CN106891711A - 装载机串并联液压混合动力控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了装载机串并联液压混合动力控制系统及控制方法,控制系统由发动机、液压泵、转向工作系统、第一变量泵、第二变量泵、第一两位两通换向阀、油箱、第二两位两通换向阀、液压蓄能器、溢流阀、第三两位两通换向阀、变量泵/马达、前桥、耦合器、手刹、变速箱、离合器、液力变矩器和后桥组成,所述控制方法包括怠速充压控制模式、起车控制模式、纯液压驱动控制模式、发动机单独驱动控制模式、行车充压控制模式、混合驱动控制模式以及再生制动模式。本发明所述技术方案油耗低、排放性好且能够回收制动能量。

Description

装载机串并联液压混合动力控制系统及控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于工程机械动力控制系统技术领域,适用于混合动力装载机,具体涉及 一种装载机串并联液压混合动力控制系统及控制方法。
背景技术
[0002] 现有技术中的装载机作业过程中,需要频繁启停和往复运动,要求驾驶员连续改 变油门开度,这不仅会严重缩短发动机的使用寿命,还会使发动机频繁处于经济低效区,导 致发动机的油耗偏高。此外,频繁制动不仅浪费能量,还会导致系统发热和元件损耗。传统 装载机一般都装有液力变矩器,而液力变矩器在低速重载工作时传动效率低,造成了严重 的能量浪费。
[0003] 现有的传统装载机的动力控制系统普遍存在油耗高、排放差且低速重载时传动效 率低的缺点,同时制动能量通常以热的形式被浪费。
发明内容
[0004] 针对现有技术中存在的技术问题,本发明提供了装载机串并联液压混合动力控制 系统及控制方法,该系统油耗低、排放性好且能够回收制动能量,结合说明书附图,本发明 的技术方案如下:
[0005] 装载机串并联液压混合动力控制系统,所述混合动力控制系统由发动机1、第一变 量杲2、转向工作系统3、第二变量栗4、第一两位两通换向阀5、油箱6、第二两位两通换向阀 7、液压蓄能器8、溢流阀9、第三两位两通换向阀10、变量泵/马达11、前桥12、耦合器13、手刹 14、变速箱15、离合器16、液力变矩器17和后桥18组成;
[0006] 所述发动机1分别与液力变矩器17和第一变量栗2连接,第一变量栗2的出油口与 转向工作系统3相连,第二变量栗4与第一变量栗2同轴连接,第二变量泵4的出油口与第一 两位两通换向阀5的进油口相连,变量栗/马达11的进油口与第三两位两通换向阀10的出油 口相连,第三两位两通换向阀10的进油口、第一两位两通换向阀5的出油口以及溢流阀9的 进油口均分别与第二两位两通换向阀7的出油口连通,第二两位两通换向阀7的进油口与液 压蓄能器8的出油口连通,第二变量泵4的进油口、变量栗/马达11的出油口、第一变量泵2的 进油口以及溢流阀9的出油口均与油箱6连接;
[0007] 所述变量栗/马达11的输出轴通过耦合器13与前桥12连接;
[0008] 所述液力变矩器17的输出端经离合器16与变速箱15连接,变速箱15的动力输出端 一路与后桥18连接,另一路依次经手刹14和耦合器13与前桥12连接;
[0009] 进一步地,所述耦合器13具有变速比,所述耦合器13连接于变量泵/马达11的马达 端,使变量栗/马达11高速运转,提高变量泵/马达11运行效率;
[0010] 装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,所述控制方法为混合驱动控制 模式;
[0011] 所述混合驱动控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率大于发动 机1的燃油高效区功率的上限,且液压蓄能器8内的压力值高于设定的最低工作压力值,所 述混合动力控制系统进入混合驱动模式,此时,离合器16接合,第一两位两通换向阀5断开, 第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀均联通,第二变量栗4的排量为零,变量泵/马 达11工作在马达状态,调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区,发动1带动第一变量泵2 和第二变量泵4旋转,第二变量泵4处于空转状态,油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向 工作系统3,液压蓄能器8中的液压油依次经第二两位两通换向阀7、第三两位两通换向阀10 和变量栗/马达11进入油箱6,变量栗/马达11带动稱合器I3工作,親合器13的动力输出端分 为两路:一路直接驱动前桥12,另一路依次经手刹14和变速箱15,进而驱动后桥18;此时,发 动1的动力依次经液力变矩器17、离合器16和变速箱15,变速箱15的动力输出端分为两路: 一路直接驱动后桥18,另一路依次经手刹14和耦合器13,进而驱动前桥12;
