CN105015316B - 具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统，属动力传动领域。该动力传动系统包括发动机、高压蓄能器、低压蓄能器、恒压变量泵、液压变压器、定排量液压马达和两个液控单向阀。车辆需要进行驱动/制动工况的切换时，改变液压变压器的控制角后，通过系统压力交叉反馈，控制系统中的两个液控单向阀，来实现驱动/制动工况的自适应切换，简化了液压混合动力传动系统的控制复杂度和难度。

Description

具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统

技术领域

本发明涉及一种液压混合动力传动系统，具体涉及一种具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统，属动力传动领域。

背景技术

静液传动技术具有功率密度大、无级调速等优点，随着环境与能源问题日趋严重，基于静液传动技术的液压混合动力驱动技术得到了快速发展。最初的液压混合动力系统主要是泵控马达的形式，伴随着液压恒压网络和液压变压器的兴起和发展，出现了基于液压恒压网络和液压变压器的液压混合动力系统。这种动力系统的优势在于：液压恒压网络既可以通过液压变压器输出能量，也可以通过液压变压器从负载端回收能量；液压变压器既可以实现升压，也可以实现降压，而且理论上还没有节流损失。

为了能够满足车辆的正常工作，基于液压恒压网络和液压变压器的液压混合动力系统必须具备工作四象限的特性，即能够实现车辆的前进驱动、前进制动、后退驱动和后退制动。而目前动力系统实现四象限的特性需要借助于电磁阀的控制，增加了系统的控制难度和结构复杂程度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统，通过引入压力交叉反馈来控制液控单向阀，使得仅通过改变液压变压器控制角，就能够实现驱动/制动工况的自适应切换，有利于减少系统控制的难度和结构的复杂度。

所述的具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统包括：发动机、高压蓄能器、低压蓄能器、恒压变量泵、液压变压器和液压马达；外围设备为车辆的主减速器，此外还包括：液控单向阀a和液控单向阀b。令所述液压变压器的三个端口分别为第一端口A、第二端口B和第三端口T；所述液压马达为双向定量马达，令其两个油口分别为第一油口A和第二油口B。

其连接关系为：所述发动机与恒压变量泵同轴连接，所述恒压变量泵的输出端口通过设置有单向阀的油路与高压蓄能器相连，其中所述单向阀的进油口与恒压变量泵相连；所述恒压变量泵的输入端口与低压蓄能器相连；所述液压变压器的第一端口A与高压蓄能器相连，第二端口B与液压马达的第一油口A相连，第三端口T与液压马达的第二油口B相连；所述液压马达的输出轴与所述主减速器相连。

所述液控单向阀a的进油口和液控单向阀b的进油口分别与低压蓄能器相连；所述液控单向阀a的出油口及液控单向阀b的液控端分别与液压变压器的第二端口B相连；所述液控单向阀b出油口及液控单向阀a的液控端分别与液压变压器的第三端口T相连。

有益效果：

通过引入压力交叉反馈来控制液控单向阀，即利用负载油路的压力反馈来控制液控单向阀的状态(单向连通或双向连通)。通过改变液压变压器控制角，两个液控单向阀的工作状态便能够实现自适应改变，从而完成驱动工况到制动工况的转换，无需额外施加系统工况切换的控制，简化了系统的控制复杂度和难度。

附图说明

图1为该传动系统的动力传动方案示意图；

图2为该动力系统工作四象限模式示意图。

其中：2-发动机，3-高压蓄能器，4-单向阀，5-恒压变量泵，7-液压变压器，8-液控单向阀a，9-液压马达，10-主减速器，12-液控单向阀b，13-低压蓄能器。

具体实施方式

下面结合图1对本发明进行详细的说明。

本实施例提供一种具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统，能够随着液压变压器控制角的改变，实现车辆驱动/制动的自适应切换，无需额外的施加控制，提高了工作效率，简化车辆控制的复杂程度。

该液压混合动力传动系统包括发动机2、高压蓄能器3、低压蓄能器13、恒压变量泵5、液压变压器7和液压马达9；外围设备为车辆的主减速器10。令所述液压变压器7的三个端口分别为第一端口A、第二端口B和第三端口T。液压马达9为双向定量马达，令其两个油口分别为第一油口A和第二油口B。

其连接关系如图1所示：所述发动机2与恒压变量泵5同轴连接，用于驱动恒压变量泵5。恒压变量泵5的输出端口通过设置有单向阀4的油路与高压蓄能器3相连，单向阀4用于防止高压蓄能器3内的油液倒流至恒压变量泵5。恒压变量泵5的输入端口通过油路与低压蓄能器13相连。上述与低压蓄能器13连接的油路为液压恒压网络的低压油路，与高压蓄能器3连接的油路为液压恒压网络的高压油路。液压变压器7的第一端口A与液压恒压网络的高压油路相连，液压变压器7的第二端口B与液压马达9的第一油口A相连，液压变压器7的第三端口T与液压马达9的第二油口B相连，液压马达9的输出轴连接主减速器10。液控单向阀a8的输入端口与液压恒压网络的低压油路相连，输出端口与液压马达9的第一油口A相连；液控单向阀b12的输入端口与液压恒压网络的低压油路相连，输出端口与液压马达9的第二油口B相连；液控单向阀a8的液控端连接液控单向阀b12的输出端口，液控单向阀b12的液控端连接液控单向阀a8的输出端口。

