一種4x2型前液中置電復合式混合動力系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種4X2型前液中置電復合式混合動力系統，包括配合設置的液壓機構、油路機構、電路機構和驅動及傳動機構，分別與所述液壓機構、電路機構和驅動及傳動機構連接的混合動力分動箱總成，以及分別與所述油路機構、混合動力分動箱總成和電路機構連接的總控ECU;所述液壓機構與油路機構連接。本實用新型所述4X2型前液中置電復合式混合動力系統，可以克服現有技術中能量損耗大、回收效果差和功能單一等缺陷，以實現能量損耗小、回收效果好和功能多的優點。
【專利說明】—種4X 2型前液中置電復合式混合動力系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及汽車【技術領域】，具體地，涉及一種4X2型前液中置電復合式混合動力系統。
【背景技術】
[0002]21世紀的今天，能源與環境問題日益成為人類生存與可持續發展所必須面對的嚴峻問題和挑戰。作為21世紀清潔能源車輛技術之一的混合動力車輛以其低能耗、低排放和可行性強等特優點，已經成為未來車輛的發展方向之一和研究熱點。
[0003]所謂混合動力車輛，是將電力驅動系統與輔助動力單元組合安裝到一輛車上，再通過整車能量管理控制方法將傳統內燃機與電機和儲能裝置有機地整合成為混合動力系統。混合動力車輛整車能量管理方法根據車輛的實際行駛狀態，利用混合動力車輛消除怠速、發動機工作區域控制和再生制動能量回收的節能機理，對整個混合動力驅動系統進行合理控制，實現駕駛員對驅動系統的功率需求在各總成之間的合理分配，最大限度的提高車輛行駛的燃油經濟性，并降低發動機的廢氣排放。
[0004]現有的傳動軸類車輛在運行中能量損耗很大，不能有效的回收，目前國內、外只有油和電混合或是油和液混合，現有的這種混合動力特點和效果比較單一，功能兼顧性不強，這樣就造成了很大的浪費。針對這種普遍情況和特點，需要特別設計開發一套具有能量回收、釋放儲備能量、驅動其它動力端等功能的油、電、液復合式混合動力系統和合理的運行控制系統。
[0005]在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術中至少存在能量損耗大、回收效果差和功能單一等缺陷。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種4X2型前液中置電復合式混合動力系統，以實現能量損耗小、回收效果好和功能多的優點。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種4X2型前液中置電復合式混合動力系統，包括配合設置的液壓機構、油路機構、電路機構和驅動及傳動機構，分別與所述液壓機構、電路機構和驅動及傳動機構連接的混合動力分動箱總成，以及分別與所述油路機構、混合動力分動箱總成和電路機構連接的總控E⑶；所述液壓機構與油路機構連接。
[0008]進一步地，所述液壓機構，包括設置在車輛兩個前輪之間的轉向橋，設置在車輛兩個前輪內側、且與轉向橋配合安裝的一對用于前側推動的輪邊液壓馬達，依次自所述混合動力分動箱總成連接至油路機構的取力器和液壓泵，以及分別與所述液壓泵和一對用于前側推動的輪邊液壓馬達連接的液壓油箱；所述油路機構，分別與液壓油箱、液壓泵和一對用于前側推動的輪邊液壓馬達連接。
[0009]進一步地，所述油路機構，包括高壓油管、回油管和油路轉換開關；所述液壓油箱通過油管連接至液壓泵，液壓泵通過高壓油管連接至油路轉換開關，油路轉換開關一方面通過回油管連接至液壓油箱、另一方面分別通過高壓油管連接至一對用于前側推動的輪邊液壓馬達，一對用于前側推動的輪邊液壓馬達分別通過相應的回油管連接至液壓油箱；所述油路轉換開關與總控E⑶連接。
