CN204020531U - 一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统，包括配合设置的液压机构、油路机构、电路机构和驱动及传动机构，分别与所述液压机构、电路机构和驱动及传动机构连接的混合动力分动箱总成，以及分别与所述油路机构、混合动力分动箱总成和电路机构连接的总控ECU；所述液压机构与油路机构连接。本实用新型所述6×4型前液中置电复合式混合动力系统，可以克服现有技术中能量损耗大、回收效果差和功能单一等缺陷，以实现能量损耗小、回收效果好和功能多的优点。

Description

一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，具体地，涉及一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统。

背景技术

21世纪的今天，能源与环境问题日益成为人类生存与可持续发展所必须面对的严峻问题和挑战。作为21世纪清洁能源车辆技术之一的混合动力车辆以其低能耗、低排放和可行性强等特优点，已经成为未来车辆的发展方向之一和研究热点。

所谓混合动力车辆，是将电力驱动系统与辅助动力单元组合安装到一辆车上，再通过整车能量管理控制方法将传统内燃机与电机和储能装置有机地整合成为混合动力系统。混合动力车辆整车能量管理方法根据车辆的实际行驶状态，利用混合动力车辆消除怠速、发动机工作区域控制和再生制动能量回收的节能机理，对整个混合动力驱动系统进行合理控制，实现驾驶员对驱动系统的功率需求在各总成之间的合理分配，最大限度的提高车辆行驶的燃油经济性，并降低发动机的废气排放。

现有的传动轴类车辆在运行中能量损耗很大，不能有效的回收，目前国内、外只有油和电混合或是油和液混合，现有的这种混合动力特点和效果比较单一，功能兼顾性不强，这样就造成了很大的浪费。针对这种普遍情况和特点，需要特别设计开发一套具有能量回收、释放储备能量、驱动其它动力端等功能的油、电、液复合式混合动力系统和合理的运行控制系统。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在能量损耗大、回收效果差和功能单一等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统，以实现能量损耗小、回收效果好和功能多的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统，包括配合设置的液压机构、油路机构、电路机构和驱动及传动机构，分别与所述液压机构、电路机构和驱动及传动机构连接的混合动力分动箱总成，以及分别与所述油路机构、混合动力分动箱总成和电路机构连接的总控ECU；所述液压机构与油路机构连接。

进一步地，所述液压机构，包括设置在车辆两个前轮之间的转向桥，设置在车辆两个前轮内侧、且与转向桥配合安装的一对用于前侧推动的轮边液压马达，依次自所述混合动力分动箱总成连接至油路机构的取力器和液压泵，以及分别与所述液压泵和一对用于前侧推动的轮边液压马达连接的液压油箱；所述油路机构，分别与液压油箱、液压泵和一对用于前侧推动的轮边液压马达连接。

进一步地，所述油路机构，包括高压油管、回油管和油路转换开关；

所述液压油箱通过油管连接至液压泵，液压泵通过高压油管连接至油路转换开关，油路转换开关一方面通过回油管连接至液压油箱、另一方面分别通过高压油管连接至一对用于前侧推动的轮边液压马达，一对用于前侧推动的轮边液压马达分别通过相应的回油管连接至液压油箱；所述油路转换开关与总控ECU连接。

进一步地，所述电路机构，包括能够起发电机或电动机作用的电机装置、电源线、电源控制器和装有蓄电池的电池箱；所述电机装置一方面与混合动力分动箱总成连接、另一方面通过电源线与电源控制器连接，所述电源控制器安装在电池箱上；所述电源控制器通过控制线束与总控ECU连接。

进一步地，所述驱动及传动机构，包括分别设置在车辆两对后轮之间的两个驱动桥，设置在两个驱动桥之间的第三传动轴，设置在两个驱动桥中靠近所述混合动力分动箱总成的驱动桥与混合动力分动箱总成之间的第二传动轴，以及设置在车辆前部、且依次连接至混合动力分动箱总成的发动机、变速箱和第一传动轴。