[0012] 装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其中,所述控制方法还包括纯 液压驱动控制模式;
[0013] 所述纯液压驱动控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率小于发 动机1的燃油高效区功率的下限,且液压蓄能器8内的压力高于设定的最低工作压力值,所 述混合动力控制系统进入纯液压驱动控制模式,此时,离合器16分离,第二两位两通换向阀 7和第三两位两通换向阀10均联通,第一两位两通换向阀5断开,第二变量泵4排量为零,变 量泵/马达11工作在马达状态,发动机带动第一变量栗2和第二变量泵4旋转,第二变量泵4 处于空转状态,油箱6的液压油经第一变量栗2进入转向工作系统3,液压蓄能器8中液压油 依次经过第二两位两通换向阀7、第三两位两通换向阀10和变量栗/马达11进入油箱6,另 夕卜,变量栗/马达11带动耦合器13工作,耦合器13的动力输出端分为两路:一路直接驱动前 桥12;另一路依次经手刹14和变速箱15,进而驱动后桥18;
[0014] 装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其中,所述控制方法还包括发 动机单独驱动控制模式;
[0015] 所述发动机单独驱动控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率处 于发动机1的燃油高效区,或当装载机工作需求的功率高于发动机1燃油高效区功率的上限 且液压蓄能器8内的压力低于设定的最低工作压力值,所述混合动力控制系统进入发动机 单独驱动模式,此时,离合器16接合,第一两位两通换向阀5、第二两位两通换向阀7和第三 两位两通换向阀10均断开,第二变量栗4和变量泵/马达11排量均为零,发动1带动第一变量 泵2和第二变量泵4旋转,第二变量栗4处于空转状态,油箱6的液压油经第一变量泵2进入转 向工作系统3,发动1的动力依次经液力变矩器17、离合器16和变速箱15,变速箱15的动力输 出端分为两路:一路直接驱动后桥18,另一路依次经手刹14和耦合器13,进而驱动前桥12; 此时,耦合器13带动变量泵/马达11旋转,变量栗/马达11空转;
[0016] 装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其中,所述控制方法还包括怠 速充压控制模式;
[0017] 所述怠速充压控制模式的过程为:起动发动机1热机或装载机临时停车时,当液压 蓄能器8内的压力低于设定的最高工作压力值,所述混合动力控制系统进入怠速充压控制 模式,此时,离合器I6分离,第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7均联通,第三两 位两通换向阀10断开,调节发动机工作点使其工作在燃油高效区,调节第一变量栗2排量为 零,调节第二变量泵4工作在泵状态,发动机1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转,第一变 量泵2处于空转状态,第二变直泵4使油箱6的液压油依次经过第二变量栗4、第一两位两通 换向阀5和第二两位两通换向阀7,最终给液压蓄能器8充能,此时,变量栗/马达〖丨不工作; [0018]装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其中,所述控制方法还包括起 车控制模式;
[0019]所述起车控制模式的过程为:装载机起车时,当液压蓄能器8内的压力低于设定的 最低工作压力值时,所述混合动力控制系统进入起车控制模式,此时,离合器16处于分离状 态,第一两位两通换向阀5和第三两位两通换向阀1〇均联通,第二两位两通换向阀7断开,变 量泵/马达11工作在马达状态,调节发动机1工作在燃油高效区,发动机1带动第一变量泵2 和第二变量泵4旋转,油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3,第二变量泵4使油 箱6液压油依次经过第二变量泵4、第一两位两通换向阀5、第三两位两通换向阀10和变量 泵/马达11进入油箱6,另外,变量泵/马达11带动耦合器13工作,耦合器13的动力输出端分 为两路:一路直接驱动前桥12;另一路依次经手刹14和变速箱15,进而驱动后桥18;
