专利名称：基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆传动混合动力驱动系统，具体涉及一种基于变量泵和定量多联液压马达的混合动力车辆驱动系统。
背景技术：
能源与环境问题已成为当今社会讨论的焦点，为应对这些挑战，节能减排已上升到世界各国战略目标的高度。混合动力便是应对这些挑战的手段之一。混合动力包括电动混合动力、机械混合动力、液压混合动力。受电池性能的制约，电动混合动力发展缓慢；而机械混合动力难以维持飞轮长时间高效率运转；液压混合动力所需技术较为成熟，功率密度高，特别适用于中、重型车辆。液压混合动力车辆通常采用变排量泵、变排量马达驱动车辆，可以实现车辆的无级变速，使发动机工作在最佳燃油经济性区。为了保证车辆具有足够的动力性能，目前液压混合动力车辆的驱动系统均选用大排量液压马达；但车辆在巡航时所需马达排量很小，这就使得变排量液压马达时常工作在小排量工况下，极大的降低了液压马达的传动效率，使得整车燃油经济性的提高大打折扣。除此之外，液压混合动力车辆中使用的变排量液压马达具有成本高，重量大，体积大的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，通过定排量多联液压马达和变排量液压泵的组合，大幅提高液压混合动力车辆传动效率，克服传统液压混合动力驱动装置中，变排量液压马达在低排量时效率低下，成本高，体积大，重量大的问题。本发明的基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，其特征在于:包括车轮、发动机、高压蓄能器、变排量液压泵、单向阀、二位四通换向阀、两位三通换向阀、后桥、定排量多联液压马达、离合器和低压蓄能器。所述定排量多联液压马达包括两个以上不同排量的定排量液压马达，每个液压马达配有独立的进油口和出油口 ；所述每个液压马达的进油口连接一个两位三通换向阀，所述两位三通换向阀的P 口和与之对应的液压马达的进油口连接。其连接关系在为:所述定排量多联液压马达中所有液压马达通过一根传动轴同轴连接，所述传动轴的一端与离合器相连，另一端与后桥相连。所述发动机的输出轴与变排量液压泵的输入轴同轴连接，所述变排量液压泵的输出轴与离合器连接，所述后桥用于驱动车辆的两个后轮。所述变排量液压泵的进油口与低压蓄能器相连，出油口与单向阀的进油口连接；所述单向阀的出油口与高压蓄能器相连；所述两位四通换向阀的B 口与单向阀的出油口连接，T 口分别与三个两位三通换向阀的B 口连接，两位四通换向阀的P 口分别与定排量多联液压马达中每个液压马达的出油口连接，A 口与变排量液压泵的进油口连接；同时定排量多联液压马达中每个液压马达的出油口和与之对应的两位三通换向阀的A 口连接。依据车辆的动力需求调节定排量多联液压马达中处于工作状态的液压马达的个数，以调节定排量多联液压马达的排量。当离合器结合，变量液压泵及定排量多联液压马达均停止工作时，该装置处于纯机械驱动方式，由发动机驱动车辆。当通过发动机驱动液压变量泵，且离合器结合时，该装置处于混合驱动方式。当离合器分离时，该装置处于纯液压驱动方式。有益效果:本发明的车辆驱动装置综合了机械传动的高效率、变量液压泵的无极调速功能和定量液压马达的高效率，避免了传统车辆起步过程中发动机工作在低效率区间和传统液压混合动力系统中变排量液压马达工作在低排量、低效率区间。通过对定排量液压马达的独立控制，获得不同的驱动马达总排量组合，即可提高车辆的动力性能，又能降低整车燃油消耗率，保证发动机工作在最佳燃油经济区，提高传动系统传动效率，实现车辆的无级变速和制动能量回收；并能够提供纯机械传动、混合动力传动、纯液压传动3种车辆驱动形式。
图1为本发明的结构组成示意图；图2为车辆制动时的结构示意图。其中，1-后轮；2_发动机；3_高压蓄能器；4_变排量液压泵；5_单向阀；6_两位四通换向阀；7_两位三通换向阀；8-后桥；9_定排量多联液压马达；10_离合器；11_低压蓄能器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式
