CN115556560A - 油液混合动力车辆及行走工程机械油电液多动力混合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了油液混合动力车辆及行走工程机械油电液多动力混合系统，制动工况时，对行走制动能量的回收有基于电动发电机的电气式、基于液压泵马达的液压式和基于电动发电机‑液压泵马达的复合式，实现大范围高效回收制动能量，极大提高了制动能量回收效率；在驱动工况时，提供动力有发动机单独驱动、液压泵马达单独驱动、电动发电机单独驱动、发动机‑液压泵马达联合驱动、发动机‑电动发电机联合驱动、液压泵马达‑电动发电机联合驱动、发动机‑液压泵马达‑电动发电机联合驱动等多种形式，通过多种单独驱动方式减少发动机的使用和多种联合驱动方式实现发动机长时间稳定运行于经济工况，极大改善了整车燃油经济性，节能减排效果显著。

Description

油液混合动力车辆及行走工程机械油电液多动力混合系统

技术领域

本发明涉及行走驱动工程机械混合动力系统技术领域，具体涉及油液混合动力车辆及行走工程机械油电液多动力混合系统。

背景技术

重型行走工程机械在城市道路下行驶时，因整机质量重，装机功率大，启停频繁，所以发动机常处于低负荷运行状态，燃油消耗高，排放性能差，同时造成了大量的行走制动动能负值负载以热能形式浪费；因此，现市面上的车辆行走驱动系统出现了启停系统和制动能量回收系统，混合动力系统具备能量储存单元，为行走工程机械制动动能负值负载的能量回收奠定了基础，而油液混合动力技术具有功率密度大且充放能迅速的特点，成为目前实现行走工程机械制动能量回收的最有效途径。

现有的油液混合动力技术，当高压蓄能器内没有压力能时，车辆低速情况下纯液压起步功能将无法实现，严重影响车辆的正常运行；此外，液压系统中回收的制动能量仅够应用于车辆低速纯液压起步功能，当回收的制动能量达到高压蓄能器的最高压力时，多余的制动能量无法应用于工程机械的工作装置，造成浪费。简单地说，就是现有的油液混合动力技术发展受到了液压蓄能器技术瓶颈、车辆装机功率等级不易降低、成本高、液压传动效率较低、液压油液泄漏污染等诸多限制，油液混合动力系统因液压蓄能器能量密度低及体积受到安装空间限制，储能空间有限而无法回收较多能量，所以行走制动能量回收效率较低；同时，油液混合动力系统因储能有限，不能长时间稳定调整发动机经济运行，更不能降低发动机功率等级，节能减排效果较差。

有鉴于此，提出本申请。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供油液混合动力车辆及行走工程机械油电液多动力混合系统，能够有效解决现有技术中的油液混合动力系统因液压蓄能器能量密度低及体积受到安装空间限制，储能空间有限而无法回收较多能量，所以行走制动能量回收效率较低的问题。

本发明提供了行走工程机械油电液多动力混合系统,包括整车控制器、动力耦合组件、主动力组件、第一辅助动力组件、第二辅助动力组件、第二离合器、第三离合器、以及第四离合器；

其中，所述主动力组件的输出轴与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第一辅助动力组件通过所述第三离合器与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第二辅助动力组件通过所述第二离合器与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第一辅助动力组件通过所述四离合器与所述第二辅助动力组件管道连接，所述整车控制器的输出端与所述主动力组件的控制端、所述第一辅助动力组件的控制端、所述第二辅助动力组件的控制端电气连接，所述整车控制器的输入端用于与行走工程机械的踏板和行走工程机械的传感器电气连接；

其中，所述整车控制器被配置为通过执行其内部存储的计算机程序以实现如下步骤：

在检测到系统处于制动状态时，实时获取行走工程机械的液压蓄能器的SOC值和蓄电池的SOC值，分别将所述液压蓄能器的SOC值和所述蓄电池的SOC值与对应的预设值进行比较，生成比较结果；

在根据所述比较结果判断到只有所述液压蓄能器处于可回收状态时，控制所述第一辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成液压能并进行存储；

在根据所述比较结果判断到只有所述蓄电池处于可回收状态时，控制所述第一辅助动力组件和所述第二辅助动力将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成电能并进行存储；

在根据所述比较结果判断到所述液压蓄能器和所述蓄电池均处于可回收状态时，先控制所述第一辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成液压能并进行存储，在根据液压蓄能器的SOC值检测到所述液压蓄能器能量回收完毕时，控制所述第一辅助动力组件和所述第二辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成电能并进行存储。

优选地，还包括：

在检测到系统处于驱动状态时，实时获取行走工程机械的液压蓄能器的SOC值和蓄电池的SOC值，分别将所述液压蓄能器的SOC值和所述蓄电池的SOC值与对应的预设值进行比较，生成比较结果；

