CN207449899U - 用于电液轨道车的液压辅助加速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电液轨道车的液压辅助加速系统，采用了主液压系统和液压储能系统同时供油加速启动、辅助马达与变量辅助马达共同驱动车桥的思路，利用液压储能辅助加速降低了加速时间，而且降低了启动加速时的电耗；利用辅助马达与变量马达共同驱动车桥，降低了主系统压力，增大爬坡能力的同时降低了整机的装机功率。与现有技术相比，本实用新型具有良好的启动加速性能，降低了启动加速的时间以及启动加速时电机的峰值功率；增大爬坡能力的同时降低了整机的装机功率，降低了电机的耗能，而且提高了续航里程。

Description

用于电液轨道车的液压辅助加速系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于电液轨道车的液压辅助加速系统，该系统可实现两个功能：辅助轨道车启动加速，降低启动加速时间以及启动加速时电机的峰值功率；辅助轨道车爬坡加速，增大爬坡能力的同时降低了整机的装机功率，降低了电机的耗能。

背景技术

轨道车是铁路机车车辆类型中的重要机种，主要用于铁路工程施工建设和运营维护作业，在普速铁路、高速铁路和地铁、轻轨等轨道交通的建设过程中发挥着重要的作用。考虑到成本和技术成熟度等原因，柴油发动机是目前轨道车的主要原动机形式，柴油轨道车采用机械变速箱或者液力变速箱调速，低速特性较差并且整机效率低下，无法回收制动过程中的能量。基于地铁隧道的特殊工作环境，柴油机的排放受到了极大的挑战，催生了电力轨道车的市场需求。电力轨道车采用变压变频控制电机转速进行调速，虽然可以进行制动能量的电回收，但受制于蓄电池容量等原因，利用率偏低。另外电力轨道车仍存在启动加速时电耗大、启动加速时间长、续航里程短、装机功率高等缺点。因此降低装机功率、启动加速时电机峰值功率以及加速时间是该车型的主要技术升级方向。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于电液轨道车的液压辅助加速系统，利用液压储能辅助电力轨道车启动加速，很好的降低了装机功率、启动加速时间以及加速时电机的峰值功率，大大的提高了续航里程。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于电液轨道车的液压辅助加速系统，包括控制器、电机、变量泵、第二截止阀、第一高压蓄能器、第三单向阀、第四单向阀、第二比例阀、低压蓄能器、第一截止阀、变量辅助马达、变量马达、电磁离合器、能量回收阀块、第二高压蓄能器、第三截止阀、减压阀、第二单向阀、第一比例阀、溢流阀、第一单向阀、车桥、设置在车桥上的减速机构、设置在减速机构转矩输入端的合动箱；

电机与变量泵的动力输入端连接，控制器同时与第一比例阀的控制端、第二比例阀的控制端和变量辅助马达的控制端电连接，变量马达的转矩输出轴与合动箱的第一转矩输入轴连接，变量辅助马达的转矩输出轴与合动箱的第二转矩输入轴通过电磁离合器连接；

变量泵、第一单向阀、能量回收阀块和变量马达的油口依次连接并构成闭式回路，并在该回路中设置溢流阀作为安全阀；

第二高压蓄能器、第三截止阀、减压阀、第二比例阀、变量辅助马达、第一截止阀和低压蓄能器的油口依次串联；

第一高压蓄能器、第二截止阀、第一比例阀、第二单向阀的油口依次串联；

变量泵的进油口与变量马达出油口之间的油路、变量辅助马达与第一截止阀之间的油路交叉并连通；

能量回收阀块设置有一个输入油口和两个输出油口，第二单向阀的输入油口与第一比例阀连通，第二单向阀的输出油口、第一单向阀的输出油口、溢流阀的输入油口和能量回收阀块的输入油口连通，能量回收阀块的第一输出油口与变量马达的输入油口连通，能量回收阀块的第二输出油口、第三单向阀的输入油口、第四单向阀的输入油口均连通；