本实用新型的6×4型前液中置电复合式混合动力系统的工作过程，主要包括：

(1)回收能量：车辆在滑行、制动时，驱动桥带动传动轴处于常转状态，传动轴将车辆的惯性能量传递给混合动力分动箱，分动箱又传递给发电、电动机，总控ECU控制发电、电动机处于发电状态、控制取力器处于断开状态，将车辆的滑行、制动能量转化为电能，储存在电池箱中的蓄电池或超级电容中，完成车辆在滑行、制动时的能量回收；

(2)储备能量释放：发动机通过变速箱、传动轴驱动车辆时，总控ECU会按提前设定的各种动力模式程序来智能控制分动箱、取力器的断开和啮合、中置电动机的模式转换即发电与电动，实现动力的传递；

普通模式下取力器断开，只有电动机在总控ECU的智能控制下来输出动力传递给车辆，实现能量释放；

车辆打滑模式时取力器在总控ECU的控制下啮合，液压泵开始工作，液压泵驱动液压马达对转向桥驱动，同时电动机在总控ECU的控制下也输出动力传递给车辆，实现能量释放；

(3)其它动力端驱动：

①车辆行驶时传动轴处于常转状态，传动轴将能量传递给分动箱，总控ECU控制分动箱传递给发电、电动机，发电、电动机处于发电状态、控制取力器处于啮合状态驱动液压泵输出液压动能，液压泵输出的液压动能接车辆上的其它动力单元，实现行车中有液压动力输出；

②车辆静止时传动轴处于停止状态，总控ECU控制分动箱与车辆传动轴处于分离状态、控制发电、电动机处于电动驱动状态、控制取力器处于啮合状态驱动液压泵输出液压动能；液压泵输出的液压动能接车辆上的其它动力单元，实现车辆静止时有液压动力输出。

本实用新型各实施例的6×4型前液中置电复合式混合动力系统，由于包括配合设置的液压机构、油路机构、电路机构和驱动及传动机构，分别与液压机构、电路机构和驱动及传动机构连接的混合动力分动箱总成，以及分别与油路机构、混合动力分动箱总成和电路机构连接的总控ECU；液压机构与油路机构连接；从而可以克服现有技术中能量损耗大、回收效果差和功能单一的缺陷，以实现能量损耗小、回收效果好和功能多的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型6×4型前液中置电复合式混合动力系统的结构示意图。

结合附图1，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-总控ECU；2-控制线束；3-轮边液压马达；4-回油管；5-其它动力端；6-油路转换开关；7-液压油箱；8-混合动力分动箱总成；9-发电机、电动机；10-驱动桥；11-发动机；12-转向桥；13-变速箱；14-高压油管；15-液压泵；16-取力器；17-电池箱；18-电源线；19-电源控制器；20-传动轴。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了克服现有技术中混合动力车辆的不足，根据本实用新型实施例，如图1所示，提供了一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统，是一种能有效回收能量、释放储备能量、驱动其它动力端，并能有效提高车辆燃油经济性、排放性的油、电、液复合式混合动力车辆控制系统和控制方法。该6×4型前液中置电复合式混合动力系统，能有效地达到节能减排、提高回收效率的目的。

本实用新型的技术方案，针对不同车型，提出了以下不同(参见实施例)的6×4型前液中置电复合式混合动力系统。

总体上，在本实用新型的技术方案中，6×4型前液中置电复合式混合动力系统，包括配合设置的液压机构、油路机构和电路机构，能够与液压机构和/或油路机构和/或电路机构连接的驱动及传动机构，分别与液压机构、电路机构和驱动及传动机构连接的混合动力分动箱总成，以及分别与所述油路机构、混合动力分动箱总成和电路机构连接的总控ECU；液压机构与油路机构连接。

