CN108973645A - 一种车辆闭式启动及再生制动控制***及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***及控制方法；包括蓄电池、驱动电机、第一离合器、变量泵、第一复合阀、第二复合阀、低压蓄能器、高压蓄能器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、马达、第二离合器、耦合器、减速器、控制***；所述控制方法包括正向启动控制模式、反向启动控制模式、正向制动能量回收控制模式、反向液压能再生制动控制模式；采用本发明所述的控制***及控制方法，可以减小液压混合动力控制***元件，减轻整车质量；可以有效消除启动冲击电流，调节启动时间，提高蓄电池使用寿命，增加车辆续航里程；可以有效回收正反向制动能量，提高能量利用率，有效避免制动时车辆能量浪费。

Description

一种车辆闭式启动及再生制动控制***及控制方法
技术领域
本发明涉及一种液压控制***，具体涉及到一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***及控制方法。
背景技术
目前运行的公交车辆，由于各种情况原因，会频繁出现地启动、制动等工况，启动时，驱动电机产生的冲击电流一般会比额定电流大几倍，会严重影响电机、蓄电池等元件的使用寿命。另外，公交车辆在制动过程中，其制动能量一般转化为制动器上的热量以热能形式散失掉，这样不仅浪费能量，还会导致***发热和元件损耗。
目前，混合动力汽车上制动能量回收的储能元件主要是超过电容，其能量密度小，价格较贵。而液压蓄能器相比于超级电容，其能量密度大，价格便宜，优势明显，因此液压储能式制动能量回收再生***越来越受到关注。其中，并联式液压能量再生***利用液压储能器的储能功能，对车辆制动能量进行回收再利用，从而达到节能减排的目的。但是现阶段并联式液压能量再生***普遍不具有倒车情况下的制动能量回收再利用的功能，并且安装有油箱等液压辅助元件，造成整车质量或体积增大等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供车辆闭式启动及制动能量回收控制***及控制方法，主要解决现有电液混合动力汽车启动时整车动力性能较差、驱动电机启动电流峰值过高、制动能量浪费等问题。
为实现上述目的，本发明所采用了下述的技术方案：一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***，包括蓄电池、驱动电机、第一离合器、变量泵、第一复合阀、第二复合阀、低压蓄能器、高压蓄能器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、马达、第二离合器、耦合器、减速器、控制***；
所述蓄电池与所述驱动电机连接，所述驱动电机与所述第一离合器连接，所述第一离合器与所述变量泵连接，所述变量泵第一油口同时与所述第一复合阀的A油口、所述第四电磁阀油口A、所述马达第一油口连接，所述变量泵第二油口同时与所述第二复合阀的A油口、所述第二电磁阀油口A连接，所述第一复合阀的B油口同时与所述第二复合阀的B油口、所述第一电磁阀油口A连接，所述第一电磁阀油口P同时与所述低压蓄能器、所述第三电磁阀油口A连接，所述第三电磁阀油口B同时与所述高压蓄能器、所述第四电磁阀油口P连接，所述第二电磁阀油口P同时与所述第三电磁阀油口O、所述第五电磁阀油口A连接，所述第五电磁阀油口P与所述马达第二油口连接，所述马达输出轴与所述第二离合器连接，所述第二离合器与所述耦合器连接，所述耦合器与所述减速器连接。
优选方案，所述第一复合阀由第一单向阀与第一溢流阀并接组成，所述第二复合阀由第二单向阀与第二溢流阀并接组成。
优选方案，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第四电磁阀、所述第五电磁阀均为二位二通电磁换向阀。
优选方案，所述第三电磁阀为三位三通双向电液换向阀。
优选方案，所述控制***控制整个液压混合动力控制***中传感器信号采集与电磁阀得失电控制、所述变量泵与所述马达的转速、所述第一离合器与所述第二离合器的开合、所述第三电磁阀阀口开合大小、所述低压蓄能器与所述高压蓄能器压力控制等。
一种车辆闭式启动及制动能量回收控制方法，所述控制方法包括正向启动控制模式反向启动控制模式。
