专利名称：公交汽车液电混合动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种公交汽车液电混合动力系统，特别是发动机通过液压动力和电动动力混合驱动公交汽车的动力系统设备。
背景技术：
目前，现在使用的城市公交汽车动力系统，一般是发动机输出动力直接驱动或者是采用油电混合动力驱动变速箱，再通过万向节到后轮的驱动方式。公交车的运行特点是平均车速低，加速过程短，车速多变，启停频繁，怠速过多，驾驶人员操作频繁等。复杂的工况使发动机的输出扭矩不能和汽车加速行驶的扭矩同步，经常在发动机逐步增加喷油量提高输出转速的过程中，完成对公交汽车的行驶驱动，当发动机的转速达到额度转速时，公交汽车已经接近站点，进入滑行和制动状态，发动机恢复怠速运转。根据有关资料，公交汽车发动机动力输出和怠速运转的时间大致相等，这就是城市公交车油耗高，排放烟尘污染空气高的原因。
发明内容
本发明的目的，是提供一种公交汽车液电混合动力系统，它是采用发动机给液压系统和电动系统提供能量，公交汽车行驶的能量由液压马达和电动机供给，发动机驱动液压泵给液压蓄能器提供能量，液压蓄能器的能量通过液压调速阀驱动液压马达，由液压马达驱动公交汽车；发动机同时驱动发电机，发电机的能量通过电控箱调压后直接驱动电动机，电动机再驱动汽车，能量不经过蓄电池组转换，能量利用率高，与液压系统串联混合驱动公交汽车；利用液压驱动系统能量集中度高，低速情况下加速性好，制动能量回收程度高；利用电动系统随动驱动响应速度快，实现整个动力系统中电动驱动和液压驱动的动力混合驱动公交汽车的目的。本发明公交汽车液电混合动力系统采取以下技术方案来实现的，它是由发动机、 发电机、三只离合器、电磁换向阀、液压蓄能器、液压泵、液压马达、电动机、速度传感器和回收液压泵构成，电控箱内设置程序控制器，电子油门踏板和叠加式刹车踏板的组合信号线分别连接程序控制器，发动机电控箱、第一离合器、压力变送器、电磁换向阀、调速阀块、第二离合器、电动机、变速箱和传动分动箱分别与电控箱连接，发电机的一端连接发动机，发电机的另一端连接第一离合器，第一万向节的一端连接第一离合器，第一万向节的另一端连接液压泵，液压泵的两端分别与液压油箱和电磁换向阀连通，压力变送器分别连接液压泵和电控箱，液压油管上的过滤器分别连通电磁换向阀和液压油箱，压力变送器、电磁换向阀、两只液压蓄能器、调速阀块、液压单向阀和回收液压泵分别在液压油管上连通液压油箱，压力变送器与电控箱由电路线连接，电磁换向阀与电控箱由电路线连接，调速阀块与电控箱由电路线连接，液压马达一端连通调速阀块，液压马达另一端连通液压油箱，液压马达一侧连接第二离合器、电动机和变速箱，变速箱上设置速度传感器，速度传感器的信号线与电控箱连接，电动机与电控箱由电路线连接，传动分动箱两端分别连接变速箱和第二万向节，传动分动箱一侧连接第三离合器和回收液压泵，回收液压泵与液压油箱连通，第三离合器将传动分动箱和回收液压泵连接在一起，液压单向阀一端连接回收液压泵，液压单向阀另一端连接液压蓄能器，第二万向节和后桥连接，后桥与后轮连接。公交汽车液电混合动力系统运行工序发动机的能量通过发电机和第一离合器与第一万向节驱动液压泵，液压泵从液压油箱内吸取液压油，通过电磁换向阀给液压系统中的液压蓄能器提供能量；电控箱内程序控制器根据液压系统压力变送器提供的信号，输出控制信号到发动机电控箱，发动机的转速受发动机电控箱控制，程序控制器根据压力变送器和电子油门踏板与叠加式刹车踏板提供的组合信号，自动输出高速和怠速信号到发动机电控箱，控制发动机的运行状态；变速箱的挂档和踩下电子油门踏板，电控箱输出信号到液压系统的调速