在根据所述比较结果判断到只有所述液压蓄能器处于可放能状态时，控制所述第一辅助动力组件驱动所述动力耦合组件转动；

在根据所述比较结果判断到只有所述蓄电池处于可放电状态时，控制所述第二辅助动力组件驱动所述动力耦合组件转动；

在根据所述比较结果判断到所述液压蓄能器未处于可放能状态且所述蓄电池未处于可放电状态时，控制所述主动力组件驱动所述动力耦合组件转动。

优选地，所述动力耦合组件包括第一转矩耦合器、第二转矩耦合器、变速箱、驱动桥、以及驱动轮；

其中，所述主动力组件的输出轴与所述第二转矩耦合器的输入轴连接，所述第二转矩耦合器的第一输出轴与所述变速箱的输入轴连接，所述第二转矩耦合器的第二输出轴与所述第一转矩耦合器的输入轴连接，所述第一转矩耦合器的第一输出轴与所述第一辅助动力的输入轴、所述第二辅助动力组件的输入轴连接，所述变速箱的输出轴与所述驱动桥连接，所述驱动桥与所述驱动轮连接。

优选地，还包括配置在所述驱动轮上的刹车装置，所述整车控制器的输出端与所述刹车装置的控制端电气连接。

优选地，所述主动力组件包括发动机、以及第一离合器，所述发动机的输出轴通过所述第一离合器与所述第一转矩耦合器的输入轴连接，其中，所述整车控制器的输出端与所述第一离合器的控制端电气连接。

优选地，所述第一辅助动力组件包括第三离合器、第二液压泵马达、第一液压泵马达、第四离合器、液压油箱、单向阀、二位二通电磁换向阀、以及液压蓄能器；

其中，所述第一转矩耦合器的第一输出轴与所述第二辅助动力组件连接，所述第一转矩耦合器的第二输出轴通过所述第三离合器与所述第二液压泵马达连接，所述第一液压泵马达通过所述第四离合器与所述第二辅助动力组件连接，所述第一液压泵马达与所述第二液压泵马达并联，所述第二液压泵马达的低压油路与所述液压油箱连接，所述第二液压泵马达的高压油路通过所述二位二通电磁换向阀和所述单向阀与所述液压蓄能器连接，所述整车控制器的输出端与所述第三离合器的控制端、所述第一液压泵马达的控制端、所述第二液压泵马达的控制端、所述二位二通电磁换向阀的控制、所述第四离合器的控制端电气连接。

优选地，所述第二辅助动力组件包括第二离合器、电动发电机、第三转矩耦合器、以及蓄电池，所述第一转矩耦合器的第一输出轴通过所述第二离合器与所述第三转矩耦合器连接，所述第三转矩耦合器的第一输出轴与所述电动发电机连接，所述第三转矩耦合器的第二输出轴通过所述第四离合器与所述第一液压泵马达连接，所述电动发电机与所述蓄电池电气连接，所述整车控制器的输出端与所述第二离合器的控制端电气连接。

优选地，还包括第一溢流阀，所述第一溢流阀的第一接口与所述液压油箱连接，所述第一溢流阀的第二接口与所述第二液压泵马达连接。

优选地，还包括第二溢流阀，所述第二溢流阀的第一接口与所述液压油箱连接，所述第一溢流阀的第二接口与所述液压蓄能器连接。

本发明还提供了油液混合动力车辆，包括机械本体以及如上任意所述的行走工程机械油电液多动力混合系统，所述行走工程机械油液混合动力系统配置在所述机械本体上。

综上所述，本实施例提供的油液混合动力车辆及行走工程机械油电液多动力混合系统，在制动工况中，通过合理的能量回收策略，可以大范围高效回收制动能量；在驱动工况中，通过合理的驱动策略，可以减少发动机的使用或者长时间稳定调整发动机在经济工作点运行，极大改善了整车燃油经济性，节能减排成效显著；从而解决现有技术中的油液混合动力系统因液压蓄能器能量密度低及体积受到安装空间限制，储能空间有限而无法回收较多能量，所以行走制动能量回收效率较低的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的行走工程机械油电液多动力混合系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

请参阅图1，本发明的第一实施例提供了行走工程机械油电液多动力混合系统,包括整车控制器20、动力耦合组件、主动力组件、第一辅助动力组件、第二辅助动力组件、第二离合器8、第三离合器12、以及第四离合器23；

其中，所述主动力组件的输出轴与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第一辅助动力组件通过所述第三离合器12与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第二辅助动力组件通过所述第二离合器8与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第一辅助动力组件通过所述四离合器23与所述第二辅助动力组件管道连接，所述整车控制器20的输出端与所述主动力组件的控制端、所述第一辅助动力组件的控制端、所述第二辅助动力组件的控制端电气连接，所述整车控制器20的输入端用于与行走工程机械的踏板和行走工程机械的传感器电气连接；

其中，所述整车控制器20被配置为通过执行其内部存储的计算机程序以实现如下步骤：

在检测到系统处于制动状态时，实时获取行走工程机械的液压蓄能器的SOC值和蓄电池的SOC值，分别将所述液压蓄能器的SOC值和所述蓄电池的SOC值与对应的预设值进行比较，生成比较结果；

在根据所述比较结果判断到只有所述液压蓄能器处于可回收状态时，控制所述第一辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成液压能并进行存储；

在根据所述比较结果判断到只有所述蓄电池处于可回收状态时，控制所述第一辅助动力组件和所述第二辅助动力将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成电能并进行存储；

