CN103754104A - 液压混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压混合动力车辆，涉及工程机械技术领域，用于解决现有技术中液压混合动力车辆集成度差的问题。该液压混合动力车辆，包括行走车辆驱动装置和润滑装置；行走车辆驱动装置包括发动机、第一传动机构、动力耦合器、第二传动机构和行走机构；润滑装置包括润滑泵；动力耦合器具有互相连接的第一传动轴和第二传动轴。发动机输出的动力经由第一传动机构、第一传动轴和第二传动机构传递至行走机构并带动液压混合动力车辆行走；第二传动轴的一端与润滑泵的动力输入轴相连接，发动机输出的动力还经由第一传动机构、第一传动轴以及第二传动轴输入润滑泵的动力输入轴；润滑泵的压油口与动力耦合器的润滑口连通。上述技术方案集成度高。

Description

液压混合动力车辆

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种液压混合动力车辆。

背景技术

现有技术中，主流混合动力技术主要分为油电混合动力和液压混合动力（或称“油液混合动力”）两类技术。从储能单元角度分类：油电混合动力采用磷酸铁锂电池、超级电容作为蓄能单元。而液压混合动力采用液压蓄能器作为储能单元。

液压混合动力控制技术是二次调节静液传动技术的经典应用典范，该项技术业已成为解决工程机械行走产品节能减排的有效措施，以及实现产品差异化发展、占领市场的有效举措。液压混合动力控制技术特别适用于具有频繁起停工况的机械产品，如挖掘机、装载机、公交车辆等。相比于油电混合控制技术，液压混合动力***具有功率密度大、能量密度小的特点，技术成熟，利用液压泵马达可工作于四象限的特点以及蓄能器，辅以优化控制策略，来实现***能量的回收与释放，回收的能量可用于装载机的起动、加速、作业助力，从而减小电喷发动机的装机功率，改善车辆的动力性能和作业性能。

如上所述，混合动力技术大致分为油电混合动力和液压混合动力两类，然而作为新能源技术的分支领域，这两类技术在技术推广应用的道路上并不平坦：

油电混合动力技术作为纯电动技术过程中的过渡产品，目前也是市场主流产品、技术也最为成熟，但是油电混合动力技术最大的弱点就是成本太高，用户收益回报率太低。

相比油电技术，液压混合动力技术具有成本低、***易于实现，非常适合于具有起停频繁的通用工程车辆，具有广阔的应用技术前景，但是混合动力技术的技术推广应用之路并不平坦，集成度差是制约其发展的关键因素之一。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种液压混合动力车辆，解决了现有技术中液压混合动力车辆集成度差的问题。

本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果将在后文详述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种液压混合动力车辆，包括行走车辆驱动装置和润滑装置；

所述行走车辆驱动装置包括发动机、第一传动机构、动力耦合器、第二传动机构和行走机构；

所述润滑装置包括润滑泵；

所述动力耦合器具有互相连接的第一传动轴和第二传动轴；

其中，所述发动机输出的动力能经由所述第一传动机构、所述第一传动轴和所述第二传动机构传递至所述行走机构并通过所述行走机构带动液压混合动力车辆行走；

所述第二传动轴的一端与所述润滑泵的动力输入轴相连接，所述发动机输出的动力还能经由所述第一传动机构、所述第一传动轴以及所述第二传动轴输入所述润滑泵的动力输入轴；所述润滑泵的压油口与所述动力耦合器的润滑口连通。

在优选或可选的实施例中，所述润滑装置还包括第一溢流阀，所述第一溢流阀的输入口也与所述润滑泵的压油口连通，所述第一溢流阀的输出口与所述动力耦合器的油底壳相连；

所述润滑泵的吸油口也与所述动力耦合器的油底壳相连通。

在优选或可选的实施例中，所述润滑装置还包括耦合器吸油滤；

所述润滑泵的吸油口以及所述第一溢流阀的输出口都通过所述耦合器吸油滤与所述动力耦合器的油底壳相连通。

在优选或可选的实施例中，所述液压混合动力车辆还包括液压再生控制装置，所述液压再生控制装置包括再生离合器、泵马达和蓄能器；

所述第二传动轴的另一端与所述再生离合器的一端连接，所述再生离合器的另一端与所述泵马达的主轴连接；

所述泵马达与所述蓄能器相连，当所述泵马达处于泵工况，所述泵马达能将机械能转换为液压能并存储在所述蓄能器中；当所述泵马达处于马达工况，所述蓄能器释放的液压能能驱动所述泵马达运转。

