CN105564395B - 一种串联式液压汽车再生制动能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种串联式液压汽车再生制动能量回收系统，涉及机械驱动技术领域。所述能量回收系统包括液压动力源，所述液压动力源包括发动机、第一离合器和第一变量泵，所述发动机在与所述第一离合器相连后接入所述第一变量泵；后轮液压驱动组件，设置在汽车后轮轮边上，并与所述第一变量泵相连；和前轴液压驱动组件，连接汽车前轴，且与所述第一变量泵的输出端相连。本发明采用的是后轮轮边制动和前轴制动相结合的制动方式，区别于各传统的串联式传动方式，不但能够保证传动能量的可靠有效地回收，传动系统的整体工作稳定性也得到提高。

Description

一种串联式液压汽车再生制动能量回收系统

技术领域

本发明涉及机械驱动技术领域，特别是涉及一种串联式液压汽车再生制动能量回收系统及其回收方法。

背景技术

随着社会经济发展，汽车的拥有量也随之急速增大，随之而来的污染问题也愈发严重。为了能够达到节能减排的目的，液压传动系统是一个很好的解决方式。其包括并联式液压传动系统，串联式液压传动系统和混联式液压传动系统。

其中，串联式液压传动系统是指液压能量再生动力源与发动机的连接形式是串联形式，该系统的动力单元主要由发动机、二次变量泵/马达组成，其基本组成部件和典型结构如下：发动机通过带动变量泵，将机械能化为液压能，带动与后轴相连的二次变量泵/马达转动，由二次变量泵/马达驱动转矩驱动车辆行驶，而通过单向阀与变量泵相连的蓄能器的作用是平衡发动机输出功率。相对于其他形式的液压节能汽车，串联式结构可以使发动机与行驶载荷分离，并可以根据行驶工况的不同实现无级变速。

现有的制动能量回收系统有以下缺点：1.制动时车身稳定性不好；2.成本太高，控制复杂；3.回收的能量少。

串联式液压传动技术是采用后轴驱动的，那么在纯制动能量回收时，也只通过后轮来进行能量回收。同时也就意味着只有后轮参与了制动，这样就容易发生甩尾。

除上述传动方式之外，有一种传动方式是采用轮边驱动的方式，在四个车轮的轮边都装上一个变量泵/马达，这样虽然结构变得更加简单了，但是成本显著提高且控制困难。还有一种则采用前后轴制动的方式，也就是在纯制动能量回收时让前后轴一起参与制动。这样虽然车身稳定性好了许多，但就本身机械结构多以及能量间相互转化效率不高等缺点，使得这个系统回收的能量并没有明显增多。

因此，急需一种高效、稳定地对车辆制动能量进行回收的系统，来克服或者至少减轻上述缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种串联式液压汽车再生制动能量回收系统，实现前后轮制动力的合理分配，系统工作稳定，且能量回收效率也更高。

特别地，本发明提供了一种串联式液压汽车再生制动能量回收系统，包括：

液压动力源，包括发动机、第一离合器和第一变量泵，所述发动机在与所述第一离合器相连后接入所述第一变量泵；

后轮液压驱动组件，设置在汽车后轮轮边上，并与所述第一变量泵相连；和

前轴液压驱动组件，连接汽车前轴，且与所述第一变量泵的输出端相连。

进一步地，所述后轮液压驱动组件与所述第一变量泵形成的液压回路以及所述前轴液压驱动组件与所述第一变量泵形成的液压回路之间为并联。

进一步地，所述前轴液压驱动组件包括前轴液压执行单元与第二离合器，所述前轴液压执行单元与所述第一变量泵形成前轴液压回路，所述第二离合器连接在所述前轴液压执行单元与所述汽车前轴之间，以连通或断开所述前轴液压执行单元与所述汽车前轴。

进一步地，所述的后轮液压驱动组件包括对应设置在左、右后轮轮边的左液压执行单元和右液压执行单元，所述左液压执行单元与所述第一变量泵形成左后轮液压回路，所述右液压执行单元与所述第一变量泵形成右后轮液压回路，所述左后轮液压回路与右后轮液压回路并联所述左液压执行单元和所述右液压执行单元均为具有输入输出功能的液压执行元件。

进一步地，所述前轴液压执行单元、所述左液压执行单元和所述右液压执行单元均为液压变量泵与液压变量马达，所述液压变量马达驱动汽车车轮工作，所述液压变量泵在能量回收时将车轮机械能转化为液压能。

