CN106427521A - 一种混合动力驱动***、车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合动力驱动***、车辆，属于车辆工程领域。混合动力驱动***包括：发动机、电动机以及液压组件。液压组件包括液压马达、可选地受发动机和/或电动机驱动的液压泵，液压泵通过管道与液压马达连接并通过液压传动使液压马达的转子转动。车辆包括上述的混合动力驱动***，液压马达的转子与车辆的车轮连接。管道让整个混合动力驱动***的连接、空间布置更为灵活多变，且质量也比单纯机械耦合的动力***小。该混合动力***的使用也提高了车辆的燃油经济性。

Description

一种混合动力驱动***、车辆
技术领域
本发明涉及车辆工程领域，具体而言，涉及一种混合动力驱动***、车辆。
背景技术
混合动力汽车的发动机和电动机一般是通过动力耦合装置与驱动桥相连接，从而驱动车轮旋转。通常，动力耦合装置集成发动机和电动机的动力合成装置和变速装置于一体，结构复杂，质量大。而且，发动机和电动机与车轮之间为纯机械连接，使得整个驱动***的空间布置具有较大的局限性，同时纯机械连接也使得汽车多变的行驶工况对驱动***产生较大的机械冲击影响，发动机所受到的汽车瞬态响应频繁，不利于控制发动机在最佳工作区域运行，从而影响汽车的燃油经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力驱动***，在油电混合动力***中采用管道将电动机、发动机和液压马达连接，能够更灵活的进行空间布置，结构简单，质量小。
本发明的另一目的在于提供一种车辆，其能够快速方便地控制发动机和电动机与液压泵动力的连接与中断，且能够提高车辆的燃油经济性。
本发明的实施例是这样实现的：
一种混合动力驱动***，混合动力驱动***包括：发动机、电动机以及液压组件。液压组件包括液压马达、可选地受发动机和电动机中的至少一个驱动的液压泵，液压泵通过管道与液压马达连接并通过液压传动使液压马达的转子转动。
一种车辆，其包括上述的混合动力驱动***，液压马达的转子与车辆的车轮连接。
本发明实施例的有益效果是：将发动机、电动机均通过管道与液压组件中的液压马达连接，让整个混合动力驱动***的连接、空间布置更为灵活多变，且质量也比单纯机械耦合的动力***小。将此混合动力驱动***用于组装车辆。混合动力的使用，让车辆在不同工况时可以使用匹配的动力源，提高车辆的燃油经济性。车辆在多变的行驶工况中会对驱动***造成程度不一的冲击。管路的连接可以很大程度地减小发动机所受到的车辆瞬态响应，有利于控制发动机在最佳工作区域运行，从而进一步提高车辆的燃油经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的混合动力驱动***示意图；
图2为本发明实施例2提供的混合动力驱动***示意图；
图3为本发明实施例3提供的混合动力驱动***示意图；
图4为本发明实施例4提供的混合动力驱动***示意图。
图标：100-混合动力驱动***；110-发动机；120-电动机；122-插头；130-液压组件；132-液压马达；134-液压泵；136-第一离合器；138-第二离合器；140-管道；142-油箱；144-换向阀；200-混合动力驱动***；202-液压蓄能器；300-混合动力驱动***；310-蓄电组件；312-蓄电池；314-第一变换器；316-第二变换器；400-混合动力驱动***；402-充电器；406-发电机；408-第三变换器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接(包括各种机械连接形式，例如联轴器或者齿轮副等等)，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参照图1，本实施例提供一种混合动力驱动***100，其包括发动机110、电动机120以及液压组件130。液压组件130分别与发动机110、电动机120连接。
液压组件130包括液压马达132以及液压泵134。液压泵134通过第一离合器136与发动机110连接，液压泵134通过第二离合器138与电动机120连接。液压泵134通过管道140与液压马达132连接，并通过液压传动使液压马达132的转子(图中未示出)转动。液压油(图中未示出)被液压泵134由油箱142内吸出，再通过管道140的输送通道传入到液压马达132，最后由液压马达132流出，通过管道140的输送通道回到油箱142内，完成液压油的循环流动。