阀块，液压蓄能器的能量通过调速阀块进入到液压马达，液压马达通过第二离合器驱动电动机和变速箱，电动机和变速箱串联在一起，动力通过传动分动箱、第二万向节和后桥传递到汽车的后轮，驱动汽车前进，完成能量的释放；电控箱内的程序控制器得到速度传感器提供的速度信号后，根据设定的速度参数，预先输出信号到发动机电控箱，使发动机增速，同时控制发电机的电能通过电控箱内的调压电路，传递到电动机，使电动机运转，液压马达和电动机动力混合后驱动变速箱；随着汽车行驶的速度增加，程序控制器根据变速箱的汽车速度传感器提供的速度信号，控制电控箱内的调压电路，提高电动机的输出功率；踩下叠加式刹车踏板时，输出一个信号提供给电控箱，电控箱输出信号提供给第三离合器，第三离合器将传动分动箱和回收液压泵连接在一起，汽车在惯性作用下继续前进，汽车后轮通过后桥、第二万向节驱动传动分动箱，传动分动箱通过第三离合器驱动回收液压泵，回收液压泵吸收汽车行驶的惯性能量，将动能转换成液压能，通过管道上的液压单向阀输送到液压蓄能器内，完成能量的回收储存；电控箱输出另外一个信号到发动机电控箱，使发动机自动恢复到怠速运转；发动机在怠速运转的情况下，外部电源接通第一离合器，发动机通过发电机、第一离合器、第一万向节驱动液压泵，液压泵输出的液压油通过电磁换向阀的旁通油路到液压油过滤器，液压油过滤后流回液压油箱内。本发明公交汽车液电混合动力系统的效果是结构简单，操作简单方便灵活，运行平稳，噪音低，耗能低，制动能量回收程度高，混合动力响应速度快，高速区域效率高，使用寿命长，不需用蓄电池组，能量转换效率高，降低污染物排放，制造成本低廉，叠加式刹车踏板双回路制动，制动安全可靠，广泛用于城市公交汽车上的液电混合动力系统设备。
本发明公交汽车液电混合动力系统将结合附图作进一步详细描述。图1是本发明公交汽车液电混合动力系统的传动机构结构示意图。1一程序控制器 2 —电控箱 3 —电子油门踏板 4一叠加式刹车踏板 5—发动机电控箱6—发动机 7—发电机 8—第一离合器 9一压力变送器10—第一万向节11 一电磁换向阀12—液压蓄能器13—液压泵14一液压油箱15—过滤器16— 调速阀块 17—液压马达18—第二离合器19 一电动机 20—变速箱 21—速度传感器 22—传动分动箱23—第三离合器24—回收液压泵 25—液压单向阀第二万向节 27—后桥沘一后轮。
具体实施例方式参照图1，本发明公交汽车液电混合动力系统，它是由发动机6、发电机7、三只离合器、电磁换向阀11、液压蓄能器12、液压泵13、液压马达17、电动机19、速度传感器21和回收液压泵M构成，电控箱2内设置程序控制器1，电子油门踏板3和叠加式刹车踏板4的组合信号线分别连接程序控制器1，发动机电控箱5、第一离合器8、压力变送器9、电磁换向阀11、调速阀块16、第二离合器18、电动机19、速度传感器21分别与电控箱2连接，发电机7的一端连接发动机6，发电机7的另一端连接第一离合器8，第一万向节10的一端连接第一离合器8，第一万向节10的另一端连接液压泵13，液压泵13的两端分别与液压油箱14和电磁换向阀11连通，压力变送器9分别连接液压泵13和电控箱2，液压油管上的过滤器15分别连通电磁换向阀11和液压油箱14，压力变送器9、电磁换向阀11、两只液压蓄能器12、调速阀块16、液压单向阀25和回收液压泵M分别在液压油管上连通液压油箱14，压力变送器9与电控箱2由电路线连接，电磁换向阀11与电控箱2由电路线连接，调速阀块16与电控箱2由电路线连接，液压马达17 —端连通调速阀块16，液压马达17另一端连通液压油箱14，液压马达17 —侧连接第二离合器18、电动机19和变速箱20，变速箱20上设置速度传感器21，速度传感器21的信号线与电控箱2连接，电动机19与电控箱2由电路线连接，传动分动箱22两端分别连接变速箱20和第二万向节沈，传动分动箱22 —侧连接第三离合器23和回收液压泵24，回收液压泵M与液压油箱14连通，第三离合器23将传动分动箱22和回收液压泵M连接在一起，液压单向阀25 —端连接回收液压泵对，液压单向阀25另一端连接液压蓄能器12，第二万向节沈和后桥27连接，后桥27与后轮观连接。