出口流出,直连电磁开关阀的一端与第二出口相连,另一端与第一入口相连,车辆高速行驶时直连电磁开关阀打开,实现第一出口与第二入口、能量回收高压电磁开关阀的一端与第二出口、能量回收高压电磁开关阀的另一端与高压蓄能器的相连,当行进中制动能量回收时能量回收高压电磁开关阀和能量回收低压电磁开关阀同时打开,数字变量马达-泵当泵使用,液压油通过能量回收高压电磁开关阀进入高压蓄能器;回流电磁开关阀的一端与第二出口相连,另一端与低压蓄能器相连;能量释放电磁开关阀的一端与高压蓄能器相连,另一端与数第一入口相连;倒车安全阀的一端与第一入口相连,另一端与第一补油箱相连,倒车超载时液压油通过倒车安全阀进入第一补油箱;进车补油单向阀的一端与第一入口相通,另一端与第一补油箱相通,实现进车时补油功能,防止管路内因泄漏出现真空断流;高压传感器安装在高压蓄能器进出口处用于测量高压蓄能器内液压油的压力并传递到电控单元;低压传感器安装在低压蓄能器进出口处用于测量低压蓄能器内液压油的压力并传递到电控单元;电控单元分别与高压传感器、低压传感器、制动踏板信号线、加速踏板信号线和档位信号线连接,接收高压传感器、低压传感器、制动踏板信号线、加速踏板信号线和档位信号线传来的信号,并控制数字变量泵-马达和数字变量马达-泵以及所有电磁开关阀(包括直连电磁开关阀、能量释放电磁开关阀、能量回收高压电磁开关阀、回流电磁开关阀、能量回收低压电磁开关阀和短路电磁开关阀)的动作。
本发明涉及的直连电磁开关阀、能量释放电磁开关阀、能量回收高压电磁开关阀、回流电磁开关阀、能量回收低压电磁开关阀和短路电磁开关阀均为两位两通电磁开关阀,这些电磁开关阀都处于常闭、通电打开状态;低压蓄能器和高压蓄能器均为液压蓄能器。
本发明利用两位两通电磁开关阀、数字变量泵-马达、数字变量马达-泵、低压蓄能器和高压蓄能器实现车辆制动能回收、车用无级变速器的所有功能,适用于内燃机车和电动车,在车辆高速重载或紧急加速时,回收的制动能从高压蓄能器释放,具有较高压力的液压油流经数字变量泵-马达时,与发动机或电动机的动力合成、汇流,以更高压力驱动数字变量马达-泵转动,实现车辆高速重载行进或快速起动,能量释放后的液压油流入低压蓄能器,也就是说,再生制动产生的液压驱动力与发动机或电动机的驱动力协同驱动车辆时,没有采用传统的行星轮系实现动力的合成、汇流过程,其动力传递、汇流和中断,完全通过控制电磁开关阀的开闭、数字变量泵-马达和数字变量马达-泵的斜盘倾角实现,没有使用传统的离合器结构;装用在内燃机车上时,再生制动产生的驱动力可以用来实现发动机的启动;装用在电动车上时,可使电机以高速小电流完成车辆起动或低速行驶,提高了动力电池和电机的寿命。
本发明与现有技术相比,通过柔性传动,减小负荷变化带来的冲击,提高车辆的平稳性;使电机或发动机基本工作在最佳经济工况,过剩的能量由液压蓄能器储存,在其它工况下释放利用,既提高能量利用率,又减小电机或发动机的装机功率,其结构紧凑,传动系统成本降低,依托技术成熟,适用于公交车、乘用车、货车和工程机械等,具有广阔的应用领域和市场前景。
附图说明:
图1为本发明的主体结构原理示意图。
具体实施方式:
下面通过实施例并结合附图作进一步说明。
实施例:
本实施例的主体结构包括数字变量泵-马达1、输入轴2、倒车补油单向阀3、第一补油箱4、进车补油单向阀5、倒车安全阀6、数字变量马达-泵7、直连电磁开关阀8、能量释放电磁开关阀9、能量回收高压电磁开关阀10、高压传感器11、高压蓄能器12、输出轴13、进车安全阀14、回流电磁开关阀15,低压蓄能器16、低压传感器17、能量回收低压电磁开关阀18、制动踏板信号线19、加速踏板信号线20、档位信号线21、电控单元22、短路电磁开关阀23、第一入口24、第一出口25、第二入口26、第二出口27和第二补油箱28;输入轴2的一端与外部电机或发动