较优地，为了使液压马达132的转子能够实现双向转动，将液压泵134与液压马达132通过换向阀144连接。
液压马达132优选为双向变量液压马达，可以是齿轮式液压马达、叶片式液压马达、柱塞式液压马达等各种液压式马达中的一种。换向阀144有两个工作位置，分别为方向相反的第一工作位置和第二工作位置，正常处于第一工作位置或第二工作位置。换向阀144处于上述两种不同工作位置时，液压油在液压马达132中的流向相反。当换向阀144切换工作位置时，液压油在液压马达132中的流向改变，使得液压马达132的转子旋转方向改变。
电动机120可通过插头122直接由外部电源(图中未示出)供电。电动机120可以是直流电动机、无刷直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机、开关磁阻电动机等在电动汽车领域应用较多的各种电机中的一种。
需要说明的是，液压泵134与发动机110的连接以及液压泵134与电动机120的连接，还可以使用行星齿轮装置(图中未示出)或其他传动装置连接，或者使用第一离合器136或第二离合器138与其他传动装置的混合连接。在本发明其他实施例中也可以将发动机110、电动机120直接与液压泵134连接，仅用于输出动力，其间不设置连接件。本实施例仅是为了能够更便捷、快速的切断和连通发动机110、电动机120，所以较优的选择了第一离合器136和第二离合器138作为连接件。
另外，需要说明的是，图1中双实线表示的是机械连接，例如联轴器、齿轮副等方式；细实线表示的是用管道140进行的连接；虚线表示的是电气连接。图1中所示出的第一离合器136和第二离合器138并不代表其在混合动力驱动***100中是固定的断开、闭合模式。例如，可以将第一离合器136和第二离合器138均设置为常开或者常闭，或其中任意一个常开另一个常闭。
混合动力驱动***100的工作原理是当混合动力驱动***100服务于低载荷工况时，第一离合器136断开，第二离合器138闭合，发动机110不工作。电动机120通过插头122直接由外部电源供电并开始转动。电动机120的动力进一步经过第二离合器138传递给液压泵134，驱动液压泵134旋转。液压泵134将液压油由油箱142带入管道140，经过换向阀144，进而驱动液压马达132工作，从而驱动液压马达132的转子转动。在低载荷工况下，关闭发动机110，采用纯电动驱动模式，可避免发动机110在此工况下工作时效率低，燃料经济性差的现象。
当混合动力驱动***100服务于中载荷工况时，第一离合器136闭合，第二离合器138断开，电动机120不工作，发动机110工作。发动机110工作，并且将动力进一步经过第一离合器136传递给液压泵134，并驱动液压泵134旋转。液压泵134将液压油由油箱142带入管道140，经过换向阀144，进而驱动液压马达132工作，从而驱动液压马达132的转子转动。在中载荷工况下，发动机110的工作效率较高，燃油经济性较好。
当混合动力驱动***100服务于高载荷工况时，第一离合器136和第二离合器138均闭合。发动机110输出的动力进一步经过第一离合器136传递给液压泵134。插头122接通外部电源，电动机120旋转，并将动力进一步经过第二离合器138传递给液压泵134。因此，发动机110和电动机120同时驱动液压泵134旋转，液压泵134将液压油由油箱142带入管道140，经过换向阀144，进而驱动液压马达132工作，从而驱动液压马达132的转子转动。发动机110在高效工作区运行，发动机110的工作效率较高，但输出的动力不足以满足高载荷工况的需求，此时不足的动力由电动机120提供。
需要说明的是，换向阀144的两个工作位置均适用于以上各个工况。
本实施例提供的混合动力驱动***100利用第一离合器136和第二离合器138的闭合与断开，可以方便地控制发动机110和电动机120与液压泵134动力的连接与中断。且液压泵134与液压马达132之间采用管道140连接，可以使整个混合动力驱动***100的空间布置灵活多变。
实施例2