优选方案，所述正向启动控制模式的过程为：车辆正向启动时，所述蓄电池不为所述驱动电机充电，所述第一离合器与所述变量泵联接，液压***中电磁铁1YA、3YA、4YA得电，所述第一电磁阀右位工作，所述第二电磁阀下位工作，所述第三电磁阀右位工作，所述高压蓄能器释放油液，高压油液经所述第三电磁阀、所述第二电磁阀后进入所述变量泵第二油口，驱动所述变量泵正向转动，所述变量泵通过所述第一离合器带动所述驱动电机加速启动，所述变量泵第一油口油液通过所述第一复合阀、所述第一电磁阀进入所述低压蓄能器进行蓄能；待所述控制***检测到所述驱动电机转速接近目标转速时，发出信号，所述第一离合器断开，所述蓄电池为所述驱动电机充电，使所述驱动电机直接从较高转速开始工作；同时，电磁阀1YA、3YA、4YA失电，液压***不再工作。
优选方案，所述反向启动控制模式的过程为：车辆反向启动时，所述蓄电池不为所述驱动电机充电，所述第一离合器与所述变量泵联接，液压***中电磁铁2YA、4YA、5YA得电，所述第二电磁阀下位工作，所述第三电磁阀左位工作、所述第四电磁阀右位工作，所述高压蓄能器释放油液，高压油液经所述第四电磁阀进入所述变量泵第一油口，驱动所述变量泵反向转动，所述变量泵通过所述第一离合器带动所述驱动电机加速启动，所述变量泵第二油口油液通过所述第二电磁阀、所述第三电磁阀进入所述低压蓄能器进行蓄能；待所述控制***检测到所述驱动电机转速接近目标转速时，发出信号，所述第一离合器断开，所述蓄电池为所述驱动电机充电，使所述驱动电机直接从较高转速开始工作；同时，电磁阀2YA、4YA、5YA失电，液压***不再工作。
优选方案，所述控制方法包括正向停车制动能量回收控制模式；
所述正向停车制动能量回收控制模式的过程为：车辆正向制动时，所述驱动电机断电，电磁铁1YA、3YA、6YA得电，所述第三电磁阀右位工作，所述第五电磁阀下位工作，所述第二离合器联接，车轮通过所述减速器、所述耦合器反驱所述马达转动，油液从所述马达第二油口、所述第五电磁阀、所述第三电磁阀进入所述高压蓄能器进行液压能再生制动蓄能，所述低压蓄能器油液经所述第一电磁阀、所述第一复合阀进入所述马达第一油口进行补油。
优选方案，所述控制方法包括反向停车制动能量回收控制模式；
所述反向停车制动能量回收控制模式的过程为：车辆反向制动时，所述驱动电机断电，电磁铁2YA、5YA、6YA得电，所述第三电磁阀左位工作，所述第四电磁阀右位工作，所述第五电磁阀下位工作，所述第二离合器联接，车轮通过所述减速器、所述耦合器反驱所述马达转动，油液从所述马达第一油口、所述第四电磁阀进入所述高压蓄能器进行液压能再生制动蓄能，所述低压蓄能器油液经所述第三电磁阀、所述第五电磁阀进入所述马达第二油口进行补油。
采用本发明所述的控制***及控制方法，可以减小液压混合动力控制***元件，减轻整车质量；可以有效消除启动冲击电流，调节启动时间，提高蓄电池使用寿命，增加车辆续航里程；可以有效回收正反向制动能量，提高能量利用率，有效避免制动时车辆能量浪费。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
如图1所示，本发明的车辆闭式启动及再生制动控制***及控制方法，蓄电池1、驱动电机2、第一离合器3、变量泵4、第一复合阀5、第二复合阀6、低压蓄能器7、高压蓄能器8、第一电磁阀9、第二电磁阀10、第三电磁阀11、第四电磁阀12、第五电磁阀13、马达14、第二离合器15、耦合器16、减速器17、控制***18；
蓄电池1与驱动电机2连接，驱动电机2与第一离合器3连接，第一离合器3与变量泵4连接，变量泵4第一油口同时与第一复合阀5的A油口、第四电磁阀12油口A、马达14第一油口连接，变量泵4第二油口同时与第二复合阀6的A油口、第二电磁阀10油口A连接，第一复合阀5的B油口同时与第二复合阀6的B油口、第一电磁阀9油口A连接，第一电磁阀9油口P同时与低压蓄能器7、第三电磁阀11油口A连接，第三电磁阀11油口B同时与高压蓄能器8、第四电磁阀12油口P连接，第二电磁阀10油口P同时与第三电磁阀11油口O、第五电磁阀13油口A连接，第五电磁阀13油口P与马达14第二油口连接，马达14输出轴与第二离合器15连接，第二离合器15与耦合器16连接，耦合器16与减速器17连接。
第一复合阀5由第一单向阀与第一溢流阀并接组成，第二复合阀6由第二单向阀与第二溢流阀并接组成。
第一电磁阀9、第二电磁阀10、第四电磁阀12、第五电磁阀13均为二位二通电磁换向阀。
第三电磁阀11为三位三通双向电液换向阀。
还包括控制***18，控制***18控制整个液压混合动力控制***中传感器信号采集与电磁阀得失电控制、变量泵4与马达14的转速、第一离合器3与第二离合器15的开合、第三电磁阀11阀口开合大小等。
