CN102795092B - 一种功率分流液压混合动力驱动装置及车辆 - Google Patents

一种功率分流液压混合动力驱动装置及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种功率分流液压混合动力驱动装置及车辆，所述的驱动装置包括相互并联的第一驱动单元和第二驱动单元，以及与所述第一驱动单元和第二驱动单元相连的中央控制器，所述第一驱动单元包括发动机、第一离合器、与所述发动机相连的取力器、通过所述第一离合器与所述取力器相连的变速箱以及与所述变速箱相连的驱动桥；所述第二驱动单元包括依次相连的液压变量泵、液压蓄能器、液压泵马达、扭矩耦合器，所述液压变量泵与所述取力器相连，所述扭矩耦合器还与所述第一驱动单元的变速箱和驱动桥相连。本发明的中央控制器能够根据车辆运行状况合理地采用静液传动和/或机械传动，从而提高整车的传动效率，降低能耗。

Description

一种功率分流液压混合动力驱动装置及车辆
技术领域
本发明涉及一种驱动设备及相应的车辆，特别是涉及一种功率分流液压混合动力驱动装置及车辆。
背景技术
目前，能源短缺和环境污染问题日趋严重，各个领域的节能减排已刻不容缓。车辆数量众多，能耗大，具有频繁启停作业的特点，也是节能减排的首选目标。同时，我国北方高寒地区每年降雪期长达5～6个月，道路积雪给交通运输带来了诸多的不便。
专用的除雪车在使用过程中，需要通过散布融雪剂或盐水以融化路面上的冰雪。但由于受外界环境的影响，其除雪效果不佳，而且，容易造成除雪剂使用量过大，对路面和环境造成不利影响；其他专用加热吹风形式的专用除雪机，则价格昂贵，结构复杂，而且耗能大，不能满足节能环保的要求。
综合上述问题，迫切需要设计一种高效、低成本的具有除雪功能的混合动力车辆，其可满足节能降耗问题，又能解决除雪难题。目前国内还没有相关的具有除雪功能的液压混合动力车辆。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够降低车辆油耗并具有除雪功能的功率分流液压混合动力驱动装置及具有该驱动装置的车辆。
为实现上述目的，本发明提供了一种功率分流液压混合动力驱动装置，所述驱动装置包括相互并联的第一驱动单元和第二驱动单元，以及与所述第一驱动单元和第二驱动单元相连的中央控制器，所述第一驱动单元包括发动机、第一离合器、与所述发动机相连的取力器、通过所述第一离合器与所述取力器相连的变速箱以及与所述变速箱相连的驱动桥；所述第二驱动单元包括依次相连的液压变量泵、液压蓄能器、液压泵马达、扭矩耦合器，所述液压变量泵与所述取力器相连，所述扭矩耦合器还与所述第一驱动单元的变速箱和驱动桥相连。
优选地，第二驱动单元还包括风扇和第二离合器，所述风扇通过第二离合器与所述扭矩耦合器相连。
进一步，所述液压蓄能器还通过一个两位两通换向阀分别与所述液压变量泵和液压泵马达相连。
更进一步，所述第二驱动单元还包括具有油箱的补油***，所述补油***还包括补油泵、第一单向阀、第二单向阀以及由三个溢流阀构成的安全阀组；所述液压变量泵的出油口与两位两通换向阀的进油口、第一单向阀的出油口、第二溢流阀的出油口、第三溢流阀的进油口、液压泵马达的出油口连接，液压变量泵的吸油口与第二单向阀的出油口、第二溢流阀的进油口、第三溢流阀的出油口、液压泵马达的吸油口连接；第一单向阀的进油口、第二单向阀的进油口与第一溢流阀的进油口、补油泵的出油口连接，第一溢流阀的出油口、补油泵的吸油口与所述油箱连接。
本发明的另一目的在于提供一种具有除雪功能的液压混合动力车辆，所述液压混合动力车辆包括上述的驱动装置，以及与所述驱动装置的驱动桥相连的车轮。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的中央控制器能够根据车辆运行状况合理地采用静液传动和/或机械传动，从而提高整车的传动效率，降低能耗；在冰雪路面时，驾驶员可手动结合除雪风扇离合器，车辆采用纯静液传动方式，提高驱动性能，同时除雪风扇将雪吹响路边，提高除雪效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图中，液压变量泵－1、液压蓄能器－2、两位两通换向阀－3、第一溢流阀－4、第二溢流阀－7，第三溢流阀－8、补油泵－5、第一单向阀－6，第二单向阀－15、液压泵马达－9、扭矩耦合器－10、风扇－11、第一离合器－17、第二离合器－12、驱动桥－13、车轮－14、变速箱－16、取力器－18和发动机－19。