第三单向阀的输出油口接入第二截止阀与第一比例阀之间的油路中，第四单向阀的输出油口接入第三截止阀与减压阀之间的油路中。

进一步地，所述变量辅助马达进油口的压力通过调节减压阀的阀口开度来进行控制调节。

进一步地，所述第二比例阀的阀口开度通过控制器进行控制调节。

进一步地，所述第一比例阀的阀口开度通过控制器进行控制调节。

进一步地，所述变量辅助马达的排量通过控制器进行控制调节。

本实用新型的有益效果在于：

与现有技术相比，本实用新型具有良好的启动加速性能，降低了启动加速的时间以及启动加速时电机的峰值功率；增大爬坡能力的同时降低了整机的装机功率，降低了电机的耗能，而且提高了续航里程。

附图说明

图1是本实用新型所述用于电液轨道车的液压辅助加速系统的结构原理图；

图中：电机1；变量泵2；第二截止阀3；第一高压蓄能器4；第三单向阀5；第四单向阀6；第二比例阀7；低压蓄能器8；第一截止阀9；变量辅助马达10；变量马达11；电磁离合器12；合动箱13；车桥14；减速机构15；能量回收阀块16；第二高压蓄能器17；第三截止阀18、减压阀19；第二单向阀20；第一比例阀21；溢流阀22；第一单向阀23；控制器24。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

结合图1所示，本实用新型包括控制器(24)、电机(1)、变量泵(2)、第二截止阀(3)、第一高压蓄能器(4)、第三单向阀(5)、第四单向阀(6)、第二比例阀(7)、低压蓄能器(8)、第一截止阀(9)、变量辅助马达(10)、变量马达(11)、电磁离合器(12)、能量回收阀块(16)、第二高压蓄能器(17)、第三截止阀(18)、减压阀(19)、第二单向阀(20)、第一比例阀(21)、溢流阀(22)、第一单向阀(23)、车桥(14)、设置在车桥(14)上的减速机构(15)、设置在减速机构(15)转矩输入端的合动箱(13)；

电机(1)与变量泵(2)的动力输入端连接，控制器(24)同时与第一比例阀(21)的控制端、第二比例阀(7)的控制端和变量辅助马达(10)的控制端电连接，变量马达(11)的转矩输出轴与合动箱(13)的第一转矩输入轴连接，变量辅助马达(10)的转矩输出轴与合动箱(13)的第二转矩输入轴通过电磁离合器(12)连接；

变量泵(2)、第一单向阀(23)、能量回收阀块(16)和变量马达(11)的油口依次连接并构成闭式回路，并在该回路中设置溢流阀(22)作为安全阀；

第二高压蓄能器(17)、第三截止阀(18)、减压阀(19)、第二比例阀(7)、变量辅助马达(10)、第一截止阀(9)和低压蓄能器(8)的油口依次串联；

第一高压蓄能器(4)、第二截止阀(3)、第一比例阀(21)、第二单向阀(20)的油口依次串联；

变量泵(2)的进油口与变量马达(11)出油口之间的油路、变量辅助马达(10)与第一截止阀(9)之间的油路交叉并连通；

能量回收阀块(16)设置有一个输入油口和两个输出油口，第二单向阀(20)的输入油口与第一比例阀(21)连通，第二单向阀(20)的输出油口、第一单向阀(23)的输出油口、溢流阀(22)的输入油口和能量回收阀块(16)的输入油口连通，能量回收阀块(16)的第一输出油口与变量马达(11)的输入油口连通，能量回收阀块(16)的第二输出油口、第三单向阀(5)的输入油口、第四单向阀(6)的输入油口均连通；

第三单向阀(5)的输出油口接入第二截止阀(3)与第一比例阀(21)之间的油路中，第四单向阀(6)的输出油口接入第三截止阀(18)与减压阀(19)之间的油路中。

本实用新型中，电机(1)、变量泵(2)、第一单向阀(23)、变量马达(11)、第一截止阀(9)和低压蓄能器(8)组成驱动回路。由两部分构成辅助加速回路：一部分由第一高压蓄能器(4)、第二截止阀(3)、第一比例阀(21)和第二单向阀(20)组成；另一部分由第二高压蓄能器(17)、第三截止阀(18)、减压阀(19)、第二比例阀(7)、变量辅助马达(10)和电磁离合器(12)组成。

第二比例阀(7)、第一比例阀(21)以及变量辅助马达(10)均由控制器(24)控制调节，变量辅助马达(10)进油口的压力通过调节减压阀(19)的阀口开度来进行控制调节。