机的输出轴直接相连,另一端与数字变量泵-马达1相连,输入轴2既是数字变量泵-马达1的输入轴,也是整个变速器的输入轴;外部电机或发动机输出的动力通过输入轴2驱动数字变量泵-马达1转动,数字变量泵-马达1为斜盘式双向变量泵-马达,数字变量泵-马达1的两端分别制有第一入口24和第一出口25,第一入口24和第一出口25通过短路电磁开关阀23连接;车辆行进时数字变量泵-马达1的斜盘倾角为正,液压油从第一入口24进入,从第一出口25流出;数字变量泵-马达1的斜盘倾角为0时,数字变量泵-马达1没有泵油作用;车辆倒退时数字变量泵-马达1的斜盘倾角为负,液压油从第一出口25进入,从第一入口24流出;倒车补油单向阀3的一端与第一出口25相连,另一端与第一补油箱4相连,实现倒车时补油功能,防止管路内因泄漏出现真空断流;进车安全阀14的一端与第一出口25相连,另一端与第二补油箱28相连,当进车驱动力过大超载时,进车安全阀14打开卸荷,液压油直接流回第二补油箱28起过载保护作用;能量回收低压电磁开关阀18的一端与第一出口25相连,另一端与低压储能器16相连,当回收制动时低压电磁开关阀18通电打开,否则关闭;数字变量泵-马达7的两端分别制有第二入口26和第二出口27,第二入口26的一端与第一出口25相连,另一端通过数字变量马达-泵7与第二出口27直接联通,减小管路阻力损失;数字变量泵-马达7的上端制有输出轴13,第二入口26从第一出口25接收高压油后转动,由输出轴13输出力矩或转速,驱动外部负载,输出轴13直接与车辆主减速器的输入轴相连;数字变量马达-泵7为斜盘式双向变量马达-泵,液压油从第二出口27流出,直连电磁开关阀8的一端与第二出口27相连,另一端与第一入口24相连,车辆高速行驶时直连电磁开关阀8打开,实现第一出口25与第二入口26、能量回收高压电磁开关阀10的一端与第二出口27、能量回收高压电磁开关阀10的另一端与高压蓄能器12的相连,当行进中制动能量回收时能量回收高压电磁开关阀10和能量回收低压电磁开关阀18同时打开,数字变量马达-泵7当泵使用,液压油通过能量回收高压电磁开关阀10进入高压蓄能器12;回流电磁开关阀15的一端与第二出口27相连,另一端与低压蓄能器16相连;能量释放电磁开关阀9的一端与高压蓄能器12相连,另一端与数第一入口24相连;倒车安全阀6的一端与第一入口24相连,另一端与第一补油箱4相连,倒车超载时液压油通过倒车安全阀6进入第一补油箱4;进车补油单向阀5的一端与第一入口24相通,另一端与第一补油箱4相通,实现进车时补油功能,防止管路内因泄漏出现真空断流;高压传感器11安装在高压蓄能器12进出口处用于测量高压蓄能器12内液压油的压力并传递到电控单元22;低压传感器17安装在低压蓄能器16进出口处用于测量低压蓄能器16内液压油的压力并传递到电控单元22;电控单元22分别与高压传感器11、低压传感器17、制动踏板信号线19、加速踏板信号线20和档位信号线21连接,接收高压传感器11、低压传感器17、制动踏板信号线19、加速踏板信号线20和档位信号线21传来的信号,并控制数字变量泵-马达1和数字变量马达-泵7以及所有电磁开关阀的动作;所有电磁开关阀均为两位两通电磁开关阀,电磁开关阀都处于常闭、通电打开状态;低压蓄能器16和高压蓄能器12均为液压蓄能器。
本实施例对发动机启动、正常行进、行进制动、液压能起动或行进、协同起动或行进(液压能与发动机协同起动适合重载或加速起动场合)、正常倒车、液压能倒车、倒车制动、停车、泊车、空挡等各种工况下电磁开关阀及泵-马达斜盘倾角状态进行测试,各电磁开关阀的状态以ON代表打开,以OFF代表关闭,数字变量泵-马达1和数字变量马达-泵7的斜盘倾角及转动方向以正常行进时为正,则车辆在以上各种工况下各电磁开关阀及斜盘倾角如表1所示;
表1:车辆各种工况下电磁开关阀及泵-马达斜盘倾角状态
