CN107310371A - 一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统，包括电控单元、轮毂液压马达、发动机、第一液压蓄能器、变量液压泵、车轮、第一转向装置、液压系统管路等。变量液压泵与发动机固连，其出油口和第一液压蓄能器通过液压系统管路与轮毂液压马达相连；四个轮毂液压马达分别独立驱动一个车轮；第一转向装置与车辆两个前轮或两个后轮连接；液压系统管路的低压管路连接至变量液压泵的入油口；电控单元用于控制发动机的运转、车辆转向、变量液压泵和轮毂液压马达的排量等；本发明实现发动机与车辆行驶工况的解耦，改善发动机工作点，能回收制动能量，显著提高燃油经济性。四轮轮边驱动提升车辆动力性，能提高底盘的最小离地间隙，提高车辆的越野性能。

Description

一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统
技术领域
本发明属于车辆液压驱动混合动力技术领域，特别涉及一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统。
背景技术
传统车辆大多采用机械传动的方式驱动车轮，发动机工况与车辆行驶工况息息相关，不能很好地适应复杂多变的工况，而且燃油经济性的提升存在瓶颈。而液压驱动混合动力车辆能实现发动机工况与车辆行驶工况的解耦，并且液压传动具有功率密度大、方便实现无级调速等特点，受到广泛重视和研究。
在目前的国内外研究当中，大多研究是在原有机械传动基础上增加取力装置和液压泵，针对恶劣路面，利用轮毂液压马达辅助驱动。这种方式虽能以较小成本提高车辆的通过性，但存在结构复杂，整车质量增加，故障率高，传动效率不理想等缺点。也有在此基础上增加液压蓄能器用以回收车辆制动能量的相关研究，但同样存在以上缺点。而中国专利申请CN205970853U提出的一体式液压四驱动力系统，虽然有较大改进，取消了变速器，液压泵通过联轴器与动力输出单元直接相连，能实现无级变速和全轮驱动，但仍保留前后驱动桥和齿轮传动机构，存在结构复杂，传动效率不高，越野性和通过性较差的缺点。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统，解决现有车辆液驱混动动力系统结构复杂、故障率高、传动效率差的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统，包括电控单元、轮毂液压马达、发动机、第一液压蓄能器、变量液压泵、车轮、第一转向装置、液压系统管路；
所述发动机的输出轴与变量液压泵的机械转动轴固连，变量液压泵的输油出口和第一液压蓄能器并联后连接在轮毂液压马达的输油入口；四个轮毂液压马达分别独立驱动一个车轮；所述第一转向装置与车辆两个前轮或两个后轮连接；所述液压系统管路的低压管路连接至变量液压泵的输油入口；所述电控单元分别与轮毂液压马达、发动机、第一液压蓄能器、变量液压泵、第一转向装置相连，电控单元控制发动机的运转工况、车辆转向、变量液压泵和轮毂液压马达的排量大小。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明取消了传统车辆的变速器、传动轴及驱动桥等传动机构，增加了变量液压泵、液压蓄能器及轮毂液压马达，使用液压传动取代机械传动，实现发动机与车辆行驶工况的解耦，减少发动机的不稳定工况，取消怠速运转，使之工作在最佳经济性能区域，降低有害气体排放，减少对环境的污染。
(2)引入液压蓄能器作为液压传动的二次能量元件，发动机和液压蓄能器同时工作，可提供车辆所需最大动力输出；因此，在同等动力要求下，能选用轻量化、小排量发动机，减小装机质量。
(3)若使轮毂液压马达以泵的模式工作，能够实现辅助制动和制动能量的回收，并显著提高车辆的燃油经济性。
(4)通过四个轮毂液压马达实现了四轮轮边驱动，显著提升车辆动力性、通过性。
(5)实现无级变速：变量液压泵和轮毂液压马达的排量可连续变化，保证了在一定的车速范围内无级变速的要求，使得驾驶员操作简单，无需换挡操作。
(6)通过前后两个转向装置，具有四轮转向功能，显著提高车辆的机动性。
(7)取消了传统机械传动结构，使整车结构简单，能有效提高车辆底盘的最小离地间隙，减轻整车质量，提高车辆的越野性能。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明独立轮边驱动的液驱混合动力系统的整体结构示意图。
图2为本发明独立轮边驱动的液驱混合动力系统在驱动模式下能量传递路线示意图。
图3为本发明独立轮边驱动的液驱混合动力系统在制动模式下能量传递路线示意图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本发明的一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统，包括电控单元1、轮毂液压马达2、发动机3、第一液压蓄能器4、变量液压泵5、车轮6、第一转向装置7、液压系统管路；
所述发动机3的输出轴与变量液压泵5的机械转动轴固连，变量液压泵5的输油出口和第一液压蓄能器4并联后连接在轮毂液压马达2的输油入口；第一液压蓄能器4用于存储动力系统的液压能，回收制动能量，辅助制动、加速；四个轮毂液压马达2分别独立驱动一个车轮6；所述第一转向装置7与车辆两个前轮或两个后轮连接，用于控制两个前轮或两个后轮的转向；所述液压系统管路的低压管路连接至变量液压泵5的输油入口，为变量液压泵5提供低压油源；所述电控单元1分别与轮毂液压马达2、发动机3、第一液压蓄能器4、变量液压泵5、第一转向装置7相连，电控单元1根据各种传感器(如油压传感器，马达的转速、转矩传感器，变量液压泵的排量传感器、发动机上的传感器等)的信号控制发动机3的运转工况、第一转向装置7控制车轮转向、变量液压泵5和轮毂液压马达2的排量大小，实现无级变速。
在一些实施方式中，所述轮毂液压马达2的输油出口同油箱相连，油箱与液压系统管路的低压管路相连；作为优选的实施方式，所述轮毂液压马达2的输油出口同第二蓄能器8相连接，轮毂液压马达2与第二蓄能器8并联后接入液压系统管路的低压管路。
进一步的，所述液压系统管路的低压管路上还设有补油泵9，为整个液压系统提供补充油液，起补偿液压油损耗、泄露作用。
进一步的，所述独立轮边驱动的液驱混合动力系统还包括第二转向装置10，所述第一转向装置7与车辆两个前轮或两个后轮连接后，第二转向装置10与另外两个车轮6相连；第一转向装置7与第二转向装置10同时工作，可实现车辆的四轮转向。
优选的，所述变量液压泵5采用电控双向变量液压泵，可实现排量大小可调，且旋转方向可变。
进一步的，所述轮毂液压马达2均为电控双向变量轮毂液压马达，可实现轮边驱动且旋转方向可变、排量可调。
结合图2，本发明的独立轮边驱动的液驱混合动力系统在驱动模式时，根据工况不同，有以下能量传递路线：
起步、加速时，电控单元1得到起动信号和油门踏板信号并开始工作。首先检测第一液压蓄能器4的压力，若压力不足，动力源发动机3开始工作，带动变量液压泵5工作，向液压系统管路及第一蓄能器4同时提供高压。若第一液压蓄能器4的压力充足，单独由第一液压蓄能器4为液压系统提供压力输出，驱动轮毂液压马达2，此时能有效改善发动机3起动过程中效率低、污染大的缺点。
匀速行驶时，电控单元1实时监测第一液压蓄能器4的压力大小，并根据其压力大小可有两种工作方式。若第一液压蓄能器4的压力达到预设压力最大值时，发动机3停止工作，由第一液压蓄能器4单独为液压管路系统提供压力输出。而当第一液压蓄能器4的压力下降到预设压力最小值时，发动机3开始介入工作，一方面把输出的高压油用以驱动轮毂液压马达2，另一方面，将多余的高压油送入第一液压蓄能器4中存储起来，并在适当的时候释放出来。发动机与车辆行驶工况解耦，长时间工作在最佳性能区域，能显著提高燃油经济性。
倒车行驶时，电控单元1检测到倒挡信号，调节轮毂液压马达2的旋转方向，实现车辆的倒挡功能，其能量的传递路线同正常行驶前进时一样。
结合图3，本发明的独立轮边驱动的液驱混合动力系统在制动模式时，电控单元1检测到制动踏板信号控制减小轮毂液压马达2的排量，而当排量逐渐减小到负值时，立刻控制发动机3停止工作，不再给液压管路系统提供能量。轮毂液压马达2开始以泵的形式工作，由车辆的惯性能驱动，并将车辆的惯性能转化为液压能，存储在第一液压蓄能器4中，实现制动能量的回收。而当第一液压蓄能器4充满时，多余的液压能通过溢流阀流回油箱，并起动常规制动系统开始制动。必要时电控单元1控制变量液压泵5反向工作，实现倒拖发动机3制动。
另一种情况是紧急制动时，驾驶员猛踩制动踏板，应当立即停止发动机3，将轮毂液压马达2的排量调节至反向最大，并与常规制动系统配合一起工作实现紧急制动。