[0020]装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其中,所述控制方法还包括行 车充压控制模式;
[0021]所述行车充压控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率低于发动 机1的燃油高效区功率的下限,且液压蓄能器8内的压力值低于设定的最高工作压力值时, 所述混合动力控制系统进入行车充压驱动模式,此时,离合器16接合,第一两位两通换向阀 5和第二两位两通换向阀7均联通,第三两位两通换向阀1〇断开,变量栗/马达U排量为零, 调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区,发动机1带动第一变量栗2和第二变量栗4旋 转,油箱6的液压油经第一变量栗2进入转向工作系统3,第二变量栗4使油箱6的液压油依次 经第二变量栗4、第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7,最终给液压蓄能器8充能, 发动1的动力依次经液力变矩器I7、离合器I6和变速箱15,变速箱15的动力输出端分为两 路:一路直接驱动后桥18,另一路依次经手刹14和親合器13,进而驱动前桥12;此时,鍋合器 13带动变量栗/马达11旋转,变量泵/马达11处于空转状态;
[0022] 装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其中,所述控制方法还包括再 生制动模式;
[0023] 所述再生制动模式的过程为:离合器16分离,第二两位两通换向阀7和第三两位两 通换向阀10均联通,第一两位两通换向阀5断开,第二变量泵4的排量为零,变量栗/马达11 工作在栗状态,调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区,发动机1带动第一变量栗2和第 二变量栗4旋转,第二变量泵4处于空转状态,油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作 系统3,制动能量分为两路:一路由前桥12直接带动耦合器13工作,另一路依次经变速箱15 和手刹14进而带动耦合器13工作,耦合器13带动变量栗/马达11旋转,变量泵/马达n使油 箱6的液压油依次经变量泵/马达11、第二两位两通阀1〇和第二两位两通阀7,最终给液压蓄 能器8充能。
[0024] 进一步地,根据制动强度大小将制动强度分为轻度制动和重度制动,当制动强度 为轻度制动时,整机制动转矩只由所述再生制动控制模式下的再生制动系统提供;当制动 强度为重度制动时,整机制动转矩由装载机原有制动系统与所述再生制动控制模式下的再 生制动系统共同提供。
[0025]与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
[0026] 1.本发明所述装载机串并联液压混合动力控制系统所设的液压泵/马达、液压蓄 能器和扭矩耦合器相配合,实现了对制动能量的回收和再利用;
[0027] 2.本发明所述装载机串并联液压混合动力控制系统中,液压泵连接于发动机之后 给蓄能器充压,与现有技术中液压泵连接于液力变矩器之后相比,可以有效提高充压效率。 [0028] 3•本发明所述装载机串并联液压混合动力控制系统中,耦合器连接于液力变矩器 之后,与现有技术中耦合器连接于液力变矩器之前相比,可以大大提高能量回收和利用的 效率。
[0029] 4.本发明所述装载机串并联液压混合动力控制系统中,蓄能器存储的能量可待必 要时释放,提高了整机效率。
[0030] 5.本发明所述装载机串并联液压混合动力控制系统避免了装载机起车时液力变 矩器效率低的问题。
[0031] 6 •本发明所述装载机串并联液压混合动力控制系统能够调整发动机的工作点,进 而提高整机燃油经济性。
附图说明
[0032]图1是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统的结构示意图;
[0033]图2是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统,在怠速充压模式下的动力传 递路线图。