减压阀(19)可根据第二高压蓄能器(17)出口压力的变化对阀口开度进行调节，来控制变量辅助马达(10)入口压力恒定，从而控制辅助马达(10)的驱动扭矩恒定；第二比例阀(7)可根据所需的不同车速利用控制器(24)对其阀口开度进行调节，来控制变量辅助马达(10)入口油液流量恒定，从而控制变量辅助马达(10)转速恒定；变量辅助马达(10)可根据不同坡度利用控制器(24)来调节其排量，从而适应不同的爬坡坡度。第一比例阀(21)可利用控制器(24)对其阀口开度进行调节，来控制第一高压蓄能器(4)释放到主系统(驱动回路)的油液流量恒定。

第一高压蓄能器(4)入口的第二截止阀(3)、第二高压蓄能器(17)入口的第三截止阀(18)、低压蓄能器(8)入口的第一截止阀(9)均为手动阀，主要用于系统检修的卸荷操作。溢流阀(22)作为安全阀，当负载超过预设值时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加。

本实用新型的工作原理如下：

车辆平直道或小坡道启动加速时，电磁离合器(12)断开，第一比例阀(21)右位得电，第一高压蓄能器(4)释放高压油经第二截止阀(3)、第一比例阀(21)、第二单向阀(20)与变量泵(2)输出的高压油液汇合共同驱动变量马达(11)加速旋转，完成平直道加速工况。其中，通过控制器(24)来控制第一比例阀(21)阀口开度，从而保证第一高压蓄能器(4)释放到主系统的油液流量恒定。

低档启动加速结束进入匀速工况后，第一高压蓄能器(4)仍然释放恒定流量的高压油，与主系统油路共同汇合来驱动变量马达(11)以恒定的速度旋转。第一高压蓄能器(4)油液释放完毕后，第一比例阀(21)处于中位机能，阀口关闭，仅由变量泵(2)给变量马达(11)供油，完成匀速工况。通过增大变量泵(2)或减小变量马达(11)的排量在一定范围内(驱动扭矩大于负载扭矩)实现高档位加速。减速和制动工况时，切断电机(1)的供电，变量泵(2)停止工作，变量马达(11)工作在泵工况，一方面经能量回收阀块(16)给第一高压蓄能器(4)和第二高压蓄能器(17)充液、回收制动能量；另一方面通过能量回收阀块(16)控制变量马达(11)进出口压差，提供制动扭矩，实现快速制动。

车辆大坡道启动加速时，由于负载扭矩很大，电磁离合器(12)接合，第二比例阀(7)左位得电，第二高压蓄能器(17)释放高压油经第三截止阀(18)、减压阀(19)、第二比例阀(7)流入变量辅助马达(10)，最终经第一截止阀(9)流回低压蓄能器(8)。其中，第二高压蓄能器(17)随着油液的释放，其出口压力逐渐降低，通过减压阀(19)(定值)控制变量辅助马达(10)入口压力恒定，从而保证变量辅助马达(10)产生的驱动扭矩恒定，另可以通过控制器(23)来调节第二比例阀(7)阀口开度来控制流入辅助马达中的油液流量恒定，从而保证轨道车启动加速至某一恒定速度。变量辅助马达(10)产生的驱动扭矩经电磁离合器(12)、合动箱(13)与变量马达(11)合动共同驱动车桥(14)，由于变量辅助马达(10)分得一些负载扭矩，使得变量马达(11)驱动的负载扭矩减小，因此主油路系统压力降低(上述工作过程中变量马达(11)处于最大排量)，此时第一比例阀(21)右位得电，第一高压蓄能器(4)释放高压油经第二截止阀(3)、第一比例阀(21)、第二单向阀(20)与变量泵(2)输出的高压油液汇合共同驱动变量马达(11)加速旋转，通过控制器(23)来控制第一比例阀(21)阀口开度，从而保证第一高压蓄能器(4)释放到主系统的油液流量恒定，实现加速启动。至此，大坡道启动加速工况完成。启动加速结束进入匀速工况，该工况分为两个阶段：一是启动加速后第一高压蓄能器(4)和第二高压蓄能器(17)油液还有剩余，此时根据所期望的速度，通过控制器(24)来控制第二比例阀(7)和第一比例阀(21)阀口开度来控制流量恒定，使得变量马达(11)和变量辅助马达(10)的转速恒定为所期望的转速；二是第一高压蓄能器(4)和第二高压蓄能器(17)油液释放完毕(压力低于系统压力，油液释放不出来)，此时第二比例阀(7)和第一比例阀(21)处于中位机能，阀口关闭，仅由变量泵(2)给变量马达(11)供油，完成匀速工况。

