CN117284071A - 一种液电混合驱动系统、方法及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种液电混合驱动系统、方法及车辆，采用液压驱动电机为液压马达提供动力，并通过离合器连接到驱动电机，满足液压马达与驱动电机共同驱动或者驱动电机单独驱动两种驱动方式，同时，采用动力电池与驱动电机、液压马达之间的配合关系，实现反向能量回收的功能，该系统的零件生产技术难度低，并取消了变速箱，采用液压变速，布置空间好，结合能量回收功能，制动性能好，另外，动力电池能够布置于车架两侧，降低车辆中心，提高车辆行驶过程中的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于自动驾驶技术领域，涉及到汽车底盘转向，具体涉及到一种液电混合驱动系统、方法及车辆。
背景技术
市场上现有的车辆，均采用发动机或电机提供动力，通过变速箱与后桥连接形成动力链；采用发动机做动力源时，主要缺点包括如下：
1.需要变速箱传递扭矩，变速箱结构复杂，换挡逻辑复杂；
2.发动机做动力源时，不具备能量回收功能；
3.需要增加额外的辅助制动装置，如液力缓速器；
4.低速时效率低。
采用电机做动力源时，主要缺点包括如下：
1.需要变速箱传递扭矩，变速箱结构复杂，换挡逻辑复杂；
2.动力链占用空间大，电池布置空间不足；
3.电池箱放置在驾驶室后部车架上方，导致整车重心高，稳定性能差。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于设计一种液电混合驱动系统、方法及车辆，采用液压马达与驱动电机配合进行车辆的驱动，解决现有技术需要使用变速箱传递扭矩、动力链占用空间大造成电池布置空间不足等技术问题。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种液电混合驱动系统，布设在车辆上；
该驱动系统包括：用于提供车辆驱动控制的控制器、用于制动能量回收的动力电池、液压马达、驱动电机；
其中，所述液压马达，通过离合器连接到所述驱动电机，所述离合器通过离合器控制电机进行控制，所述离合器控制电机通过线路连接到所述控制器；
所述驱动电机，通过传动轴连接到车辆后桥，且所述驱动电机通过线路连接到所述动力电池和控制器；
所述控制器的输入包括挡位信号、车速信号、坡度信号、驱动电机转速信号、制动信号。
作为本发明进一步的描述，该驱动系统还包括用于液压马达提供动力的液压机构，所述液压机构包括液压驱动电机与液压阀；
所述液压驱动电机与所述液压阀均通过线路连接到所述控制器，所述液压驱动电机通过线路连接到所述动力电池。
作为本发明进一步的描述，所述液压驱动电机与所述液压阀之间设置有液压泵，所述液压泵以直连方式连接所述液压驱动电机，并通过管路连接到所述液压阀。
作为本发明进一步的描述，所述液压阀通过管路连接到所述液压马达。
一种液电混合驱动方法，该方法基于上述的驱动系统，并实现车辆的驱动和能量回收；该方法包括液压马达与驱动电机共同驱动、驱动电机单独驱动两种驱动方式，所述驱动方式与能量回收由控制器通过输入信息进行判定。
作为本发明进一步的描述，所述液压马达与驱动电机共同驱动的判定，包括控制器的输入信息为：挡位信号为前进挡，车速信号小于标定车速，坡度信号大于等于标定坡度，或者挡位信号为倒挡；
所述驱动电机单独驱动的判定，包括控制器的输入信息为：挡位信号为前进挡，车速信号大于等于标定车速，坡度信号小于标定坡度；
所述能量回收的判定，包括控制器的输入信息为：制动信号的接收；驱动电机单独驱动时，由驱动电机进行能量回收，液压马达与驱动电机共同驱动时，由液压马达与驱动电机进行能量回收。
作为本发明进一步的描述，所述液压马达与驱动电机共同驱动的步骤为：