[0034]图3是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统,在起车模式下的动力传递路 线图。
[0035]图4是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统,在纯液压驱动模式下的动力 传递路线图。
[0036]图5是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统,在发动机单独驱动模式下的 动力传递路线图。
[0037]图6是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统,在行车充压模式下的动力传 递路线图。
[0038]图7是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统,在混合动力驱动模式下的动 力传递路线图。
[0039]图8是本发明装载机串并联液压混合动力控制系统,在再生制动模式下的动力传 递路线图。
[0040] 图中:
[0041] 1—发动机, 2—第一变量泵, 3-转向工作系统,
[0042] 4-第二变量泵, 5-第一两位两通换向阀, 6-油箱,
[0043] 7-第二两位两通换向阀, 8-液压蓄能器, 9-溢流阀,
[0044] 10-第三两位两通换向阀, 11-变量泵/马达, 12-前桥,
[0045] 13-耦合器, 14-手刹, 15-变速箱,
[0046] 16-离合器, 17-液力变矩器, 18-后桥。
具体实施方式
[0047]为进一步说明本发明的技术方案,及其所带来的有益效果,结合说明书附图,本发 明的具体实施方式如下:
[0048]如图1所示,本发明公开了装载机串并联液压混合动力控制系统,该混合动力控制 系统包括发动机1、第一变量栗2、转向工作系统3、第二变量栗4、第一两位两通换向阀5、油 箱6、第二两位两通换向阀7、液压蓄能器8、溢流阀9、第三两位两通换向阀10、变量栗/马达 11、前桥12、耦合器13、手刹14、变速箱15、离合器16、液力变矩器17和后桥18组成。所述发动 机1分别与液力变矩器17和第一变量泵2机械连接,第一变量栗2的出油口与转向工作系统3 相连,并带动整个转向工作系统3运转,第二变量栗4与第一变量栗2同轴机械连接,第二变 量泵4的出油口与第一两位两通换向阀5的进油口连通,变量栗/马达11的进油口与第三两 位两通换向阀10的出油口连通,第三两位两通换向阀10的进油口、第一两位两通换向阀5的 出油口以及溢流阀9的进油口均与第二两位两通换向阀7的出油口连通,第二两位两通换向 阀7的进油口与液压蓄能器8的出油口连通,第二变量栗4的进油口、变量泵/马达11的出油 口、第一变量泵2的进油口以及溢流阀9的出油口均与油箱6连通;变量泵/马达11的输出轴 通过耦合器13与前桥12的动力输入端机械连接,液力变矩器17的动力输出端与离合器16的 动力输入端机械连接,离合器16的动力输出端与变速箱15的动力输入端机械连接,变速箱 15的动力输出端分别与后桥18的动力输入端和手刹14的动力输入端机械连接,手刹14的动 力输出端与耦合器13的动力输入端机械连接。
[0049] 所述耦合器13具有一定的变速比,可保证变量栗/马达11工作在高转速区,提高变 量泵/马达11的工作效率。
[0050] 结合前述的装载机串并联液压混合动力控制系统的组成结构,本发明还公开了装 载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,所述控制方法包括怠速充压控制模式、起 车控制模式、纯液压驱动控制模式、发动机单独驱动控制模式、行车充压控制模式、混合驱 动控制模式以及再生制动模式。依次叙述如下:
[0051] 1.怠速充压控制模式
[0052] 起动发动机1热机或装载机临时停车时,当液压蓄能器8内的压力低于设定的最高 工作压力值时,所述混合动力控制系统进入怠速充压控制模式。如图2所示,离合器16处于 分离状态,第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7均开启,即第一两位两通换向阀5 和第二两位两通换向阀7均处于联通状态,第三两位两通换向阀1〇关闭,即此时第三两位两 通换向阀10处于断开状态,调节第一变量栗2排量为零,调节第二变量泵4工作在栗状态,调 节发动机工作点使其工作在燃油高效区,发动机1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转,第 一变量泵2处于空转状态,第二变量泵4使油箱6的液压油依次经过第二变量泵4、第一两位 两通换向阀5和第二两位两通换向阀7,最终给液压蓄能器8充能,此时,变量泵/马达11不工 作。
