CN109895625B - 一种分布式液压驱动车辆能量回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，包括左后轮、右后轮、左前轮、右前轮、车辆控制器、电池组、逆变器、左前轮转速传感器、右前轮转速传感器、左后轮液压能量回收单元、右后轮液压能量回收单元、前轮液压驱动单元。本发明可以实现车辆的左前轮、右前轮独立驱动车辆行驶，左后轮、右后轮独立回收液压车辆刹车能量并在车辆启动阶段提供动力，解决了以往液压混合动力车辆能量回收系统过于复杂的不足。
Description
技术领域
本发明涉及液压混合动力车辆技术领域，具体的说，涉及到一种分布式液压驱动车辆能量回收系统。
背景技术
液压传动车辆被广泛使用于工程施工、国防军事、市政环卫、物流搬运等重要领域。为了提高液压系统的能量使用效率，混合动力技术被引入液压传动车辆中，引起了人们的广泛关注和重视，并进行了深入的研究与应用。
液压混合动力车辆通常利用液压储能装置储存车辆刹车动能并进行再利用。与基于电储能装置的混合动力车辆相比，液压混合动力车辆的能量回收系统成本更低，且具有较高的能量回收效率。但是，液压混合动力车辆的能量回收系统十分复杂，导致整个系统结构尺寸大，影响了液压混合动力车辆更为广泛应用。
因此，针对现有的液压混合动力车辆的不足，提出一种分布式液压驱动车辆能量回收系统。该系统将液压驱动单元与液压能量回收单元进行有效分隔，能降低能量回收系统的复杂程度，具有重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，简化现有液压混合动力车辆的能量回收系统，提高液压能量的使用效率。
本发明公开了一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，其特征在于：包括左后轮、右后轮、左前轮、右前轮、车辆控制器、电池组、逆变器、左前轮转速传感器、右前轮转速传感器、左后轮液压能量回收单元、右后轮液压能量回收单元、前轮液压驱动单元；
所述左后轮液压能量回收单元包括左后轮双向液压泵-马达、第一两位两通电磁阀、第一单向阀、第一液压蓄能器、第二单向阀、第二两位两通电磁阀；
所述右后轮液压能量回收单元包括右后轮双向液压泵-马达、第三两位两通电磁阀、第三单向阀、第一液压蓄能器、第四单向阀、第四两位两通电磁阀；
所述前轮液压驱动单元包括左前轮双向变量液压马达、右前轮双向变量液压马达、前轮双向变量液压泵、三相交流感应电动机；
左后轮与左后轮双向液压泵-马达的机械端口相连；所述右后轮与右后轮双向液压泵-马达的机械端口相连；所述左前轮与左前轮双向液压马达的机械端口相连；所述右前轮与右前轮双向液压马达的机械端口相连；
车辆控制器分别向第一两位两通电磁阀的控制端口K、第二两位两通电磁阀的控制端口K、第三两位两通电磁阀的控制端口K、第四两位两通电磁阀的控制端口K发送控制信号；所述车辆控制器分别从左前轮转速传感器、右前轮转速传感器接收前轮的转速信息；所述车辆控制器向三相交流感应电动机发送控制信号、同时从三相交流感应电动机接收电动机的转速信息；
电池组与逆变器输入端相连，逆变器的输出端与三相交流感应电动机的电力输入端相连；
左后轮双向液压泵-马达的油口A与第一两位两通电磁阀的油口A相连，第一两位两通电磁阀的油口B与第一单向阀的入口相连，第一单向阀的出口、第一液压蓄能器的油口、第二单向阀的入口相互连接并有共同连接点，第二单向阀的出口与第二两位两通电磁阀的油口A相连，第二两位两通电磁阀的油口B与左后轮双向液压泵-马达的油口B相连；
右后轮双向液压泵-马达的油口A与第三两位两通电磁阀的油口A相连，第三两位两通电磁阀的油口B与第三单向阀的入口相连，第三单向阀的出口、第二液压蓄能器的油口、第四单向阀的入口相互连接并有共同连接点，第四单向阀的出口与第四两位两通电磁阀的油口A相连，第四两位两通电磁阀的油口B与右后轮双向液压泵-马达的油口B相连；
