CN206569135U - 集成式复合附件装置及使用该装置的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集成式复合附件装置及使用该装置的电动汽车，集成式复合附件装置包括应急阀、储油罐、电动液压助力转向油泵、转向器、驱动电机、通过取力器与驱动电机相连的机械液压助力转向油泵，电动液压助力转向油泵和机械液压助力转向油泵的进油口与储油罐连通、出油口与应急阀的进口连通，应急阀的出口连接有分流阀，分流阀的一出口与转向器连接、另一出口连接有液压马达，液压马达的输出端连接有空气压缩机和/或冷却水泵。本实用新型的有益效果在于：转向器和液压马达可同时动作，液压马达连接空气压缩机和/或冷却水泵，这样就可以省去专门独立的电动空压机或者冷却水泵，从而减少能量转化，提高能量利用率，降低整车能耗。

Description

集成式复合附件装置及使用该装置的电动汽车

技术领域

本实用新型涉及一种集成式复合附件装置及使用该装置的电动汽车。

背景技术

目前市场上的纯电动客车基本上都是单转向系统，其中应用比较多的是电动液压助力转向系统（EHPS），该转向系统的转向油泵由电机驱动，同时助力度可变、反应灵敏，因此深受广大用户的认可和喜爱。但是，当整车电动部分故障时，EHPS也就无法发挥它的功能了，为了确保汽车的正常转向功能，一些厂家选择在汽车上配置双转向系统。

授权公告号为CN204055378U，授权公告日为2014.12.31的中国实用新型专利公开了一种纯电动车双转向系统及纯电动车，该双转向系统包括驱动电机、取力器、电动转向油路和应急转向油路，电动转向油路包括依次连接的转向油罐、电动转向油泵、应急阀、转向机和转向油缸（即转向器），应急转向油路包括转向油罐和应急转向油泵，应急转向油泵的出油口与应急阀的进口连通，应急转向油泵采用机械液压助力泵，该机械液压助力泵通过取力器与驱动电机连接。车辆正常行驶时，应急阀处于关闭状态，电动转向油路工作，应急转向油路不工作，机械液压助力泵处于空载传动状态。当电动转向突然失效时，整车控制器控制应急阀开启，启动应急转向油路工作，驱动电机通过取力器将动力传递给机械液压助力泵，机械液压助力泵将转向油罐中的油通过应急阀回到转向器，从而实现转向控制。

这种双转向系统的弊端在于，通常情况下，应急阀是关闭的，应急转向油路不工作，而机械液压助力泵连接在驱动电机上，则要一直随之空转，这样不但浪费能量，而且对于油泵的寿命也有不利影响，因此不是很合理。

另外，现有技术中的电动客车不管是这种双转向系统还是单转向系统都普遍存在一个问题，那就是转向助力、为储气筒提供气源的电动空压机、冷却散热系统用冷却水泵等重要高压电动附件都是独立的，且动力源都是利用整车高压电源（混合动力的高压电源需要发动机燃烧燃料转化为电能储存于高压储能元件中），使用时高压电源需要通过DC/DC转换器转化成各自需要的低压电源，这样能量就需要多次转化，利用率降低，其次目前电动空压机的价格比较昂贵且故障率较高，由其是电动空压机在低温、间隙性工作时，润滑油被乳化的问题难以解决，导致频繁维修，使用非常不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集成式复合附件装置，以解决现有技术中的转向助力、电动空压机和/或冷却水泵各自独立而导致能量需多次转化、能量利用率低的问题；本实用新型的目的还在于提供一种使用该集成式复合附件装置的电动汽车。

为了解决上述技术问题，本实用新型中集成式复合附件装置的技术方案为：

一种集成式复合附件装置，包括应急阀、储油罐、电动液压助力转向油泵、转向器、驱动电机、通过取力器与驱动电机相连的机械液压助力转向油泵，电动液压助力转向油泵和机械液压助力转向油泵的进油口与储油罐连通、出油口与应急阀的进口连通，所述应急阀的出口连接有分流阀，分流阀的一出口与转向器连接、另一出口连接有液压马达，所述液压马达的输出端连接有空气压缩机和/或冷却水泵。