进一步地，还包括高压蓄能器，所述高压蓄能器连接在所述第一变量泵的输出端与所述前轴液压执行单元的输入端之间，用于回收储存汽车制动时的机械能；

进一步，还包括单向阀，连接在所述高压蓄能器与所述第一变量泵的输出端之间；

进一步，所述能量回收系统中还包括低压蓄能器，所述低压蓄能器连接在所述第一变量泵的输出端与所述前轴液压执行单元的输入端之间，用于回收储存汽车制动时的机械能。

进一步地，还设有溢流阀，所述溢流阀与所述第一变量泵并联；

进一步，在所述溢流阀的输出端上还连接有一过滤器，所述过滤器的另一端接入所述第一变量泵。

进一步地，进行能量回收时，所述前轴液压驱动组件和后轮液压驱动组件同时工作，将所述汽车前轴所述汽车后轮的机械能转化为液压能送至高压蓄能器进行储存。

进一步地，在汽车正常时，第一离合器闭合，所述第一离合器连接发动机与第一变量泵，所述发动机通过结合的第一离合器使得第一变量泵转动，进而带动设置在后轮轮边上的后轮液压驱动组件驱动后轮工作，此时，第二离合器处于断开状态；

在汽车制动时，第一离合器断开，第二离合器闭合，此时，汽车前轴通过前轴液压驱动组件中的液压变量泵、汽车后轮通过后轮液压驱动组件中的液压变量泵将液压油送至高压蓄能器储存，将机械能转化成液压能存储到高压蓄能器内；

在汽车再次启动时，第二离合器断开，高压蓄能器释放在汽车制动时储存的高压的液压油，驱动后轮液压驱动组件的工作。

进一步地，在汽车再次启动后，所述高压蓄能器释放出的高压液压油使得汽车提速至设定阈值后，第一离合器闭合，发动机开始驱动第一变量泵工作。

本发明的串联式液压汽车再生制动能量回收系统，是在恒压油源的基础上建立起来的，通过将多个输入输出液压执行元件进行并联从而构成的液压系统。为了提高本传动系统的传动效率，在负载端的液压执行元件都是变量的，另外，本发明采用的是后轮轮边制动和前轴制动相结合的制动方式，区别于各传统的串联式传动方式，不但能够保证传动能量的可靠有效地回收，传动系统的整体工作稳定性也得到提高。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的串联式液压汽车再生制动能量回收系统的示意性结构图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的串联式液压汽车再生制动能量回收系统的示意性结构图。

如图1所示，本实施例所描述的串联式液压汽车再生制动能量回收系统，可以包括：

液压动力源，包括发动机1、第一离合器2和第一变量泵3，所述发动机1在与所述第一离合器2相连后接入所述第一变量泵3；

后轮液压驱动组件，设置在汽车后轮轮边上，并与所述第一变量泵3相连；和

前轴液压驱动组件，连接汽车前轴14，所述前轴14连接左前轮15与右前轮16，所述前轴液压驱动组件与所述第一变量泵3的输出端相连。

本实施例中，是在前轴14和后轮处分别设置液压驱动组件，但不同于现有的四轮轮边设变量泵的轮边驱动方式，本实施例所提供的驱动系统成本较之有大幅下降。而在进行能量回收时，本实施例可实现了对车辆前后轮或轴的能量回收，回收效率更高。

进一步地，所述后轮液压驱动组件与所述第一变量泵3形成的液压回路以及所述前轴液压驱动组件与所述第一变量泵3形成的液压回路之间为并联。

不难理解，本实施例中，独立地来看，后轮液压驱动组件与所述第一变量泵3形成的液压回路是构成的串联式的驱动方式，所述前轴液压驱动组件与所述第一变量泵3形成的液压回路也是构成的串联式的驱动方式，但是这两个液压回路整体上则是构成的并联的液压驱动关系。因此前轴液压驱动组件与后轮液压驱动组件虽然是为车辆的正常驱动或者能量回收工作所准备的组件，但是工作上是相互独立的，能够保证串联式液压汽车再生制动能量回收系统在驱动车辆工作时维持稳定。

进一步地，所述前轴液压驱动组件可以包括前轴液压执行单元11与第二离合器10，所述前轴液压执行单元11与所述第一变量泵3形成前轴液压回路，所述第二离合器10连接在所述前轴液压执行单元11与所述前轴之间，以连通或断开所述前轴液压执行单元11与所述前轴。