三相交流感应电动机机械端口与前轮双向变量液压泵的机械端口相连；前轮双向变量液压泵的油口A分别与左前轮双向变量液压马达的油口A、右前轮双向变量液压马达的油口A相连；前轮双向变量液压泵的油口B分别与左前轮双向变量液压马达的油口B、右前轮双向变量液压泵的油口B相连。
所述第一两位两通电磁阀（12）、第二两位两通电磁阀、第三两位两通电磁阀、第四两位两通电磁阀均为高速电磁阀。
所述第一液压蓄能器、第二液压蓄能器均为液气蓄能器。
所述电池组可采用锂电池组或燃料电池组。
本发明的技术优势在于：左前轮、右前轮独立驱动车辆行驶，左后轮、右后轮独立回收液压车辆刹车能量并在车辆启动阶段提供动力，解决了以往液压混合动力车辆能量回收系统过于复杂的缺点。
附图说明
图1为本发明之较佳实施例的整体结构框图。
图中：
1-左后轮、2-右后轮、3-左前轮、4-右前轮、5-车辆控制器、6-电池组、7-逆变器、8-左前轮转速传感器、9-右前轮转速传感器、10-左后轮液压能量回收单元、11-左后轮双向液压泵-马达、12-第一两位两通电磁阀、13-第一单向阀、14-第一液压蓄能器、15-第二单向阀、16-第二两位两通电磁阀、20-右后轮液压能量回收单元、21-右后轮双向液压泵-马达、22-第三两位两通电磁阀、23-第三单向阀、24-第一液压蓄能器、25-第四单向阀、26-第四两位两通电磁阀、30-前轮液压驱动单元、31-左前轮双向变量液压马达、32-右前轮双向变量液压马达、33-前轮双向变量液压泵、34-三相交流感应电动机。
具体实施方式
参考图1，一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，包括左后轮1、右后轮2、左前轮3、右前轮4、车辆控制器5、电池组6、逆变器7、左前轮转速传感器8、右前轮转速传感器9、左后轮液压能量回收单元10、右后轮液压能量回收单元20、前轮液压驱动单元30；
所述左后轮液压能量回收单元10包括左后轮双向液压泵-马达11、第一两位两通电磁阀12、第一单向阀13、第一液压蓄能器14、第二单向阀15、第二两位两通电磁阀16；
所述右后轮液压能量回收单元20包括右后轮双向液压泵-马达21、第三两位两通电磁阀22、第三单向阀23、第一液压蓄能器24、第四单向阀25、第四两位两通电磁阀26；
所述前轮液压驱动单元30包括左前轮双向变量液压马达31、右前轮双向变量液压马达32、前轮双向变量液压泵33、三相交流感应电动机34；
所述左后轮1与左后轮双向液压泵-马达11的机械端口相连；所述右后轮2与右后轮双向液压泵-马达21的机械端口相连；所述左前轮3与左前轮双向液压马达31的机械端口相连；所述右前轮4与右前轮双向液压马达32的机械端口相连；
所述车辆控制器5分别向第一两位两通电磁阀12的控制端口K、第二两位两通电磁阀16的控制端口K、第三两位两通电磁阀22的控制端口K、第四两位两通电磁阀26的控制端口K发送控制信号；所述车辆控制器5分别从左前轮转速传感器8、右前轮转速传感器9接收前轮的转速信息；所述车辆控制器5向三相交流感应电动机34发送控制信号、同时从三相交流感应电动机34接收电动机的转速信息；
所述电池组6与逆变器7输入端相连，逆变器7的输出端与三相交流感应电动机34的电力输入端相连；
所述左后轮双向液压泵-马达11的油口A与第一两位两通电磁阀12的油口A相连，第一两位两通电磁阀12的油口B与第一单向阀13的入口相连，第一单向阀13的出口、第一液压蓄能器14的油口、第二单向阀15的入口相互连接并有共同连接点，第二单向阀15的出口与第二两位两通电磁阀16的油口A相连，第二两位两通电磁阀16的油口B与左后轮双向液压泵-马达11的油口B相连；
所述右后轮双向液压泵-马达21的油口A与第三两位两通电磁阀22的油口A相连，第三两位两通电磁阀22的油口B与第三单向阀23的入口相连，第三单向阀23的出口、第二液压蓄能器24的油口、第四单向阀25的入口相互连接并有共同连接点，第四单向阀25的出口与第四两位两通电磁阀26的油口A相连，第四两位两通电磁阀26的油口B与右后轮双向液压泵-马达21的油口B相连；