根据控制器的输入信息判定车辆的驱动方式符合共同驱动，则通过离合器控制电机使离合器吸合，液压驱动电机驱动液压泵旋转输出高压油，高压油通过管路经过液压阀输入到液压马达，推动液压马达旋转，输出驱动力，满足液压马达与驱动电机共同输出驱动力到车辆后桥，实现车辆的驱动。
作为本发明进一步的描述，所述驱动电机单独驱动的步骤为：
根据控制器的输入信息判定车辆的驱动方式符合单独驱动，则通过离合器控制电机使离合器分离，液压驱动电机停止工作，液压马达不输出驱动力，满足驱动电机单独输出驱动力到车辆后桥，实现车辆的驱动。
作为本发明进一步的描述，所述能量回收的步骤为：
根据控制器的输入信息判定车辆为能量回收状态，则控制器控制液压马达与驱动电机切换为发电机状态，由车辆惯性带动液压马达与驱动电机转动，向动力电池进行充电，实现车辆的能量回收；
若此时驱动电机单独驱动时，由驱动电机进行能量回收，若此时液压马达与驱动电机共同驱动时，由液压马达与驱动电机进行能量回收。
一种车辆，该车辆布设上述的驱动系统，并实现上述的驱动方法。
相对于现有技术，本发明的技术效果为：
本发明提供了一种液电混合驱动系统、方法及车辆，采用液压驱动电机为液压马达提供动力，并通过离合器连接到驱动电机，满足液压马达与驱动电机共同驱动或者驱动电机单独驱动两种驱动方式，同时，采用动力电池与驱动电机、液压马达之间的配合关系，实现反向能量回收的功能，该系统的零件生产技术难度低，并取消了变速箱，采用液压变速，布置空间好，结合能量回收功能，制动性能好，另外，动力电池能够布置于车架两侧，降低车辆中心，提高车辆行驶过程中的温度性。
附图说明
图1为本发明的驱动系统示意图；
图2为本发明的共同驱动方法流程示意图；
图3为本发明的单独驱动方法流程示意图；
图4为本发明的驱动方法制动时能量回收示意图。
实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述：
在本发明的一种实施例中，公开一种液电混合驱动系统，参考图1所示，该驱动系统包括：控制器、动力电池、液压驱动电机、液压泵、液压阀、液压马达、离合器、离合器控制电机；具体的，本实施例，液压驱动电机分别通过线路连接到所述控制器与所述动力电池，所述液压泵与所述液压驱动电机直连，所述液压阀分别通过管路连接液压泵与液压马达，所述离合器连接在所述液压马达与所述驱动电机之间，且所述驱动电机通过传动轴连接车辆后桥；另外，所述离合器连接到离合器控制电机，所述离合器控制电机、所述液压阀均通过线路连接到所述控制器，所述驱动电机通过线路连接到所述动力电池和所述控制器。
还需要说明是的，本实施例，上述控制器的输入包括挡位信号、车速信号、坡度信号、驱动电机转速信号、制动信号，便于根据接收到信号控制整个驱动系统的驱动方式；具体的，本实施例，控制器通过挡位信号的输入判定车辆的行进方向，控制器通过车速信号的输入判定车辆的当前车速，控制器通过坡度信号的输入判定车辆行驶时的路面坡度，控制器通过驱动电机转速信号的输入作为离合器控制电机的控制目标，控制器通过制动信号的输入判定车辆是否处于制动状态。
本实施例，上述的液压驱动电机、液压泵、液压阀是为液压马达提供动力的液压机构，具体的，本实施例，液压驱动电机驱动液压泵旋转输出高压油，高压油通过管路经过液压阀输入到液压马达，推动液压马达旋转，输出驱动力；需要说明的是，液压马达通过离合器与驱动电机连接，而离合器的状态由离合器控制电机控制，离合器控制电机控制离合器吸合，则液压马达与驱动电机共同驱动车辆后桥，实现车辆驱动，离合器控制电机控制离合器分离，则驱动电机单独驱动车辆后桥，实现车辆驱动。