请参照图2，本实施例提供一种混合动力驱动***200，其与实施例1的混合动力驱动***100大致相同，二者的主要区别在于本实施例的液压组件130还包括液压蓄能器202。
请再参照图1，液压蓄能器202与液压泵134通过管道140连接。液压蓄能器202可以是弹簧式蓄能器、气体隔离式蓄能器(气瓶式、活塞式、皮囊式)等各种蓄能器中的一种。液压蓄能器202可以在液压马达132的转子减速制动时，吸收由液压泵134输出的多余的高压液压油，进行制动能量回收，同时在混合动力驱动***200工作过程中，起到吸收液压冲击和压力脉动的作用。
混合动力驱动***200与混合动力驱动***100在工作原理上的区别在于，混合动力驱动***200多了一种工作模式。当混合动力驱动***200服务于低载荷工况时，且液压蓄能器202储存的液压能充足时，第一离合器136和第二离合器138均断开，发动机110、电动机120均不工作。液压蓄能器202释放出储存的液压能，输出的高压油经过换向阀144，驱动液压马达132旋转，从而驱动液压马达132的转子旋转。这种工作模式所使用的液压能是混合动力驱动***200在减速制动时回收的储存进液压蓄能器202中的能量，可节约能源，提高混合动力汽车燃油经济性。
实施例3
请参照图3和图1，本实施例提供一种混合动力驱动***300，其与实施例1的混合动力驱动***100大致相同，二者的主要区别在于本实施例的混合动力驱动***300还包括蓄电组件310，蓄电组件310包括蓄电池312。电动机120与蓄电池312电连接，当电动机120所需的电流电压与蓄电池312提供的电流电压匹配时，可由蓄电池312直接供电给电动机120。蓄电池312可以进行更换，以保证有充足的电力带动电动机120转动。
较优地，请再参照图3和图1，为了使蓄电池312提供的电流、电压与电动机120所需要的电流、电压更好的匹配，蓄电组件310还包括第一变换器314。蓄电池312与电动机120通过第一变换器314电连接。第一变换器314为DC/DC变换器(直流/直流变换器)或者DC/AC变换器(直流/交流变换器)。
较优地，请再参照图3和图1，为了在混合动力驱动***300处于减速制动工况时能够回收多余的电能，蓄电组件310还包括第二变换器316。当混合动力驱动***300处于减速制动工况时，且蓄电池312电能不足，第一离合器136断开，第二离合器138闭合，发动机110、电动机120不工作。此时液压泵134带动电动机120以发电的状态运行，发出的电能经过第二变换器316转变成直流电输入蓄电池312，为蓄电池312充电，达到回收制动能量的目的。第二变换器316为DC/DC变换器(直流/直流变换器)或AC/DC变换器(交流/直流变换器)。此时的电动机120为发电电动机。
需要说明的是，蓄电池312可以是铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢蓄电池等各种电池中的一种。
实施例4
请参照图4和图1，本实施例提供一种混合动力驱动***400，其与实施例3的混合动力驱动***300大致相同，二者的主要区别在于，蓄电组件310还设置有用于给蓄电池312充电的充电器402。充电器402与蓄电池312电连接。当混合动力驱动***400停止工作，且蓄电池312储电量不足时，可以通过充电器402外接电源为蓄电池312进行充电。
较优地，为了进一步提高燃油经济性，蓄电组件310还设置有用于给蓄电池312充电的发电机406和第三变换器408。第三变换器408为AC/DC变换器(交流/直流变换器)。发电机406与发动机110连接。发电机406与蓄电池312通过第三变换器408连接。
当混合动力驱动***400服务于中载荷工况时，发动机110的输出动力全部用于驱动液压泵134旋转，此时发电机406为空转，不发电。
当混合动力驱动***400服务于低载荷工况，但蓄电池312储电量不足时，可使发动机110在高效工作区运行，发动机110的工作效率较高，但输出的动力超过液压马达132转子的动力需求，此时多余的动力可以通过发电机406为蓄电池312充电。第一离合器136闭合，第二离合器138断开，电动机120不工作。发动机110输出的动力一部分经过第一离合器136传递给液压泵134，驱动液压泵134旋转，液压泵134将液压油由油箱142带入管道140，经过换向阀144，进而驱动液压马达132工作，从而驱动液压马达132的转子转动。发动机110输出的另一部分多余的动力驱动发电机406发电，发电机406发出的交流电经过第三变换器408转变成直流电输入进蓄电池312，为蓄电池312充电。