所述三相交流感应电动机34机械端口与前轮双向变量液压泵33的机械端口相连；前轮双向变量液压泵33的油口A分别与左前轮双向变量液压马达31的油口A、右前轮双向变量液压马达32的油口A相连；前轮双向变量液压泵33的油口B分别与左前轮双向变量液压马达31的油口B、右前轮双向变量液压泵32的油口B相连。
所述第一两位两通电磁阀12、第二两位两通电磁阀16、第三两位两通电磁阀22、第四两位两通电磁阀26均为高速电磁阀。
所述第一液压蓄能器14、第二液压蓄能器24均为液气蓄能器。
所述电池组6可采用锂电池组或燃料电池组。
本发明的具体工作原理如下：
（1）当车辆处于“刹车制动”状态时，所述左后轮液压能量回收单元10、左后轮液压能量回收单元20处于“能量回收”状态，所述前轮液压驱动单元30处于“停止工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：
①所述车辆控制器5分别向第一两位两通电磁阀12的控制端口K、第三两位两通电磁阀22的控制端口K发送“导通”控制信号；所述车辆控制器5分别向第二两位两通电磁阀16的控制端口K、第四两位两通电磁阀26的控制端口K发送“截止”控制信号；
②左后轮双向液压泵-马达11处于“液压泵”状态并被左后轮1带动，将左后轮1刹车动能转换成包含压力能的高压油，高压油经过左后轮双向液压泵-马达11的油口A、第一两位两通电磁阀12、第一单向阀13进入处于“吸能”状态的第一液压蓄能器14；同时，右后轮双向液压泵-马达21处于“液压泵”状态并被右后轮2带动，将右后轮2刹车动能转换成包含压力能的高压油，高压油经过右后轮双向液压泵-马达21的油口A、第三两位两通电磁阀22、第三单向阀23进入处于“吸能”状态的第二液压蓄能器24。
（2）当车辆处于“加速”状态时，所述左后轮液压能量回收单元10、左后轮液压能量回收单元20处于“能量释放”状态，所述前轮液压驱动单元30处于“停止工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：
①所述车辆控制器5分别向第一两位两通电磁阀12的控制端口K、第三两位两通电磁阀22的控制端口K发送“截止”控制信号；所述车辆控制器5分别向第二两位两通电磁阀16的控制端口K、第四两位两通电磁阀26的控制端口K发送“导通”控制信号；
②处于“放能”状态的第一液压蓄能器14排出高压油，经过第二单向阀15、第二两位两通电磁阀16进入左后轮双向液压泵-马达11的油口B，左后轮双向液压泵-马达11处于“液压马达”状态带动左后轮1，将压力能转换成左后轮1的动能；同时，处于“放能”状态的第二液压蓄能器24排出高压油，经过第四单向阀25、第四两位两通电磁阀26进入右后轮双向液压泵-马达21的油口B，右后轮双向液压泵-马达21处于“液压马达”状态带动右后轮2，将压力能转换成左后轮2的动能。
（3）当车辆处于 “正常行驶”状态时，所述左后轮液压能量回收单元10、左后轮液压能量回收单元20处于“停止工作”状态，所述前轮液压驱动单元30处于“工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：电池组6的直流电通过逆变器7转换成交流电并带动三相交流感应电动机34,三相交流感应电动机34接收车辆控制器5发出的“正转”控制信号，拖动前轮双向变量液压泵33，前轮双向变量液压泵33从油口A排出高压油，分别进入左前轮双向变量液压马达31的油口A、右前轮双向变量液压马达32的油口A，并分别驱动对应的左前轮3和右前轮4。
（4）当车辆处于 “倒车”状态时，所述左后轮液压能量回收单元10、左后轮液压能量回收单元20处于“停止工作”状态，所述前轮液压驱动单元30处于“工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：电池组6的直流电通过逆变器7转换成交流电并带动三相交流感应电动机34,三相交流感应电动机34接收车辆控制器5发出的“反转”控制信号，拖动前轮双向变量液压泵33，前轮双向变量液压泵33从油口B排出高压油，分别进入左前轮双向变量液压马达31的油口B、右前轮双向变量液压马达32的油口B，并分别驱动对应的左前轮3和右前轮4。