所述应急阀为常开应急阀，应急阀具有用于单独接通机械液压助力转向油泵的第一工位、用于单独接通电动液压助力转向油泵的第二工位、用于同时接通机械液压助力转向油泵和电动液压助力转向油泵的第三工位，机械液压助力转向油泵为主油泵，电动液压助力转向油泵为辅助油泵，当主油泵的输出流量小于应急阀的设定值时，应急阀处于第一工位，当主油泵的输出流量大于应急阀的设定值时，应急阀处于第二工位。

所述分流阀的上游、应急阀的下游还连接有用于与电动液压助力转向油泵的控制器相连的流量传感器，当主油泵的输出流量小于流量传感器的设定值时，由控制器控制电动液压助力转向油泵启动以对主油泵进行补偿，此时应急阀处于第三工位，所述流量传感器的设定值小于应急阀的设定值。

所述液压马达为双输出轴液压马达，液压马达一端的输出轴连接所述空气压缩机、另一端的输出轴连接所述冷却水泵。

所述机械液压助力转向油泵为双向柱塞泵。

本实用新型中电动汽车的技术方案为：

一种电动汽车，包括车架和设置在车架上的集成式复合附件装置，集成式复合附件装置包括应急阀、储油罐、电动液压助力转向油泵、转向器、驱动电机、通过取力器与驱动电机相连的机械液压助力转向油泵，电动液压助力转向油泵和机械液压助力转向油泵的进油口与储油罐连通、出油口与应急阀的进口连通，所述应急阀的出口连接有分流阀，分流阀的一出口与转向器连接、另一出口连接有液压马达，所述液压马达的输出端连接有空气压缩机和/或冷却水泵。

所述应急阀为常开应急阀，应急阀具有用于单独接通机械液压助力转向油泵的第一工位、用于单独接通电动液压助力转向油泵的第二工位、用于同时接通机械液压助力转向油泵和电动液压助力转向油泵的第三工位，机械液压助力转向油泵为主油泵，电动液压助力转向油泵为辅助油泵，当主油泵的输出流量小于应急阀的设定值时，应急阀处于第一工位，当主油泵的输出流量大于应急阀的设定值时，应急阀处于第二工位。

所述分流阀的上游、应急阀的下游还连接有用于与电动液压助力转向油泵的控制器相连的流量传感器，当主油泵的输出流量小于流量传感器的设定值时，由控制器控制电动液压助力转向油泵启动以对主油泵进行补偿，此时应急阀处于第三工位，所述流量传感器的设定值小于应急阀的设定值。

所述液压马达为双输出轴液压马达，液压马达一端的输出轴连接所述空气压缩机、另一端的输出轴连接所述冷却水泵。

所述机械液压助力转向油泵为双向柱塞泵。

本实用新型的有益效果在于：由于应急阀的出口连接有分流阀，分流阀的一出口与转向器连接、另一出口连接有液压马达，这样由电动液压助力转向油泵和/或机械液压助力转向油泵输出的流量就可以同时满足两个执行元件的动作，从而在保证为整车提供转向助力的基础之上，还有一路液压能可以驱动液压马达工作；

而液压马达的输出端连接有空气压缩机和/或冷却水泵，当液压马达的输出端只连接空气压缩机时，实现了复合附件装置的提供液压助力转向和制动气源的功能集成，并且由液压马达驱动的空气压缩机可以是普通的空气压缩机，从而取消了电动空压机以及对应的变频，从而避免了电动空压机目前难以解决的如润滑油乳化、故障率高、可靠性差、成本高等一系列问题。同时，空气压缩机的动力源由电动液压助力转向油泵和/或机械液压助力转向油泵提供，无需再单独通过DC/DC转换器连接整车高压电源，工作动力源少了一道能量转化，主驱动电机的能量被高效集中利用，能量利用率较高，降低了整车能耗；

