增程车辆电液混合驱动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种增程车辆电液混合驱动系统及其控制方法，包括：发动机，发动机制动器，发动机离合器，第一发电机，第一制动器，行星轮机构，第二发电机，第二制动器，第二离合器，第二液压油泵，驱动电机，变速箱输入轴耦合齿轮，变速箱，变速箱输出轴耦合齿轮，变速箱输出轴液压驱动齿轮，第四离合器，第三离合器，变速箱输入轴液压驱动齿轮，驱动液压马达，作业液压马达，电磁阀，第二溢流阀，第二单向阀，第一溢流阀，第一单向阀，第一液压油泵，第一离合器，增程驱动控制单元，液压油箱总成，储能器。利用行星轮系的机械耦合关系和功率分流原理，采用行星轮系和两组发电机，通过动态调整发动机和两组发电机的工作状态。

【技术实现步骤摘要】
增程车辆电液混合驱动系统
本专利技术涉及增程车辆液压系统领域，具体是指一种增程车辆电液混合驱动系统。
技术介绍
在经常重载起步、重载爬坡、频繁重载起停、非道路重载低速行驶工况的场合，或者车辆上有行车液压作业装备且经常低速行驶大功率作业的车辆，这些适合并配备增程架构的车辆在如上工作场景下经常出现如下问题：1.起步动力不足，为了正常起步，通常配备较大的驱动电机或者较多挡位的变速箱；2.重载爬坡换挡时动力中断容易产生溜坡风险；3.行车液压系统工作时，需要配备额外的电机用于液压泵驱动，系统复杂成本高；4.需要在行车或作业时，同时关注增程系统的能效优化和协调，即增程系统需要在行车驱动高效性、作业驱动高效性和增程发电系统高效性三者之间进行最优组合，而传统的增程架构车辆的由于是分散分布式设计，较难实现增程效能综合优化功能。比较典型的增程车辆有：矿区/工地重载自卸车、大功率环卫作业车(洗扫、洒水、高压清洗、雾炮除尘)、混凝土搅拌运输车、工程机械(挖掘机、铲车)、消防车等。总结下来，对于这些车辆或场景的增程架构需求特点有：1、发电系统高效区要宽，能满足较大范围的高效输出需求2、有液压作业需求，需要有液压系统参与动力分配3、低速作业模式，速度不高，起停频繁4、极大阻力起步或坡起，需要峰值驱动扭矩补偿，不能无限增大电机或变速箱5、动力不中断或少中断，防止驱动失效6、发电不中断，发电功能与行车、作业要共存，但需要采用进行减法集成设计7、增程车辆的原有功能要保持，比如电机制动回收能量、无怠速起步、平稳起步且动力中断影响小、增程发电能满足正常行车需求、纯电行车和工作等。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足驱动失效风险低、能量转化率高、能量利用效率高的增程车辆电液混合驱动系统。为了实现上述目的，本专利技术的增程车辆电液混合驱动系统如下：该增程车辆电液混合驱动系统，其主要特点是，所述的系统包括发动机、发动机制动器、发动机离合器、第一发电机、第一制动器、行星轮机构、第二发电机、第二制动器、第二离合器、第二液压油泵、驱动电机、变速箱输入轴耦合齿轮、变速箱、变速箱输出轴耦合齿轮、变速箱输出轴液压驱动齿轮、第四离合器、第三离合器、变速箱输入轴液压驱动齿轮、驱动液压马达、作业液压马达、电磁阀、第二溢流阀、第二单向阀、第一溢流阀、第一单向阀、第一液压油泵、第一离合器、增程驱动控制单元、液压油箱总成、储能器，以行星轮系耦合原理为基础的双发电机耦合双液压油泵机的增程系统，优化及匹配两组发电机的工作状态，同时通过双液压源耦合系统和双离合驱动耦合系统，架构了增程车辆的增程系统与驱动系统之间既有电力传输耦合又有液压转矩耦合的电液混合驱动关系。较佳地，所述的系统当位于行星轮系中的运动部件同时连接着发电机和液压油泵时，作用在轮系部件上的转矩是由发电机转矩和液压油泵转矩正向耦合而成，发电机和液压油泵同步参与行星轮系的转矩/转速耦合和功率分流机制，在液压油泵载荷发生变化时，由发电机进行载荷变化平衡补偿。