在根据所述比较结果判断到所述液压蓄能器和所述蓄电池均处于可回收状态时，先控制所述第一辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成液压能并进行存储，在根据液压蓄能器的SOC值检测到所述液压蓄能器能量回收完毕时，控制所述第一辅助动力组件和所述第二辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成电能并进行存储。

现市面上的油液混合动力技术发展受到了液压蓄能器技术瓶颈、车辆装机功率等级不易降低、成本高、液压传动效率较低、液压油液泄漏污染等诸多限制，油液混合动力系统因液压蓄能器能量密度低及体积受到安装空间限制，储能空间有限而无法回收较多能量，所以行走制动能量回收效率较低；同时，油液混合动力系统因储能有限，不能长时间稳定调整发动机经济运行，更不能降低发动机功率等级，节能减排效果较差。

具体地，在本实施例中，所述整车控制器20控制所述行走工程机械油电液多动力混合系统的元件状态，保证所述行走工程机械油电液多动力混合系统顺利运行；所述整车控制器20对电动发电机控制器的反馈转速和反馈转矩信号、发动机控制器的反馈转速和反馈转矩信号、变速箱挡位信号、离合踏板开度信号、加速踏板开度信号、制动踏板开度信号、液压系统压力传感器压力反馈信号、液压蓄能器的SOC信号、蓄电池的SOC信号等信号进行采集处理，进行整车工作模式识别并自主切换到合适工况。并按照整车控制策略合理地分配不同动力源的功率或转矩大小，优化车载能源，使整车系统效率达到最高；同时尽可能多的回收和利用车辆再生制动能量，使发动机始终在其高效工作区间内工作，以降低整车的燃油消耗，减少废气的排放。其中，所述整车控制器20执行制定的控制策略，对电机控制器、发动机控制器、二位二通电磁换向阀、第二、第三及第四离合器、第一和第二液压泵马达等发送控制信号，从而控制各元部件的运行状态，保证该油电液多动力混合系统顺利运行，实现各种驱动和制动工作模式。

在本实施例中，所述行走工程机械油电液多动力混合系统在结构上包括了第一主动力单元即发动机、第二辅助动力单元即液压泵马达和第三辅助动力单元即电动发电机，其能量来源分别是油箱、液压蓄能器和蓄电池，该系统具备功率型储能单元液压蓄能器和能量型储能单元蓄电池；当所述行走工程机械油电液多动力混合系统在制动工况时，对行走制动能量的回收有基于电动发电机的电气式、基于液压泵马达的液压式和基于电动发电机-液压泵马达的复合式，实现大范围高效回收制动能量，极大提高了制动能量回收效率。简单来说，该系统能量回收效率高，辅助动力源可长时间稳定输出动力，通过“削峰填谷”方式稳定发动机经济工作点，整车燃油经济性、动力性及操控性等整车性能极大改善，节能减排成效显著；同时，该系统安全可靠，能量回收效率高，极大改善车辆燃油经济性，节能减排成效显著。在一定程度上解决了现有油液混合动力技术因液压蓄能器储能单元能量密度低而导致存储能量少且不能稳定调整发动机工作点经济运行的问题。

在本实施例中，因液压蓄能器功率密度大，在车辆起步时优先使用，所以在制动能量回收过程中，优先液压式能量回收，电气式辅助回收制动能量，且在液压式能量回收时，所述行走工程机械油液混合动力系统只需要控制所述第一辅助动力组件工作即可进行能量转换；而在电气式回收制动能量时，所述第二辅助动力组件还需要所述第一辅助动力组件提供能量，此时，系统需要控制所述第一辅助动力组件和所述第二辅助动力组件同时工作才能进行能量转换，且一次能量的回收不一定能够存储满所述第一辅助动力组件的液压蓄能器，在一定程度上也浪费了系统的能量。

在本发明一个可能的实施例中，还包括：

在检测到系统处于驱动状态时，实时获取行走工程机械的液压蓄能器的SOC值和蓄电池的SOC值，分别将所述液压蓄能器的SOC值和所述蓄电池的SOC值与对应的预设值进行比较，生成比较结果；

在根据所述比较结果判断到只有所述液压蓄能器处于可放能状态时，控制所述第一辅助动力组件驱动所述动力耦合组件转动；

在根据所述比较结果判断到只有所述蓄电池处于可放电状态时，控制所述第二辅助动力组件驱动所述动力耦合组件转动；

在根据所述比较结果判断到所述液压蓄能器未处于可放能状态且所述蓄电池未处于可放电状态时，控制所述主动力组件驱动所述动力耦合组件转动。

具体地，在本实施例中，当所述行走工程机械油电液多动力混合系统在驱动工况时，提供动力有发动机单独驱动、液压泵马达单独驱动、电动发电机单独驱动、发动机-液压泵马达联合驱动、发动机-电动发电机联合驱动、液压泵马达-电动发电机联合驱动、发动机-液压泵马达-电动发电机联合驱动等多种形式，通过多种单独驱动方式减少发动机的使用和多种联合驱动方式实现发动机长时间稳定运行于经济工况，极大改善了整车燃油经济性，节能减排效果显著。