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参加图1，其中示出本发明一种功率分流液压混合动力驱动装置的优选实施例，所述驱动装置包括相互并联的第一驱动单元和第二驱动单元，以及与所述第一驱动单元和第二驱动单元相连的中央控制器（图中未示出），所述第一驱动单元包括发动机19、第一离合器17、与所述发动机19相连的取力器18、通过所述第一离合器17与所述取力器18相连的变速箱16以及与所述变速箱16相连的驱动桥13；所述第二驱动单元包括依次相连的液压变量泵1、液压蓄能器2、液压泵马达9、扭矩耦合器10，所述液压变量泵1与所述取力器18相连，所述扭矩耦合器10还与所述第一驱动单元的变速箱16和驱动桥13相连。优选地，第二驱动单元还包括风扇11和第二离合器12，所述风扇11通过第二离合器12与所述扭矩耦合器10相连。对于本领域技术人员不难理解，在液压***中，供油回路由进油管路和出油管路构成，因此，所述的液压变量泵1还与所述液压泵马达9相连，形成供油回路。
优选地，所述液压蓄能器2还通过一个两位两通换向阀3分别与所述液压变量泵1和液压泵马达9相连，如图1所示。
进一步，所述第二驱动单元还包括具有油箱的补油***，该补油***为第二驱动单元的静液传动***提供补油功能。所述补油***还包括补油泵5、第一单向阀6、第二单向阀15以及由三个溢流阀构成的安全阀组；所述液压变量泵1的出油口与两位两通换向阀3的进油口、第一单向阀6的出油口、第二溢流阀7的出油口、第三溢流阀8的进油口、液压泵马达9的出油口连接，液压变量泵1的吸油口与第二单向阀15的出油口、第二溢流阀7的进油口、第三溢流阀8的出油口、液压泵马达9的吸油口连接；第一单向阀6的进油口、第二单向阀15的进油口与第一溢流阀4的进油口、补油泵5的出油口连接，第一溢流阀4的出油口、补油泵5的吸油口与所述油箱连接，如图1所示。
具体地，第二溢流阀7、第三溢流阀8组成本发明第二驱动单元的静液传动***的安全阀组，确保闭式液压回路安全压力下工作。为了结构紧凑，本发明可将各个液压阀集成在一个阀体内，形成专用阀组。采用专用集成阀的优点是：体积小、重量轻；阀体内通道短、能量损失少；零件少、故障率低。所述各个液压阀包括：第一单向阀6，第二单向阀15，两位两通换向阀3、第一溢流阀4，第二溢流阀7以及第三溢流阀8；
更具体地，本发明第一驱动单元和第二驱动单元之间通过取力器18和扭矩耦合器10形成并联结构，所述取力器18具有第一输出轴和第二输出轴，扭矩耦合器10具有第一输入轴和第二输入轴。取力器18的第二输出轴通过第一离合器17与变速器16的输入轴连接，变速器16的输出轴与扭矩耦合器10的第二输入轴连接，液压泵马达9的输出轴与扭矩耦合器10的第一输入轴连接，扭矩耦合器10的第二输出轴通过第二离合器12与风扇11连接，扭矩耦合器10的第一输出轴与驱动桥13的输入轴连接，驱动桥13通过传动轴与车轮14连接，由此也形成了本发明具有除雪功能的液压混合动力车辆，如图1所示。
换言之，本发明还提供了一种具有除雪功能的液压混合动力车辆，该液压混合动力车辆包括上述的驱动装置，以及与所述驱动装置的驱动桥13相连的车轮14。
通过上述技术方案，使得本发明的发动机一旦启动便始终工作于最佳燃油经济区，多余和不足的功率可由液压蓄能器2吸收和提供。进一步，本发明能够根据整车所需驱动功率的情况，合理分配整车的驱动模式。在配备相同发动机情况下可以获得更大的功率输出，驱动效率高，油耗低，还可以减少发动机和制动器的磨损，延长这两个通常维护量很大的部件的寿命。除雪功能的增加可降低城市除雪难度，解决专用除雪设备价格昂贵等问题。同时，本发明还具有结构简单，技术成熟，可靠性高，成本较低等优点。
本发明的工作原理和工作过程为：
发动机19与取力器18的输入轴连接，取力器18的一个输出轴与液压变量泵1的输入轴、补油泵5机械连接，液压变量泵1的出油口与两位两通换向阀3进油口、第一单向阀6的出油口、第二溢流阀7的出油口、第三溢流阀8的进油口、液压泵马达9的出油口连接，两位两通换向阀3的出油口与液压蓄能器2的油口连接，液压变量泵1的吸油口与第二单向阀15的出油口、第二溢流阀7的进油口、第三溢流阀8的出油口、液压泵马达9的吸油口连接，第一单向阀6的进油口、第二单向阀15的进油口与第一溢流阀4的进油口、补油泵5的出油口连接，第一溢流阀4的出油口、补油泵5的吸油口与油箱连接；取力器18的第二输出轴通过第一离合器11与变速器16的输入轴连接，变速器16的输出轴与扭矩耦合器10的第二输入轴连接，液压泵马达9的输出轴与扭矩耦合器10的第一输入轴连接，扭矩耦合器10的第二输出轴通过第二离合器12与风扇11连接，扭矩耦合器10的第一输出轴与驱动桥13的输入轴连接，驱动桥13通过传动轴与车轮14连接。
由于本发明采用了上述技术方案，整车的中央控制器（图中未示出）根据车辆运行状况合理地采用静液传动***（优选为第一驱动单元）和机械传动***（优选为第二驱动单元），提高整车传动效率，降低能耗；在冰雪路面时，驾驶员可手动结合除雪风扇离合器（优选为第二离合器12），车辆采用纯静液传动方式，提高驱动性能，同时除雪风扇将雪吹响路边，提高除雪效率，具体过程如下：
