CN104999904A - 基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置 - Google Patents

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CN104999904A CN201510444632.1A CN201510444632A CN104999904A CN 104999904 A CN104999904 A CN 104999904A CN 201510444632 A CN201510444632 A CN 201510444632A CN 104999904 A CN104999904 A CN 104999904A
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吴维
张刘杨
苑士华
胡纪滨
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K8/00—Arrangement or mounting of propulsion units not provided for in one of the preceding main groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/10—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors

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Abstract

本发明涉及一种基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，其技术方案在于：泵/马达与高压蓄能器、低压蓄能器连接，并连接至转向架上的主减速器以驱动车轮；牵引电机连接牵引电网，并连接至转向架上的主减速器；泵/马达与高压蓄能器之间设有溢流阀，溢流阀与油箱相通。本发明通过调整泵/马达排量，驱动和制动的转矩可以根据列车负载进行调整，提高了传动系统自身的工作效率。

Description

基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆驱动装置，具体涉及一种液压混合动力轨道车辆驱动装置。
背景技术
城市轨道交通系统作为现代化百万以上人口大都市的干线交通有很好的效益，然而由于巨大的运量，其牵引耗能非常大；若轨道交通系统采用再生制动将列车动能回收，将会节约相当可观的能量。然而再生制动反馈的电能会导致电网电压升高等诸多问题，虽采用电阻可以消耗多余的反馈电能，但节能效果很差；受电池性能的制约，电池储能发展缓慢；而飞轮制造困难、不易维护，并且不适合长时间储能；液压混合动力所需技术较为成熟，功率密度高，特别适用于运量大、工况固定的轨道交通系统。
液压混合动力轨道车辆通常优先采用泵/马达驱动车辆，在蓄能器压力不足或泵/马达提供的转矩无法满足车辆动力性要求时由电机补充驱动转矩，制动时由泵/马达回收制动能量。轨道车辆采用的液压系统中泵/马达排量较大，具有成本高，重量大，体积大的缺点。
发明内容
本发明的目的是：为克服传统轨道车辆再生制动能量利用效率低的问题，特提供一种基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置。
本发明的技术方案是：基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，它包括：车轮、主减速器、泵/马达、牵引电机、高压蓄能器、低压蓄能器、溢流阀、油箱以及牵引电网；
其整体连接关系为：所述泵/马达的进油口与所述高压蓄能器相连，出油口与所述低压蓄能器连接，其输出轴通过转向架上的主减速器以驱动车轮；所述牵引电机连接牵引电网，并通过转向架上的主减速器以驱动车轮；所述泵/马达与高压蓄能器之间设有溢流阀，所述溢流阀与所述油箱相通。
有益效果：
(1)高压蓄能器为整车提供高压油源，根据列车行驶负载的变化，控制泵/马达的排量，为整车提供动力。高压蓄能器压力不足或泵/马达提供的转矩无法满足车辆动力性要求时，由电机补充制动转矩。制动时泵/马达回收动能，将液压能存储在蓄能器中，供下次加速使用。