作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。本实施例提供的基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，包括发动机2、高压蓄能器3、变排量液压泵4、单向阀5、两位四通换向阀6、三个两位三通换向阀、后桥8、定排量多联液压马达9、离合器10和低压蓄能器11，如图1所示。本实施例中定排量多联液压马达9由三个不同排量的液压马达采用一根传动轴同轴连接后形成，每个液压马达配有独立的进油口和出油口。定排量多联液压马达9中每个液压马达连接一个两位三通换向阀，且液压马达的进油口与两位三通换向阀的P 口连接。通过对两位三通换向阀的调节可以实现对每个液压马达的独立控制，为整车提供多种驱动马达的有效排量组合方式。该驱动系统的整体连接关系为:发动机2的输出轴与变排量液压泵4的输入轴同轴连接，变排量液压泵4的输出轴通过离合器10与定排量多联液压马达9的输入端同轴连接，定排量多联液压马达9的输出端通过后桥8驱动车辆后轮。变排量液压泵4的进油口与低压蓄能器11相连，出油口与单向阀5的进油口连接；单向阀5的出油口与高压蓄能器3相连。两位四通换向阀6的B 口与单向阀5的出油口连接，T 口分别与三个两位三通换向阀的B 口连接，两位四通换向阀6的P 口分别与定排量多联液压马达9中每个液压马达的出油口连接，A 口与变排量液压泵4的进油口连接。同时定排量多联液压马达9的每个液压马达的出油口和与之对应的两位三通换向阀7的A 口连接。所述两位四通换向阀6工作在上位时，其B 口和T 口连通，A 口和P 口连通；工作在下位时，其B 口和P 口连通，A 口和T 口连通。所述两位三通换向阀工作在左位其时B 口截至，A 口和P 口连通；工作在右位时其A 口截至，B 口和P 口连通。本实施例中定排量多联液压马达9通过三个两位三通换向阀和三个定排量液压马达能够实现8种排量的输出。该驱动装置的工作原理为:(一)当车辆向前行驶时，可以具体分为以下几个工况:下列所述工况中，两位四通换向阀6均工作在上位。(I)若车辆低负载起步，采用纯液压驱动方式；此时，若高压蓄能器3能量充足，则发动机2不工作，离合器10分离，依据整车动力需求，确定工作在右位的两位三通换向阀的个数，从而控制定排量多联液压马达的排量。高压蓄能器3通过两位四通换向阀6和工作在右位的两位三通换向阀为定排量多联液压马达9中相应的液压马达提供高压油，从而为整车提供动力源。此时，液压马达出油口流出的低压油液通过两位四通换向阀6流回低压蓄能器11，由此形成低压油路。同时工作在左位的两位三通换向阀7使得定排量多联液压马达9中所对应的液压马达的进油口接通低压油路。当高压蓄能器3中压力低于设定最低压力时，通过发动机2驱动变排量液压泵4，变排量液压泵4将存储在低压蓄能器11的低压油输送至高压蓄能器3，然后再通过高压蓄能器3为整车提供动力源。(2)若车辆高负载起步，发动机2启动，依据整车动力需求，确定工作在右位的两位三通换向阀的个数，从而控制定排量多联液压马达的排量。发动机2驱动液压变量泵4将存储在低压蓄能器11的低压油输送至高压蓄能器3，从而为整车提供动力源，此时整车处于纯液压驱动方式。(3)若车辆处于巡航状态，此时车速稳定，所需定排量多联液压马达的排量较小。离合器10结合，依据整车动力需求与控制策略，调整变量液压泵排量和定排量多联液压马达的排量，以调节发动机工作区间和适应整车行驶负载的变化，使发动机2工作于最佳燃油经济区，此时整车处于混合驱动方式。(4)若车辆运行在高速工况，则采用纯机械驱动方式。此时离合器10结合，变量液压泵4及定排量多联液压马达9均停止工作，仅由发动机2驱动车辆。(二)当车辆制动时:发动机2、变排量液压泵4停止工作，离合器10分离，两位四通换向阀6工作在下位；依据车辆制动力需求，确定工作在右位的两位三通换向阀的个数。本实施例中，确定一个两位三通换向阀工作在右位，两个工作在左位，如图2所示。