本实用新型采用了主液压系统和液压储能系统同时供油加速启动、辅助马达与变量马达共同驱动车桥的思路，加速扭矩是整车动力问题的关键因素。利用液压储能辅助加速降低了加速时间，而且降低了启动加速时电机的峰值功率；利用辅助马达与变量辅助马达共同驱动车桥，降低了主系统压力，增大爬坡能力的同时降低了整机的装机功率。本实用新型系统有以下几点优势：具有良好的启动加速性能，降低了启动加速的时间以及电机的峰值功率，延长了电机的使用寿命；具有较好的的爬坡能力，降低了整机的装机功率以及制造成本，具有良好的经济性；采用节能的思想，大大的降低了电机的耗能。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于电液轨道车的液压辅助加速系统，包括控制器(24)、车桥(14)、设置在车桥(14)上的减速机构(15)、设置在减速机构(15)转矩输入端的合动箱(13)，其特征在于：还包括电机(1)、变量泵(2)、第二截止阀(3)、第一高压蓄能器(4)、第三单向阀(5)、第四单向阀(6)、第二比例阀(7)、低压蓄能器(8)、第一截止阀(9)、变量辅助马达(10)、变量马达(11)、电磁离合器(12)、能量回收阀块(16)、第二高压蓄能器(17)、第三截止阀(18)、减压阀(19)、第二单向阀(20)、第一比例阀(21)、溢流阀(22)和第一单向阀(23)；

电机(1)与变量泵(2)的动力输入端连接，控制器(24)同时与第一比例阀(21)的控制端、第二比例阀(7)的控制端和变量辅助马达(10)的控制端电连接，变量马达(11)的转矩输出轴与合动箱(13)的第一转矩输入轴连接，变量辅助马达(10)的转矩输出轴与合动箱(13)的第二转矩输入轴通过电磁离合器(12)连接；

变量泵(2)、第一单向阀(23)、能量回收阀块(16)和变量马达(11)的油口依次连接并构成闭式回路，并在该回路中设置溢流阀(22)作为安全阀；

第二高压蓄能器(17)、第三截止阀(18)、减压阀(19)、第二比例阀(7)、变量辅助马达(10)、第一截止阀(9)和低压蓄能器(8)的油口依次串联；

第一高压蓄能器(4)、第二截止阀(3)、第一比例阀(21)、第二单向阀(20)的油口依次串联；

变量泵(2)的进油口与变量马达(11)出油口之间的油路、变量辅助马达(10)与第一截止阀(9)之间的油路交叉并连通；

能量回收阀块(16)设置有一个输入油口和两个输出油口，第二单向阀(20)的输入油口与第一比例阀(21)连通，第二单向阀(20)的输出油口、第一单向阀(23)的输出油口、溢流阀(22)的输入油口和能量回收阀块(16)的输入油口连通，能量回收阀块(16)的第一输出油口与变量马达(11)的输入油口连通，能量回收阀块(16)的第二输出油口、第三单向阀(5)的输入油口、第四单向阀(6)的输入油口均连通；

第三单向阀(5)的输出油口接入第二截止阀(3)与第一比例阀(21)之间的油路中，第四单向阀(6)的输出油口接入第三截止阀(18)与减压阀(19)之间的油路中。

2.根据权利要求1所述的用于电液轨道车的液压辅助加速系统，其特征在于：所述变量辅助马达(10)进油口的压力通过调节减压阀(19)的阀口开度来进行控制调节。

3.根据权利要求1所述的用于电液轨道车的液压辅助加速系统，其特征在于：所述第二比例阀(7)的阀口开度通过控制器(24)进行控制调节。

4.根据权利要求1所述的用于电液轨道车的液压辅助加速系统，其特征在于：所述第一比例阀(21)的阀口开度通过控制器(24)进行控制调节。

5.根据权利要求1所述的用于电液轨道车的液压辅助加速系统，其特征在于：所述变量辅助马达(10)的排量通过控制器(24)进行控制调节。