CN109435701B - 一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置及其控制方法，泄压装置包括驱动电机总成、齿轮机构和第二离合器，所述泄荷装置还包括与齿轮机构传动连接且通过液压传动形成油液泄压回路以消耗能量的液压耗能机构。本发明将多余能量通过液压、传动使油液循环流动做功得以消耗，达到减小制动盘和摩擦片的磨损，提高制动系统寿命，切合市场，有较高的经济效益。

Description

一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置及其控制方法

技术领域

本发明属于混合动力汽车技术领域，具体涉及一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置及其控制方法。

背景技术

由于石油资源不可再生，新能源汽车成为汽车工业的一个重要发展方向。就并联式混合动力系统技术路线的爬坡能力强、续航里程长的优势使得并联式混动动力系统在未来有较好的市场前景。但是，并联式混动动力系统的电池容量较小，当电池满电后就无法实现制动能量回收的功能，车辆的制动力全由机械制动完成，在特殊的盘山公路下坡工况下，制动盘和摩擦片持续处于磨损状态，长期以往摩擦片的更换周期缩短，制动性能亦受影响，影响车辆运行安全，成为较大的安全隐患。

现有专利文件中，CN2017203740191.4公开一种具有能量卸载装置的汽车动力系统结构，其多余无法回收到储能系统的能量通过与传动轴相耦合的阻尼装置将多余能量耗散。CN201610358722.3公开了一种并联式混合动力系统的高压泄荷装置，将多余回收的能量通过电气回路，利用电阻阻性元器件耗散。两者均为完成车辆长距离下坡无法回收到储能系统的能量进行耗散，减缓制动盘的磨损，提高其使用寿命。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置及其控制方法，目的是通过液压传动使油液循环流动做功以消耗车辆下坡能量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置，包括驱动电机总成、第一离合器、齿轮机构和第二离合器，所述泄荷装置还包括与齿轮机构传动连接且通过液压传动形成油液泄压回路以消耗能量的液压耗能机构。

所述液压耗能机构包括曲柄机构、液压传动连杆、第一油缸、高压储油缸、第二油缸和设于第一油缸内与液压传动连杆传动连接的活塞，所述曲柄机构的一端与齿轮机构传动连接，曲柄机构的另一端与液压传动连杆的端部活动连接，齿轮机构通过曲柄机构及液压传动杆带动活塞在第一油缸内往复运动，且使第二油缸中的油液依次经第一油缸和高压储油缸循环回流入第二油缸。

所述齿轮机构包括啮合连接的主动齿轮和从动齿轮，从动齿轮与曲柄机构传动连接，主动齿轮通过第二离合器与驱动电机总成的输出端传动连接。

所述驱动电机总成的输出端与车辆主传动轴连接，主动齿轮与车辆主传动轴同轴设置。

所述第一油缸的进油口设有第一控制阀，第一油缸的出油口设有第二控制阀，高压储油缸的出油口设有第三控制阀。

所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀均为单向阀。

所述第二油缸设有与空气连通的连通口。

本发明还提供一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置的控制方法，所述控制方法是当车辆处于下长坡，且储能装置的储能已达上限值时，控制车辆的第二离合器由分离状态到闭合状态，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮传动作为曲柄机构的动力，曲柄机构通过液压传动杆带动活塞在第一油缸内作拉伸运动时，使得第二油缸内的油液被吸入第一油缸内，曲柄机构通过液压传动杆带动活塞在第一油缸内作回缩运动时，第一油缸内的油液被导入高压储油缸内，当高压储油缸内的压强达到预设临界值时，第三控制阀开启使高压储油缸内的油液回流入第二油缸内，车辆多余能量通过曲柄机构带动活塞做功，使得油液不断形成上述循环流动进行消耗。

当储能装置的储能未达上限值时，控制车辆的第二离合器为分离状态，由驱动电机以发电机发电的工作模式进行能量回收。

本发明的有益效果：本发明在并联式混合动力系统的汽车不能再回收能量时，将车辆下坡产生的多余能量通过液压传动使油液循环流动做功得以消耗，减小摩擦制动盘和制动片的磨损，提高制动系统的使用寿命，有较高的经济效益，符合市场的需求。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明混合动力系统的结构示意图；