发动机启动时,数字变量泵-马达1的斜盘倾角为0°,理论上不会吸入和排出液压油,但防止结构误差和其它意外,电磁开关阀23打开将数字变量泵-马达1两端的第一入口24和第一出口25短路,实现无负载启动,同时不影响马达-泵7对车辆的制动作用;
车辆正常行进时,直连电磁开关阀8打开、其余电磁开关阀关闭,液压油从第一出口25经数字变量马达-泵7、直连电磁开关阀8回到第一入口24,如果超载,液压油经过进车安全阀14回到第二补油箱28,如果液压油泄漏,第一入口24将产生真空度,进车补油单向阀5打开,液压油从第一补油箱4经进车补油单向阀5到入口24进行补油;
行进制动时,液压能回收过程与车辆ABS(防抱死制动系统)协同工作,如果通过液压能回收不能迅速制动,则车辆ABS参与制动,制动能回收阻力矩和ABS制动力矩的比例关系由电控单元22综合控制,当液压能回收时,能量回收高压电磁开关阀10、能量回收低压电磁开关阀18、短路电磁开关阀23打开,其余电磁开关阀关闭,数字变量马达-泵7正转,数字变量泵-马达1斜盘倾角最好为为0°,第一入口24与第一出口25短路无泵送液压油;数字变量马达-泵7斜盘倾角初始为正,此时液压油由低压蓄能器16,经能量回收低压电磁开关阀18、数字变量马达-泵7和能量回收高压电磁开关阀10进入高压蓄能器12,实现制动能回收;低压传感器17、高压传感器11分别检测低压蓄能器16和高压蓄能器12的液压,达到阈值则及时调整数字变量马达-泵7斜盘倾角为0°,停止制动能回收过程,完全依靠ABS进行车辆制动;
依靠液压能起动或行进时,能量释放电磁开关阀9、回流电磁开关阀15和短路电磁开关阀23打开,其余电磁开关阀关闭,数字变量泵-马达1斜盘倾角最好为0°以避免液压油在第一入口24和第一出口25之间流动造成能量损失,数字变量马达-泵7斜盘倾角大于0°,此时液压油由高压蓄能器12,经能量释放电磁开关阀9、短路电磁开关阀23、数字变量马达-泵7、回流电磁开关阀15进入低压蓄能器16,经流数字变量马达-泵7时,第二入口26与第二出口27之间的压差与流量的乘积决定变速器输出轴13的输出功率;
车辆协同起动或行进时,能量释放电磁开关阀9、回流电磁开关阀15打开,其余电磁开关阀关闭,数字变量泵-马达1斜盘倾角、数字变量马达-泵7斜盘倾角都大于0°,此时液压油由高压蓄能器12,经能量释放电磁开关阀9、数字变量泵-马达1、数字变量马达-泵7、回流电磁开关阀15进入低压蓄能器16,如果超载则进车安全阀14打开卸荷,部分液压油经过进车安全阀14直接流回第二补油箱4;液压能量在经过数字变量泵-马达1时,外部发动机或电机对液压油做功,第一出口25比第一入口24的压力高,实现液压能与发动机或电机的协同驱动和串联驱动,同时实现两个动力的汇流、合并和叠加;
正常倒车时,直连电磁开关阀8打开、其余电磁开关阀关闭、数字变量泵-马达1斜盘倾角为负、数字变量马达-泵7斜盘倾角为正,此时液压油由第一入口24,经直连电磁阀开关阀8、数字变量马达-泵7、数字变量泵-马达1流回第一入口24形成封闭回路,如果系统超载则倒车安全阀6打开卸荷,部分液压油通过倒车安全阀6直接流回第一补油箱4;如液压油泄漏,第一出口25将产生真空度,倒车补油单向阀3打开,液压油从第一补油箱4经倒车补油单向阀3到第一出口25进行补油;
利用液压能倒车时,能量回收高压电磁开关阀10、能量回收低压电磁开关阀18、短路电磁开关阀23打开,数字变量泵-马达1斜盘倾角为0°避免液压油在第一入口24和第一出口25之间流动带来的液压能损失,数字变量马达-泵7斜盘倾角为正,此时液压油由高压蓄能器12,经能量回收高压电磁开关阀10、数字变量马达-泵7、能量回收低压电磁开关阀18流回低压蓄能器16,经流数字变量马达-泵7时,第二出口27与第二入口26之间的压差与流量的乘积决定输出轴13的输出功率;