在优选或可选的实施例中，所述液压再生控制装置还包括控制泵、先导控制压油滤、泵马达变量机构和第二溢流阀；所述控制泵与所述泵马达相连，所述控制泵的吸油口与油箱相连通，其中：

所述控制泵的出油口与所述先导控制压油滤的进油口相连；

所述先导控制压油滤的出油口同时与所述第二溢流阀的入油口以及所述泵马达变量机构的其中一个输入口连接，所述泵马达变量机构的输油口与所述泵马达的控制口相连，所述泵马达变量机构用于改变所述泵马达的流量。

在优选或可选的实施例中，所述第一传动机构包括传动离合器以及主变速箱，所述传动离合器的其中一端与发动机的动力输出轴相连，其中另一端与所述主变速箱的动力输入轴相连，所述主变速箱的动力输出轴与所述动力耦合器的所述第一传动轴相连。

在优选或可选的实施例中，所述液压再生控制装置还包括控制器，所述控制器包括液压再生控制单元以及离合器控制单元；

所述液压再生控制单元与所述离合器控制单元电连接，所述离合器控制单元用于控制所述传动离合器和所述再生离合器的状态；

所述液压再生控制单元的输出口与所述泵马达变量机构的其中另一个输入口连接，且所述液压再生控制单元用于控制经过所述泵马达变量机构输入至所述泵马达的液压油的量。

在优选或可选的实施例中，所述液压再生控制装置还包括二位方向阀，所述二位方向阀设置在所述泵马达和所述蓄能器之间的油路上；

所述二位方向阀导通时，所述泵马达和所述蓄能器之间的油路导通；所述二位方向阀关闭时，所述泵马达和所述蓄能器之间的油路截止；

所述液压再生控制单元的输出口还与所述二位方向阀的控制端连接。

在优选或可选的实施例中，所述液压再生控制装置还包括气源或车载电源；

所述气源或车载电源与所述离合器控制单元连接；

所述液压再生控制单元利用所述气源或所述车载电源提供的动力控制所述传动离合器和所述再生离合器的状态。

在优选或可选的实施例中，所述液压再生控制装置还包括传感单元；

所述传感单元的输出口与所述液压再生控制单元的输入口连接，所述传感单元用于检测操作人员通过输入设备输入的控制信号以及所述液压混合动力车辆集成控制***内部分或全部部件的状态。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案，应用于具有起停频繁工况的液压混合动力车辆，对液压混合动力车辆的核心部件动力耦合器采用独立润滑，优选方案中同时对于泵马达这一核心件也作了一定的集成，采用串泵形式，整个***的集成度得到较大提高，且能实现整车能量的高效回收与利用。

本发明的优选技术方案还具有以下技术效果：

1）、双泵控制***实现能量再生及动力耦合器自润滑功能的集成化，采用该套方案之后，***集成度大为提高，***可靠性得到改善，整车***成本可控，利用该项技术的推广应用。

2）、应用液压再生控制技术，尽可能地利用现有通用底盘资源，融合液压再生控制技术，实现对整车制动能量的高效回收与利用，降低了整机装机功率，整车性能得提升，方案简单可行。

3）、方案着力解决技术推广过程中***集成度、可靠性、成本等因素的制约问题，提供适于通用行走车辆的整套***解决方案，同时方案具备良好的可操作性，易于实现。

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为本发明实施例提供的液压混合动力车辆上部分结构的原理示意图；

附图标记：1、发动机；2、第一溢流阀；3、传动离合器；4、润滑泵；5、主变速箱；6、耦合器吸油滤；7、动力耦合器；8、再生离合器；9、主减速器；10、泵马达；11、控制泵；12、二位方向阀；13、第二溢流阀；14、蓄能器；15、气源或车载电源；16、离合器控制单元；17、传感单元；18、液压再生控制单元；19、行走机构；20、泵马达变量机构；21、第二溢流阀；22、油箱；23、先导控制压油滤。