本发明不局限于上述具体的实施方式，所述技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，其特征在于：包括左后轮（1）、右后轮（2）、左前轮（3）、右前轮（4）、车辆控制器（5）、电池组（6）、逆变器（7）、左前轮转速传感器（8）、右前轮转速传感器（9）、左后轮液压能量回收单元（10）、右后轮液压能量回收单元（20）、前轮液压驱动单元（30）；
所述左后轮液压能量回收单元（10）包括左后轮双向液压泵-马达（11）、第一两位两通电磁阀（12）、第一单向阀（13）、第一液压蓄能器（14）、第二单向阀（15）、第二两位两通电磁阀（16）；
所述右后轮液压能量回收单元（20）包括右后轮双向液压泵-马达（21）、第三两位两通电磁阀（22）、第三单向阀（23）、第二液压蓄能器（24）、第四单向阀（25）、第四两位两通电磁阀（26）；
所述前轮液压驱动单元（30）包括左前轮双向变量液压马达（31）、右前轮双向变量液压马达（32）、前轮双向变量液压泵（33）、三相交流感应电动机（34）；
左后轮（1）与左后轮双向液压泵-马达（11）的机械端口相连；所述右后轮（2）与右后轮双向液压泵-马达（21）的机械端口相连；所述左前轮（3）与左前轮双向液压马达（31）的机械端口相连；所述右前轮（4）与右前轮双向液压马达（32）的机械端口相连；
车辆控制器（5）分别向第一两位两通电磁阀（12）的控制端口K、第二两位两通电磁阀（16）的控制端口K、第三两位两通电磁阀（22）的控制端口K、第四两位两通电磁阀（26）的控制端口K发送控制信号；所述车辆控制器（5）分别从左前轮转速传感器（8）、右前轮转速传感器（9）接收前轮的转速信息；所述车辆控制器（5）向三相交流感应电动机（34）发送控制信号、同时从三相交流感应电动机（34）接收电动机的转速信息；
电池组（6）与逆变器（7）输入端相连，逆变器（7）的输出端与三相交流感应电动机（34）的电力输入端相连；
左后轮双向液压泵-马达（11）的油口A与第一两位两通电磁阀（12）的油口A相连，第一两位两通电磁阀（12）的油口B与第一单向阀（13）的入口相连，第一单向阀（13）的出口、第一液压蓄能器（14）的油口、第二单向阀（15）的入口相互连接并有共同连接点，第二单向阀（15）的出口与第二两位两通电磁阀（16）的油口A相连，第二两位两通电磁阀（16）的油口B与左后轮双向液压泵-马达（11）的油口B相连；
右后轮双向液压泵-马达（21）的油口A与第三两位两通电磁阀（22）的油口A相连，第三两位两通电磁阀（22）的油口B与第三单向阀（23）的入口相连，第三单向阀（23）的出口、第二液压蓄能器（24）的油口、第四单向阀（25）的入口相互连接并有共同连接点，第四单向阀（25）的出口与第四两位两通电磁阀（26）的油口A相连，第四两位两通电磁阀（26）的油口B与右后轮双向液压泵-马达（21）的油口B相连；
三相交流感应电动机（34）机械端口与前轮双向变量液压泵（33）的机械端口相连；前轮双向变量液压泵（33）的油口A分别与左前轮双向变量液压马达（31）的油口A、右前轮双向变量液压马达（32）的油口A相连；前轮双向变量液压泵（33）的油口B分别与左前轮双向变量液压马达（31）的油口B、右前轮双向变量液压马达（32）的油口B相连；
其工作原理为：
1）当车辆处于“刹车制动”状态时，所述左后轮液压能量回收单元（10）、右后轮液压能量回收单元（20）处于“能量回收”状态，所述前轮液压驱动单元（30）处于“停止工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：
①所述车辆控制器（5）分别向第一两位两通电磁阀（12）的控制端口K、第三两位两通电磁阀（22）的控制端口K发送“导通”控制信号；所述车辆控制器（5）分别向第二两位两通电磁阀（16）的控制端口K、第四两位两通电磁阀（26）的控制端口K发送“截止”控制信号；