[0053] 2.起车控制模式
[0054]装载机起车时,当液压蓄能器8内的压力低于设定的最低工作压力值时,所述混合 动力控制系统进入起车控制模式。如图3所示,离合器16处于分离状态,第一两位两通换向 阀5和第三两位两通换向阀1〇均开启,即第一两位两通换向阀5和第三两位两通换向阀10均 处于联通状态,第二两位两通换向阀7关闭,即第二两位两通换向阀7处于断开状态,调节变 量栗/马达11工作在马达状态,调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区,发动机1带动第 一变量栗2和第二变量栗4旋转,油箱6的液压油经第一变量栗2进入转向工作系统3,弟二变 量栗4使油箱6液压油依次经过第二变量泵4、第一两位两通换向阀5、第三两位两通换向阀 1〇和变量栗/马达11进入油箱6,另外,变量栗/马达11带动耦合器13工作,親合器13的动力 输出端分为两路:一路直接驱动前桥12;另一路依次经手刹14和变速箱15,进而驱动后桥 18〇
[0055] 3.纯液压驱动控制模式
[0056]装载机起动后,当装载机的需求功率小于发动机1的燃油高效区功率的下限,且液 压蓄能器8内的压力高于设定的最低工作压力值,所述混合动力控制系统进入纯液压驱动 控制模式。如图4所示,离合器16处于分离状态,第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向 阀1〇均开启,即第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均处于联通状态,第一两位 两通换向阀5关闭,即第一两位两通换向阀5处于断开状态,调节第二液压泵4使其排量为 零,调节变量栗/马达11使其工作在马达状态,发动机带动第一变量泵2和第二变量泵4旋 转,第二变量栗4处于空转状态,油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3,液压蓄 能器8中液压油依次经过第二两位两通换向阀7、第三两位两通换向阀10和变量栗/马达11 进入油箱6,另外,变量泵/马达11带动耦合器13工作,耦合器13的动力输出端分为两路:一 路直接驱动前桥12;另一路依次经手刹14和变速箱15,进而驱动后桥18。
[0057] 4.发动机单独驱动模式
[0058] 装载机起动后,当装载机的需求功率处于发动机1的燃油高效区,或当装载机工作 需求的功率高于发动机1燃油高效区功率的上限且液压蓄能器8内的压力低于设定的最低 工作压力值,所述混合动力控制系统进入发动机单独驱动模式。如图5所示,离合器16处于 接合状态,第一两位两通换向阀5、第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均关闭, 即第一两位两通换向阀5、第二两位两通换向闽7和第二两位两通换向阀10处于断开状态, 调节第二变量泵4和变量泵/马达11排量均为零,发动1带动第一变量栗2和第二变量泵4旋 转,第二变量栗4处于空转状态,油箱6的液压油经第一变量栗2进入转向工作系统3,发动1 的动力依次经液力变矩器17、离合器ie和变速箱15,变速箱is的动力输出端分为两路:一路 直接驱动后桥18,另一路依次经手刹14和耦合器13,进而驱动前桥12;此时,耦合器13带动 变量泵/马达11旋转,变量栗/马达11空转。
[0059] 5.行车充压驱动模式
[0060] 装载机起动后,当装载机的需求功率低于发动机1的燃油高效区功率的下限,且液 压蓄能器8内的压力值低于设定的最高工作压力值时,所述混合动力控制系统进入行车充 压驱动模式。如图6所示,离合器I6处于接合状态,第一两位两通换向阀5和第二两位两通换 向阀7开启,即第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7处于联通状态,第三两位两通 换向阀10关闭,即第三两位两通换向阀1〇处于断开状态,调节变量栗/马达11的排量为零, 调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区,发动机1带动第一变量泵2和第二变量栗4旋 转,油箱6的液压油经第一变量栗2进入转向工作系统3,第二变量泵4使油箱6的液压油依次 经第二变量栗4、第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7,最终给液压蓄能器8充能, 发动1的动力依次经液力变矩器I7、离合器16和变速箱I5,变速箱15的动力输出端分为两 路:一路直接驱动后桥18,另一路依次经手刹14和耦合器13,进而驱动前桥12;此时,耦合器 13带动变量泵/马达11旋转,变量栗/马达11处于空转状态。