正向启动控制模式的过程为：车辆正向启动时，蓄电池1先不给驱动电机2充电，第一离合器3闭合，驱动电机2通过第一离合器3与变量泵4联接，液压***中电磁铁1YA、3YA、4YA得电，第一电磁阀9右位工作，第二电磁阀10下位工作，第三电磁阀11右位工作，高压蓄能器8释放油液，高压油液经第三电磁阀11、第二电磁阀10后进入变量泵4第二油口，驱动变量泵4正向转动，变量泵4通过第一离合器3带动驱动电机2加速启动，变量泵4第一油口油液通过第一复合阀5、第一电磁阀9进入低压蓄能器7进行蓄能。待控制***18检测到驱动电机2转速接近目标转速时或者高压蓄能器压力接近下限压力值时，发出信号，电磁阀1YA、3YA、4YA失电，第一离合器3断开，蓄电池1为驱动电机2充电，使驱动电机2直接从较高转速开始工作。用高压储能器8辅助启动驱动电机2不仅可以降低启动冲击电流，还能有效提高蓄电池1使用寿命，通过控制第三电磁阀11开口大小还可以调节驱动电机2的启动时间。
反向启动控制模式的过程为：车辆反向启动时，蓄电池1先不为驱动电机2充电，第一离合器3闭合，驱动电机2与变量泵4联接，液压***中电磁铁2YA、4YA、5YA得电，第二电磁阀10下位工作，第三电磁阀11左位工作、第四电磁阀12右位工作，高压蓄能器8释放油液，高压油液经第四电磁阀12进入变量泵4第一油口，驱动变量泵4反向转动，变量泵4通过第一离合器3带动驱动电机2加速启动，变量泵4第二油口油液通过第二电磁阀10、第三电磁阀11进入低压蓄能器7进行蓄能。待控制***18检测到驱动电机2转速接近目标转速或者高压蓄能器压力接近下限压力值时，发出信号，电磁阀2YA、4YA、5YA失电，第一离合器3断开，蓄电池1为驱动电机2充电，使驱动电机2直接从较高转速开始工作。
正向停车制动能量回收控制模式的过程为：车辆正向制动时，第二离合器15闭合，驱动电机2断电，电磁铁1YA、3YA、6YA得电，第三电磁阀11右位工作，第五电磁阀下位工作，车轮通过减速器17、耦合器16反驱马达14转动，油液从马达14第二油口、第五电磁阀13、第三电磁阀11进入高压蓄能器8进行液压能再生制动蓄能，低压蓄能器7油液经第一电磁阀9、第一复合阀5进入马达14第一油口进行补油。待控制***18检测到车辆转速接近零或者高压蓄能器压力接近上限压力值时，发出信号，第二离合器15断开，停止制动能量回收。
反向停车制动能量回收控制模式的过程为：车辆反向制动时，驱动电机2断电，第二离合器15闭合，电磁铁2YA、5YA、6YA得电，第三电磁阀11左位工作，第四电磁阀12右位工作，第五电磁阀13下位工作，车轮通过减速器17、耦合器16反驱马达14转动，油液从马达14第一油口、第四电磁阀12进入高压蓄能器8进行液压能再生制动蓄能，低压蓄能器7油液经第三电磁阀11、第五电磁阀13进入马达14第二油口进行补油。待控制***18检测到车辆转速接近零或者高压蓄能器压力接近上限压力值时，发出信号，第二离合器15断开，停止制动能量回收。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***，其特征在于，包括蓄电池、驱动电机、第一离合器、变量泵、第一复合阀、第二复合阀、低压蓄能器、高压蓄能器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、马达、第二离合器、耦合器、减速器、控制***；
所述蓄电池与所述驱动电机连接，所述驱动电机与所述第一离合器连接，所述第一离合器与所述变量泵连接，所述变量泵第一油口同时与所述第一复合阀的A油口、所述第四电磁阀油口A、所述马达第一油口连接，所述变量泵第二油口同时与所述第二复合阀的A油口、所述第二电磁阀油口A连接，所述第一复合阀的B油口同时与所述第二复合阀的B油口、所述第一电磁阀油口A连接，所述第一电磁阀油口P同时与所述低压蓄能器、所述第三电磁阀油口A连接，所述第三电磁阀油口B同时与所述高压蓄能器、所述第四电磁阀油口P连接，所述第二电磁阀油口P同时与所述第三电磁阀油口O、所述第五电磁阀油口A连接，所述第五电磁阀油口P与所述马达第二油口连接，所述马达输出轴与所述第二离合器连接，所述第二离合器与所述耦合器连接，所述耦合器与所述减速器连接。
2.根据权利要求1所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***，其特征在于，所述第一复合阀由第一单向阀与第一溢流阀并接组成，所述第二复合阀由第二单向阀与第二溢流阀并接组成。