公交汽车液电混合动力系统运行工序发动机6的能量通过发电机7和第一离合器8和第一万向节10驱动液压泵13，液压泵13从液压油箱14内吸取液压油，通过电磁换向阀11给液压系统中的液压蓄能器12提供能量；程序控制器1根据液压系统压力变送器9提供的信号，输出控制信号到发动机电控箱5控制发动机6的运转，发动机6的转速受发动机电控箱5控制，程序控制器1根据液压系统压力变送器9和电子油门踏板3与叠加式刹车踏板4提供的组合信号，自动输出高速和怠速信号到发动机电控箱5，控制发动机6的运行状态；变速箱20的挂档和踩下电子油门踏板3，电控箱2输出信号到液压系统的调速阀块16，液压蓄能器12的能量进入到液压马达17，液压马达17通过第二离合器18驱动电动机19和变速箱20，电动机19和变速箱20串联在一起；动力通过传动分动箱22、第二万向节沈和后桥27，动力传递到汽车的后轮28，驱动汽车前进，完成能量的释放；电控箱2内的程序控制器1得到变速箱20的速度传感器21提供的速度信号后，根据设定的速度参数，输出信号到发动机电控箱5，使发动机6增速，同时控制发电机7的电能通过电控箱2内的调压电路，传递到电动机19，使电动机19运转，液压马达17和电动机19动力混合后驱动变速箱20 ；随着汽车行驶的速度增加，程序控制器1根据变速箱20的速度传感器21提供的速度信号，控制电控箱2内的调压电路，提高电动机19的输出功率；踩下叠加式刹车踏板4时，输出一个信号提供给电控箱2，电控箱2输出信号提供给第三离合器23，第三离合器23将传动分动箱22和回收液压泵M联接在一起，汽车在惯性作用下继续前进，汽车后轮观通过后桥27、第二万向节沈驱动传动分动箱22，传动分动箱22内通过第三离合器23驱动回收液压泵24，回收液压泵24吸收汽车行驶的惯性能量，将动能转换成液压能，通过管道上的液压单向阀25输送到液压蓄能器12内，完成能量的回收储存；电控箱2输出另外一个信号到发动机电控箱5，使发动机6自动恢复到怠速运转；发动机6在怠速运转的情况下，外部电源接通第一离合器8，发动机6通过发电机7、第一离合器8、第一万向节10驱动液压泵13 ；液压泵13输出的液压油通过电磁换向阀11的旁通油路到液压油过滤器15，液压油过滤后流回液压油箱14内。 本发明公交汽车液电混合动力系统的实施例，在混合动力系统的程序控制器1的运行程序内部，设定液压系统压力变化的范围，取液压系统压力变送器9上的压力上限和压力下限两个压力变送输出的开关量为控制信号；当液压蓄能器12内的压力低于设定的压力下限时，压力变送器9输出信号到电控箱2，电控箱2根据程序控制器1的设定程序，输出增速信号到发动机电控箱5，这时发动机6增速，同时输出信号控制第一离合器8工作；发动机6通过发电机7和第一离合器8以及第一万向节10驱动液压泵13，液压泵13从液压油箱14内吸取液压油，通过电磁换向阀11给液压系统中的液压蓄能器12提供能量；当液压系统压力上升到设定的压力上限后，程序控制器1根据液压系统压力变送器9提供的信号，使电控箱2输出控制信号到发动机电控箱5，使发动机6恢复到怠速运转，同时输出信号控制第一离合器8断开连接；发动机6的转速受发动机电控箱5控制，程序控制器1根据液压系统压力变送器9、电子油门踏板3、叠加式刹车踏板4以及速度传感器21提供的组合信号，自动输出高速和怠速信号到发动机电控箱5，控制发动机6的运行状态；驾驶人员将变速箱20的挂档手柄放入合适的档位，同时踩下电子油门踏板3，电控箱2输出信号到液压系统的调速阀块16，液压蓄能器12的能量进入到液压马达17，液压马达17开始运转；液压马达17通过第二离合器18串联电动机19以及变速箱20。