具体实施方式

下面可以参照附图图1以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

下面结合图1对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供一种液压混合动力车辆，包括行走车辆驱动装置和润滑装置。行走车辆驱动装置包括发动机1（优选为电喷发动机）、第一传动机构、动力耦合器7、第二传动机构和行走机构19；润滑装置包括润滑泵4；动力耦合器7具有互相连接的第一传动轴和第二传动轴。其中，发动机1输出的动力能经由第一传动机构、第一传动轴和第二传动机构传递至行走机构19并通过行走机构19带动液压混合动力车辆行走。第二传动轴的一端与润滑泵4的动力输入轴相连接，发动机1输出的动力还能经由第一传动机构、第一传动轴以及第二传动轴输入润滑泵4的动力输入轴；润滑泵4的压油口与动力耦合器7的润滑口连通。第一传动机构和第二传动机构有多种实现方式。

上述技术方案提供的液压混合动力车辆，集合了润滑装置，使用该润滑装置，能够实现润滑动力耦合器7以及与动力耦合器7之间存在传动关系的其他部件，可见提高了整个液压混合动力车辆的集成度。

进一步地，润滑装置还包括第一溢流阀2，第一溢流阀2的输入口也与润滑泵4的压油口连通，第一溢流阀2的输出口与动力耦合器7的油底壳相连；润滑泵4的吸油口也与动力耦合器7的油底壳相连通。第一溢流阀2起到保护作用。润滑泵4的吸油口与动力耦合器7的油底壳相连，可以省去油箱22，减少了部件数量。

润滑装置还可包括耦合器吸油滤6；润滑泵4的吸油口以及第一溢流阀2的输出口都通过耦合器吸油滤6与动力耦合器7的油底壳相连通。

参见图1，液压混合动力车辆优选还包括液压再生控制装置，液压再生控制装置包括再生离合器8、泵马达10和蓄能器14。第二传动轴的另一端与再生离合器8的一端连接，再生离合器8的另一端与泵马达10的主轴连接。泵马达10与蓄能器相连，当泵马达10处于泵工况，泵马达10能将机械能转换为液压能并存储在蓄能器14中；当泵马达10处于马达工况，蓄能器释放的液压能能驱动泵马达10运转。

使用液压再生控制装置能够实现车辆富裕能量的回收，且在整车功率不足时，将存储的能量应用。

为实现对泵马达10的控制，液压再生控制装置还包括控制泵11、先导控制压油滤23、泵马达变量机构20和第二溢流阀21；控制泵11与泵马达10相连，控制泵11的吸油口与油箱22相连通。其中：控制泵11的出油口与先导控制压油滤23的进油口相连；先导控制压油滤23的出油口同时与第二溢流阀21的入油口以及泵马达变量机构20的其中一个输入口连接，泵马达变量机构20的输油口与泵马达10的控制口相连，泵马达变量机构20用于改变泵马达10的流量。

第一传动机构可包括传动离合器3以及主变速箱5，传动离合器3的其中一端与发动机1的动力输出轴相连，其中另一端与主变速箱5的动力输入轴相连，主变速箱5的动力输出轴与动力耦合器7的第一传动轴相连。使用润滑泵4也能实现润滑传动离合器3。

参见图1，液压混合动力车辆还可包括控制器，控制器包括液压再生控制单元18以及离合器控制单元16。液压再生控制单元18与离合器控制单元16电连接，离合器控制单元16用于控制传动离合器3和再生离合器8的状态。液压再生控制单元18的输出口与泵马达变量机构20的其中另一个输入口连接，且液压再生控制单元18用于控制经过泵马达变量机构20输入至泵马达10的液压油的量。

采用控制器能够方便实现对相关部件的控制，提高液压混合动力车辆的自动化程度。

参见图1，液压再生控制装置还包括二位方向阀12，二位方向阀12设置在泵马达10和蓄能器14之间的油路上。二位方向阀12导通时，泵马达10和蓄能器14之间的油路导通；二位方向阀12关闭时，泵马达10和蓄能器14之间的油路截止。液压再生控制单元18的输出口还与二位方向阀12的控制端连接。

参见图1，液压再生控制装置还包括气源或车载电源15；气源或车载电源15与离合器控制单元16连接；液压再生控制单元18利用气源或车载电源15提供的动力控制传动离合器3和再生离合器8的状态。

为便于获取整车上相关部件的状态信息，液压再生控制装置还包括传感单元17；传感单元17的输出口与液压再生控制单元18的输入口连接，传感单元17用于检测操作人员通过输入设备输入的控制信号以及液压混合动力车辆集成控制***内部分或全部部件的状态。