[0010]進一步地，所述電路機構，包括能夠起發電機或電動機作用的電機裝置、電源線、電源控制器和裝有蓄電池的電池箱；所述電機裝置一方面與混合動力分動箱總成連接、另一方面通過電源線與電源控制器連接，所述電源控制器安裝在電池箱上；所述電源控制器通過控制線束與總控E⑶連接。
[0011]進一步地，所述驅動及傳動機構，包括設置在車輛兩個后輪之間的驅動橋，設置在車輛后方、且依次連接至驅動橋的變速箱和發動機，以及設置在所述驅動橋與混合動力分動箱總成之間的傳動軸。
[0012]本實用新型的4X2型前液中置電復合式混合動力系統的工作過程，主要包括:
[0013](I)回收能量:車輛在滑行、制動時，驅動橋帶動傳動軸處于常轉狀態，傳動軸將車輛的慣性能量傳遞給混合動力分動箱，分動箱又傳遞給發電、電動機，總控ECU控制發電、電動機處于發電狀態、控制取力器處于斷開狀態，將車輛的滑行、制動能量轉化為電能，儲存在電池箱中的畜電池或超級電各中，完成車輛在滑彳丁、制動時的能量回收；
[0014](2)儲備能量釋放:發動機通過變速箱、傳動軸驅動車輛時，總控ECU會按提前設定的各種動力模式程序來智能控制分動箱、取力器的斷開和嚙合、中置電動機的模式轉換即發電與電動，實現動力的傳遞；
[0015]普通模式下取力器斷開，只有電動機在總控ECU的智能控制下來輸出動力傳遞給車輛，實現能量釋放；
[0016]車輛打滑模式時取力器在總控ECU的控制下嚙合，液壓泵開始工作，液壓泵驅動液壓馬達對轉向橋驅動，同時電動機在總控ECU的控制下也輸出動力傳遞給車輛，實現能量釋放；
[0017](3)其它動力端驅動:
[0018]①車輛行駛時傳動軸處于常轉狀態，傳動軸將能量傳遞給分動箱，總控ECU控制分動箱傳遞給發電、電動機，發電、電動機處于發電狀態、控制取力器處于哨合狀態驅動液壓泵輸出液壓動能，液壓泵輸出的液壓動能接車輛上的其它動力單元，實現行車中有液壓動力輸出；
[0019]②車輛靜止時傳動軸處于停止狀態，總控ECU控制分動箱與車輛傳動軸處于分離狀態、控制發電、電動機處于電動驅動狀態、控制取力器處于嚙合狀態驅動液壓泵輸出液壓動能；液壓泵輸出的液壓動能接車輛上的其它動力單元，實現車輛靜止時有液壓動力輸出。
[0020]本實用新型各實施例的4X2型前液中置電復合式混合動力系統，由于包括配合設置的液壓機構、油路機構、電路機構和驅動及傳動機構，分別與液壓機構、電路機構和驅動及傳動機構連接的混合動力分動箱總成，以及分別與油路機構、混合動力分動箱總成和電路機構連接的總控ECU ;液壓機構與油路機構連接；從而可以克服現有技術中能量損耗大、回收效果差和功能單一的缺陷，以實現能量損耗小、回收效果好和功能多的優點。
[0021]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。
[0022]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0024]圖1為本實用新型4X2型前液中置電復合式混合動力系統的結構示意圖。
[0025]結合附圖1，本實用新型實施例中附圖標記如下:
[0026]1-輪邊液壓馬達；2_回油管；3_其它動力端；4_油路轉換開關；5_液壓油箱；6-混合動力分動箱總成；7-電機裝置(可以起發電機的作用，也可以起電動機的作用)；8-驅動橋；9_發動機；10_變速箱；11_轉向橋；12_高壓油管；13_液壓泵；14_取力器；15-電池箱；16_電源線；17_電源控制器；18-傳動軸；19_控制線束；20_總控ECU。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0028]為了克服現有技術中混合動力車輛的不足，根據本實用新型實施例，如圖1所示，提供了一種4X2型前液中置電復合式混合動力系統，是一種能有效回收能量、釋放儲備能量、驅動其它動力端,并能有效提高車輛燃油經濟性、排放性的油、電、液復合式混合動力車輛控制系統和控制方法。該4X 2型前液中置電復合式混合動力系統，能有效地達到節能減排、提高回收效率的目的。
