CN1363479A - 车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆。发动机、液压蓄能器等均安装在车架上,每一车轮上均设置双向变量液压马达,发动机与液压泵连接,液压泵和各液压马达分别通过液压管路与液压蓄能器连接,电控单元接收车轮角速度、油门踏板位置、制动踏板位置、发动机转速、液压蓄能器压力等传感器信号,并控制发动机的运转以及通过高速电磁开关阀控制液压马达。本发明发动机工况与车辆阻力负荷基本无关,排量减小并能保证绝大部分时间工作于最佳经济性能区域,同时能实现制动能量的回收,显著提高车辆经济性,减少有害物排放,提高车辆加速与制动性能、操纵稳定性及车辆主动安全性和机动性、越野性,简化结构,降低自重和制造成本。

Description

车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆
一、所属技术领域
本发明涉及一种车辆(汽车、摩托车等)，特别是一种车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆。
二、背景技术
常规车辆驱动方式主要为机械传动，此外还有电传动、液力传动及液压传动以及混合传动方式，在制动过程中车辆的动能以热能的形式耗散掉，而各车轮一般无法实现独立的驱动或制动。液压传动具有高功率重量比、可进行无级调速等特点，使其具有在车辆中应用的潜力，但存在效率不高、可靠性较差等问题。这些问题的解决不仅依赖于液压元件设计制造水平的提高、电液技术的融合和系统优化等，更关键的是要在系统结构与工作原理上有创新性的变革与突破。
近年来，液压传动车辆的研究虽然远没有电传动及相关的混合传动车辆的研究那样活跃，但也有美、德、日等国多家单位进行了相关研究。例如，日本东京工业大学[中泽裕等.A Constant Pressure Drive System forEngine-Flywheel Hybrid Vehicles.油压と空气压.1996，27(7)]提出了一种液压传动与机械飞轮蓄能相结合的公交汽车设计方案，模拟计算结果表明可在降低燃油消耗等方面有良好效果。德国在公交车辆、行走机械以及农业机械等方面均有应用液压传动系统的报道，德国Linkoeping大学作过关于液压传动在行走机械中的应用综述与对其发展趋势的预测。国内目前有多家单位开展了对电动车的研制与相关研究，对于液压传动车辆仅有哈尔滨工业大学做过一些工作，但并未提出新的方案，也未研制实车，仅对国外已有方案进行了模拟计算与理论分析。
八十年代初期，由德国学者提出了一种接在定压网络中的由变量液压马达和蓄能器组成的液压传动系统，称之为定压网络液压马达控制系统(又称为二次调节系统)。这类系统由于其能量利用率高、适合多负载并联等优点而得到了越来越多的关注与广泛的研究与应用，这也是新型电控液驱车辆的理论基础中重要的一部分。高速电磁开关阀这一数字式控制元件作为计算机与被控对象之间的桥梁，是高频响、低成本的电液控制系统中的重要元件，其制造技术及应用近年来得到很大发展，为新型电控液驱车辆的实现提供了前提条件。电子技术与计算机技术的发展，新兴电液控制系统的提出与深入研究，现代控制理论的发展，高速电磁开关阀等重要元件的性能提高，这一些均为机电液一体化的电控液驱车辆的研制成功提供了保证。近年来在提高车辆动力学特性的研究中，现代控制理论也得到了较多应用，但实用化的装置或部件则往往由于过于复杂、成本高等原因难以得到推广。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种机电液一体化，车轮独立驱动制动且能回收制动能量，能够显著提高车辆经济性、动力性和排放等性能，工作效率与可靠性高，系统结构简单的车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆，包括车架、车轮，其特征在于：发动机、液压蓄能器等均安装在车架上，每一车轮上均设置液压马达，发动机与液压泵连接，液压泵和各液压马达分别通过液压管路与液压蓄能器连接，电控单元接收车轮角速度、油门踏板位置、制动踏板位置、发动机转速、液压蓄能器压力等传感器信号，并控制发动机的运转以及通过高速电磁开关阀控制液压马达。