倒车制动时,液压能回收过程与车辆ABS(防抱死制动系统)协同工作,如果通过液压能回收不能迅速制动,则车辆ABS参与制动,制动能回收阻力矩和ABS制动力矩的比例关系由电控单元22分析控制。当液压能回收时,能量释放电磁开关阀9、回流电磁开关阀15、短路电磁开关阀23打开,其它电磁开关阀关闭,数字变量泵-马达1斜盘倾角为0°,避免液压油在第一入口24和第一出口25之间流动带来的液压能损失,数字变量马达-泵7斜盘初始倾角为正,此时液压油由低压蓄能器16,经回流电磁开关阀15、数字变量马达-泵7、短路电磁开关阀23、能量释放电磁开关阀9流到高压蓄能器12,实现制动能回收。低压传感器17、高压传感器11分别检测低压蓄能器16和高压蓄能器12的液压,达到阈值则及时调整数字变量马达-泵7斜盘倾角为0°,停止制动能回收过程,完全依靠ABS进行车辆制动。
当在交通路口等地短时停车时,短路电磁开关阀23打开,其余电磁开关阀关闭,数字变量泵-马达1斜盘倾角为0°、数字变量马达-泵7斜盘倾角为正,短路电磁开关阀23打开、数字变量泵-马达1斜盘倾角为0°,数字变量泵-马达1无动力输出,另外液压油无法从第二入口26到第二出口27,数字变量马达-泵7不能转动实现停车;因停车太急有可能导致变速器超载,进车安全阀14打开卸荷,同时车辆ABS参与制动,整个过程由电控单元22根据检测信号综合控制;
当在停车场等地泊车时,车辆熄火、所有电磁阀关闭,液压油无法从第二入口26到第二出口27,数字变量马达-泵7不能转动实现泊车,如果设置中央制动器配合制动则效果更为理想;
行进过程中空挡滑行时,直连电磁开关阀8、短路电磁开关阀23打开,其余电磁开关阀关闭,数字变量泵-马达1斜盘倾角为0°无液压能输出,数字变量马达-泵7斜盘倾角为0°,以减少液压油在第二入口26和第二出口27之间流动带来的液压能损失,车辆依靠惯性空挡滑行;
本实施例还能用在内燃机车上,当蓄电池电能不足时可依靠液压能实现发动机启动,启动时能量释放电磁开关阀9、能量回收低压电磁开关阀18打开,其余电磁开关阀关闭,数字变量泵-马达1斜盘倾角为正,此时液压油从高压蓄能器12,径流能量释放电磁开关阀9、数字变量泵-马达1、能量回收低压电磁开关阀18到低压蓄能器16,数字变量泵-马达1转动带动内燃机启动;能使发动机基本工作在经济工况区,原理如下:当负载过大时,液压能和内燃机动力协同工作有效降低内燃机的功率输出,当车辆空挡滑行或短时停车时,如检测到蓄能器能量不足,发动机可仍以经济工况运行,此时液压油从低压蓄能器16,经能量回收低压电磁开关阀18、数字变量泵-马达1、能量释放电磁开关阀9进入高压蓄能器12;本实施例用在电动汽车上,电动机可以高速、小电流的高效工况实现车辆起动或低速行驶,此时数字变量泵-马达1工作在高转速、高压力、小排量工况,效率较高,同时避免大电流对电机和动力电池的损害,提高电机和动力电池的寿命。

Claims (3)

1.一种车用再生制动无级变速器,其特征在于主体结构包括数字变量泵-马达、输入轴、倒车补油单向阀、第一补油箱、进车补油单向阀、倒车安全阀、数字变量马达-泵、直连电磁开关阀、能量释放电磁开关阀、能量回收高压电磁开关阀、高压传感器、高压蓄能器、输出轴、进车安全阀、回流电磁开关阀、低压蓄能器、低压传感器、能量回收低压电磁开关阀、制动踏板信号线、加速踏板信号线、档位信号线、电控单元、短路电磁开关阀、第一入口、第一出口、第二入口、第二出口和第二补油箱;输入轴的一端与外部电机或发动机的输出轴直接相连,另一端与数字变量泵-马达相连,输入轴既是数字变量泵-马达的输入轴,也是整个变速器的输入轴;外部电机或发动机输出的动力通过输入轴驱动数字变量泵-马达转动,数字变量泵-马达为斜盘式双向变量泵-马达,数字变量泵-马达的两端分别制有第一入口和第一出口,第一入口和第一出