当混合动力驱动***400停止工作，且蓄电池312储电量不足时，可使发动机110继续在高效工作区运行，发动机110的工作效率较高，输出的动力通过发电机406为蓄电池312充电。此时第一离合器136和第二离合器138均断开，电动机120不工作。发动机110输出的动力只用于驱动发电机406旋转发电，发电机406发出的交流电经过第三变换器408转变成直流电输入蓄电池312，为蓄电池312充电。
为简化表示，本实施例中未提及之处，请参阅实施例1～3中相应内容。
本发明实施例1～4提供的混合动力驱动***100～400均可用于组成具体的工作装置，例如车辆，包括三轮车、摩托车、汽车等等。例如，当混合动力驱动***100～400中的任意一种与汽车的车轮连接时，液压马达132的转子与车轮机械连接，液压马达132的数量与车轮的数量匹配。通过换向阀144改变液压马达132的旋转方向，可实现汽车的前进和后退。发动机110和电动机120与车轮之间采用管道140连接，使得汽车多变的行驶工况对驱动***产生的冲击影响较小，可以很大程度地减小发动机110所受到的汽车瞬态响应，有利于控制发动机110在最佳工作区域运行，从而进一步提高汽车的燃油经济性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种混合动力驱动***，其特征在于，所述混合动力驱动***包括：发动机、电动机以及液压组件；
所述液压组件包括液压马达、可选地受所述发动机和所述电动机中的至少一个驱动的液压泵，所述液压泵通过管道与所述液压马达连接并通过液压传动使所述液压马达的转子转动。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述液压组件还包括用于通过液压传动使所述液压马达的转子转动的液压蓄能器，所述液压蓄能器通过所述管道连接于所述液压泵、所述液压马达之间。
3.根据权利要求1所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述混合动力驱动***还包括设置有蓄电池的蓄电组件，所述蓄电池与所述电动机电连接并向所述电动机提供电能。
4.根据权利要求3所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述蓄电组件还包括第一变换器，所述蓄电池通过所述第一变换器与所述电动机电连接，所述第一变换器选自DC/DC变换器或DC/AC变换器。
5.根据权利要求4所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述蓄电组件还包括第二变换器，所述蓄电池通过所述第二变换器与所述电动机电连接，所述第二变换器选自所述DC/DC变换器或AC/DC变换器，所述电动机为发电电动机。
6.根据权利要求3所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述蓄电组件还包括用于向所述蓄电池充电的充电器，所述充电器与所述蓄电池电连接。
7.根据权利要求3所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述蓄电组件还包括受所述发动机驱动进行空转或发电的发电机以及第三变换器，所述发电机与所述发动机连接，所述发电机通过所述第三变换器与所述蓄电池电连接，所述第三变换器为AC/DC变换器。
8.根据权利要求1所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述液压组件还包括换向阀，所述液压泵通过所述换向阀与所述液压马达连接，所述液压马达为双向变量液压马达。
9.根据权利要求1～8任一项所述的混合动力驱动***，其特征在于，所述发动机、所述电动机分别通过第一离合器、第二离合器与所述液压泵连接。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的混合动力驱动***，所述液压马达的转子与所述车辆的车轮连接。
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