在本发明一个可能的实施例中，所述动力耦合组件包括第一转矩耦合器2、第二转矩耦合器4、变速箱5、驱动桥6、以及驱动轮7；

其中，所述主动力组件的输出轴与所述第二转矩耦合器4的输入轴连接，所述第二转矩耦合器4的第一输出轴与所述变速箱5的输入轴连接，所述第二转矩耦合器4的第二输出轴与所述第一转矩耦合器2的输入轴连接，所述第一转矩耦合器2的第一输出轴与所述第一辅助动力的输入轴、所述第二辅助动力组件的输入轴连接，所述变速箱5的输出轴与所述驱动桥6连接，所述驱动桥6与所述驱动轮7连接。

具体地，在本实施例中，所述第一转矩耦合器2和所述第二转矩耦合器4可以为齿轮式转矩耦合器，齿轮式转矩耦合器可以简单理解为是一个离合器，只是其相较于普通的离合器原理结构会比较复杂。所述变速箱5、所述驱动桥6、以及所述驱动轮7可以看做一个传动系，传动系指位于发动机等动力源到汽车驱动轮之间的传递动力的装置，传动系的基本功能是接受发动机的动力并传给驱动轮，除此之外，还能增大来自发动机的转矩；降低发动机输出的转速；改变发动机输出转速的转动方向；切断发动机动力向驱动轮的传输等功能。需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型的第一转矩耦合器和第二转矩耦合器，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。

在本发明一个可能的实施例中，还包括配置在所述驱动轮7上的刹车装置21，所述整车控制器20的输出端与所述刹车装置21的控制端电气连接。

具体地，在本实施例中，所述刹车装置21藉由刹车片和轮鼓或碟盘之间产生磨擦，并在摩擦的过程中将汽车行驶时的动能转变成热能消耗掉。

在本发明一个可能的实施例中，所述主动力组件包括发动机1、以及第一离合器3，所述发动机1的输出轴通过所述第一离合器3与所述第一转矩耦合器2的输入轴连接，其中，所述整车控制器20的输出端与所述第一离合器3的控制端电气连接。

在本发明一个可能的实施例中，所述第一辅助动力组件包括第三离合器12、第二液压泵马达13、第一液压泵马达10、第四离合器23、液压油箱14、单向阀16、二位二通电磁换向阀17、以及液压蓄能器19；

其中，所述第一转矩耦合器2的第一输出轴与所述第二辅助动力组件连接，所述第一转矩耦合器2的第二输出轴通过所述第三离合器12与所述第二液压泵马达13连接，所述第一液压泵马达10通过所述第四离合器23 与所述第二辅助动力组件连接，所述第一液压泵马达10与所述第二液压泵马达13并联，所述第二液压泵马达13的低压油路与所述液压油箱14连接，所述第二液压泵马达13的高压油路通过所述二位二通电磁换向阀17和所述单向阀16与所述液压蓄能器19连接，所述整车控制器20的输出端与所述第三离合器12的控制端、所述第一液压泵马达10的控制端、所述第二液压泵马达13的控制端、所述二位二通电磁换向阀17的控制、所述第四离合器23的控制端电气连接。

在本发明一个可能的实施例中，所述第二辅助动力组件包括第二离合器8、电动发电机9、第三转矩耦合器22、以及蓄电池11，所述第一转矩耦合器2的第一输出轴通过所述第二离合器8与所述第三转矩耦合器22连接，所述第三转矩耦合器22的第一输出轴与所述电动发电机9连接，所述第三转矩耦合器22的第二输出轴通过所述第四离合器23与所述第一液压泵马达10连接，所述电动发电机9与所述蓄电池11电气连接，所述整车控制器20的输出端与所述第二离合器8的控制端电气连接。

具体地，在本实施例中，所述第三转矩耦合器22可以为齿轮式转矩耦合器，所述第一液压泵马达10和所述第二液压泵马达13可以为变量液压泵马达。当所述第二液压泵马达13在泵工况时，液压泵输出的液压油经过所述单向阀16流入所述液压蓄能器19，此为所述液压蓄能器19充能过程，液压泵输出的液压油也可以直接给所述第一液压泵马达10供油，此时，所述第一液压泵马10在马达工况运行；当所述第二液压泵马达13在马达工况时，所述二位二通电磁换向阀17打开，所述液压蓄能器19接入主油路给液压马达供高压油，此为所述液压蓄能器19放能过程。

当所述第一液压泵马达10在泵工况时，液压泵输出的液压油经过所述单向阀16流入所述液压蓄能器19，液压泵输出的液压油也可以直接给所述第二液压泵马达13供油，此时，所述第二液压泵马达13在马达工况运行；当所述第一液压泵马达10在马达工况时，所述第四离合器23结合，通过所述第三动力耦合机构带动所述发电机电动机9在发电机工况运转，发电机给所述蓄电池11充电。当所述电动发电机9在电动机工况时，所述第四离合器23结合，通过所述第三动力耦合机构带动所述第一液压泵马达10 在泵工况运行；所述第二离合器8结合，所述第三动力耦合机构连通所述第一动力耦合机构，电动机接入传动系，此为所述蓄电池11放电过程。需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型的第三转矩耦合器、第一液压泵马达和第二液压泵马达，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。