[0029]本實用新型的技術方案，針對不同車型，提出了以下不同(參見實施例)的4X2型前液中置電復合式混合動力系統。
[0030]總體上，在本實用新型的技術方案中，4X2型前液中置電復合式混合動力系統，包括配合設置的液壓機構、油路機構和電路機構，能夠與液壓機構和/或油路機構和/或電路機構連接的驅動及傳動機構，分別與液壓機構、電路機構和驅動及傳動機構連接的混合動力分動箱總成，以及分別與所述油路機構、混合動力分動箱總成和電路機構連接的總控E⑶；液壓機構與油路機構連接。
[0031]事實上，本實用新型的技術方案，可以用多種實施方式。具體說明如下:
[0032]本實施例的4X2型前液中置電復合式混合動力系統，具體為4X2型(后置發動機)中置電動機+前轉向軸液壓驅動式油、電、液復合式混合動力系統和整車控制方法。
[0033]參見圖1，本實施例的4X2型前液中置電復合式混合動力系統，主要由20個部件組成，具體包括輪邊液壓馬達(如圖1中的輪邊液壓馬達I)、回油管(如圖1中的回油管2)、其它動力端(如圖1中的其它動力端3)、油路轉換開關(如圖1中的油路轉換開關4)、液壓油箱(如圖1中的液壓油箱5)、混合動力分動箱總成(如圖1中的混合動力分動箱總成6)、發電機或電動機(如圖1中的發電機或電動機7)、驅動橋(如圖1中的驅動橋8)、發動機(如圖1中的發動機9)、變速箱(如圖1中的變速箱10)、轉向橋(如圖1中的轉向橋11)、高壓油管(如圖1中的高壓油管12)、液壓泵(如圖1中的液壓泵13)、取力器(如圖1中的取力器14)、電池箱(如圖1中的電池箱15)、電源線(如圖1中的電源線16)、電源控制器(如圖1中的電源控制器17)、傳動軸(如圖1中的傳動軸18)、總控ECU(如圖1中的總控ECU20)和控制線束(如圖1中的控制線束19)。
[0034]在圖1中，液壓機構，包括設置在車輛兩個前輪之間的轉向橋，設置在車輛兩個前輪內側、且與轉向橋配合安裝的一對用于前側推動的輪邊液壓馬達，依次自混合動力分動箱總成連接至油路機構的取力器和液壓泵，以及分別與液壓泵和一對用于前側推動的輪邊液壓馬達連接的液壓油箱；油路機構，分別與液壓油箱、液壓泵和一對用于前側推動的輪邊液壓馬達連接。
[0035]在圖1中，油路機構，包括高壓油管、回油管和油路轉換開關；液壓油箱通過油管連接至液壓泵，液壓泵通過高壓油管連接至油路轉換開關，油路轉換開關一方面通過回油管連接至液壓油箱、另一方面分別通過高壓油管連接至一對用于前側推動的輪邊液壓馬達，一對用于前側推動的輪邊液壓馬達分別通過相應的回油管連接至液壓油箱；油路轉換開關與總控E⑶連接。
[0036]在圖1中，電路機構，包括能夠起發電機或電動機作用的電機裝置、電源線、電源控制器和裝有蓄電池的電池箱；電機裝置一方面與混合動力分動箱總成連接、另一方面通過電源線與電源控制器連接，電源控制器安裝在電池箱上；電源控制器通過控制線束與總控E⑶連接。
[0037]在圖1中，驅動及傳動機構，包括設置在車輛兩個后輪之間的驅動橋，設置在車輛后方、且依次連接至驅動橋的變速箱和發動機，以及設置在驅動橋與混合動力分動箱總成之間的傳動軸。
[0038]本實施例的4X2型前液中置電復合式混合動力系統的工作原理和控制方法，具體包括以下幾個方面:
[0039](I)回收能量:車輛在滑行、制動時，驅動橋帶動傳動軸處于常轉狀態，傳動軸將車輛的慣性能量傳遞給混合動力分動箱(簡稱分動箱)，分動箱又傳遞給發電、電動機，總控ECU控制發電、電動機處于發電狀態、控制取力器處于斷開狀態，從而將車輛的滑行、制動能量轉化為電能，儲存在電池箱中的畜電池或超級電各中，完成車輛在滑彳丁、制動時的能量回收。在回收能量的時候此系統還能起到緩速作用。