进一步地，所述的后轮液压驱动组件可以包括对应设置在左、右后轮18轮边的左液压执行单元13和右液压执行单元9，所述左液压执行单元13与所述第一变量泵3形成左后轮17液压回路，所述右液压执行单元9与所述第一变量泵3形成右后轮18液压回路，所述左后轮17液压回路与右后轮18液压回路并联所述左液压执行单元13和所述右液压执行单元9均为具有输入输出功能的液压执行元件。作为优化，在第一变量泵3与右液压执行单元9或右液压执行单元9之间还设有以保持系统稳定工作的过滤器4。

本实施例的串联式液压汽车再生制动能量回收系统处于驱动工况时，发动机1通过结合的第一离合器2使第一变量泵3转动，变量泵把机械能转化成液压能传递给后轮液压驱动组件中的左液压执行单元13和右液压执行单元9，从而驱动汽车前进。在这个过程中第二离合器10是断开的，也就是说是保持左后轮17液压回路、右后轮18液压回路的正常驱动动作，始终保持后轮驱动。

此时，所述前轴液压驱动组件与所述第一变量泵3形成的液压回路不参与驱动工况，且因为是后轮液压驱动组件与所述第一变量泵3形成的液压回路相并联的，所以系统的整体驱动并不会收到影响，系统工作稳定。

进行能量回收时，所述前轴液压驱动组件和后轮液压驱动组件同时工作，将所述前轴所述汽车后轮的机械能转化为液压能送至高压蓄能器8进行储存。

进一步地，在汽车正常时，第一离合器2闭合，所述第一离合器2连接发动机1与第一变量泵3，所述发动机1通过结合的第一离合器2使得第一变量泵3转动，进而带动设置在后轮轮边上的后轮液压驱动组件驱动后轮工作，此时，第二离合器10处于断开状态；

在汽车制动时，第一离合器2断开，第二离合器10闭合，此时，汽车前轴通过前轴液压驱动组件中的液压变量泵、汽车后轮通过后轮液压驱动组件中的液压变量泵将液压油送至高压蓄能器8储存，将机械能转化成液压能存储到高压蓄能器8内；

在汽车再次启动时，第二离合器10断开，高压蓄能器8释放在汽车制动时储存的高压的液压油，驱动后轮液压驱动组件的工作。

进一步地，在汽车再次启动后，所述高压蓄能器8释放出的高压液压油使得汽车提速至设定阈值后，第一离合器2闭合，发动机1开始驱动第一变量泵3工作。

具体说来，在本实施例的串联式液压汽车再生制动能量回收系统处于制动能量回收工况时，首先连接第二离合器10，这样就有三条并联的能量回收液压回路。其中两条是左后轮17液压回路、右后轮18液压回路，左液压执行单元13、右液压执行单元9分别通过第一变量泵3把液体传输到高压蓄能器8中进行储存，还有一条就是前轴液压执行单元11把前轴的机械能转化成液压能存储到高压蓄能器8里。

再启动后，切断第二离合器10，启动后用于存储能量的高压蓄能器8释放出之前的高压油液直接驱动左液压执行单元13和右液压执行单元9，使汽车达到一定车速后，连接第一离合器2用发动机1驱动车后轮进入驱动工况。

总而言之，本实施例中，左液压执行单元13和右液压执行单元9分别并联在恒压油源上，左液压执行单元13和右液压执行单元9都直接与左后轮17或右后轮18连接，前轴液压执行单元11通过第二离合器10和前轴14连接，车辆处于前进状态时第二离合器10断开，只用后轮进行驱动；当处于纯制动能量回收状态时，断开了第一离合器2，连接第二离合器10，实现前轴14和后轮同时制动，使得车身保持稳定的同时也使回收能量最大化。由于后轮的两个液压执行单元是直接连在后轮上的所以就减少了很多能量转化过程中的机械损失和提高了转化效率，再加上后轮是制动能量回收的能量的主要来源，所以采用后轮边和前轴制动能量回收不但成本低，车身稳定性好而且回收能量更多。

进一步地，所述前轴液压执行单元11、所述左液压执行单元13和所述右液压执行单元9均为液压变量泵与液压变量马达，所述液压变量马达驱动汽车车轮工作，所述液压变量泵在能量回收时将车轮机械能转化为液压能。

进一步地，还可以包括高压蓄能器8，所述高压蓄能器8连接在所述第一变量泵3的输出端与所述前轴液压执行单元11的输入端之间，用于回收储存汽车制动时的机械能；

进一步，还可以包括单向阀5，连接在所述高压蓄能器8与所述第一变量泵3的输出端之间；

与前述相对应地，本实施例所述能量回收系统中还包括低压蓄能器12，所述低压蓄能器12连接在所述第一变量泵3的输出端与所述前轴液压执行单元11的输入端之间，用于回收储存汽车制动时的机械能。