[0061] 6 •混合驱动控制模式
[0062] 装载机起动后,当装载机的需求功率大于发动机1的燃油高效区功率的上限,且液 压蓄能器8内的压力值高于设定的最低工作压力值,所述混合动力控制系统进入混合驱动 控制模式。如图7所示,离合器16处于接合状态,第一两位两通换向阀5关闭,即第一两位两 通换向阀5处于断开状态,第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10开启,即第二两 位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均处于联通状态,调节第二变量泵4的排量为零, 调节变量荥/马达11使其工作在马达状态,调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区,发 动1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转,第二变量荥4处于空转状态,油箱6的液压油经第 一变量泵2进入转向工作系统3,液压蓄能器8中的液压油依次经第二两位两通换向阀7、第 三两位两通换向阀10和变量泵/马达11进入油箱6,变量泵/马达11带动耦合器13工作,耦合 器13的动力输出端分为两路:一路直接驱动前桥12,另一路依次经手刹14和变速箱15,进而 驱动后桥18;此时,发动1的动力依次经液力变矩器17、离合器16和变速箱15,变速箱15的动 力输出端分为两路:一路直接驱动后桥18,另一路依次经手刹14和耦合器13,进而驱动前桥 12。
[0063] 7.再生制动控制模式
[0064] 根据制动强度大小将制动强度分为轻度制动和重度制动。制动强度为轻度制动 时,整机制动转矩只由再生制动控制模式下的再生制动系统提供;制动强度为重度制动时, 整机制动转矩由装载机原有制动系统与再生制动控制模式下的再生制动系统共同提供。再 生制动控制模式如下所述,如图8所示,离合器16处于分离状态,第二两位两通换向阀7和第 三两位两通换向阀10均开启,即第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均处于联 通状态,第一两位两通换向阀5关闭,即第一两位两通换向阀5处于断开状态,调节第二变量 泵4的排量为零,调节变量泵/马达11使其工作在栗状态,调节发动机1工作点使其工作在燃 油高效区,发动机1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转,第二变量泵4处于空转状态,油箱 6的液压油经第一变量栗2进入转向工作系统3,制动能量分为两路:一路由前桥12直接带动 耦合器I3工作,另一路依次经变速箱15和手刹14进而带动耦合器13工作,耦合器13带动变 量泵/马达11旋转,变量栗/马达11使油箱6的液压油依次经变量泵/马达11、第三两位两通 阀10和第二两位两通阀7,最终给液压蓄能器8充能。

Claims (10)

1.装载机串并联液压混合动力控制系统,其特征在于: 所述混合动力控制系统由发动机(D、第一变量泵(2)、转向工作系统(3)、第二变量泵 (4)、第二两位两通换向阀(5)、油箱(6)、第二两位两通换向阀⑺、液压蓄能器⑻、溢流阀 (9)、第三两位两通换向阀(10)、变量栗/马达(11)、前桥(12)、耦合器(13)、手刹(14)、变速 箱(15)、离合器(16)、液力变矩器(17)和后桥(18)组成; 所述发动机(1)分别与液力变矩器(17)和第一变量泵(2)连接,第一变量泵(2)的出油 口与转向工作系统⑶相连,第二变量泵⑷与第一变量泵⑵同轴连接,第二变量泵⑷的 出油口与第一两位两通换向阀⑸的进油口相连,变量泵/马达(11)的进油口与第三两位两 通换向阀(1〇)的出油口相连,第三两位两通换向阀(10)的进油口、第一两位两通换向阀⑸ 的出油口以及溢流阀(9)的进油口均分别与第二两位两通换向阀(7)的出油口连通,第二两 位两通换向阀⑺的进油口与液压蓄能器⑻的出油口连通,第二变量栗⑷的进油口、变量 泵/马达(11)的出油口、第一变量泵(2)的进油口以及溢流阀(9)的出油口均与油箱(6)连 通; 所述变量泵/马达(11)的输出轴通过耦合器(13)与前桥(12)连接; 所述液力变矩器(17)的输出端经离合器(16)与变速箱(15)连接,变速箱(15)的动力输 出端一路与后桥(18)连接,另一路依次经手刹(14)和耦合器(13)与前桥(12)连接。