事实上，本实用新型的技术方案，可以用多种实施方式。具体说明如下：

本实施例的6×4型前液中置电复合式混合动力系统，具体为6×4型(前置发动机)中置电动机+前转向轴液压驱动式油、电、液复合式混合动力系统和整车控制方法。

参见图1，本实施例的6×4型前液中置电复合式混合动力系统，主要由20个部件组成，具体包括总控ECU(如图1中的总控ECU1)、控制线束(如图1中的控制线束2)、轮边液压马达(如图1中的轮边液压马达3)、回油管(如图1中的回油管4)、其它动力端(如图1中的其它动力端5)、油路转换开关(如图1中的油路转换开关6)、液压油箱(如图1中的液压油箱7)、混合动力分动箱总成(如图1中的混合动力分动箱总成8)、发电机或电动机(如图1中的发电机或电动机9)、驱动桥(如图1中的驱动桥10)、发动机(如图1中的发动机11)、变速箱(如图1中的变速箱13)、转向桥(如图1中的转向桥12)、高压油管(如图1中的高压油管14)、液压泵(如图1中的液压泵15)、取力器(如图1中的取力器16)、电池箱(如图1中的电池箱17)、电源线(如图1中的电源线18)、电源控制器(如图1中的电源控制器19)和传动轴(如图1中的传动轴20)。

在图1中，液压机构，包括设置在车辆两个前轮之间的转向桥，设置在车辆两个前轮内侧、且与转向桥配合安装的一对用于前侧推动的轮边液压马达，依次自混合动力分动箱总成连接至油路机构的取力器和液压泵，以及分别与液压泵和一对用于前侧推动的轮边液压马达连接的液压油箱；油路机构，分别与液压油箱、液压泵和一对用于前侧推动的轮边液压马达连接。

油路机构，包括高压油管、回油管和油路转换开关；液压油箱通过油管连接至液压泵，液压泵通过高压油管连接至油路转换开关，油路转换开关一方面通过回油管连接至液压油箱、另一方面分别通过高压油管连接至一对用于前侧推动的轮边液压马达，一对用于前侧推动的轮边液压马达分别通过相应的回油管连接至液压油箱；油路转换开关与总控ECU连接。

电路机构，包括能够起发电机或电动机作用的电机装置、电源线、电源控制器和装有蓄电池的电池箱；电机装置一方面与混合动力分动箱总成连接、另一方面通过电源线与电源控制器连接，电源控制器安装在电池箱上；电源控制器通过控制线束与总控ECU连接。

驱动及传动机构，包括分别设置在车辆两对后轮之间的两个驱动桥，设置在两个驱动桥之间的第三传动轴，设置在两个驱动桥中靠近混合动力分动箱总成的驱动桥与混合动力分动箱总成之间的第二传动轴，以及设置在车辆前部、且依次连接至混合动力分动箱总成的发动机、变速箱和第一传动轴。

本实施例的6×4型前液中置电复合式混合动力系统的工作原理和控制方法，具体包括以下几个方面：

(1)回收能量：车辆在滑行、制动时，驱动桥带动传动轴处于常转状态，传动轴将车辆的惯性能量传递给混合动力分动箱(简称分动箱)，分动箱又传递给发电、电动机，总控ECU控制发电、电动机处于发电状态、控制取力器处于断开状态，从而将车辆的滑行、制动能量转化为电能，储存在电池箱中的蓄电池或超级电容中，完成车辆在滑行、制动时的能量回收。在回收能量的时候此系统还能起到缓速作用。

(2)储备能量释放：发动机通过变速箱、传动轴驱动车辆时，总控ECU会按提前设定的各种动力模式程序来智能控制分动箱、取力器的断开和啮合、中置电动机的模式转换(发电与电动)，实现动力的传递。普通模式下取力器断开，只有电动机在总控ECU的智能控制下来输出动力传递给车辆，实现能量释放。车辆打滑模式时取力器在总控ECU的控制下啮合，液压泵开始工作，液压泵驱动液压马达对转向桥驱动，同时电动机在总控ECU的控制下也输出动力传递给车辆，实现能量释放，这种模式具备了6×6的功能，有效地增加车辆的通过性。