在所述高压蓄能器与低压蓄能器之间、液压马达的第一油口A与低压蓄能器之间、液压马达的第二油口B与低压蓄能器之间分别设置连接有溢流阀的油路。所述溢流阀起到稳压、系统卸荷和安全保护的作用。

下面结合图2具体介绍该液压混合动力传动装置的工作原理：

在图2中，H表示液压恒压网络的高压油路，L表示液压恒压网络的低压油路，A表示液压变压器的第一端口A，B表示液压变压器的第二端口B，T表示液压变压器的第三端口T，TDC表示液压变压器的上止点，θ表示液压变压器7的控制角，横坐标表示转矩，纵坐标表示转速，正负方向分别表示转矩和转速方向。

(1)车辆前进行驶--车辆前进制动之间的自适应切换

车辆前进行驶时，液压变压器控制角为正，液压变压器顺时针旋转，此时液压变压器的第一端口A为其入口，第二端口B为出口，第三端口T为补给口。高压蓄能器3通过液压变压器第一端口A输入高压油，液压变压器第二端口B向液压马达输出高压油，驱动液压马达旋转，进而驱动车辆前进。此时，由于液压变压器第二端口B压力为高压，使得液控单向阀b的进出油口接通，液压变压器第三端口T压力为低压，液控单向阀a只单向接通(此时由于液控单向阀a出口压力大于其入口压力，液控单向阀a内没有油液流通)，液压变压器第三端口T及液压马达的输出端通过液控单向阀b与液压恒压网络低压油路连通，如图2中的第一象限。

当车辆需要前进制动时，改变液压变压器控制角，使液压变压器控制角为负，液压变压器依靠惯性瞬时针旋转。此时液压变压器的第一端口A为其出口，第二端口B为补给口，第三端口T为入口。由于此时液压变压器控制角为负，使得液压变压器第二端口B压力降低，液控单向阀b只单向接通；液压变压器第三端口T压力升高，使得液控单向阀a的进出油口接通，液压马达输出转矩方向改变，但由于此时液压马达输出转速没有改变方向，液压马达输的转矩对转速具有减速作用，即液压马达对车辆产生制动力矩，车辆进入前进制动状态。液压变压器第二端口B通过液控单向阀a与液压恒压网络低压油路连通，如图2中的第二象限。

(2)车辆反向前进--车辆反向制动之间的自适应切换

车辆反向前进时，液压变压器控制角为负，液压变压器逆时针旋转，此时液压变压器的第一端口A为其入口，第二端口B为补给口，第三端口T为出口。高压蓄能器3通过液压变压器第一端口A输入高压油，液压变压器第三端口T向液压马达输出高压油，驱动液压马达反方向旋转，车辆反向前进。此时，由于液压变压器第三端口T的压力为高压，促使液控单向阀a的进出油口接通，液压变压器第二端口B压力为低压，液控单向阀只单向接通，液压变压器第二端口B通过液控单向阀a与液压恒压网络低压油路连通，如图2中的第三象限。

当车辆需要反向制动时，改变液压变压器控制角，使液压变压器控制角为正，液压变压器逆时针旋转，此时液压变压器的第一端口A为其出口，第二端口B为入口，第三端口T为补给口。由于此时液压变压器控制角为正，液压变压器第三端口T压力降低，液控单向阀a只单向接通，液压变压器第二端口B压力升高，促使液控单向阀b的进出油口接通，液压马达对车辆产生反向制动力矩，车辆进入反向制动状态。此时，液压变压器第三端口T通过液控单向阀b与液压恒压网络低压油路连通，如图2中的第四象限。

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 (2)

1.一种具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统，包括：发动机(2)、高压蓄能器(3)、低压蓄能器(13)、恒压变量泵(5)、液压变压器(7)和液压马达(9)；外围设备为车辆的主减速器(10)；其特征在于，还包括：液控单向阀a(8)和液控单向阀b(12)；令所述液压变压器(7)的三个端口分别为第一端口A、第二端口B和第三端口T；所述液压马达(9)为双向定量马达，令其两个油口分别为油口A和油口B；

其连接关系为：所述发动机(2)与恒压变量泵(5)同轴连接，所述恒压变量泵(5)的输出端口通过设置有单向阀(4)的油路与高压蓄能器(3)相连，其中所述单向阀(4)的进油口与恒压变量泵(5)相连；所述恒压变量泵(5)的输入端口与低压蓄能器(13)相连；所述液压变压器(7)的第一端口A与高压蓄能器(3)相连，第二端口B与液压马达(9)的第一油口A相连，第三端口T与定排量液压马达(9)的第二油口B相连；所述液压马达(9)的输出轴与所述主减速器(10)相连；

所述液控单向阀a(8)的进油口和液控单向阀b(12)的进油口分别与低压蓄能器(13)相连；所述液控单向阀a(8)的出油口及液控单向阀b(12)的液控端分别与液压变压器(7)的第二端口B相连；所述液控单向阀b(12)出油口及液控单向阀a(8)的液控端分别与液压变压器(7)的第三端口T相连。

2.如权利要求1所述的具备自适应换向功能的液压混合动力传动系统，其特征在于，在所述高压蓄能器(3)与低压蓄能器(13)之间、液压马达(9)的第一油口A与低压蓄能器(13)之间、液压马达(9)的第二油口B与低压蓄能器(13)之间分别设置连接有溢流阀的油路。