專利名稱:基于機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及液壓混合動(dòng)力回路,是一種基于機(jī)液聯(lián)合能量再生的液壓混合動(dòng)力回路。
背景技術(shù):
混合動(dòng)力汽車及工程機(jī)械中,除主動(dòng)力源(發(fā)動(dòng)機(jī))外,還有一個(gè)輔助動(dòng)力源。該輔助動(dòng)力源實(shí)質(zhì)上是一個(gè)制動(dòng)能的回收與再利用裝置,包括儲(chǔ)能元件、相關(guān)控制裝置及制動(dòng)能再生策略。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí),輔助動(dòng)力源回收車輛運(yùn)動(dòng)動(dòng)能,將其存儲(chǔ)在儲(chǔ)能元件中;待車輛起步或加速時(shí),輔助動(dòng)力源釋放能量,加快車輛的起步或加速過程。根據(jù)儲(chǔ)能元件中所存儲(chǔ)能量的物理形式,混合動(dòng)力主要有電混合(電池儲(chǔ)能)、機(jī)械混合(飛輪儲(chǔ)能)、液壓混合(蓄能器儲(chǔ)能)三大類。液壓混合動(dòng)力與電混合動(dòng)力相比有明顯的功率密度上風(fēng),此外液壓混合動(dòng)力還具有承載能力大,傳動(dòng)平穩(wěn)、存儲(chǔ)能量可短時(shí)間釋放等優(yōu)勢(shì);液壓混合動(dòng)力與機(jī)械混合動(dòng)力相t匕,容易實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速,易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù),儲(chǔ)能時(shí)間較長(zhǎng)等。相對(duì)于電混合動(dòng)力和機(jī)械混合動(dòng)力的以上優(yōu)點(diǎn),以及液壓混合動(dòng)力本身的節(jié)能潛質(zhì),使其在中、重型車輛和工程機(jī)械等領(lǐng)域具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。液壓蓄能裝置作為混合動(dòng)力的儲(chǔ)能元件,盡管具有高比功率、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能以及全充和全放能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但也有二大弊端1、液壓蓄能裝置的比能量很低。2、液壓蓄能裝置釋能速度太快,影響車輛的駕駛性能和舒適性。本實(shí)用新型針對(duì)傳統(tǒng)液壓混合動(dòng)力回路的能量再生裝置的以上弊端,有機(jī)結(jié)合機(jī)械能儲(chǔ)能裝置,能夠提高能量再生裝置的比能量,提高能量再生效率;針對(duì)液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)中液壓蓄能裝置釋能速度過快的問題,采取液壓能量調(diào)節(jié)閥,提高車輛的駕駛性能和舒適性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是改善液壓混合動(dòng)力回路中液壓儲(chǔ)能裝置的比能量,提高能量再生效率,并提高液壓混合動(dòng)力汽車及工程機(jī)械的駕駛性能及舒適性。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,包括發(fā)動(dòng)機(jī)、雙向液壓泵/馬達(dá)、飛輪儲(chǔ)能裝置、安全閥組、補(bǔ)油模塊、液壓儲(chǔ)能裝置、液壓馬達(dá)。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸通過第一離合器與雙向液壓泵/馬達(dá)的輸入軸連接,閉式回路中跨接安全閥組、補(bǔ)油模塊、液壓馬達(dá),液壓馬達(dá)與負(fù)載連接,雙向液壓泵/馬達(dá)輸出軸通過第二離合器與飛輪儲(chǔ)能裝置中的飛輪軸相連接,補(bǔ)油模塊與液壓馬達(dá)的主回路之間跨接液壓儲(chǔ)能裝置。所述的飛輪儲(chǔ)能裝置為串接的一個(gè)離合器與一個(gè)飛輪;所述的安全閥組為兩個(gè)電磁溢流閥串接而成;兩個(gè)電磁溢流閥的出油口連接油箱;[0011]所述的液壓儲(chǔ)能裝置包括一個(gè)液壓能量調(diào)節(jié)閥、一個(gè)高壓蓄能器和一個(gè)低壓蓄能器,雙向液壓泵/馬達(dá)的上腔出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的P 口相連接,雙向液壓泵/馬達(dá)的下腔出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的O 口相連接,高壓蓄能器的出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的A口相連接,低壓蓄能器的出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的B 口相連接。所述的雙向液壓泵/馬達(dá)為定量泵/馬達(dá)或者變量泵/馬達(dá);所述的液壓馬達(dá)為定量馬達(dá)或者變量馬達(dá);所述的液壓能量調(diào)節(jié)閥為三位四通方向閥,可以是比例閥,也可以伺服閥或高速開關(guān)閥。與現(xiàn)有的液壓混合動(dòng)力回路相比,本實(shí)用新型具有的有益效果是(I)飛輪和液壓蓄能裝置聯(lián)合儲(chǔ)能。加入飛輪,改善液壓蓄能裝置的比能量,使聯(lián)合儲(chǔ)能裝置的比能量比單獨(dú)的液壓蓄能裝置要大。(2)閥控液壓蓄能裝置。能量調(diào)節(jié)閥比例或伺服控制,能夠調(diào)節(jié)液壓蓄能裝置釋放油液的速度,改善車輛的駕駛驅(qū)動(dòng)性能。此外,能量調(diào)節(jié)閥與蓄能器還可構(gòu)成自適應(yīng)蓄能器回路,吸收系統(tǒng)流體脈動(dòng)。
圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖;圖2為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖;圖3為實(shí)施例的制動(dòng)機(jī)液聯(lián)合能量回收原理;圖4為實(shí)施例的驅(qū)動(dòng) 機(jī)液聯(lián)合能量再利用原理。圖中EM :發(fā)動(dòng)機(jī);CL1 :發(fā)動(dòng)機(jī)與雙向液壓泵連接離合器;PM1 :雙向液壓泵/馬達(dá);CL2 :雙向液壓泵/馬達(dá)與飛輪連接離合器;FL1 :飛輪;L1 :上腔回路;L2 :下腔回路;RV1 第一溢流閥;RV2 :第二溢流閥;DV :三位四通方向閥;HA :高壓蓄能器;LA :低壓蓄能器;PM2 :液壓馬達(dá)。PM3 :補(bǔ)油泵;RV3 :第三溢流閥;M :補(bǔ)油電動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
如圖2所示,一種機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,包括發(fā)動(dòng)機(jī)EM、雙向液壓泵/馬達(dá)PMl、飛輪儲(chǔ)能裝置、安全閥組、補(bǔ)油模塊、液壓儲(chǔ)能裝置、液壓馬達(dá)PM2。發(fā)動(dòng)機(jī)EM輸出軸與第一離合器CLl的輸入軸連接,第一離合器CLl的輸出軸與雙向液壓泵/馬達(dá)PMl的輸入軸連接,雙向液壓泵/馬達(dá)PMl的輸出軸與第二離合器CL2的輸入軸連接,第二離合器CL2的輸出軸與飛輪FLl連接,閉式回路中跨接安全閥組、補(bǔ)油模塊、液壓馬達(dá),液壓馬達(dá)PM2與負(fù)載FL2連接,補(bǔ)油模塊與液壓馬達(dá)的主回路之間跨接液壓儲(chǔ)能裝置。所述的安全閥組為兩個(gè)溢流閥串接而成;第一溢流閥RVl與第二溢流閥RV2的出油口連接油箱;所述的液壓儲(chǔ)能裝置包括一個(gè)液壓能量調(diào)節(jié)閥、一個(gè)高壓蓄能器和一個(gè)低壓蓄能器,雙向液壓泵的上腔出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的P 口相連接,雙向液壓泵的下腔出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的O 口相連接,高壓蓄能器的出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的A 口相連接,低壓蓄能器的出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的B 口相連接。所述的補(bǔ)油模塊由兩個(gè)單向閥、第三溢流閥RV3、補(bǔ)油泵PM3、補(bǔ)油電機(jī)M和油箱組成。所述的雙向液壓泵/馬達(dá)PMl為定量泵/馬達(dá)或者變量泵/馬達(dá);所述的液壓馬達(dá)PM2為定量馬達(dá)或者變量馬達(dá);所述的液壓能量調(diào)節(jié)閥DV為三位四通方向閥,可以是比例方向閥,也可以是伺服閥或高速開關(guān)閥;通過控制雙向液壓泵/馬達(dá)PMl和液壓馬達(dá)PM2,電動(dòng)離合器CLl和CL2,方向閥DV,系統(tǒng)可以工作于兩種工作模式驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)。驅(qū)動(dòng)模式下,驅(qū)動(dòng)能量由驅(qū)動(dòng)單元(EM,飛輪FLl或液壓蓄能裝置HA)傳遞給負(fù)載FL2 ;反之,在制動(dòng)模式下,制動(dòng)能量由飛輪和蓄能器構(gòu)成的機(jī)液聯(lián)合儲(chǔ)能元件回收。(I)制動(dòng)能量回收工作模式圖3所示的機(jī)液聯(lián)合能量回收液壓混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可按三種方式回收負(fù)載慣性動(dòng)能僅用蓄能器回收,僅用飛輪回收和蓄能器和飛輪聯(lián)合回收,原理分別如圖3 Ca),圖3(b),圖3 (c)所示(圖中箭頭方向表示油液流向)。制動(dòng)時(shí),液壓馬達(dá)PM2起著液壓泵的作用,而雙向液壓泵/馬達(dá)PMl起著液壓馬達(dá)的作用。調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)PM2的排量,液壓馬達(dá)PM2輸出軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩可被調(diào)節(jié)。1、基于液壓蓄能裝置的能量回收。在這種方式下,方向閥的電磁鐵CV2得電,第一離合器CLl斷開,雙向液壓泵/馬達(dá)PMl的排量設(shè)置為零,油液從低壓蓄能器LP到高壓蓄能器HP。這種方式適用于可再生能量(車輛制動(dòng)能)較小的情況下。2、基于飛輪的能量回收。在這種方式下,第一離合器CLl斷開,第二離合器CL2接合,方向閥DV處于中位。制動(dòng)能被飛輪FLl回收。這種方式適用于可再生能量(車輛制動(dòng)能)較大的情況下。3、基于液壓蓄能裝置和飛輪的能量回收。