动力通过传动分动箱22、第二万向节26和后桥27，传递到汽车的后轮观，驱动汽车前进，完成能量的释放；同时电控箱2内的程序控制器1得到变速箱20上的速度传感器21提供的速度信号后，根据设定的速度参数，输出信号到发动机电控箱5，使发动机6增速，带动发电机7运转。发电机7的电能通过电控箱2内的调压电路，传递到电动机19，使电动机19运转。这样液压马达17和电动机19的动力混合后驱动变速箱20 ；随着汽车行驶的速度增加，程序控制器1根据变速箱20的速度传感器21提供的速度信号，控制电控箱2内的调压电路，根据液压马达17消耗发动机6的功率多少，调节电动机19的输出功率；液压驱动系统和电动驱动系统在电控箱2内的程序控制器1的控制下，既相互独立又相互配合，发挥各自的特点，维持液电混合动力驱动系统的高效率；当驾驶人员踩下叠加式刹车踏板4时，输出一个信号提供给电控箱2，电控箱2输出信号提供给第三离合器23，第三离合器23工作。第三离合器23将传动分动箱22和回收液压泵M连接在一起；汽车在惯性作用下继续前进，汽车后轮观通过后桥27和第二万向节26驱动传动分动箱22，传动分动箱22通过第三离合器23驱动回收液压泵24，回收液压泵M吸收汽车行驶的惯性能量，从液压油箱14内吸取液压油，通过管道上的液压单向阀25输送到液压蓄能器12内，将动能转换成液压能，完成能量的回收储存；同时电控箱2输出另外一个信号到发动机电控箱5，使发动机6自动恢复到怠速运转；紧急情况下，驾驶人员继续踩下叠加式刹车踏板4，超过一定角度后，原汽车刹车系统工作；发动机6在怠速运转的情况下，外部电源接通第一离合器8，发动机6通过发电机7、第一离合器8、第一万向节10驱动液压泵13 ；液压泵13输出的液压油通过电磁换向阀11的旁通油路到液压油过滤器15，液压油过滤后流回液压油箱14内，完成液压系统内部液压油的过滤清洁工序。
液电混合动力系统工序发动机6在整个工况下，只有怠速和设定的工作转速，除了过滤液压油外，在怠速情况下没有任何负荷，工作转速运行在发动机6的经济油耗区，恒速运行，发动机6排放相对比较低，油耗小，运行平稳，噪音低。液电混合动力系统利用液压驱动系统能量集中度高，低速情况下加速性高，制动能量回收程度高的特点；利用电动系统随动驱动响应速度快，高速区域效率高的特点，整个动力系统中电动驱动和液压驱动相互配合，工作效率高。独立的制动能量回收系统，能量回收效率高，制动过程车轮不会抱死，刹车过程平稳性好，叠加式刹车踏板4双回路制动，保证了汽车的制动安全性。混合动力系统中的程序控制器1，根据电子油门踏板3和叠加式刹车踏板4的位置信号速度传感器21的速度信号，自动控制发动机6工作的状态和液压和电动驱动系统的工作程序。驾驶人员只要双手操作方向盘，脚下控制电子油门踏板3和叠加式刹车踏板4就可以正常驾驶公交汽车，减轻了驾驶人员的劳动强度，提高了运行的安全性。变速箱20的档位设有低速、运行、高速三个档位，行驶时根据路况将档位手柄放入合适的档位，液电混合动力输出扭矩的特性和汽车运行的阻力特性相吻合，驱动转速范围比较广，起步和加速过程不用频繁的操作。液电混合动力系统实现了驾驶室内无脚踏离合器，同比传统公交汽车降低运行故障率；制动能量回收系统减少了刹车系统的制动蹄片的磨损，延长了公交汽车制动系统的使用寿命，提高公交汽车在线运行的时间。