(2)本发明利用了液压传动高功率密度的优点，在驱动时可以提供充足的转矩，制动时能够回收大部分动能，能量回收效率不受列车运行密度的影响，同时避免了再生制动能量反馈电网时导致的牵引网压力升高等问题。通过调整泵/马达排量，驱动和制动的转矩可以根据列车负载进行调整，提高了传动系统自身的工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1-泵/马达；2-车轮；3-主减速器；4-牵引电机；5-低压蓄能器；6-高压蓄能器；7-溢流阀；8-油箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见附图1，基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，它包括：车轮2、主减速器3，它还包括：泵/马达1、牵引电机4、高压蓄能器6、低压蓄能器5、溢流阀7、油箱8以及牵引电网；
整体连接关系为：泵/马达1一方面通过独立的进油口、出油口与高压蓄能器6、低压蓄能器5连接，另一方面通过转向架上的主减速器3以驱动车轮2；牵引电机4一方面连接牵引电网，另一方面通过转向架上的主减速器3以驱动车轮2；泵/马达1与高压蓄能器6之间设有溢流阀7，防止因蓄能器压力过高而损坏液压元件，溢流阀7与油箱8相通。
当车辆向前行驶时，由压蓄能器6输出高压油驱动泵/马达1工作，油压降低后流入低压蓄能器5，牵引电机4从牵引电网获取电能，牵引电机4、泵/马达1均通过主减速器3驱动车轮2。
当车辆制动时，牵引电机4停止工作，泵/马达1排量变为负值，依据车辆制动力需求，控制泵/马达1的排量大小，液压油由低压蓄能器5流入高压蓄能器6，实现制动能量的回收。当车速极低时，调整泵/马达1的排量为0，停止再生制动，使用摩擦制动使列车停止。
当车辆起步时，若高压蓄能器6处于充气压力，则采用纯电驱动方式，依据动力需求，控制牵引电机4工作，该工况常在始发站出现。当列车起步时，若高压蓄能器6处于工作压力，则采用纯液压驱动方式；当检测到高压蓄能器6压力不足或泵/马达1提供的转矩无法满足车辆动力性要求时，由牵引电机4提供补充转矩，依据动力需求，调整泵/马达1的排量和牵引电机4的转矩。
当车辆巡航时，根据其负载、车速等信息计算所需功率，由牵引电机4输出功率，泵/马达1不工作。
当车辆紧急制动时，泵/马达1不工作，由摩擦制动器进行紧急制动。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，它包括：车轮(2)、主减速器(3)，其特征在于，它还包括：泵/马达(1)、牵引电机(4)、高压蓄能器(6)、低压蓄能器(5)、溢流阀(7)、油箱(8)以及牵引电网；
整体连接关系为：所述泵/马达(1)的进油口与所述高压蓄能器(6)相连，出油口与所述低压蓄能器(5)连接，其输出轴通过转向架上的主减速器(3)以驱动所述车轮(2)；所述牵引电机(4)连接牵引电网，并通过转向架上的主减速器(3)以驱动所述车轮(2)；所述泵/马达(1)与高压蓄能器(6)之间设有溢流阀(7)，所述溢流阀(7)与所述油箱(8)相通。
2.如权利要求1所述的基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，其特征在于：当车辆向前行驶时，所述高压蓄能器(6)输出高压油驱动泵/马达(1)工作，油压降低后流入所述低压蓄能器(5)，所述牵引电机(4)从牵引电网获取电能，所述牵引电机(4)、所述泵/马达(1)均通过所述主减速器(3)驱动所述车轮(2)。
3.如权利要求1所述的基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，其特征在于：当车辆制动时，所述牵引电机(4)停止工作，所述泵/马达(1)排量变为负值，依据车辆制动力需求，控制所述泵/马达(1)的排量大小，液压油由所述低压蓄能器(5)流入所述高压蓄能器(6)，实现制动能量的回收。
4.如权利要求1所述的基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，其特征在于：当车辆起步时，若所述高压蓄能器(6)处于充气压力，则采用纯电驱动方式，依据动力需求，控制所述牵引电机(4)工作；当列车起步时，若所述高压蓄能器(6)处于工作压力，则采用纯液压驱动方式；当检测到所述高压蓄能器(6)压力不足或泵/马达(1)提供的转矩无法满足车辆动力性要求时，由所述牵引电机(4)提供补充转矩，依据动力需求，调整所述泵/马达(1)的排量和所述牵引电机(4)的转矩。
5.如权利要求1所述的基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，其特征在于：当车辆巡航时，由所述牵引电机(4)输出功率，所述泵/马达(1)不工作。
6.如权利要求1所述的基于泵/马达和电机的液压混合动力轨道车辆驱动装置，其特征在于：当车辆紧急制动时，所述泵/马达(1)不工作，由摩擦制动器进行紧急制动。
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