较佳地，所述的系统中第一发电机行星轮机构的齿圈连接，第二发电机与太阳轮连接，行星架通过发动机离合器与发动机连接，第一液压油泵通过第一离合器与第一发电机形成传动连接关系，第二液压油泵通过第二离合器与第二发电机连接。较佳地，所述的系统根据第三离合器、第四离合器的状制态控，通过两组耦合齿轮，实现液压马达的动力从变速箱输入轴或变速箱输出轴分别进行耦合，驱动过程中，两组离合器不能同时结合。较佳地，所述的系统中两组液压油泵的油液输入口均连接至液压油箱，两组液压油泵的输出口处分别有溢流阀输入端与单向阀输入端并联，第二单向阀输出口处蓄能器与电磁阀4号输入口并联，第一单向阀输出口直接与电磁阀3号输入口相连，三位四通电磁阀通过2种汇流功能和1种分流功能实现了同时驱动液压驱动马达与作业驱动马达、中断其中一路回路的马达液压动力、双泵共同驱动同一液压马达的功能。其中蓄能器能够缓冲液压回路中的压力脉动冲击，可与液压油泵共同形成渐变可控且平稳的液压动力输出。较佳地，所述的系统由增程驱动控制单元实现对发电机、离合器、制动器、电磁阀的控制功能，同时配合发动机、驱动电机系统、变速箱系统或车辆其它系统完成动力系统的逻辑控制功能。较佳地，所述的系统具有三种发电模式，依据行星轮系机构工作原理，通过增程驱动控制单元的策略控制，实现发电系统高效功率工作区扩展，即形成2种单电机发电模式和1种双电机发电模式。较佳地，所述的系统具有三种起动模式，通过控制制动器和离合器，配合车辆储能系统，通过增程动力控制单元的策略控制，形成2种单电机起动模式和1种双电机起动模。较佳地，所述的系统具有四种液压油泵驱动模式，通过控制制动器、离合器、发电机、发动机的转速，形成4种液压油泵驱动模式，即单电机驱动模式、双电机共同驱动模式、双电机独立驱动模式和双电机协调驱动模式。较佳地，所述的系统具有三种液压耦合模式，通过控制液压油泵和电磁阀，形成3种液压耦合模式，即独立液压模式、联合液压模式和交换液压模式。较佳地，所述的系统具有八种液压动力参与行车驱动的模式，通过双离合器的状态控制和使用工况，形成8种液压动力参与行车驱动的模式，即前端电机联动模式、后端输出联动模式、起步辅助模式、换挡辅助模式、防溜坡辅助模式、驻车模式、跛行模式和隔离模式。采用了本专利技术的增程车辆电液混合驱动系统，扩展多缸发动机发电系统高效工作区范围和分布，以提高发电系统的动态经济工况覆盖程度，尤其是解决大功率发动机发电系统在持续小功率发电需求状态下的经济性问题。本专利技术提高恶劣工况下的车辆起步或通过能力，利用集成液压单元进行液压动力耦合，补偿驱动力峰值需求。本专利技术通过液压驱动单元的动力耦合，实现低速平稳起步，同时能够进行换挡动力中断补偿而优化换挡冲击感受。本专利技术通过增加液压驱动单元，增加液压起步防溜坡功能和换挡防溜坡功能，降低驱动失效风险。本专利技术集成液压驱动单元，一机多用，即在发电的同时也能驱动上装作业装备工作，提高了系统集成度，并因为减少了单独电机驱动液压马达的设计而提高了能量转化效率。本专利技术提高增程系统能效协调能力，即通过双发电机和行星机构的耦合原理，能够将发电、作业进行高效耦合，提高能量利用效率。附图说明图1为本专利技术的增程车辆电液混合驱动系统的示意图。附图标记：1发动机；2发动机制动器；3发动机离合器；4第一发电机；5第一制动器；6行星轮机构；7第二发电机；8第二制动器；9第二离合器；10第二液压油泵；11驱动电机；12变速箱输入轴耦合齿轮；13变速箱；14变速箱输出轴耦合齿轮；15变速箱输出轴液压驱动齿轮；16第四离合器；17第三离合器；18变速箱输入轴液压驱动齿轮；19驱动液压马达；20作业液压马达；21电磁阀；...