权利要求
1.一种公交汽车液电混合动力系统，它是由发动机(6)、发电机(7)、三只离合器、电磁换向阀(11)、液压蓄能器(12)、液压泵(13)、液压马达(17)、电动机(19)、速度传感器(21) 和回收液压泵(24)构成，其特征是电控箱(2)内设置程序控制器(1)，电子油门踏板(3)和叠加式刹车踏板(4)的组合信号线分别连接程序控制器(1)，发动机电控箱(5)、第一离合器(8)、压力变送器(9)、电磁换向阀(11)、调速阀块(16)和速度传感器(21)分别与电控箱 (2)连接，发电机(7)的一端连接发动机(6)，发电机(7)的另一端连接第一离合器(8)，第一万向节(10)的一端连接第一离合器(8)，第一万向节(10)的另一端连接液压泵(13)，液压泵(13)的两侧分别与液压油箱(14)和电磁换向阀(11)连通，压力变送器(9)分别连接液压泵(13)和电控箱(2)，液压油管上的过滤器(15)分别连通电磁换向阀(11)和液压油箱(14)，压力变送器(9)、电磁换向阀(11)、两只液压蓄能器(12)、调速阀块(16)、液压单向阀(25)和回收液压泵(24)分别在液压油管上连通液压油箱(14)，压力变送器(9)与电控箱(2)由电路线连接，电磁换向阀(11)与电控箱(2)由电路线连接，调速阀块(16)与电控箱(2)由电路线连接，液压马达(17)—端连通调速阀块(16)，液压马达(17)另一端连通液压油箱(14)，液压马达(17)—侧连接第二离合器(18)、电动机(19)和变速箱(20)，变速箱 (20)上设置速度传感器(21)，速度传感器(21)的信号线与电控箱(2)连接，电动机(19)与电控箱(2)由电路线连接，传动分动箱(22)两端分别连接变速箱(20)和第二万向节(26)， 传动分动箱(22)—侧连接第三离合器(23)和回收液压泵(24)，回收液压泵(24)与液压油箱(14)连通，第三离合器(23)将传动分动箱(22)和回收液压泵(24)连接在一起，液压单向阀(25)—端连接回收液压泵(24)，液压单向阀(25)另一端连接液压蓄能器(12)，第二万向节(26)和后桥(27)连接，后桥(27)与后轮(28)连接。
2.根据权利要求1所述的公交汽车液电混合动力系统，其特征是外部电源接通第一离合器(8)，发动机(6)通过发电机(7)、第一离合器(8)、第一万向节(10)驱动液压泵(13); 液压泵(13)输出的液压油通过电磁换向阀(11)的旁通油路到液压油过滤器(15)，液压油过滤后流回液压油箱(14)内。
全文摘要
本发明涉及一种公交汽车液电混合动力系统，特别是发动机通过液压动力和电动动力混合驱动公交汽车的动力系统设备。它是由电控箱内设置程序控制器，电子油门踏板和叠加式刹车踏板的组合信号线分别连接程序控制器，发动机电控箱、第一离合器、压力变送器、电磁换向阀、调速阀块和速度传感器分别与电控箱内的程序控制器连接，发电机的一端连接发动机，另一端连接第一离合器，第一万向节的一端连接第一离合器，另一端连接液压泵，液压油管上的过滤器分别连通电磁换向阀和液压油箱。效果是结构简单，制造成本低廉，操作方便，运行平稳，噪音低，可靠性高，工作效率高，耗能低，降低污染物排放，广泛用于城市公交汽车上的液电混合动力系统设备。
文档编号B60K6/00GK102555758SQ20121001848
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者邵守甲, 邵群生 申请人:邵群生