而当液压马达的输出端只连接冷却水泵时，实现了复合附件装置的提供液压助力转向和冷却散热的功能集成，从而取消了专门独立的冷却水泵及其控制单元，同样的冷却水泵的工作动力源少了一道能量转化，能量利用率较高，降低了整车能耗；

而当液压马达的输出端同时连接空气压缩机和冷却水泵，就实现了复合附件装置的提供液压助力转向、制动气源以及冷却散热的三项集成功能，兼具了上述所有有益效果，能量利用率更高，进一步降低了整车能耗。

附图说明

图1为本实用新型中电动汽车的一个实施例中的集成式复合附件装置的组成结构图。

图中：1.主驱动电机；2.电机轴；3.双向柱塞泵；4.应急阀；5.进油三通；6.储油罐；7.电动液压助力转向油泵；8.稳流阀；9.流量传感器；10.分流阀；11.转向器；12.回油三通；13.液压马达；14.冷却水泵；15.空气压缩机。

具体实施方式

电动汽车的一个实施例如图1所示，该电动汽车是一种纯电动客车，包括车架（图中未示出）和设置在车架上的集成式复合附件装置，集成式复合附件装置主要包括应急阀4、储油罐6、电动液压助力转向油泵7（EHPS）、转向器11、主驱动电机1、通过取力器（图中未示出）与主驱动电机1的电机轴2相连的机械液压助力转向油泵，在该实施例中，机械液压助力转向油泵为双向柱塞泵3。

在本实用新型中，双向柱塞泵3作为主油泵使用，因此只要车辆在行驶，该双向柱塞泵3就能工作，从而实现只要车辆在运行，就有液压助力，确保了整车安全行驶。另外，双向柱塞泵3具有双向工作特性，即不论主驱动电机1正、反转（整车前行和后退），主油泵都能正常提供液压能。

双向柱塞泵3和机械液压助力转向油泵7的进油口通过一个进油三通5与储油罐6连通、出油口与应急阀4的进口连通，在本实用新型中，机械液压助力转向油泵7作为辅助油泵使用，应急阀4为常开应急阀，应急阀4具有用于单独接通双向柱塞泵3的第一工位、用于单独接通电动液压助力转向油泵7的第二工位、用于同时接通双向柱塞泵3和电动液压助力转向油泵7的第三工位。

因此，应急阀4的主要作用就是控制两个液压油路的切换，应急阀4是集液控换向阀、单向阀、流量开关等功能于一身的一个专用阀，其切换功能是通过切换流量控制机构来实现的，执行该功能的是液控换向阀，液控换向阀的阀芯中间有一个节流孔，阀芯一端装有弹簧。应急阀4的切换动作是由双向柱塞泵3的出油口流量控制的，当双向柱塞泵3的输出流量小于应急阀4的设定值，即通过阀芯的流量小于应急阀4的预先设定值时，阀不动作，双向柱塞泵3工作，此时应急阀4处于第一工位；当双向柱塞泵3的输出流量大于应急阀4的设定值时，液压油作用在阀芯上的力大于弹簧力，阀芯切换，实现换向，切换到EHPS那端油路，此时应急阀4处于第二工位。

应急阀4的下游依次连接有稳流阀8、流量传感器9、分流阀10，其中稳流阀8的作用是控制和稳定集成式复合附件装置的液压能载流流量，该流量值可以根据不同车预先设置，避免系统中流量值出现较大的波动，控制流经稳流阀8的载流流速保持相对稳定。