在本实施例中，当所述行走工程机械油电液多动力混合系统制动时，所述发动机1停止工作，所述第一离合器3断开，所述变速箱5处于任一挡位，所述第三离合器12结合，所述第二转矩耦合器4和所述第一转矩耦合器2接入传动系，所述第二液压泵马达13开始以泵工况运行；所述第二离合器8结合，所述第三转矩耦合器22接入传动系，所述电动发电机9以发电机工况运行，所述液压蓄能器19充能和所述蓄电池11充电，实现车辆行走制动能量回收。当所述行走工程机械油电液多动力混合系统驱动时，所述发动机1开始工作，所述第一离合器3结合，所述第二转矩耦合器4 接入传动系，所述第二离合器8结合，所述第三转矩耦合器22和所述电动发电机9接入传动系；所述第三离合器12结合，所述第二液压泵马达13通过所述第一转矩耦合器2接入传动系，所述变速箱5处于某一挡位，所述液压蓄能器19放能和所述蓄电池11放电，实现已回收车辆行走制动能量的释放。

本发明的具体工作原理如下：

所述行走工程机械油电液多动力混合系统进行制动时，制动力由机械摩擦制动、液压再生制动或者电气再生制动提供，其中液压再生制动或者电气再生制动参与制动过程时，可进行车辆行走制动能量回收。车辆制动过程中，优先再生制动进行能量回收，机械摩擦制动辅助制动，紧急制动情况直接机械摩擦制动，再生制动不参与其中。

首先，液压蓄能器单独能量回收，所述整车控制器20对所述液压蓄能器19的SOC值进行监测，监测SOC值处于可回收状态时，进行液压式能量回收。所述整车控制器20采集并处理制动踏板开度信号，确定整车需求制动力矩并进行合理分配。所述整车控制器20控制所述第三离合器结合，所述第一转矩耦合器2接入传动系，所述驱动轮7转矩经所述驱动桥6、所述变速箱5、所述第二转矩耦合器4、所述第一转矩耦合器2、所述第三离合器12带动所述第二液压泵马达13在泵工况运行，液压泵从所述液压油箱 14吸油并输出液压油经所述单向阀16流入所述液压蓄能器19，同时产生再生制动扭矩使所述驱动轮7减速。这样车辆的动能就转化为所述液压蓄能器19中的液压能，完成了制动能量回收过程。所述整车控制器20控制液压泵处于最大排量，提供最大制动扭矩并快速回收制动能量，不足制动力由机械摩擦制动补充。

为了加快所述液压蓄能器19能量回收过程，减少所述液压蓄能器19 充能时间，所述整车控制器20控制所述第二离合器8和所述第四离合器23 结合，所述第一转矩耦合器2和所述第三转矩耦合器22接入传动系，所述驱动轮7转矩经所述驱动桥6、所述变速箱5、所述第二转矩耦合器4、所述第一转矩耦合器2、所述第二离合器8、所述第三转矩耦合器22、所述第四离合器23带动所述第一液压泵马达10在泵工况运行，液压泵从所述液压油箱14吸油并输出液压油经所述单向阀16流入所述液压蓄能器19，同时，产生再生制动扭矩使所述驱动,7减速。所述第二液压泵马达13和所述第一液压泵马达10分别在泵工况运行，共同参与再生制动过程，产生了更大的再生制动扭矩使得所述驱动轮7减速，同时加快了所述液压蓄能器19 充能过程，使得制动能量回收高效进行。若再生制动扭矩充足，所述整车控制器20调整所述第一液压泵马达10和所述第二液压泵马达13排量，提供所需制动扭矩；若再生制动扭矩不足，不足制动力会由机械摩擦制动补充，保证制动安全性。

其次，蓄电池单独能量回收，所述整车控制器20对所述蓄电池11的 SOC值进行监测，监测SOC值处于可回收状态时，进行电气式能量回收。所述整车控制器20采集并处理制动踏板开度信号，确定整车需求制动力矩并进行合理分配。所述整车控制器20控制所述第二离合器8结合，所述第一转矩耦合器2和所述第三转矩耦合器22接入传动系，所述驱动轮7转矩经所述驱动桥6、所述变速箱5、所述第二转矩耦合器4、所述第一转矩耦合器2、所述第二离合器8、所述第三转矩耦合器22带动所述电动发电机9 在发电机工况运行，进而给所述蓄电池11充电。

为了加快所述蓄电池11能量回收过程，减少所述蓄电池11充电时间，所述整车控制器20控制所述第三离合器12和所述第四离合器23结合，所述驱动轮7转矩经所述驱动桥6、所述变速箱5、所述第二转矩耦合器4、所述第一转矩耦合器2、所述第三离合器12带动所述第二液压泵马达13在泵工况运行，液压泵从所述液压油箱14吸油并输出液压油供给所述第一液压泵马达10在马达工况运行，液压马达转矩经所述第四离合器23、所述第三转矩耦合器22带动所述电动发电机9在发电机工况运行，进而给所述蓄电池11充电。