下面结合图1，详细介绍。上述技术方案主要涉及行走车辆驱动装置及通用液压再生控制装置两部分：

关于整车行走：发动机1的动力输出轴与传动离合器3的输入端连接，传动离合器3的输出端与主变速箱5的动力输入轴相连，主变速箱5的动力输出轴与动力耦合器7的第一传动轴的输入端相连，动力耦合器7的第一传动轴的输出端与主减速器9的输入端相连，主减速器9驱动行走机构19，进而实现整车行驶。

关于通用液压再生控制装置：泵马达10的吸油口与油箱22的入口连接，泵马达10的出油口与二位方向阀12的入口连接，二位方向阀12的出口与蓄能器14的入口相连，泵马达10的主轴与再生离合器8的输入端相连，再生离合器8的输出端与动力耦合器7第二传动轴的输入端相连，动力耦合器7的第二传动轴的输出端与主减速器9的输入端相连，主减速器9驱动行走机构19。第三溢流阀13的入口与二位方向阀12的出口相连，同时第三溢流阀13的入口还与蓄能器14的入口相连，第三溢流阀13出口与油箱22相连，第三溢流阀13用于限制液压再生装置的最高工作压力。

传感单元17为传感单元，实现整机状态（驾驶员意图、***工况信息等）的采集。发动机1和离合器控制单元16通过CAN总线与液压再生控制单元18相连，传感单元17的输出口与液压再生控制单元18的输入口相连，液压再生控制单元18的输出口与二位方向阀12、再生离合器8、传动离合器3、泵马达变量机构20、第二溢流阀21的输入口连接。润滑泵4的输入轴与动力耦合器7的第二传动轴的输入端相连，动力耦合器7的第二传动轴的输出端与再生离合器8的输出端相连，润滑泵4的吸油口与耦合器吸油滤6的入口相连，耦合器吸油滤6的出口与动力耦合器7的油底壳相连。润滑泵4的压油口与第一溢流阀2的输入口相连，同时润滑泵4的压油口与动力耦合器7的润滑口相连，润滑泵4进而实现对传动离合器3及再生离合器8的润滑作用。第一溢流阀2的输出口与动力耦合器7的油底壳相连，第一溢流阀2实现对润滑安全压力的限制。

控制泵11的输入轴与泵马达10的辅助法兰口相连，控制泵11的吸油口与油箱22相连，润滑泵4的压油口与先导控制压油滤23的入口相连，先导控制压油滤23的出口与泵马达变量机构20的输入口相连，泵马达变量机构20控制泵马达10的排量，润滑泵4的压油口还与第二溢流阀21的输入口相连，第二溢流阀21的输出口与油箱22相连，第二溢流阀21实现对泵马达控制压力的限制。

能量回收时：

液压再生控制单元18监测***状态，通过CAN总线监测发动机1、离合器控制单元16状态，同时检测传感单元17的信息，进而综合决策：当整车处于行驶制动工况时，液压再生控制单元18控制再生离合器8吸合，同时此时泵马达10处于泵工况，且工作在高效区，行驶车辆的制动能量通过二位方向阀12储存在蓄能器14，完成机械能向液压压力能的转化。

能量利用时：

液压再生控制单元18监测***状态，通过CAN总线监测发动机1、离合器控制单元16状态，同时检测传感单元17的信息，进而综合决策：当整车处于行驶起动或整机功率不足工况时，液压再生控制单元18控制再生离合器8吸合，同时泵马达10处于马达工况，储存在蓄能器14中的压力能通过二位方向阀12释放，完成液压压力能向机械能的转化。

上述技术方案提供的液压混合动力车辆，适用于频繁起停的所有通用行走车辆，具有动力耦合器集成润滑***、泵马达双泵，充分考虑到了***可靠性方面的问题，与现有技术中成套***分离的方案相比，***的可靠性得以大大增强。

上述技术方案，充分考虑了液压混合动力的适用工况，充分利用了行走车辆整车资源，大大提高整套***的集成度，***易于实现，成本可控，且具有下述技术效果：

1）、***集成方案：再生***泵源采用双泵控制，各离合器的控制采用电控或气控，易于实现。

2）、上述技术方案解决了再生***及动力耦合器自润滑功能的集成化，这一集成化解决方案是解决混合动力技术推广的有效措施之一。

3）、上述技术方案考虑到新***改装成本，尽可能利用现有整车资源，通过较小的改动，实现成本降低及再生功效的极大化，整套***采用总线控制，简单可行。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