进一步地，还可以设有溢流阀6，所述溢流阀6与所述第一变量泵3并联；

进一步，在所述溢流阀6的输出端上还连接有一过滤器7，所述过滤器7的另一端接入所述第一变量泵3。溢流阀6进一步保证了系统压力的稳定性。

本发明的串联式液压汽车再生制动能量回收系统，是在恒压油源的基础上建立起来的，通过将多个输入输出液压执行元件进行并联从而构成的液压系统。为了提高本传动系统的传动效率，在负载端的液压执行元件都是变量的，另外，本发明采用的是后轮轮边制动和前轴制动相结合的制动方式，区别于各传统的串联式传动方式，不但能够保证传动能量的可靠有效地回收，传动系统的整体工作稳定性也得到提高。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (11)

1.一种串联式液压汽车再生制动能量回收系统，包括：

液压动力源，包括发动机、第一离合器和第一变量泵，所述发动机在与所述第一离合器相连后接入所述第一变量泵；

后轮液压驱动组件，设置在汽车后轮轮边上，并与所述第一变量泵相连；和

前轴液压驱动组件，连接汽车前轴，且与所述第一变量泵的输出端相连；其中，进行能量回收时，所述前轴液压驱动组件和后轮液压驱动组件同时工作；

进行能量回收时，将所述汽车前轴和所述汽车后轮的机械能转化为液压能送至高压蓄能器进行储存；

在汽车再次启动后，所述高压蓄能器释放出的高压液压油使得汽车提速至设定阈值后，第一离合器闭合，发动机开始驱动第一变量泵工作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后轮液压驱动组件与所述第一变量泵形成的液压回路以及所述前轴液压驱动组件与所述第一变量泵形成的液压回路之间为并联。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前轴液压驱动组件包括前轴液压执行单元与第二离合器，所述前轴液压执行单元与所述第一变量泵形成前轴液压回路，所述第二离合器连接在所述前轴液压执行单元与所述汽车前轴之间，以连通或断开所述前轴液压执行单元与所述汽车前轴。

4.根据权利要求1至3任一项中所述的系统，其特征在于，所述的后轮液压驱动组件包括对应设置在左、右后轮轮边的左液压执行单元和右液压执行单元，所述左液压执行单元与所述第一变量泵形成左后轮液压回路，所述右液压执行单元与所述第一变量泵形成右后轮液压回路，所述左后轮液压回路与右后轮液压回路并联，所述左液压执行单元和所述右液压执行单元均为具有输入输出功能的液压执行元件。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述前轴液压执行单元包括液压变量泵和液压变量马达、所述左液压执行单元包括液压变量泵和液压变量马达、所述右液压执行单元包括液压变量泵与液压变量马达，所述液压变量马达驱动汽车车轮工作，所述液压变量泵在能量回收时将车轮机械能转化为液压能。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高压蓄能器连接在所述第一变量泵的输出端与所述前轴液压执行单元的输入端之间，用于回收储存汽车制动时的机械能。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括单向阀，连接在所述高压蓄能器与所述第一变量泵的输出端之间。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述能量回收系统中还包括低压蓄能器，所述低压蓄能器连接在所述第一变量泵的输出端与所述前轴液压执行单元的输入端之间，用于回收储存汽车制动时的机械能。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还设有溢流阀，所述溢流阀与所述第一变量泵并联。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，在所述溢流阀的输出端上还连接有一过滤器，所述过滤器的另一端接入所述第一变量泵。

11.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在汽车正常行驶时，第一离合器闭合，所述第一离合器连接发动机与第一变量泵，所述发动机通过结合的第一离合器使得第一变量泵转动，进而带动设置在后轮轮边上的后轮液压驱动组件驱动后轮工作，此时，第二离合器处于断开状态；

在汽车制动时，第一离合器断开，第二离合器闭合，此时，汽车前轴通过前轴液压驱动组件中的液压变量泵、汽车后轮通过后轮液压驱动组件中的液压变量泵将液压油送至高压蓄能器储存，将机械能转化成液压能存储到高压蓄能器内；

在汽车再次启动时，第二离合器断开，高压蓄能器释放在汽车制动时储存的高压的液压油，驱动后轮液压驱动组件的工作。