(3)其它动力端驱动：

①车辆行驶时传动轴处于常转状态，传动轴将能量传递给分动箱，总控ECU控制分动箱传递给发电、电动机，发电、电动机处于发电状态、控制取力器处于啮合状态驱动液压泵输出液压动能，液压泵输出的液压动能接车辆上的其它动力单元，实现行车中有液压动力输出。

②车辆静止时传动轴处于停止状态，总控ECU控制分动箱与车辆传动轴处于分离状态、控制发电、电动机处于电动驱动状态、控制取力器处于啮合状态驱动液压泵输出液压动能。液压泵输出的液压动能接车辆上的其它动力单元，实现车辆静止时有液压动力输出。

在本实用新型上述各实施例的6×4型前液中置电复合式混合动力系统中，油、 电、液复合式混合动力车辆的控制方法，具体如下：

6×4型前液中置电复合式混合动力系统的运行状态控制是由总控ECU来实现，整车总控ECU是通过合理算法和耦合匹配，共设定有四个工作模式：经济模式、重载模式、最佳省油模式、跛行返回模式。车辆运行中可实现手动或自动切换各工作模式。

整车总控ECU的状态信息处理与显示模块是根据传感器和感应器采集的混合动力驱动系统各总成的状态信息，实时分析、处理整车运行的状态信息，并将发动机与电机的工作点、整车行驶实时油耗、电池状态(电量、电流、电压、温度等)、变速箱档位、分动箱状态、取力器状态等信息发送到仪表板上的仪表上，使驾驶员能实时掌握整车的运行状态。模式切换与能量管理控制模块的采用逻辑门限值控制策略，利用混合动力车辆消除怠速、发动机工作区域控制和再生制动能量回收的节能机理，在混合动力车辆实际运行过程中，根据驾驶员的操作(加速踏板和制动踏板的开度)和车辆的行驶状态控制混合动力驱动系统的运行，分别控制驱动系统进入发动机单独驱动、发动机和电机联合驱动、纯电动、液压和发动机及电机联合驱动、液压单独驱动、对电池充电和再生制动等主要工作模式，以及跛行返回、电机驱动液压泵和停车充电等辅助工作模式，以适应车辆不断变化的运行状态，降低整车运行的油耗和排放。

行车故障诊断控制步骤对车辆行驶过程中可能发生的故障进行诊断与控制。在混合动力车辆行驶过程中，行车故障诊断控制步骤根据各总成实时上传的状态和故障信息进行行驶过程中的实时故障诊断，根据所发生故障的严重程度，对发生的故障进行实时处理，保证整车行驶安全。如：

(1)车辆的传统驱动部分或电动驱动部分发生严重故障时，行车故障诊断逻辑将控制车辆进入跛行返回工作模式，用仍然工作正常的传统驱动部分或电动、液动驱动部分使车辆行驶到安全位置进行维修；

(2)电动驱对部分的电机或电池由于温度或电压的原因而无法达到额定性能时，行车故障诊断逻辑将根据电池控制单元和电机控制单元上传的状态信息对电机的电动或发电功率进行限制，以保证总成的安全和使用寿命。

模式切换与能量管理控制模块是混合动力车辆整车控制的核心内容，本实用新型的技术方案中模式切换与能量管理控制模块采用逻辑门限值控制策略，利用混合动力车辆消除怠速、发动机工作区域控制、液压驱动、再生制动能量回收的节能机理，根据混合动力驱动系统各总成的功能与性能特性和整车性能要求，设定发动机、电机、液压泵、电池的工作范围和工作模式。在混合动力车辆实际行驶过程中，根据驾驶员的操作(加速踏板与制动踏板开度和换挡手柄的位置)和车辆的行驶状态控制车辆的行驶，分别控制混合动力驱动系统进入发动机单独驱动、全复合驱动(油、电、液)、纯电动、电和液联合驱动、油和电联合驱动、纯液压驱动其它动力端、对电池充电和再生制动等主要工作模式，以及跛行返回工作模式、停车充电、停车液压驱动其它动力端等辅助工作模式，以适应车辆不断变化的行驶工况，达到降低油耗和排放的效果。