2.如权利要求1所述装载机串并联液压混合动力控制系统,其特征在于: 所述耦合器(13)具有变速比,所述耦合器(13)连接于变量泵/马达(11)的马达端,使变 量栗/马达(11)高速运转。
3.如权利要求1所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于:所 述控制方法为混合驱动控制模式; 所述混合驱动控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率大于发动机(1) 的燃油高效区功率的上限,且液压蓄能器(8)内的压力值高于设定的最低工作压力值,所述 混合动力控制系统进入混合驱动模式,此时,离合器(16)接合,第一两位两通换向阀(5)断 开,第二两位两通换向阀⑺和第三两位两通换向阀均联通,第二变量泵(4)的排量为零,变 量泵/马达(11)工作在马达状态,调节发动机(1)工作点使其工作在燃油高效区,发动(1)带 动第一变量泵(2)和第二变量泵(4)旋转,第二变量泵(4)处于空转状态,油箱(6)的液压油 经第一变量泵(2)进入转向工作系统(3),液压蓄能器(8)中的液压油依次经第二两位两通 换向阀⑺、第三两位两通换向阀(1〇)和变量泵/马达(11)进入油箱(6),变量泵/马达(11) 带动耦合器(13)工作,耦合器(13)的动力输出端分为两路:一路直接驱动前桥(12),另一路 依次经手刹(14)和变速箱(15),进而驱动后桥(18);此时,发动(1)的动力依次经液力变矩 器(⑺、离合器(I6)和变速箱(15),变速箱(15)的动力输出端分为两路:一路直接驱动后桥 (18),另一路依次经手刹(14)和耦合器(13),进而驱动前桥(12)。
4.如权利要求3所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于:所 述控制方法还包括纯液压驱动控制模式; 所述纯液压驱动控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率小于发动机 (1)的燃油高效区功率的下限,且液压蓄能器(8)内的压力高于设定的最低工作压力值,所 述混合动力控制系统进入纯液压驱动控制模式,此时,离合器(16)分离,第二两位两通换向 阀⑺和第三两位两通换向阀(1〇)均联通,第一两位两通换向阀(5)断开,第二变量泵⑷排 量为零,变量栗/马达(11)工作在马达状态,发动机带动第一变量栗⑵和第二变量泵⑷旋 转,第二变量泵(4)处于空转状态,油箱(6)的液压油经第一变量泵(¾进入转向工作系统 (3),液压蓄能器(8)中液压油依次经过第二两位两通换向阀(7)、第三两位两通换向阀(1〇) 和变量泵/马达(11)进入油箱(6),另外,变量泵/马达(11)带动耦合器(13)工作,耦合器 (13)的动力输出端分为两路:一路直接驱动前桥(12);另一路依次经手刹(14)和变速箱 (15),进而驱动后桥(18)。
5.如权利要求3所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于:所 述控制方法还包括发动机单独驱动控制模式; 所述发动机单独驱动控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率处于发 动机(1)的燃油高效区,或当装载机工作需求的功率高于发动机⑴燃油高效区功率的上限 且液压蓄能器(8)内的压力低于设定的最低工作压力值,所述混合动力控制系统进入发动 机单独驱动模式,此时,离合器(16)接合,第一两位两通换向阀(5)、第二两位两通换向阀 ⑺和第三两位两通换向阀(10)均断开,第二变量泵⑷和变量泵/马达(11)排量均为零,发 动(1)带动第一变量栗(2)和第二变量栗(4)旋转,第二变量栗(4)处于空转状态,油箱^3)的 液压油经第一变量杲(2)进入转向工作系统(3),发动(1)的动力依次经液力变矩器(17)、离 合器(I6)和变速箱(15),变速箱(15)的动力输出端分为两路:一路直接驱动后桥(18),另一 路依次经手刹(14)和耦合器(13),进而驱动前桥(12);此时,耦合器(13)带动变量泵/马达 (11)旋转,变量栗/马达(11)空转。