【技术保护点】
1.一种增程车辆电液混合驱动系统，其特征在于，所述的系统包括发动机、发动机制动器、发动机离合器、第一发电机、第一制动器、行星轮机构、第二发电机、第二制动器、第二离合器、第二液压油泵、驱动电机、变速箱输入轴耦合齿轮、变速箱、变速箱输出轴耦合齿轮、变速箱输出轴液压驱动齿轮、第四离合器、第三离合器、变速箱输入轴液压驱动齿轮、驱动液压马达、作业液压马达、电磁阀、第二溢流阀、第二单向阀、第一溢流阀、第一单向阀、第一液压油泵、第一离合器、增程驱动控制单元、液压油箱总成、储能器，以行星轮系耦合原理为基础的双发电机耦合双液压油泵机的增程系统，优化及匹配两组发电机的工作状态，同时通过双液压源耦合系统和双离合驱动耦合系统，架构了增程车辆的增程系统与驱动系统之间既有电力传输耦合又有液压转矩耦合的电液混合驱动关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种增程车辆电液混合驱动系统，其特征在于，所述的系统包括发动机、发动机制动器、发动机离合器、第一发电机、第一制动器、行星轮机构、第二发电机、第二制动器、第二离合器、第二液压油泵、驱动电机、变速箱输入轴耦合齿轮、变速箱、变速箱输出轴耦合齿轮、变速箱输出轴液压驱动齿轮、第四离合器、第三离合器、变速箱输入轴液压驱动齿轮、驱动液压马达、作业液压马达、电磁阀、第二溢流阀、第二单向阀、第一溢流阀、第一单向阀、第一液压油泵、第一离合器、增程驱动控制单元、液压油箱总成、储能器，以行星轮系耦合原理为基础的双发电机耦合双液压油泵机的增程系统，优化及匹配两组发电机的工作状态，同时通过双液压源耦合系统和双离合驱动耦合系统，架构了增程车辆的增程系统与驱动系统之间既有电力传输耦合又有液压转矩耦合的电液混合驱动关系。


2.根据权利要求1所述的增程车辆电液混合驱动系统，其特征在于，所述的系统当位于行星轮系中的运动部件同时连接着发电机和液压油泵时，作用在轮系部件上的转矩是由发电机转矩和液压油泵转矩正向耦合而成，发电机和液压油泵同步参与行星轮系的转矩/转速耦合和功率分流机制，在液压油泵载荷发生变化时，由发电机进行载荷变化平衡补偿。


3.根据权利要求1所述的增程车辆电液混合驱动系统，其特征在于，所述的系统中第一发电机行星轮机构的齿圈连接，第二发电机与太阳轮连接，行星架通过发动机离合器与发动机连接，第一液压油泵通过第一离合器与第一发电机形成传动连接关系，第二液压油泵通过第二离合器与第二发电机连接。


4.根据权利要求1所述的增程车辆电液混合驱动系统，其特征在于，所述的系统根据第三离合器、第四离合器的状制态控，通过两组耦合齿轮，实现液压马达的动力从变速箱输入轴或变速箱输出轴分别进行耦合，驱动过程中，两组离合器不能同时结合。


5.根据权利要求1所述的增程车辆电液混合驱动系统，其特征在于，所述的系统中两组液压油泵的油液输入口均连接至液压油箱，两组液压油泵的输出口处分别有溢流阀输入端与单向阀输入端并联，第二单向阀输出口处蓄能器与电磁阀4号输入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良，段林林，王建民，唐月锋，徐敏捷，郑核桩，裴高利，牛海勤，
申请(专利权)人：上海中科深江电动车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31