最后，液压蓄能器-蓄电池复合能量回收，所述整车控制器20对所述液压蓄能器19的SOC值和所述蓄电池11的SOC值进行监测，监测SOC值处于可回收状态时，进行液压式-电气式复合能量回收。所述整车控制器20 采集并处理制动踏板开度信号，确定整车需求制动力矩并进行合理分配。所述整车控制器20控制所述第三离合器12、所述第二离合器8、所述第四离合器23结合，所述第二转矩耦合器4、所述第一转矩耦合器2、所述第三转矩耦合器22接入传动系，所述整车控制器20控制所述第一液压泵马达10和所述第二液压泵马达13的排量。所述驱动轮7转矩经所述驱动桥6、所述变速箱5、所述第二转矩耦合器4、所述第一转矩耦合器2、所述第三离合器12带动所述第二液压泵马达13在泵工况运行，液压泵从所述液压油箱14吸油并输出液压油经所述单向阀16流入所述液压蓄能器19，进行液压式能量回收。所述驱动轮7转矩经所述驱动桥6、所述变速箱5、所述第二转矩耦合器4、所述第一转矩耦合器2、所述第二离合器8、所述第三转矩耦合器22带动所述电动发电机9在发电机工况运行，进而给所述蓄电池11充电，进行电气式能量回收。液压式能量回收和电气式能量回收同步进行。在能量回收过程中，所述第一液压泵马达10在泵工况运行可以加快所述液压蓄能器19充能过程；所述第一液压泵马达10在马达工况运行可以加快所述蓄电池11充电过程。所述第一液压泵马达10在制动工况能量回收中起辅助制动作用，加快能量回收进程，提高能量回收效率。

所述行走工程机械油电液多动力混合系统进行驱动时，驱动力由所述发动机1、所述第二液压泵马达13、所述电动发电机9三个动力单元提供，其中，所述第二液压泵马达13和所述电动发电机9参与驱动过程时，可进行系统已回收能量的释放。系统驱动过程中，优先辅助动力源提供动力，减少所述发动机1的使用或者避免所述发动机1工作于低效区，利于节能减排。

首先，发动机单独驱动，所述发动机1单独驱动时，通过离合踏板控制所述第一离合器3结合，所述发动机1扭矩经所述第一离合器3、所述第二转矩耦合器4、所述变速箱5、所述驱动桥6带动所述驱动轮7转动，车辆行走。所述发动机1单独驱动过程与传统车辆相同，没有节能减排效果。但是在所述发动机1单独驱动过程中，所述发动机1富余功率可以通过液压再生系统回收并存储于液压蓄能器中，提高了能源利用率。

其次，第二液压泵马达单独驱动，所述整车控制器20对所述液压蓄能器19的SOC值进行监测，监测SOC值处于可放能状态后，所述整车控制器 20采集并处理加速踏板开度信号，确定再生驱动力满足整车所需求驱动力时，所述第二液压泵马达13进行单独驱动。所述整车控制器20控制所述第三离合器12结合，所述第一转矩耦合器2接入传动系，所述整车控制器 20控制所述二位二通电磁换向阀17打开，所述液压蓄能器19内液压油通过所述二位二通电磁换向阀17供油给所述第二液压泵马达13在马达工况运行，液压马达转矩经所述第三离合器12、所述第一转矩耦合器2、所述第二转矩耦合器4、所述变速箱5、所述驱动桥6带动所述驱动轮7转动，车辆行走。所述第二液压泵马达13单独驱动过程中，所述发动机1不工作，车辆达到了节能减排效果。

再次，电动发电机单独驱动，所述整车控制器20对所述蓄电池11的 SOC值进行监测，监测SOC值处于可放电状态后，所述整车控制器20采集并处理加速踏板开度信号，确定再生驱动力满足整车所需求驱动力时，所述电动发电机9进行单独驱动。所述整车控制器20控制所述第二离合器8 结合，所述第一转矩耦合器2和所述第三转矩耦合器22接入传动系，所述蓄电池11放电给所述电动发电机9在电动机工况运行，电动机转矩经所述第三转矩耦合器22、所述第二离合器8、所述第一转矩耦合器2、所述第二转矩耦合器4、所述变速箱5、所述驱动桥6带动所述驱动轮7转动，车辆行走。所述电动发电机9单独驱动过程中，所述发动机1不工作，车辆达到了节能减排效果。

最后，联合驱动，联合驱动包括所述发动机1-所述第二液压泵马达13 联合驱动，所述发动机1-所述电动发电机9联合驱动，所述第二液压泵马达13-所述电动发电机9联合驱动，所述发动机1-所述第二液压泵马达13- 所述电动发电机9联合驱动，所述电动发电机9-所述第一液压泵马达10- 所述第二液压泵马达13联合驱动。联合驱动是多种动力源同时驱动，具体驱动过程参考上述的单独驱动过程并组合成不同形式的联合驱动方案。联合驱动方案可以长时间稳定调整所述发动机1经济运行，达到节能减排效果。