图2是本发明泄荷装置的结构示意图。

图中标记为：

1、内燃机，2、第一离合器，3、变速箱，4、驱动电机总成，5、主动齿轮，6、第二离合器，7、传动轴，8、曲柄机构，9、液压传动连杆，10、活塞，11、第一油缸，12、高压储油缸，13、第二控制阀，14、高压输油轨道，15、第三控制阀，16、第二油缸，17、第一控制阀，18、连通口。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图2所示，一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置，混合动力系统包括内燃机1、内燃机输出轴、第一离合器2、变速箱3和车辆主传动轴7，内燃机与内燃机输出轴传动连接，第一离合器设于内燃机输出轴与第一离合器输出端之间，第一离合器输出端与变速箱连接，变速箱的输出端与主传动轴连接，上述泄荷装置包括驱动电机总成4、齿轮机构和离合传动连接齿轮机构与驱动电机总成4的第二离合器6，该泄荷装置还包括与齿轮机构传动连接且通过液压传动形成油液泄压回路以消耗能量的液压耗能机构。正常行驶时，第一离合器状态由车辆运行模式决定，通过内燃机、变速箱的传动提供给主传动轴的主传动动力；当下坡时，车辆产生多余的能量无法回收时候，第一离合器处于分开状态，第二离合器处于闭合状态，此时，通过液压耗能机构的设置，将车辆下坡产生的多余能量通过液压传动使油液循环流动做功得以消耗。

液压耗能机构包括曲柄机构8、液压传动连杆9、第一油缸11、高压储油缸12、第二油缸16和设于第一油缸11内与液压传动连杆9传动连接的活塞10，曲柄机构8的一端与齿轮机构传动连接，曲柄机构8的另一端与液压传动连杆9的端部活动连接，齿轮机构通过曲柄机构8及液压传动杆9带动活塞在第一油缸内往复运动，且使第二油缸16中的油液依次经第一油缸11和高压储油缸12循环回流入第二油缸16。齿轮机构与曲柄机构传动连接，当第二离合器结合、第一离合器断开时候，将后桥的能量通过齿轮机构传递给曲柄连杆机构。齿轮机构包括主动齿轮5和从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮与曲柄机构传动8连接，主动齿轮5通过第二离合器6与驱动电机总成4的输出端传动连接。从动轮的齿数少于主动齿轮的齿数，以满足进一步降低电机转速的目的。从动齿轮转动一周，带动液压传动连杆前后往复运动一次。优选的，驱动电机总成的输出端与车辆主传动轴连接，主动齿轮与车辆主传动轴同轴设置。曲柄机构的动力来源于主动齿轮，在车辆需要下长坡且电池系统SOC大于停止回收阈值时，驱动电机总成4随转，不做能量回收，车辆后桥惯量即作为曲柄机构的动力，首先主动齿轮的转速经过从动齿轮降低后，从动齿轮带动通过曲柄机构运动，曲柄机构传动带动给液压传动杆，通过液压传动连杆带动活塞在第一油缸内作左右往复运动，当液压传动连杆带动活塞在第一油缸内作向右拉伸运动时，第二油缸内的油液逐渐被导入第一油缸内，当液压传动连杆带动活塞在第一油缸内作向左的回缩运动时，第一油缸内的油液通过高压输油管道输送到高压储油缸内，当高压储油缸内的压强达到预设临界值时，高压储油缸内的油液会回流入第二油缸内，如此通过曲柄机构通过液压传动连杆带动活塞往复运动做功形成油液的循环流动，以此来消耗多余的能量。第二油缸16设有与空气连通的连通口18，使得第二油缸内的压力与外界大气压力相同，便于油液泄压。

进一步的，第一油缸11的进油口设有第一控制阀17，第一油缸11的出油口设有第二控制阀13，高压储油缸12的出油口设有第三控制阀15。优选的，第一控制阀17、第二控制阀13和第三控制阀15均为单向阀。单向阀的设置，避免油液出现回流的现象。第一单向控制阀控制油液仅能从第二油缸单向导入第一油缸，第二单向控制阀控制油液仅能从第一油缸单向导入高压储油缸，第三单向控制阀控制油液仅能从高压储油缸单向导入第二油缸。如图2，当活塞在液压传动连杆的作用下向右拉伸运动时，第一单向控制阀打开，第二油缸内的油液流入第一油缸内；当活塞在液压传动连杆的作用下向左回缩运动时，第一单向控制阀关闭，第二单向控制阀打开，第一油缸内的油液通过高压输油轨道导入高压储油缸内；当高压储油缸内的压强达到第三单向控制阀的开启阈值P₀时，高压储油缸内的油液通过第三单向控制阀回流至第二油缸，即完成一个循环。该循环过程中相当于将车辆下长坡时无法回收的能量通过液压回路，对油液做功加压至高压后再泄压流回第一油缸。油液完成一个循环的过程中，车辆多余的能量用来做功，同时通过泄压油液循环回路将高压油液的能量卸载。实际应用时，根据车辆车型配置，估算车辆下长坡时回收能量的功率大小，设计液压回路驱动机构的惯量大小、高压储油缸的缸体最高承受压力、各控制阀选取等液压元器件，以满足车辆多余能量的耗散的功能实现。