因此，基于上述的液电混合驱动系统，在本发明的另一个实施例中，公开一种液电混合驱动方法，实现车辆的驱动和能量回收；具体的，本实施例，参考图2-4所示，该方法包括液压马达与驱动电机共同驱动、驱动电机单独驱动两种驱动方式，所述驱动方式与能量回收由控制器通过输入信息进行判定。
需要说明的是，本实施例，针对上述的两种驱动方式与能量回收的具体步骤、判定方式进行详细说明，内容如下：
1.液压马达与驱动电机共同驱动
（1）判定方式
控制器的输入信息为：档位信号处于前进挡，车速信号小于标定车速，坡度信号大于等于标定坡度，或者挡位信号为倒挡；本实施例，标定车速为60km/h，标定坡度为10%，即车速信号＜60km/h，坡度信号≥10%。
（2）驱动步骤
根据控制器的输入信息判定车辆的驱动方式符合共同驱动，则通过离合器控制电机使离合器吸合，液压驱动电机驱动液压泵旋转输出高压油，高压油通过管路经过液压阀输入到液压马达，推动液压马达旋转，输出驱动力，满足液压马达与驱动电机共同输出驱动力到车辆后桥，实现车辆的驱动。
2.驱动电机单独驱动
（1）判定方式
控制器的输入信息为：挡位信号为前进挡，车速信号大于等于标定车速，坡度信号小于标定坡度；本实施例，标定车速为60km/h，标定坡度为10%，即车速信号≥60km/h，坡度信号＜10%。
（2）驱动步骤
根据控制器的输入信息判定车辆的驱动方式符合单独驱动，则通过离合器控制电机使离合器分离，液压驱动电机停止工作，液压马达不输出驱动力，满足驱动电机单独输出驱动力到车辆后桥，实现车辆的驱动。
3.能量回收
（1）判定方式
控制器的输入信息为：制动信号的接收；
若驱动电机单独驱动时，由驱动电机进行能量回收，若液压马达与驱动电机共同驱动时，由液压马达与驱动电机进行能量回收。
（2）回收步骤
根据控制器的输入信息判定车辆为能量回收状态，则控制器控制液压马达与驱动电机切换到发电机状态，由车辆惯性带动液压马达与驱动电机转动，向动力电池进行充电，实现车辆的能量回收；若此时驱动电机单独驱动时，由驱动电机进行能量回收，若此时液压马达与驱动电机共同驱动时，由液压马达与驱动电机进行能量回收。
更具体的，本实施例，针对上述控制器的输入进行详细说明车辆的驱动方式，具体内容为：
1.控制器接收到整车前进且车速小于标定车速（60km/h）低速行驶时，通过离合器控制电机使离合器吸合，液压马达与驱动电机共同驱动车辆行驶；
2.控制器接收到坡度大于标定坡度（10%）时，说明车辆在上陡坡，通过离合器控制电机使离合器吸合，液压马达与驱动电机共同驱动车辆行驶；
3.控制器接收到车速大于等于标定车速（60km/h）时，说明车辆在高速行驶，通过离合器控制电机使离合器分离，由驱动电机驱动车辆行驶；
4.控制器接收到车辆制动信号时，控制器控制液压马达与驱动电机切换到发电机状态，由车辆惯性带动液压马达与驱动电机转动，向动力电池进行充电，实现车辆的能量回收；若此时驱动电机单独驱动时，由驱动电机进行能量回收，若此时液压马达与驱动电机共同驱动时，由液压马达与驱动电机进行能量回收。制动踏板踩下深度超过某一数值，车辆的制动器介入工作。在整个制动过程驱动电机与液压驱动电机均可作为发电机，向动力电池充电，回收制动能量，具体制动过程的能量回收图如图4所示。
5.车辆挂入倒挡时，控制器控制液压阀，改变高压油的流向，液压马达及驱动电机通过控制器控制反向旋转；当需要离合器吸合时，控制器读取驱动电机的转速信号，控制液压马达的转速与驱动电机转速一致，保证行驶平顺性。
通过上述内容，公开了本发明的技术方案，相对于现有技术，本发明的技术方案具有以下优势：
1.本发明的驱动系统取消变速箱，动力链占用空间较小，能够为动力电池的布置提供更多空间；
2.本发明的动力电池可以放置在车架左右两侧，降低整车重心，提高车辆的稳定性；
3.本发明的液压马达与驱动电机，具有制动能量回收效果，制动性能好；