在這種方式下,第一離合器CLl斷開,第二離合器CL2接合,方向閥的電磁鐵CV2得電。液壓蓄能裝置和飛輪FLl聯(lián)合回收制動(dòng)能。控制雙向液壓泵/馬達(dá)PMl的排量,使得L2管路中的壓力保持在一定范圍內(nèi),給制動(dòng)提供背壓。(2)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)能再利用工作模式圖4為機(jī)液混合傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模式(圖中箭頭方向表示油液流向),按照液力驅(qū)動(dòng)的兩大因素一流量和壓力,可分為流量耦合方式和壓力耦合方式。1、流量耦合如圖4(a)所示,在這種驅(qū)動(dòng)方式下,方向閥處于中位。當(dāng)?shù)谝浑x合器CLl接合而第二離合器CL2斷開時(shí),負(fù)載由發(fā)動(dòng)機(jī)EM驅(qū)動(dòng),當(dāng)?shù)谝浑x合器CLl斷開而第二離合器CL2接合時(shí),負(fù)載由飛輪FLl驅(qū)動(dòng)。此時(shí),負(fù)載速度由雙向液壓泵/馬達(dá)PMl的排量來調(diào)節(jié),LI管路的壓力由負(fù)載來確定。2、壓力稱合如圖4(b)所示,在這種方式下,方向閥的電磁鐵處于CVl位,調(diào)節(jié)PM2的排量以適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)速,LI管路的壓力由液壓馬達(dá)PM2的需求轉(zhuǎn)矩來確定。
權(quán)利要求1.機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,包括發(fā)動(dòng)機(jī)、雙向液壓泵/馬達(dá)、飛輪儲(chǔ)能裝置、安全閥組、補(bǔ)油模塊、液壓儲(chǔ)能裝置、液壓馬達(dá),其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸通過離合器與雙向液壓泵/馬達(dá)的輸入軸連接,閉式回路中跨接安全閥組、補(bǔ)油模塊、液壓馬達(dá),液壓馬達(dá)與負(fù)載連接,雙向液壓泵/馬達(dá)帶動(dòng)飛輪儲(chǔ)能裝置,補(bǔ)油模塊與液壓馬達(dá)的主回路之間跨接液壓儲(chǔ)能裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,其特征在于所述的飛輪儲(chǔ)能裝置為串接的一個(gè)離合器與一個(gè)飛輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,其特征在于所述的安全閥組為兩個(gè)電磁溢流閥串接而成;兩個(gè)電磁溢流閥的出油口連接油箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,其特征在于所述的液壓儲(chǔ)能裝置包括一個(gè)液壓能量調(diào)節(jié)閥、一個(gè)高壓蓄能器和一個(gè)低壓蓄能器,雙向液壓泵/馬達(dá)的上腔出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的P 口相連接,雙向液壓泵/馬達(dá)的下腔出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的O 口相連接,高壓蓄能器的出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的A 口相連接,低壓蓄能器的出油口與液壓能量調(diào)節(jié)閥的B 口相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,其特征在于所述的雙向液壓泵/馬達(dá)為定量泵/馬達(dá)或者變量泵/馬達(dá)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,其特征在于所述的液壓馬達(dá)為定量馬達(dá)或者變量馬達(dá)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,其特征在于所述的液壓能量調(diào)節(jié)閥為三位四通方向閥,可以是比例閥,也可以是伺服閥或高速開關(guān)閥。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于機(jī)液聯(lián)合能量再生的混合動(dòng)力回路,現(xiàn)有技術(shù)中有二大弊端1、液壓蓄能裝置的比能量很低。2、液壓蓄能裝置釋能速度太快,影響車輛的駕駛性能和舒適性。本實(shí)用新型包括發(fā)動(dòng)機(jī)、雙向液壓泵/馬達(dá)、飛輪儲(chǔ)能裝置、安全閥組、補(bǔ)油模塊、液壓儲(chǔ)能裝置、液壓馬達(dá)。本實(shí)用新型在液壓混合動(dòng)力回路中,結(jié)合飛輪儲(chǔ)能,改善液壓蓄能裝置的比能量,使聯(lián)合儲(chǔ)能裝置的比能量比單獨(dú)的液壓蓄能裝置要大。通過閥控液壓蓄能裝置,控制釋放油液的速度,改善車輛的駕駛驅(qū)動(dòng)性能。此外,能量調(diào)節(jié)閥與蓄能器還可構(gòu)成自適應(yīng)蓄能器回路,吸收系統(tǒng)流體脈動(dòng)。
文檔編號(hào)B60K6/12GK202896268SQ20122050613
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者許明, 倪敬, 陳國(guó)金 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)