②左后轮双向液压泵-马达（11）处于“液压泵”状态并被左后轮（1）带动，将左后轮（1）刹车动能转换成包含压力能的高压油，高压油经过左后轮双向液压泵-马达（11）的油口A、第一两位两通电磁阀（12）、第一单向阀（13）进入处于“吸能”状态的第一液压蓄能器（14）；同时，右后轮双向液压泵-马达（21）处于“液压泵”状态并被右后轮（2）带动，将右后轮（2）刹车动能转换成包含压力能的高压油，高压油经过右后轮双向液压泵-马达（21）的油口A、第三两位两通电磁阀（22）、第三单向阀（23）进入处于“吸能”状态的第二液压蓄能器（24）；
2）当车辆处于“加速”状态时，所述左后轮液压能量回收单元（10）、左后轮液压能量回收单元（20）处于“能量释放”状态，所述前轮液压驱动单元（30）处于“停止工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：
①所述车辆控制器（5）分别向第一两位两通电磁阀（12）的控制端口K、第三两位两通电磁阀（22）的控制端口K发送“截止”控制信号；所述车辆控制器（5）分别向第二两位两通电磁阀（16）的控制端口K、第四两位两通电磁阀（26）的控制端口K发送“导通”控制信号；
②处于“放能”状态的第一液压蓄能器（14）排出高压油，经过第二单向阀（15）、第二两位两通电磁阀（16）进入左后轮双向液压泵-马达（11）的油口B，左后轮双向液压泵-马达（11）处于“液压马达”状态带动左后轮（1），将压力能转换成左后轮（1）的动能；同时，处于“放能”状态的第二液压蓄能器（24）排出高压油，经过第四单向阀（25）、第四两位两通电磁阀（26）进入右后轮双向液压泵-马达（21）的油口B，右后轮双向液压泵-马达（21）处于“液压马达”状态带动右后轮（2），将压力能转换成右后轮（2）的动能；
3）当车辆处于“正常行驶”状态时，所述左后轮液压能量回收单元（10）、左后轮液压能量回收单元（20）处于“停止工作”状态，所述前轮液压驱动单元（30）处于“工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：电池组（6）的直流电通过逆变器（7）转换成交流电并带动三相交流感应电动机（34）,三相交流感应电动机（34）接收车辆控制器（5）发出的“正转”控制信号，拖动前轮双向变量液压泵（33），前轮双向变量液压泵（33）从油口A排出高压油，分别进入左前轮双向变量液压马达（31）的油口A、右前轮双向变量液压马达（32）的油口A，并分别驱动对应的左前轮（3）和右前轮（4）；
4）当车辆处于“倒车”状态时，所述左后轮液压能量回收单元（10）、左后轮液压能量回收单元（20）处于“停止工作”状态，所述前轮液压驱动单元（30）处于“工作”状态，它们所包括组成元件的具体工作状态可描述为：电池组（6）的直流电通过逆变器（7）转换成交流电并带动三相交流感应电动机（34）,三相交流感应电动机（34）接收车辆控制器（5）发出的“反转”控制信号，拖动前轮双向变量液压泵（33），前轮双向变量液压泵（33）从油口B排出高压油，分别进入左前轮双向变量液压马达（31）的油口B、右前轮双向变量液压马达（32）的油口B，并分别驱动对应的左前轮（3）和右前轮（4）。
2.根据权利要求1所述一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，其特征在于：所述第一两位两通电磁阀（12）、第二两位两通电磁阀（16）、第三两位两通电磁阀（22）、第四两位两通电磁阀（26）均为高速电磁阀。
3.根据权利要求1所述一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，其特征在于：所述第一液压蓄能器（14）、第二液压蓄能器（24）均为液气蓄能器。
4.根据权利要求1所述一种分布式液压驱动车辆能量回收系统，其特征在于：所述电池组（6）可采用锂电池组或燃料电池组。
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