一种串联式电液混合动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种串联式电液混合动力系统。蓄电池组通过电机控制器与电机电连接，电机的输出轴与第一液压泵马达的输出轴同步机械连接，第一液压泵马达和第二液压泵马达均设置有高压和低压进出油口，第一液压泵马达的高压进出油口、液压蓄能器的进出油口和第二液压泵马达的高压进出油口三者相互连通，第一液压泵马达的低压进出油口、液压油箱和第二液压泵马达的低压进出油口三者相互连通；第二液压泵马达的输出轴与主减速器的输入轴同轴连接。本发明专利技术结合能量密度高的电驱动系统和功率密度高的液压驱动系统，由电驱动系统提供平均功率，液压驱动系统提供峰值功率，降低电机的装机功率、避免大电流充放对蓄电池的负面影响，提高工程机械的动力性能。提高工程机械的动力性能。提高工程机械的动力性能。

【技术实现步骤摘要】
一种串联式电液混合动力系统


[0001]本专利技术涉及一种电液混合动力系统，尤其是涉及一种串联式电液混合动力系统。

技术介绍

[0002]工程机械作为非道路交通中的主要排放源之一，也有电动化的趋势。纯电动工程机械在能量转化效率、排放、噪声等方面较传统柴油发动机驱动的工程机械有明显优势，但在动力性能上受到电驱动功率密度不高的限制。工程机械工况中常有较剧烈的功率需求波动，对动力系统的功率要求较高，静液压传动由于其功率密度高、结构简单便于布置等优点，在工程机械轮式驱动中已经得到了广泛应用。而在电动化工程机械上，为了满足峰值功率的需求，将需要根据峰值功率大小配置电机，导致大多数时候电机运行在相对低功率区域，造成了设备利用率不高和运行工作点在低效区等问题。另外在急加速等发生峰值功率的工况下，电机的瞬时大电流对蓄电池的实时容量和充放寿命等都有较大的负面影响。