Claims (7)

1.一种独立轮边驱动的液驱混合动力系统，其特征在于，包括电控单元(1)、轮毂液压马达(2)、发动机(3)、第一液压蓄能器(4)、变量液压泵(5)、车轮(6)、第一转向装置(7)、液压系统管路；
所述发动机(3)的输出轴与变量液压泵(5)的机械转动轴固连，变量液压泵(5)的输油出口和第一液压蓄能器(4)并联后连接在轮毂液压马达(2)的输油入口；四个轮毂液压马达(2)分别独立驱动一个车轮(6)；所述第一转向装置(7)与车辆两个前轮或两个后轮连接；所述液压系统管路的低压管路连接至变量液压泵(5)的输油入口；所述电控单元(1)分别与轮毂液压马达(2)、发动机(3)、第一液压蓄能器(4)、变量液压泵(5)、第一转向装置(7)相连，电控单元(1)控制发动机(3)的运转工况及变量液压泵(5)和轮毂液压马达(2)的排量大小。
2.如权利要求1所述的独立轮边驱动的液驱混合动力系统，其特征在于，所述轮毂液压马达(2)的输油出口同油箱相连，油箱与液压系统管路的低压管路相连。
3.如权利要求1所述的独立轮边驱动的液驱混合动力系统，其特征在于，所述轮毂液压马达(2)的输油出口同第二蓄能器(8)相连接，轮毂液压马达(2)与第二蓄能器(8)并联后接入液压系统管路的低压管路。
4.如权利要求1所述的独立轮边驱动的液驱混合动力系统，其特征在于，所述液压系统管路的低压管路上还设有补油泵(9)。
5.如权利要求1所述的独立轮边驱动的液驱混合动力系统，其特征在于，还包括第二转向装置(10)，第二转向装置(10)与另外两个车轮(6)相连。
6.如权利要求1所述的独立轮边驱动的液驱混合动力系统，其特征在于，所述变量液压泵(5)采用电控双向变量液压泵。
7.如权利要求1所述的独立轮边驱动的液驱混合动力系统，其特征在于，所述轮毂液压马达(2)均为电控双向变量轮毂液压马达。
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