6.如权利要求3所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于:所 述控制方法还包括怠速充压控制模式; 所述怠速充压控制模式的过程为:起动发动机(1)热机或装载机临时停车时,当液压蓄 能器(8)内的压力低于设定的最高工作压力值,所述混合动力控制系统进入怠速充压控制 模式,此时,离合器(16)分离,第一两位两通换向阀(5)和第二两位两通换向阀(7)均联通, 第三两位两通换向阀(10)断开,调节发动机工作点使其工作在燃油高效区,调节第一变量 栗(2)排量为零,调节第二变量栗(4)工作在泵状态,发动机(1)带动第一变量泵(2)和第二 变量泵(4)旋转,第一变量泵(2)处于空转状态,第二变量栗(4)使油箱(6)的液压油依次经 过第二变量泵⑷、第一两位两通换向阀⑸和第二两位两通换向阀(7),最终给液压蓄能器 (8)充能,此时,变量泵/马达(11)不工作。
7.如权利要求3所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于:所 述控制方法还包括起车控制模式; 所述起车控制模式的过程为:装载机起车时,当液压蓄能器(8)内的压力低于设定的最 低工作压力值时,所述混合动力控制系统进入起车控制模式,此时,离合器(16)处于分离状 态,第一两位两通换向阀(5)和第三两位两通换向阀(10)均联通,第二两位两通换向阀(7) 断开,变量泵/马达(11)工作在马达状态,调节发动机(1)工作在燃油高效区,发动机(1)带 动第一变量泵⑵和第二变量栗⑷旋转,油箱(6)的液压油经第一变量泵⑵进入转向工作 系统(3),第二变量泵(4)使油箱(6)液压油依次经过第二变量栗(4)、第一两位两通换向阀 ⑸、第三两位两通换向阀(10)和变量泵/马达(11)进入油箱(6),另外,变量泵/马达(11)带 动耦合器(13)工作,耦合器(13)的动力输出端分为两路:一路直接驱动前桥(12);另一路依 次经手刹(14)和变速箱(15),进而驱动后桥(18)。
8.如权利要求3所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于:所 述控制方法还包括行车充压控制模式; 所述行车充压控制模式的过程为:装载机起动后,当装载机的需求功率低于发动机(1) 的燃油高效区功率的下限,且液压蓄能器(8)内的压力值低于设定的最高工作压力值时,所 述混合动力控制系统进入行车充压驱动模式,此时,离合器(16)接合,第一两位两通换向阀 ⑸和第二两位两通换向阀(7)均联通,第三两位两通换向阀(10)断开,变量泵/马达(11)排 量为零,调节发动机(1)工作点使其工作在燃油高效区,发动机(1)带动第一变量泵(2)和第 二变量泵(4)旋转,油箱(6)的液压油经第一变量泵(2)进入转向工作系统(3),第二变量栗 ⑷使油箱⑹的液压油依次经第二变量泵⑷、第一两位两通换向阀⑸和第二两位两通换 向阀(7),最终给液压蓄能器⑻充能,发动⑴的动力依次经液力变矩器(17)、离合器(16) 和变速箱(15),变速箱(15)的动力输出端分为两路:一路直接驱动后桥(18),另一路依次经 手刹(14)和耦合器(13),进而驱动前桥(12);此时,耦合器(13)带动变量泵/马达(11)旋转, 变量泵/马达(11)处于空转状态。
9.如权利要求3所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于:所 述控制方法还包括再生制动模式; 所述再生制动模式的过程为:离合器(16)分离,第二两位两通换向阀(7)和第三两位两 通换向阀(10)均联通,第一两位两通换向阀(5)断开,第二变量栗(4)的排量为零,变量栗/ 马达(11)工作在栗状态,调节发动机(1)工作点使其工作在燃油高效区,发动机(1)带动第 一变量栗(2)和第二变量泵⑷旋转,第二变量栗(4)处于空转状态,油箱(6)的液压油经第 一变量泵(2)进入转向工作系统(3),制动能量分为两路:一路由前桥(12)直接带动耦合器 (1¾工作,另一路依次经变速箱(15)和手刹(14)进而带动耦合器(13)工作,耦合器(13)带 量泵/马达(11)旋转,变量泵/马达(11)使油箱(6)的液压油依次经变量栗/马达(U)、 第三两位两通阀(10)和第二两位两通阀(7),最终给液压蓄能器⑻充能。
10.如权利要求9所述装载机串并联液压混合动力控制系统的控制方法,其特征在于: 根据制动强度大小将制动强度分为轻度制动和重度制动,当制动强度为轻度制动时, 整机制动转矩只由所述再生制动控制模式下的再生制动系统提供;当制动强度为重度制动 时,整机制动转矩由装载机原有制动系统与所述再生制动控制模式下的再生制动系统共同 提供。
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