（1）下雪时，驾驶员将风扇前手动控制的离合器（第二离合器12）结合，变速器前的离合器（第一离合器17）断开，整车采用静液传动模式驱动，发动机工作于最佳燃油经济区，全部能量通过液压变量泵1转化为液压能来驱动车辆，液压泵马达9将液压能转换为机械能，一部分通过扭矩耦合器10来驱动车辆，另一部分能量通过用于除雪的风扇11来除雪。发动机19的输出功率与整机驱动功率、除雪功率的差值，由液压蓄能器2来吸收或补偿，保证发动机始终工作于最佳燃油经济区。
（2）当车辆低负荷起动时，采用静液传动模式驱动，液压泵马达9工作于马达工况，液压蓄能器2为液压泵马达9提供高压油源，发动机怠速。当液压蓄能器2内的压力接近最低工作压力时，发动机19启动，为整车提供动力源。
（3）当车辆低速运行时（例如：速度V≤25km/h），变速器的前离合器（第一离合器17）断开，采用静液传动模式驱动，发动机19工作于最佳燃油经济区，全部能量通过液压变量泵1转化为液压能来驱动车辆，液压泵马达9将液压能转换为机械能驱动车辆行驶。
（4）当车辆高速运行时（例如：速度V≥50km/h），整车采用全机械传动，液压变量泵1和液压泵马达9不工作，变速器前的离合器（第一离合器17）结合，发动机19单独驱动车辆行驶。
（5）当车辆中速运行时（例如：25km/h<速度V<50km/h），整车采用复合传动方式，取力器18将发动机19的动力分成两部分，一部分以机械传动的形式传递，另一部分以静液传动的形式传递，扭矩耦合器10将两种动力进行耦合叠加，进而驱动车辆。静液传动和机械传动的比例由中央控制器根据行驶工况及液压蓄能器2储能状态决定。中央控制器合理地分配发动机动力以机械传动和静液传动的比例关系，确保发动机工作于最佳燃油经济区。
（6）制动时，液压泵马达9工作于泵工况，向液压蓄能器2回馈能量。若液压泵马达9提供的最大制动转矩不能满足整机的目标制动转矩，摩擦制动***提供剩余的制动扭矩。
本发明的功率分流液压混合动力传动方式能够使发动机避免处于车辆启动时的高油耗、高排放区域，一旦工作便做工作于最佳燃油经济区，因此能够大幅度降低车辆的油耗及尾气排放量。同时还具有除雪功能，降低了除雪难度，达到了本发明的目的。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种功率分流液压混合动力驱动装置，其特征在于：所述驱动装置包括相互并联的第一驱动单元和第二驱动单元，以及与所述第一驱动单元和第二驱动单元相连的中央控制器，所述第一驱动单元包括发动机(19)、第一离合器(17)、与所述发动机(19)相连的取力器(18)、通过所述第一离合器(17)与所述取力器(18)相连的变速箱(16)以及与所述变速箱(16)相连的驱动桥(13)；所述第二驱动单元包括依次相连的液压变量泵(1)、液压蓄能器(2)、液压泵马达(9)、扭矩耦合器(10)，所述液压变量泵(1)与所述取力器(18)相连，所述扭矩耦合器(10)还与所述第一驱动单元的变速箱(16)和驱动桥(13)相连；所述的液压变量泵(1)还与所述液压泵马达(9)相连，形成供油回路；所述第二驱动单元还包括风扇(11)和第二离合器(12)，所述风扇(11)通过第二离合器(12)与所述扭矩耦合器(10)相连。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：所述液压蓄能器(2)还通过一个两位两通换向阀(3)分别与所述液压变量泵(1)和液压泵马达(9)相连。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于：所述第二驱动单元还包括具有油箱的补油***，所述补油***还包括补油泵(5)、第一单向阀(6)、第二单向阀(15)以及由三个溢流阀构成的安全阀组；所述液压变量泵(1)的出油口与两位两通换向阀(3)的进油口、第一单向阀(6)的出油口、第二溢流阀(7)的出油口、第三溢流阀(8)的进油口、液压泵马达(9)的出油口连接，液压变量泵(1)的吸油口与第二单向阀(15)的出油口、第二溢流阀(7)的进油口、第三溢流阀(8)的出油口、液压泵马达(9)的吸油口连接；第一单向阀(6)的进油口、第二单向阀(15)的进油口与第一溢流阀(4)的进油口、补油泵(5)的出油口连接，第一溢流阀(4)的出油口、补油泵(5)的吸油口与所述油箱连接。
4.一种具有除雪功能的液压混合动力车辆，其特征在于：所述液压混合动力车辆包括上述任意一项权利要求所述的驱动装置，以及与所述驱动装置的驱动桥(13)相连的车轮(14)。
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