口通过短路电磁开关阀连接;车辆行进时数字变量泵-马达的斜盘倾角为正,液压油从第一入口进入,从第一出口流出;数字变量泵-马达的斜盘倾角为0时,数字变量泵-马达没有泵油作用;车辆倒退时数字变量泵-马达的斜盘倾角为负,液压油从第一出口进入,从第一入口流出;倒车补油单向阀的一端与第一出口相连,另一端与第一补油箱相连,实现倒车时补油功能,防止管路内因泄漏出现真空断流;进车安全阀的一端与第一出口相连,另一端与第二补油箱相连,当进车驱动力过大超载时,进车安全阀打开卸荷,液压油直接流回第二补油箱起过载保护作用;能量回收低压电磁开关阀的一端与第一出口相连,另一端与低压储能器相连,当回收制动时低压电磁开关阀通电打开,否则关闭;数字变量泵-马达的两端分别制有第二入口和第二出口,第二入口的一端与第一出口相连,另一端通过数字变量马达-泵与第二出口直接联通,减小管路阻力损失;数字变量泵-马达的上端制有输出轴,第二入口从第一出口接收高压油后转动,由输出轴输出力矩或转速,驱动外部负载,输出轴直接与车辆主减速器的输入轴相连;数字变量马达-泵为斜盘式双向变量马达-泵,液压油从第二出口流出,直连电磁开关阀的一端与第二出口相连,另一端与第一入口相连,车辆高速行驶时直连电磁开关阀打开,实现第一出口与第二入口、能量回收高压电磁开关阀的一端与第二出口、能量回收高压电磁开关阀的另一端与高压蓄能器的相连,当行进中制动能量回收时能量回收高压电磁开关阀和能量回收低压电磁开关阀同时打开,数字变量马达-泵当泵使用,液压油通过能量回收高压电磁开关阀进入高压蓄能器;回流电磁开关阀的一端与第二出口相连,另一端与低压蓄能器相连;能量释放电磁开关阀的一端与高压蓄能器相连,另一端与数第一入口相连;倒车安全阀的一端与第一入口相连,另一端与第一补油箱相连,倒车超载时液压油通过倒车安全阀进入第一补油箱;进车补油单向阀的一端与第一入口相通,另一端与第一补油箱相通,实现进车时补油功能,防止管路内因泄漏出现真空断流;高压传感器安装在高压蓄能器进出口处用于测量高压蓄能器内液压油的压力并传递到电控单元;低压传感器安装在低压蓄能器进出口处用于测量低压蓄能器内液压油的压力并传递到电控单元;电控单元分别与高压传感器、低压传感器、制动踏板信号线、加速踏板信号线和档位信号线连接,接收高压传感器、低压传感器、制动踏板信号线、加速踏板信号线和档位信号线传来的信号,并控制数字变量泵-马达和数字变量马达-泵以及所有电磁开关阀的动作。
2.根据权利要求1所述的车用再生制动无级变速器,其特征在于直连电磁开关阀、能量释放电磁开关阀、能量回收高压电磁开关阀、回流电磁开关阀、能量回收低压电磁开关阀和短路电磁开关阀均为两位两通电磁开关阀,这些电磁开关阀都处于常闭、通电打开状态;低压蓄能器和高压蓄能器均为液压蓄能器。
3.根据权利要求2所述的车用再生制动无级变速器,其特征在于利用两位两通电磁开关阀、数字变量泵-马达、数字变量马达-泵、低压蓄能器和高压蓄能器实现车辆制动能回收、车用无级变速器的所有功能,适用于内燃机车和电动车,在车辆高速重载或紧急加速时,回收的制动能从高压蓄能器释放,液压油流经数字变量泵-马达时,与发动机或电动机的动力合成、汇流,驱动数字变量马达-泵转动,实现车辆高速重载行进或快速起动,能量释放后的液压油流入低压蓄能器,再生制动产生的液压驱动力与发动机或电动机的驱动力协同驱动车辆时,没有采用传统的行星轮系实现动力的合成、汇流过程,其动力传递、汇流和中断完全通过控制电磁开关阀的开闭、数字变量泵-马达和数字变量马达-泵的斜盘倾角实现,没有使用传统的离合器结构;装用在内燃机车上时再生制动产生的驱动力用来实现发动机的启动;装用在电动车上,使电机完成车辆起动或低速行驶,提高动力电池和电机的寿命。
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