本实用新型技术方案的要点为以上所列出常用车型的油、电、液复合式混合动力方案的工作原理和布置原理、整车总控ECU的各种智能运行模式和各控制器等。

本实用新型技术方案的积极效果在于：能根据混合动力车辆的实际行驶状态，设计了以上常用车型的油、电、液复合式混合动力系统和整车控制方法。对混合动力驱动系统进行能量管理和各总成的协调控制，实现整个混合动力驱动系统各总成之间最佳的能量分配、最佳的运行模式的设计算法和匹配，同时解决由于车辆驱动系统油、电、液复合式混合动力化所带来的驱动系统复杂程度提高和结构变化等一系列问题，最大限度地提高整车的燃油经济性、降低发动机的废气排放，并使整个混合动力驱动系统可靠而有效地运行，获得整车的最佳运行性能。

本实用新型技术方案所采用的各部件、总成大部分为市场上常用产品，设计和开发成本较低，在整车上的布置也比较方便、合理，可很容易的实现大批量生产和使用，经济效益性较好。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种6×4型前液中置电复合式混合动力系统，其特征在于，包括配合设置的液压机构、油路机构、电路机构和驱动及传动机构，分别与所述液压机构、电路机构和驱动及传动机构连接的混合动力分动箱总成，以及分别与所述油路机构、混合动力分动箱总成和电路机构连接的总控ECU；所述液压机构与油路机构连接。

2.根据权利要求1所述的6×4型前液中置电复合式混合动力系统，其特征在于，所述液压机构，包括设置在车辆两个前轮之间的转向桥，设置在车辆两个前轮内侧、且与转向桥配合安装的一对用于前侧推动的轮边液压马达，依次自所述混合动力分动箱总成连接至油路机构的取力器和液压泵，以及分别与所述液压泵和一对用于前侧推动的轮边液压马达连接的液压油箱；所述油路机构，分别与液压油箱、液压泵和一对用于前侧推动的轮边液压马达连接。

3.根据权利要求2所述的6×4型前液中置电复合式混合动力系统，其特征在于，所述油路机构，包括高压油管、回油管和油路转换开关；

所述液压油箱通过油管连接至液压泵，液压泵通过高压油管连接至油路转换开关，油路转换开关一方面通过回油管连接至液压油箱、另一方面分别通过高压油管连接至一对用于前侧推动的轮边液压马达，一对用于前侧推动的轮边液压马达分别通过相应的回油管连接至液压油箱；

所述油路转换开关与总控ECU连接。

4.根据权利要求3所述的6×4型前液中置电复合式混合动力系统，其特征在于，所述电路机构，包括能够起发电机或电动机作用的电机装置、电源线、电源控制器和装有蓄电池的电池箱；

所述电机装置一方面与混合动力分动箱总成连接、另一方面通过电源线与电源控制器连接，所述电源控制器安装在电池箱上；

所述电源控制器通过控制线束与总控ECU连接。

5.根据权利要求4所述的6×4型前液中置电复合式混合动力系统，其特征在于，所述驱动及传动机构，包括分别设置在车辆两对后轮之间的两个驱动桥，设置在两个驱动桥之间的第三传动轴，设置在两个驱动桥中靠近所述混合动力分动箱总成的驱动桥与混合动力分动箱总成之间的第二传动轴，以及设置在车辆前部、且依次连接至混合动力分动箱总成的发动机、变速箱和第一传动轴。