采用上述泄荷装置的控制方法：当车辆处于下长坡，且储能装置的储能已达上限值时(上限值可设置为储能装置电池状态SOC值高于95％时)，此时储能装置无法进一步回收电流，控制车辆第一离合器断开，后桥与动力总成不再直接相连，控制车辆的第二离合器由分离状态到闭合状态，后桥动力输出转速通过齿轮机构驱动曲柄机构，也即是后桥动力输出转速通过主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮传动作为曲柄机构的动力，曲柄机构通过液压传动杆带动活塞在第一油缸内作拉伸运动时，使得第二油缸内的油液被吸入第一油缸内，曲柄机构通过液压传动杆带动活塞在第一油缸内作回缩运动时，第一油缸内的油液被导入高压储油缸内，当高压储油缸内的压强达到预设临界值时，第三控制阀开启使高压储油缸内的油液回流入第二油缸内，车辆多余能量通过曲柄机构带动活塞做功，使得油液不断形成上述循环流动进行消耗，实现泄荷的目的。

当储能装置的储能未达上限值时(储能装置电池状态SOC值低于95％时)，控制车辆的第二离合器为分离状态，车辆下坡多余的能量由驱动电机以发电机发电的工作模式进行能量回收。以电机控制器端直流电流进入储能装置的方式实现。

上述具有液压泄荷装置的并联式混合动力系统达到制动能量回收上限时，通过上述液压耗能机构在车辆长下坡时，将能量通过液压、传动使油液循环流动做功得以消耗，达到减小制动盘和摩擦片的磨损，提高制动系统寿命，切合市场，有较高的经济效益。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于并联式混合动力系统的泄荷装置，包括驱动电机总成、第一离合器、齿轮机构和第二离合器，其特征在于，所述泄荷装置还包括与齿轮机构传动连接且通过液压传动形成油液泄压回路以消耗能量的液压耗能机构；所述液压耗能机构包括曲柄机构、液压传动连杆、第一油缸、高压储油缸、第二油缸和设于第一油缸内与液压传动连杆传动连接的活塞，所述曲柄机构的一端与齿轮机构传动连接，曲柄机构的另一端与液压传动连杆的端部活动连接，齿轮机构通过曲柄机构及液压传动杆带动活塞在第一油缸内往复运动，且使第二油缸中的油液依次经第一油缸和高压储油缸循环回流入第二油缸；所述齿轮机构包括啮合连接的主动齿轮和从动齿轮，从动齿轮与曲柄机构传动连接，主动齿轮通过第二离合器与驱动电机总成传动连接。

2.根据权利要求1所述用于并联式混合动力系统的泄荷装置，其特征在于，所述驱动电机总成的输出端与车辆主传动轴连接，主动齿轮与车辆主传动轴同轴设置。

3.根据权利要求1所述用于并联式混合动力系统的泄荷装置，其特征在于，所述第一油缸的进油口设有第一控制阀，第一油缸的出油口设有第二控制阀，高压储油缸的出油口设有第三控制阀。

4.根据权利要求3所述用于并联式混合动力系统的泄荷装置，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀均为单向阀。

5.根据权利要求1所述用于并联式混合动力系统的泄荷装置，其特征在于，所述第二油缸设有与空气连通的连通口。

6.根据权利要求1-5任一项所述用于并联式混合动力系统的泄荷装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法是当车辆处于下长坡，且储能装置的储能已达上限值时，控制车辆的第二离合器由分离状态到闭合状态，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮传动作为曲柄机构的动力，曲柄机构通过液压传动杆带动活塞在第一油缸内作拉伸运动时，使得第二油缸内的油液被吸入第一油缸内，曲柄机构通过液压传动杆带动活塞在第一油缸内作回缩运动时，第一油缸内的油液被导入高压储油缸内，当高压储油缸内的压强达到预设临界值时，第三控制阀开启使高压储油缸内的油液回流入第二油缸内，车辆多余能量通过曲柄机构带动活塞做功，使得油液不断形成上述循环流动进行消耗。

7.根据权利要求6所述用于并联式混合动力系统的泄荷装置的控制方法，其特征在于，当储能装置的储能未达上限值时，控制车辆的第二离合器为分离状态，由驱动电机以发电机发电的工作模式进行能量回收。

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