此时低压蓄能器11的低压油通过两位四通换向阀6和工作在右位的两位三通换向阀流入相应的定排量液压马达，形成低压油路；车辆利用惯性拖动定排量多联液压马达9，定排量多联液压马达9中液压马达出油口流出的高压油通过两位四通换向阀6流回高压蓄能器3，形成高压油路，实现制动能量回收。同时工作在左位的两位三通换向阀使得定排量多联液压马达9中所对应液压马达的进油口与高压油路接通，使其空转不做功，最后定排量多联液压马达9输出轴通过后桥8实现车辆的制动。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，其特征在于:包括车轮(I)、发动机(2)、高压蓄能器(3)、变排量液压泵(4)、单向阀(5)、二位四通换向阀(6)、两位三通换向阀(7)、后桥(8)、定排量多联液压马达(9)、离合器(10)和低压蓄能器(11); 所述定排量多联液压马达(9)包括两个以上不同排量的定排量液压马达，每个液压马达配有独立的进油口和出油口 ；所述每个液压马达的进油口连接一个两位三通换向阀，所述两位三通换向阀的P 口和与之对应的液压马达的进油口连接； 其连接关系在为:所述定排量多联液压马达(9)中所有液压马达通过一根传动轴同轴连接，所述传动轴的一端与离合器(10)相连，另一端与后桥(8)相连；所述发动机(2)的输出轴与变排量液压泵(4)的输入轴同轴连接，所述变排量液压泵(4)的输出轴与离合器(10 )连接，所述后桥(8 )用于驱动车辆的两个后轮；所述变排量液压泵(4 )的进油口与低压蓄能器(11)相连，出油口与单向阀(5)的进油口连接；所述单向阀(5)的出油口与高压蓄能器(3)相连；所述两位四通换向阀(6)的B 口与单向阀(5)的出油口连接，T 口分别与三个两位三通换向阀的B 口连接，两位四通换向阀(6)的P 口分别与定排量多联液压马达(9)中每个液压马达的出油口连接，A 口与变排量液压泵(4)的进油口连接；同时定排量多联液压马达(9)中每个液压马达的出油口和与之对应的两位三通换向阀的A 口连接。
2.根据权利要求1所述的基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，其特征在于:依据车辆的动力需求调节定排量多联液压马达(9)中处于工作状态的液压马达的个数，以调节定排量多联液压马达(9)的排量。
3.根据权利要求1所述的基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，其特征在于:当离合器(10)结合，变量液压泵(4)及定排量多联液压马达(9)均停止工作时，该装置处于纯机械驱动方式，由发动机(2)驱动车辆。
4.根据权利要求1所述的基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，其特征在于:当通过发动机(2)驱动液压变量泵(4)，且离合器(10)结合时，该装置处于混合驱动方式。
5.根据权利要求1所述的基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，其特征在于:当离合器(10)分离时，该装置处于纯液压驱动方式。
全文摘要
本发明公开一种基于变量泵和定量多联马达的混合动力车辆驱动装置，属于车辆传动混合动力驱动装置。包括发动机、变量液压泵、定排量多联液压马达、单向阀、高压蓄能器和两位四通换向阀。其中定排量多联液压马达包括两个以上定排量液压马达，每个液压马达通过一个两位三通换向阀独立控制。该驱动装置通过对定排量液压马达的独立控制，能够获得不同的驱动马达总排量组合，即可提高车辆的动力性能，又能降低整车燃油消耗率，从而保证发动机工作在最佳燃油经济区，提高传动系统传动效率。同时能够提供纯机械传动、混合动力传动、纯液压传动3种驱动形式。
文档编号B60K6/12GK103171429SQ20131006610
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者吴维, 蒋忠林, 苑士华, 荆崇波 申请人:北京理工大学