技术实现思路

[0003]针对技术中的上述问题，本专利技术提出了一种串联式电液混合动力系统，将能量密度高的电驱动系统和功率密度高的液压驱动系统结合到一起，构成电液混合动力系统，充分发挥各自的优势，由电驱动系统提供平均功率，液压驱动系统提供峰值功率，使系统具有较高能量转化效率的同时，又拥有较强的动力性能，提高了工程机械的综合性能。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：
[0005]本专利技术包括蓄电池组、电机控制器、电机、第一液压泵马达、第二液压泵马达、主减速器、液压蓄能器和液压油箱；
[0006]蓄电池组通过电机控制器与电机电连接，电机的输出轴与第一液压泵马达的输出轴同步机械连接，第一液压泵马达和第二液压泵马达均设置有高压和低压进出油口，第一液压泵马达的高压进出油口、液压蓄能器的进出油口和第二液压泵马达的高压进出油口三者相互连通，第一液压泵马达的低压进出油口、液压油箱和第二液压泵马达的低压进出油口三者相互连通；第二液压泵马达的输出轴与主减速器的输入轴同轴连接。
[0007]所述混合动力系统主要由电驱动系统和液压驱动系统组成，由所述蓄电池组、电机控制器、电机和第一液压泵马达构成混合动力系统的电驱动系统，电驱动系统提供混合动力系统的平均功率；由所述第一液压泵马达、第二液压泵马达、液压蓄能器和液压油箱构成混合动力系统的液压驱动系统，液压驱动系统提供混合动力系统的峰值功率。
[0008]所述第一液压泵马达是定排量的液压泵马达，或是电子比例控制的变排量液压泵马达；是单个液压泵马达，或是两个以上液压泵马达的组合。
[0009]所述蓄电池组是化学电池、燃料电池或超级电容中的一种，或是两种以上的组合。
[0010]所述电机是永磁同步电机、异步电机、开关磁阻电机或是直流电机。
[0011]液压蓄能器是两个以上液压蓄能器的组合，或是单个的液压蓄能器。
[0012]液压蓄能器提供短时间的大功率充放，电机提供长时间的平均功率，二者的功率
通过液压回路耦合在一起。电机的机械能通过第一液压泵马达转化为高压液压油，与液压蓄能器输出的高压液压油耦合后共同驱动第二液压泵马达，进而驱动主减速器和车轮。由于增加了液压蓄能器作为辅助动力源，在急加速等大功率需求情况下，利用高功率密度的液压蓄能器提供短时间的大功率辅助，提高了工程机械动力性能，减轻了电机的功率负担，避免大电流对蓄电池造成冲击；在匀速情况下，功率需求不大，通过接近额定功率运行的电机提供所需能量；在减速情况下，制动能量可全部或部分回收转换为高压液压油储存到液压蓄能器中，避免了通过电机制动时产生大电流对蓄电池产生冲击和产生发热。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]将能量密度高的电驱动系统和功率密度高的液压驱动系统结合到一起，构成电液混合动力系统，由电驱动系统提供平均功率，液压驱动系统提供峰值功率。根据平均功率大小选择电机，降低了电机装机功率，减小了电机体积重量，解决了电机设备利用率不高和运行工作点常在低效区等问题；另外解决了在急加速等工况下，电机的瞬时大电流对蓄电池的实时容量和充放寿命有较大负面影响的问题；由于液压驱动的高功率特性，在起动加速等工况中，可以获得比纯电驱动更好的加速动力性能。使系统具有较高能量转化效率的同时，又拥有较强的动力性能，提高了工程机械的综合性能。
附图说明
[0015]图1是本专利技术用于轮式装载机行走驱动的串联液压混合动力系统原理图。
[0016]图2是本专利技术用于电动矿用卡车轮式驱动时的系统原理图。
[0017]图3是本专利技术用于挖掘机回转驱动时的系统原理图。
[0018]图中：1、蓄电池组，2、电机控制器，3、电机，4、第一液压泵马达，5、第二液压泵马达，6、主减速器，7、液压蓄能器，8、液压油箱，9、车轮，10、回转机构。
具体实施方式
[0019]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0020]如图1所示，本专利技术包括蓄电池组1、电机控制器2、电机3、第一液压泵马达4、第二液压泵马达5、主减速器6、液压蓄能器7和液压油箱8；
[0021]蓄电池组1通过电机控制器2与电机3电连接，电机3的输出轴与第一液压泵马达4的输出轴同步机械连接，第一液压泵马达4和第二液压泵马达5均设置有高压和低压进出油口，第一液压泵马达4的高压进出油口、液压蓄能器7 的进出油口和第二液压泵马达5的高压进出油口三者相互连通，第一液压泵马达的低压进出油口、液压油箱8和第二液压泵马达5的低压进出油口三者相互连通；第二液压泵马达5的输出轴与主减速器6的输入轴同轴连接。
[0022]混合动力系统主要由电驱动系统和液压驱动系统组成，由蓄电池组1、电机控制器2、电机3和第一液压泵马达4构成混合动力系统的电驱动系统，电驱动系统提供混合动力系统的平均功率；由第一液压泵马达4、第二液压泵马达5、液压蓄能器7和液压油箱8构成混合动力系统的液压驱动系统，液压驱动系统提供混合动力系统的峰值功率。
[0023]第一液压泵马达4是定排量的液压泵马达，或是电子比例控制的变排量液压泵马达；是单个液压泵马达中的一种，或是两个以上液压泵马达的组合。
[0024]蓄电池组1是化学电池、燃料电池或超级电容，或是两种以上的组合。
[0025]电机3是永磁同步电机、异步电机、开关磁阻电机或是直流电机。
[0026]液压蓄能器7是两个以上液压蓄能器的组合，或是单个的液压蓄能器。
[0027]将能量密度高的电驱动系统和功率密度高的液压驱动系统结合到一起，构成电液混合动力系统，由电驱动系统提供平均功率，液压驱动系统提供峰值功率。选择电机额定功率大小时，根据工程机械适用的工况，估计峰值功率与一个工况周期内的平均功率大小，选择电机时略高于平均功率而远小于峰值功率。在运行中，液压蓄能器的压力范围通过能量管理策略进行规划，一方面要使电机能长时间工作在高效区，另一方面要保证在加速等需要液压辅助动力的工况下蓄能器储存的能量足够，而在减速时储存能量较少，有足够空闲容量回收制动能量。
[0028]另外在急加速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联式电液混合动力系统，其特征在于：包括蓄电池组(1)、电机控制器(2)、电机(3)、第一液压泵马达(4)、第二液压泵马达(5)、主减速器(6)、液压蓄能器(7)和液压油箱(8)；蓄电池组(1)通过电机控制器(2)与电机(3)电连接，电机(3)的输出轴与第一液压泵马达(4)的输出轴同步机械连接，第一液压泵马达(4)和第二液压泵马达(5)均设置有高压和低压进出油口，第一液压泵马达(4)的高压进出油口、液压蓄能器(7)的进出油口和第二液压泵马达(5)的高压进出油口三者相互连通，第一液压泵马达的低压进出油口、液压油箱(8)和第二液压泵马达(5)的低压进出油口三者相互连通；第二液压泵马达(5)的输出轴与主减速器(6)的输入轴同轴连接。2.根据权利要求1所述的一种串联式电液混合动力系统，其特征在于：所述混合动力系统主要由电驱动系统和液压驱动系统组成，由所述蓄电池组(1)、电机控制器(2)、电机(3)和第一液压泵马达(4)构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，林梓畅，徐兵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：