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 (10)

1.一种液压混合动力车辆，其特征在于，包括行走车辆驱动装置和润滑装置；

所述行走车辆驱动装置包括发动机、第一传动机构、动力耦合器、第二传动机构和行走机构；

所述润滑装置包括润滑泵；

所述动力耦合器具有互相连接的第一传动轴和第二传动轴；

其中，所述发动机输出的动力能经由所述第一传动机构、所述第一传动轴和所述第二传动机构传递至所述行走机构并通过所述行走机构带动液压混合动力车辆行走；

所述第二传动轴的一端与所述润滑泵的动力输入轴相连接，所述发动机输出的动力还能经由所述第一传动机构、所述第一传动轴以及所述第二传动轴输入所述润滑泵的动力输入轴；所述润滑泵的压油口与所述动力耦合器的润滑口连通。

2.根据权利要求1所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述润滑装置还包括第一溢流阀，所述第一溢流阀的输入口也与所述润滑泵的压油口连通，所述第一溢流阀的输出口与所述动力耦合器的油底壳相连；

所述润滑泵的吸油口也与所述动力耦合器的油底壳相连通。

3.根据权利要求2所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述润滑装置还包括耦合器吸油滤；

所述润滑泵的吸油口以及所述第一溢流阀的输出口都通过所述耦合器吸油滤与所述动力耦合器的油底壳相连通。

4.根据权利要求3所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述液压混合动力车辆还包括液压再生控制装置，所述液压再生控制装置包括再生离合器、泵马达和蓄能器；

所述第二传动轴的另一端与所述再生离合器的一端连接，所述再生离合器的另一端与所述泵马达的主轴连接；

所述泵马达与所述蓄能器相连，当所述泵马达处于泵工况，所述泵马达能将机械能转换为液压能并存储在所述蓄能器中；当所述泵马达处于马达工况，所述蓄能器释放的液压能能驱动所述泵马达运转。

5.根据权利要求4所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述液压再生控制装置还包括控制泵、先导控制压油滤、泵马达变量机构和第二溢流阀；所述控制泵与所述泵马达相连，所述控制泵的吸油口与油箱相连通，其中：

所述控制泵的出油口与所述先导控制压油滤的进油口相连；

所述先导控制压油滤的出油口同时与所述第二溢流阀的入油口以及所述泵马达变量机构的其中一个输入口连接，所述泵马达变量机构的输油口与所述泵马达的控制口相连，所述泵马达变量机构用于改变所述泵马达的流量。

6.根据权利要求5所述的液压混合动力车辆，其特征在于，

所述第一传动机构包括传动离合器以及主变速箱，所述传动离合器的其中一端与所述发动机的动力输出轴相连，其中另一端与所述主变速箱的动力输入轴相连，所述主变速箱的动力输出轴与所述动力耦合器的第一传动轴相连。

7.根据权利要求6所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述液压再生控制装置还包括控制器，所述控制器包括液压再生控制单元以及离合器控制单元；

所述液压再生控制单元与所述离合器控制单元电连接，所述离合器控制单元用于控制所述传动离合器和所述再生离合器的状态；

所述液压再生控制单元的输出口与所述泵马达变量机构的其中另一个输入口连接，且所述液压再生控制单元用于控制经过所述泵马达变量机构输入至所述泵马达的液压油的量。

8.根据权利要求7所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述液压再生控制装置还包括二位方向阀，所述二位方向阀设置在所述泵马达和所述蓄能器之间的油路上；

所述二位方向阀导通时，所述泵马达和所述蓄能器之间的油路导通；所述二位方向阀关闭时，所述泵马达和所述蓄能器之间的油路截止；

所述液压再生控制单元的输出口还与所述二位方向阀的控制端连接。

9.根据权利要求7所述的液压混合动力车辆，其特征在于，所述液压再生控制装置还包括气源或车载电源；

所述气源或所述车载电源与所述离合器控制单元连接；

所述液压再生控制单元利用所述气源或所述车载电源提供的动力控制所述传动离合器和所述再生离合器的状态。

10.根据权利要求7所述的液压混合动力，其特征在于，所述液压再生控制装置还包括传感单元；

所述传感单元的输出口与所述液压再生控制单元的输入口连接，所述传感单元用于检测操作人员通过输入设备输入的控制信号以及所述液压混合动力车辆集成控制***内部分或全部部件的状态。

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