4.本发明的电控自动换挡，平顺性好，且零件生产技术难度低。
在本发明的另一种实施例中，公开一种车辆， 该车辆布设上述的驱动系统，并实现上述的驱动方法及能量回收。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种液电混合驱动系统，布设在车辆上，其特征在于，该驱动系统包括：用于提供车辆驱动控制的控制器、用于制动能量回收的动力电池、液压马达、驱动电机；
其中，所述液压马达，通过离合器连接到所述驱动电机，所述离合器通过离合器控制电机进行控制，所述离合器控制电机通过线路连接到所述控制器；
所述驱动电机，通过传动轴连接到车辆后桥，且所述驱动电机通过线路连接到所述动力电池和控制器；
所述控制器的输入包括挡位信号、车速信号、坡度信号、驱动电机转速信号、制动信号。
2.根据权利要求1所述的一种液电混合驱动系统，其特征在于：该驱动系统还包括用于液压马达提供动力的液压机构，所述液压机构包括液压驱动电机与液压阀；
所述液压驱动电机与所述液压阀均通过线路连接到所述控制器，所述液压驱动电机通过线路连接到所述动力电池。
3.根据权利要求2所述的一种液电混合驱动系统，其特征在于：所述液压驱动电机与所述液压阀之间设置有液压泵，所述液压泵以直连方式连接所述液压驱动电机，并通过管路连接到所述液压阀。
4.根据权利要求2所述的一种液电混合驱动系统，其特征在于：所述液压阀通过管路连接到所述液压马达。
5.一种液电混合驱动方法，其特征在于：该方法基于权利要求1-4任一项所述的驱动系统，并实现车辆的驱动和能量回收；
该方法包括液压马达与驱动电机共同驱动、驱动电机单独驱动两种驱动方式，所述驱动方式与能量回收由控制器通过输入信息进行判定。
6.根据权利要求5所述的一种液电混合驱动方法，其特征在于：所述液压马达与驱动电机共同驱动的判定，包括控制器的输入信息为：挡位信号为前进挡，车速信号小于标定车速，坡度信号大于等于标定坡度，或者挡位信号为倒挡；
所述驱动电机单独驱动的判定，包括控制器的输入信息为：挡位信号为前进挡，车速信号大于等于标定车速，坡度信号小于标定坡度；
所述能量回收的判定，包括控制器的输入信息为：制动信号的接收；驱动电机单独驱动时，由驱动电机进行能量回收，液压马达与驱动电机共同驱动时，由液压马达与驱动电机进行能量回收。
7.根据权利要求6所述的一种液电混合驱动方法，其特征在于：所述液压马达与驱动电机共同驱动的步骤为：
根据控制器的输入信息判定车辆的驱动方式符合共同驱动，则通过离合器控制电机使离合器吸合，液压驱动电机驱动液压泵旋转输出高压油，高压油通过管路经过液压阀输入到液压马达，推动液压马达旋转，输出驱动力，满足液压马达与驱动电机共同输出驱动力到车辆后桥，实现车辆的驱动。
8.根据权利要求6所述的一种液电混合驱动方法，其特征在于：所述驱动电机单独驱动的步骤为：
根据控制器的输入信息判定车辆的驱动方式符合单独驱动，则通过离合器控制电机使离合器分离，液压驱动电机停止工作，液压马达不输出驱动力，满足驱动电机单独输出驱动力到车辆后桥，实现车辆的驱动。
9.根据权利要求6所述的一种液电混合驱动方法，其特征在于：所述能量回收的步骤为：
根据控制器的输入信息判定车辆为能量回收状态，则控制器控制液压马达与驱动电机切换到发电机状态，由车辆惯性带动液压马达与驱动电机转动，向动力电池进行充电，实现车辆的能量回收；
若此时驱动电机单独驱动时，由驱动电机进行能量回收，若此时液压马达与驱动电机共同驱动时，由液压马达与驱动电机进行能量回收。
10.一种车辆，其特征在于：该车辆布设权利要求1-4任一项所述的驱动系统，并实现权利要求5-9任一项所述的驱动方法。
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