本发明的工作原理是：液压泵直接与发动机连接，由发动机驱动液压泵，在需要时为液压蓄能器提供高压油，由电控单元控制发动机间歇工作于最佳经济性能区域或最佳排放性能区域及其附近。每一车轮上均装有一双向变量液压马达，电控单元通过高速电磁开关阀分别实时控制与调节每一液压马达的转向与流量，在驱动时由液压蓄能器提供高压油，以所需的转矩驱动液压马达及车轮转动，在制动时将动能通过液压马达转换为高压油存入液压蓄能器。取消传统车辆的传动系(包括变速箱、驱动桥等)、制动系，实现一体化的设计与控制。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：发动机工况与车辆阻力负荷基本无关，并能保证绝大部分时间工作于最佳经济性能区域，能实现制动能量的回收，同时由于在加速与短期高负荷工况由发动机与液压蓄能器同时供能，使车辆可装用较小排量发动机，将显著提高车辆经济性，例如用于城市内的公交车辆，可节能30％以上。并可显著减少有害排放物，有利于环境保护。通过分别实时控制每一液压马达的转向与流量，可提高车辆动力学特性，包括加速与制动性能、操纵稳定性等。车辆动力学特性的提高，将有益于车辆主动安全性以及机动性、越野性等的提高。可取消了传统车辆的若干子系统，是对传统车辆的较大变革，有利于简化结构与降低自重，同时降低制造成本并提高竞争力。
四、附图说明
附图是本发明的车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆的结构示意图。
五、具体实施方式
结合附图，本发明的车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱公交汽车，其特征在于：发动机4(选用柴油机)、液压蓄能器6(选用气囊式液压蓄能器)等均安装在车架上，每一车轮3上均设置双向变量液压马达2，发动机4与液压泵5(选用定量泵)连接，液压泵5和各液压马达2(选用双向变量液压马达)分别通过液压管路7与液压蓄能器6连接，电控单元1接收车轮角速度、油门踏板位置、制动踏板位置、发动机转速、液压蓄能器压力等传感器信号，并控制发动机的运转以及通过高速电磁开关阀分别控制与调节每一液压马达的转向与流量，在驱动时由液压蓄能器提供高压油，以所需的转矩驱动液压马达及车轮转动，在制动时将动能通过液压马达转换为高压油存入液压蓄能器。柴油机排量可较常规车辆减小30￣50％。液压系统的工作压力为20￣30Mpa。取消传统车辆的传动系(包括变速箱、驱动桥等)、制动系。进一步还可将转向系与悬架部分融入系统，实现一体化的设计与控制。由于发动机排量减小，并能保证绝大部分时间工作于最佳经济性能区域，同时能实现制动能量的回收，将显著提高车辆经济性与改善排放性能。
本发明还可用于越野汽车、摩托车等车辆。

Claims (3)

1、一种车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆，包括车架[8]、车轮[3]，其特征在于：发动机[4]、液压蓄能器[6]等均安装在车架[8]上，每一车轮[3]上均设置液压马达[2]，发动机[4]与液压泵[5]连接，液压泵[5]和各液压马达[2]分别通过液压管路[7]与液压蓄能器[6]连接，电控单元[1]接收车轮角速度、油门踏板位置、制动踏板位置、发动机转速、液压蓄能器压力等传感器信号，并控制发动机[4]的运转以及通过高速电磁开关阀控制液压马达[2]。
2、根据权利要求1所述的车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆，其特征在于：液压马达[2]采用双向变量液压马达，液压马达的转向与流量均可变，且各车轮上液压马达的转向与流量可相互间不同，根据需要由电控单元实时控制与独立调节。
3、根据权利要求1所描述的车轮独立驱动制动与回收制动能量的电控液驱车辆，其特征在于：发动机[4]采用较小排量发动机，发动机与液压泵的组合根据需要间歇工作，在加速与短期高负荷工况由发动机与液压蓄能器同时供能。
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