在此详细分析所述电动发电机9-所述第一液压泵马达10-所述第二液压泵马达13联合驱动过程，所述整车控制器20对所述液压蓄能器19和所述蓄电池11的SOC值进行监测，监测所述液压蓄能器19的SOC值处于可放能状态和所述蓄电池11的SOC值处于可放电状态后，所述整车控制器20 采集并处理加速踏板开度信号，确定再生驱动力满足整车所需求驱动力时，进行联合驱动。所述整车控制器20控制所述第四离合器23结合，所述第三转矩耦合器22接入传动系，所述整车控制器20控制所述第三离合器12 结合，所述第一转矩耦合器2接入传动系，所述蓄电池11放电给所述电动发电机9在电动机工况运行，电机转矩通过所述第三转矩耦合器22带动所述第一液压泵马达10在泵工况运行，液压泵从所述液压油箱14吸油并输出液压油给所述第二液压泵马达13在马达工况运行，液压马达转矩经所述第三离合器12、所述第一转矩耦合器2、所述第二转矩耦合器4、所述变速箱5、所述驱动桥6带动所述驱动轮7转动，车辆行走。所述电动发电机 9-所述第一液压泵马达10-所述第二液压泵马达13联合驱动过程中，实质是通过所述第一液压泵马达10进行电-液转换并输出强劲动力，所述发动机1不工作，车辆达到了节能减排效果。

在本发明一个可能的实施例中，还包括第一溢流阀15，所述第一溢流阀15的第一接口与所述液压油箱14连接，所述第一溢流阀15的第二接口与所述第二液压泵马达13连接。

具体地，在本实施例中，所述第一溢流阀15对所述第一辅助动力组件起到过载保护的作用，可以当作安全阀使用。

在本发明一个可能的实施例中，还包括第二溢流阀18，所述第二溢流阀18的第一接口与所述液压油箱连接，所述第二溢流阀18的第二接口与所述液压蓄能器19连接。

具体地，在本实施例中，所述第二溢流阀18通过溢流压力控制所述液压蓄能器19的最高工作压力，可以当作溢流阀使用。

综上，针对所述行走工程机械油电液多动力混合系统制动工况中最佳的能量回收方案是液压式-电气式复合能量回收，液压式能量回收和电气式能量回收同步进行，具体过程为：因所述液压蓄能器19功率密度大，在车辆起步时优先使用，所以在制动能量回收过程中，在液压式能量回收和电气式能量回收同步进行时，优先液压式能量回收，所以所述驱动轮7扭矩经所述第四离合器23带动所述第一液压泵马达10在泵工况运行，从所述液压油箱14吸油并输出液压油经所述单向阀16流入所述液压蓄能器19，加快所述液压蓄能器19充能过程。所述液压蓄能器19完成充能后，所述整车控制器20控制所述第一液压泵马达10在马达工况运行，所述第二液压泵马达13继续以泵工况输出液压油给所述第一液压泵马达10，液压马达转矩经所述第四离合器23、所述第三转矩耦合器22带动所述电动发电机9 在发电机工况运行，加快所述蓄电池11充电过程。所以在液压式-电气式复合能量回收最佳方案中，所述第一液压泵马达10分别会以泵工况和马达工况运行，加快所述液压蓄能器19充能过程和所述蓄电池11充电过程，提高能量回收效率，从而大范围高效回收制动能量。针对所述行走工程机械油电液多动力混合系统驱动工况中最佳的动力方案是根据车辆需求驱动扭矩合理选择驱动模式，再生驱动力满足驱动要求时，选择所述第二液压泵马达13单独驱动模式或者所述电动发电机9单独驱动模式或者所述电动发电机9-所述第一液压泵马达10-所述第二液压泵马达13联合驱动模式；再生驱动力不满足驱动要求时，选择所述发动机1-所述第二液压泵马达13 联合驱动模式或者所述发动机1-所述电动发电机9联合驱动模式或者所述第二液压泵马达13-所述电动发电机9联合驱动模式。所以减少了所述发动机1的使用或者长时间稳定调整所述发动机1在经济工作点运行，极大改善了整车燃油经济性，节能减排成效显著。

简单来说，所述行走工程机械油电液多动力混合系统在制动工况中，通过合理的能量回收策略，可以大范围高效回收制动能量；在驱动工况中，通过合理的驱动策略，可以减少所述发动机1的使用或者长时间稳定调整所述发动机1在经济工作点运行，极大改善了整车燃油经济性，节能减排成效显著。

本发明的第二实施例提供了油液混合动力车辆，包括机械本体以及如上任意所述的行走工程机械油电液多动力混合系统，所述行走工程机械油液混合动力系统配置在所述机械本体上。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，包括整车控制器、动力耦合组件、主动力组件、第一辅助动力组件、第二辅助动力组件、第二离合器、第三离合器、以及第四离合器；

其中，所述主动力组件的输出轴与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第一辅助动力组件通过所述第三离合器与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第二辅助动力组件通过所述第二离合器与所述动力耦合组件的输入轴连接，所述第一辅助动力组件通过所述四离合器与所述第二辅助动力组件管道连接，所述整车控制器的输出端与所述主动力组件的控制端、所述第一辅助动力组件的控制端、所述第二辅助动力组件的控制端电气连接，所述整车控制器的输入端用于与行走工程机械的踏板和行走工程机械的传感器电气连接；