流量传感器9与电动液压助力转向油泵7的控制器相连，将检测到的流量信号反馈给控制器，该流量传感器9也有一个预先设定值，按照该预先设定值可以控制电动液压助力转向油泵7的转速和启停，从而对双向柱塞泵3的流量值进行补偿。具体是，当双向柱塞泵3的输出流量小于流量传感器9的设定值时，由控制器控制电动液压助力转向油泵7启动，同时通过检测到的流量值，控制电动液压助力转向油泵7的转速，此时应急阀4处于第三工位，显然，流量传感器9的设定值是小于应急阀4的设定值的，其目的就是为了避免双向柱塞泵3的输出流量过低而影响汽车的正常转向功能。

分流阀10的一出口与转向器11连接、另一出口连接有液压马达13，分流阀10的主要作用就是将液压能按照一定的比例分配给两个执行元件，以实现两个执行元件按照一定的定比关系工作，因此该分流阀10为比例流量式分流阀，液压能经分流阀10分配两路后，其中一路供给转向器11，从而为整车提供转向助力，另一路用于驱动液压马达13。

液压马达13为双输出轴液压马达，其一端的输出轴连接空气压缩机15、另一端的输出轴连接冷却水泵14，其中空气压缩机15与整车储气筒相连，为制动及辅助系统的储气筒打气，提供气源。冷却水泵14与冷却散热系统相连，为整车主驱动及控制系统进行冷却散热。按照整车空气压缩机15和冷却水泵14的功率需要，进行液压马达13的参数设计，根据供给液压马达13的技术参数，设计该油路中的液压能分配，进而设计分流阀10的分配比例。

另外，稳流阀8的卸油口和液压马达13的回油口通过一回油三通12汇流，汇流后又通过另一回油三通12与转向器11的回油口汇流，最终连接在储油罐6的进油口上。

集成式复合附件装置的工作原理是：双向柱塞泵3作为主油泵，使得车辆只要在正常行驶中，双向柱塞泵3就能随主驱动电机1工作，从而就能确保整车有液压助力转向、制动气源以及冷却散热，确保了整车安全行驶，同时解决了现有技术中双向柱塞泵3的空转问题，避免了能量的浪费，并保证了油泵的使用寿命。

采用分流阀10将液压能分配成两路，一路提供转向助力，另一路提供给空气压缩机15和冷却水泵14，空气压缩机15只是普通的空气压缩机，这样就取消了电动空压机以及对应的变频，从而避免了电动空压机目前难以解决的如润滑油乳化、故障率高、可靠性差、成本高等一系列问题。同时也取消了专门独立的冷却水泵及其控制单元，空气压缩机15和冷却水泵14通过液压马达13连接在应急阀4的下游，其动力源由双向柱塞泵3和/或机械液压助力转向油泵7提供，无需再单独通过DC/DC转换器连接整车高压电源，工作动力源少了一道能量转化，主驱动电机1的能量被高效集中利用，能量利用率较高，降低了整车能耗。

而将双向柱塞泵3作为主油泵，机械液压助力转向油泵7作为辅助油泵，是考虑到就算车辆的电动液压转向部分发生故障，只要车辆在行驶，就可以保整车有转向助力。而即使是整车电源全部故障，如整车故障惯性滑行时，此时随着电机轴2的空转，双向柱塞泵3仍能工作，这时滑行的机械能被有效的消耗和回收利用，使得整车很快就能够平稳、安全停止，从而充分利用了整车制动后由于惯性的机械能，提高了能量利用率。

在电动汽车的其他实施例中：电动汽车也可以是混合动力电动客车或者燃料电池等新能源电动客车；机械液压助力转向油泵也可以是双向齿轮泵；液压马达也可以是单输出轴液压马达，此时液压马达只连接空气压缩机或者只连接冷却水泵；应急阀和分流阀之间也可以不连接稳流阀和流量传感器；电动液压助力转向油泵可以作为主油泵，此时机械液压助力转向油泵是辅助油泵，此时应急阀的控制与现有技术中是一样的。