3.根据权利要求1所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***，其特征在于，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第四电磁阀、所述第五电磁阀均为二位二通电磁换向阀。
4.根据权利要求1所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***，其特征在于，所述第三电磁阀为三位三通双向电液换向阀。
5.根据权利要求1所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制***，其特征在于，所述控制***控制整个液压混合动力控制***中传感器信号采集与电磁阀得失电控制、所述变量泵与所述马达的转速、所述第一离合器与所述第二离合器的开合、所述第三电磁阀阀口开合大小、所述低压蓄能器与所述高压蓄能器压力控制等。
6.一种车辆闭式启动及制动能量回收控制方法，其特征在于，所述控制方法包括正向启动控制模式反向启动控制模式。
7.根据权利要求6所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制方法，其特征在于，所述正向启动控制模式的过程为：车辆正向启动时，所述蓄电池不为所述驱动电机充电，所述第一离合器与所述变量泵联接，液压***中电磁铁1YA、3YA、4YA得电，所述第一电磁阀右位工作，所述第二电磁阀下位工作，所述第三电磁阀右位工作，所述高压蓄能器释放油液，高压油液经所述第三电磁阀、所述第二电磁阀后进入所述变量泵第二油口，驱动所述变量泵正向转动，所述变量泵通过所述第一离合器带动所述驱动电机加速启动，所述变量泵第一油口油液通过所述第一复合阀、所述第一电磁阀进入所述低压蓄能器进行蓄能；待所述控制***检测到所述驱动电机转速接近目标转速时，发出信号，所述第一离合器断开，所述蓄电池为所述驱动电机充电，使所述驱动电机直接从较高转速开始工作；同时，电磁阀1YA、3YA、4YA失电，液压***不再工作。
8.根据权利要求6所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制方法，其特征在于，所述反向启动控制模式的过程为：车辆反向启动时，所述蓄电池不为所述驱动电机充电，所述第一离合器与所述变量泵联接，液压***中电磁铁2YA、4YA、5YA得电，所述第二电磁阀下位工作，所述第三电磁阀左位工作、所述第四电磁阀右位工作，所述高压蓄能器释放油液，高压油液经所述第四电磁阀进入所述变量泵第一油口，驱动所述变量泵反向转动，所述变量泵通过所述第一离合器带动所述驱动电机加速启动，所述变量泵第二油口油液通过所述第二电磁阀、所述第三电磁阀进入所述低压蓄能器进行蓄能；待所述控制***检测到所述驱动电机转速接近目标转速时，发出信号，所述第一离合器断开，所述蓄电池为所述驱动电机充电，使所述驱动电机直接从较高转速开始工作；同时，电磁阀2YA、4YA、5YA失电，液压***不再工作。
9.根据权利要求6所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制方法，其特征在于，所述控制方法包括正向停车制动能量回收控制模式；
所述正向停车制动能量回收控制模式的过程为：车辆正向制动时，所述驱动电机断电，电磁铁1YA、3YA、6YA得电，所述第三电磁阀右位工作，所述第五电磁阀下位工作，所述第二离合器联接，车轮通过所述减速器、所述耦合器反驱所述马达转动，油液从所述马达第二油口、所述第五电磁阀、所述第三电磁阀进入所述高压蓄能器进行液压能再生制动蓄能，所述低压蓄能器油液经所述第一电磁阀、所述第一复合阀进入所述马达第一油口进行补油。
10.根据权利要求6所述的一种车辆闭式启动及制动能量回收控制方法，其特征在于，所述控制方法包括反向停车制动能量回收控制模式；所述反向停车制动能量回收控制模式的过程为：车辆反向制动时，所述驱动电机断电，电磁铁2YA、5YA、6YA得电，所述第三电磁阀左位工作，所述第四电磁阀右位工作，所述第五电磁阀下位工作，所述第二离合器联接，车轮通过所述减速器、所述耦合器反驱所述马达转动，油液从所述马达第一油口、所述第四电磁阀进入所述高压蓄能器进行液压能再生制动蓄能，所述低压蓄能器油液经所述第三电磁阀、所述第五电磁阀进入所述马达第二油口进行补油。
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