其中，所述整车控制器被配置为通过执行其内部存储的计算机程序以实现如下步骤：

在检测到系统处于制动状态时，实时获取行走工程机械的液压蓄能器的SOC值和蓄电池的SOC值，分别将所述液压蓄能器的SOC值和所述蓄电池的SOC值与对应的预设值进行比较，生成比较结果；

在根据所述比较结果判断到只有所述液压蓄能器处于可回收状态时，控制所述第一辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成液压能并进行存储；

在根据所述比较结果判断到只有所述蓄电池处于可回收状态时，控制所述第一辅助动力组件和所述第二辅助动力将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成电能并进行存储；

在根据所述比较结果判断到所述液压蓄能器和所述蓄电池均处于可回收状态时，先控制所述第一辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成液压能并进行存储，在根据液压蓄能器的SOC值检测到所述液压蓄能器能量回收完毕时，控制所述第一辅助动力组件和所述第二辅助动力组件将所述动力耦合组件产生的制动能量转化成电能并进行存储。

2.根据权利要求1所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，还包括：

在检测到系统处于驱动状态时，实时获取行走工程机械的液压蓄能器的SOC值和蓄电池的SOC值，分别将所述液压蓄能器的SOC值和所述蓄电池的SOC值与对应的预设值进行比较，生成比较结果；

在根据所述比较结果判断到只有所述液压蓄能器处于可放能状态时，控制所述第一辅助动力组件驱动所述动力耦合组件转动；

在根据所述比较结果判断到只有所述蓄电池处于可放电状态时，控制所述第二辅助动力组件驱动所述动力耦合组件转动；

在根据所述比较结果判断到所述液压蓄能器未处于可放能状态且所述蓄电池未处于可放电状态时，控制所述主动力组件驱动所述动力耦合组件转动。

3.根据权利要求1所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，所述动力耦合组件包括第一转矩耦合器、第二转矩耦合器、变速箱、驱动桥、以及驱动轮；

其中，所述主动力组件的输出轴与所述第二转矩耦合器的输入轴连接，所述第二转矩耦合器的第一输出轴与所述变速箱的输入轴连接，所述第二转矩耦合器的第二输出轴与所述第一转矩耦合器的输入轴连接，所述第一转矩耦合器的第一输出轴与所述第一辅助动力的输入轴、所述第二辅助动力组件的输入轴连接，所述变速箱的输出轴与所述驱动桥连接，所述驱动桥与所述驱动轮连接。

4.根据权利要求3所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，还包括配置在所述驱动轮上的刹车装置，所述整车控制器的输出端与所述刹车装置的控制端电气连接。

5.根据权利要求3所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，所述主动力组件包括发动机、以及第一离合器，所述发动机的输出轴通过所述第一离合器与所述第一转矩耦合器的输入轴连接，其中，所述整车控制器的输出端与所述第一离合器的控制端电气连接。

6.根据权利要求3所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，所述第一辅助动力组件包括第二液压泵马达、第一液压泵马达、液压油箱、单向阀、二位二通电磁换向阀、以及液压蓄能器；

其中，所述第一转矩耦合器的第一输出轴与所述第二辅助动力组件连接，所述第一转矩耦合器的第二输出轴通过所述第三离合器与所述第二液压泵马达连接，所述第一液压泵马达通过所述第四离合器与所述第二辅助动力组件连接，所述第一液压泵马达与所述第二液压泵马达并联，所述第二液压泵马达的低压油路与所述液压油箱连接，所述第二液压泵马达的高压油路通过所述二位二通电磁换向阀和所述单向阀与所述液压蓄能器连接，所述整车控制器的输出端与所述第三离合器的控制端、所述第一液压泵马达的控制端、所述第二液压泵马达的控制端、所述二位二通电磁换向阀的控制、所述第四离合器的控制端电气连接。

7.根据权利要求6所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，所述第二辅助动力组件包括电动发电机、第三转矩耦合器、以及蓄电池，所述第一转矩耦合器的第一输出轴通过所述第二离合器与所述第三转矩耦合器连接，所述第三转矩耦合器的第一输出轴与所述电动发电机连接，所述第三转矩耦合器的第二输出轴通过所述第四离合器与所述第一液压泵马达连接，所述电动发电机与所述蓄电池电气连接，所述整车控制器的输出端与所述第二离合器的控制端电气连接。

8.根据权利要求6所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，还包括第一溢流阀，所述第一溢流阀的第一接口与所述液压油箱连接，所述第一溢流阀的第二接口与所述第二液压泵马达连接。

9.根据权利要求6所述的行走工程机械油电液多动力混合系统,其特征在于，还包括第二溢流阀，所述第二溢流阀的第一接口与所述液压油箱连接，所述第一溢流阀的第二接口与所述液压蓄能器连接。

10.油液混合动力车辆,其特征在于，包括机械本体以及如权利要求1至9任意所述的行走工程机械油电液多动力混合系统，所述行走工程机械油液混合动力系统配置在所述机械本体上。

Images