集成式复合附件装置的实施例如图1所示，集成式复合附件装置的具体结构与上述电动汽车实施例中所述的集成式复合附件装置相同，在此不再详述。

Claims (10)

1.一种集成式复合附件装置，包括应急阀、储油罐、电动液压助力转向油泵、转向器、驱动电机、通过取力器与驱动电机相连的机械液压助力转向油泵，电动液压助力转向油泵和机械液压助力转向油泵的进油口与储油罐连通、出油口与应急阀的进口连通，其特征在于：所述应急阀的出口连接有分流阀，分流阀的一出口与转向器连接、另一出口连接有液压马达，所述液压马达的输出端连接有空气压缩机和/或冷却水泵。

2.根据权利要求1所述的集成式复合附件装置，其特征在于：所述应急阀为常开应急阀，应急阀具有用于单独接通机械液压助力转向油泵的第一工位、用于单独接通电动液压助力转向油泵的第二工位、用于同时接通机械液压助力转向油泵和电动液压助力转向油泵的第三工位，机械液压助力转向油泵为主油泵，电动液压助力转向油泵为辅助油泵，当主油泵的输出流量小于应急阀的设定值时，应急阀处于第一工位，当主油泵的输出流量大于应急阀的设定值时，应急阀处于第二工位。

3.根据权利要求2所述的集成式复合附件装置，其特征在于：所述分流阀的上游、应急阀的下游还连接有用于与电动液压助力转向油泵的控制器相连的流量传感器，当主油泵的输出流量小于流量传感器的设定值时，由控制器控制电动液压助力转向油泵启动以对主油泵进行补偿，此时应急阀处于第三工位，所述流量传感器的设定值小于应急阀的设定值。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的集成式复合附件装置，其特征在于：所述液压马达为双输出轴液压马达，液压马达一端的输出轴连接所述空气压缩机、另一端的输出轴连接所述冷却水泵。

5.根据权利要求1~3任意一项所述的集成式复合附件装置，其特征在于：所述机械液压助力转向油泵为双向柱塞泵。

6.一种电动汽车，包括车架和设置在车架上的集成式复合附件装置，集成式复合附件装置包括应急阀、储油罐、电动液压助力转向油泵、转向器、驱动电机、通过取力器与驱动电机相连的机械液压助力转向油泵，电动液压助力转向油泵和机械液压助力转向油泵的进油口与储油罐连通、出油口与应急阀的进口连通，其特征在于：所述应急阀的出口连接有分流阀，分流阀的一出口与转向器连接、另一出口连接有液压马达，所述液压马达的输出端连接有空气压缩机和/或冷却水泵。

7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于：所述应急阀为常开应急阀，应急阀具有用于单独接通机械液压助力转向油泵的第一工位、用于单独接通电动液压助力转向油泵的第二工位、用于同时接通机械液压助力转向油泵和电动液压助力转向油泵的第三工位，机械液压助力转向油泵为主油泵，电动液压助力转向油泵为辅助油泵，当主油泵的输出流量小于应急阀的设定值时，应急阀处于第一工位，当主油泵的输出流量大于应急阀的设定值时，应急阀处于第二工位。

8.根据权利要求7所述的电动汽车，其特征在于：所述分流阀的上游、应急阀的下游还连接有用于与电动液压助力转向油泵的控制器相连的流量传感器，当主油泵的输出流量小于流量传感器的设定值时，由控制器控制电动液压助力转向油泵启动以对主油泵进行补偿，此时应急阀处于第三工位，所述流量传感器的设定值小于应急阀的设定值。

9.根据权利要求6~8任意一项所述的电动汽车，其特征在于：所述液压马达为双输出轴液压马达，液压马达一端的输出轴连接所述空气压缩机、另一端的输出轴连接所述冷却水泵。

10.根据权利要求6~8任意一项所述的电动汽车，其特征在于：所述机械液压助力转向油泵为双向柱塞泵。