[0040](2)儲備能量釋放:發動機通過變速箱、傳動軸驅動車輛時，總控ECU會按提前設定的各種動力模式程序來智能控制分動箱、取力器的斷開和嚙合、中置電動機的模式轉換(發電與電動)，實現動力的傳遞。普通模式下取力器斷開，只有電動機在總控ECU的智能控制下來輸出動力傳遞給車輛，實現能量釋放。車輛打滑模式時取力器在總控ECU的控制下嚙合，液壓泵開始工作，液壓泵驅動液壓馬達對轉向橋驅動，同時電動機在總控ECU的控制下也輸出動力傳遞給車輛，實現能量釋放，這種模式具備了 4X4的功能，有效地增加車輛的通過性。
[0041](3)其它動力端驅動:
[0042]①車輛行駛時傳動軸處于常轉狀態，傳動軸將能量傳遞給分動箱，總控ECU控制分動箱傳遞給發電、電動機，發電、電動機處于發電狀態、控制取力器處于哨合狀態驅動液壓泵輸出液壓動能，液壓泵輸出的液壓動能接車輛上的其它動力單元，實現行車中有液壓動力輸出。
[0043]②車輛靜止時傳動軸處于停止狀態，總控ECU控制分動箱與車輛傳動軸處于分離狀態、控制發電、電動機處于電動驅動狀態、控制取力器處于嚙合狀態驅動液壓泵輸出液壓動能。液壓泵輸出的液壓動能接車輛上的其它動力單元，實現車輛靜止時有液壓動力輸出。
[0044]在本實用新型上述各實施例的4 X 2型前液中置電復合式混合動力系統中，油、電、液復合式混合動力車輛的控制方法，具體如下:
[0045]4X2型前液中置電復合式混合動力系統的運行狀態控制是由總控E⑶來實現，整車總控E⑶是通過合理算法和耦合匹配，共設定有四個工作模式:經濟模式、重載模式、最佳省油模式、跛行返回模式。車輛運行中可實現手動或自動切換各工作模式。
[0046]整車總控ECU的狀態信息處理與顯示模塊是根據傳感器和感應器采集的混合動力驅動系統各總成的狀態信息，實時分析、處理整車運行的狀態信息，并將發動機與電機的工作點、整車行駛實時油耗、電池狀態(電量、電流、電壓、溫度等)、變速箱檔位、分動箱狀態、取力器狀態等信息發送到儀表板上的儀表上，使駕駛員能實時掌握整車的運行狀態。模式切換與能量管理控制模塊的采用邏輯門限值控制策略，利用混合動力車輛消除怠速、發動機工作區域控制和再生制動能量回收的節能機理，在混合動力車輛實際運行過程中，根據駕駛員的操作(加速踏板和制動踏板的開度)和車輛的行駛狀態控制混合動力驅動系統的運行，分別控制驅動系統進入發動機單獨驅動、發動機和電機聯合驅動、純電動、液壓和發動機及電機聯合驅動、液壓單獨驅動、對電池充電和再生制動等主要工作模式，以及跛行返回、電機驅動液壓泵和停車充電等輔助工作模式，以適應車輛不斷變化的運行狀態，降低整車運行的油耗和排放。
[0047]行車故障診斷控制步驟對車輛行駛過程中可能發生的故障進行診斷與控制。在混合動力車輛行駛過程中，行車故障診斷控制步驟根據各總成實時上傳的狀態和故障信息進行行駛過程中的實時故障診斷，根據所發生故障的嚴重程度，對發生的故障進行實時處理，保證整車行駛安全。如:
[0048](I)車輛的傳統驅動部分或電動驅動部分發生嚴重故障時，行車故障診斷邏輯將控制車輛進入跛行返回工作模式，用仍然工作正常的傳統驅動部分或電動、液動驅動部分使車輛行駛到安全位置進行維修；
[0049](2)電動驅對部分的電機或電池由于溫度或電壓的原因而無法達到額定性能時，行車故障診斷邏輯將根據電池控制單元和電機控制單元上傳的狀態信息對電機的電動或發電功率進行限制，以保證總成的安全和使用壽命。
[0050]模式切換與能量管理控制模塊是混合動力車輛整車控制的核心內容，本實用新型的技術方案中模式切換與能量管理控制模塊采用邏輯門限值控制策略，利用混合動力車輛消除怠速、發動機工作區域控制、液壓驅動、再生制動能量回收的節能機理，根據混合動力驅動系統各總成的功能與性能特性和整車性能要求，設定發動機、電機、液壓泵、電池的工作范圍和工作模式。在混合動力車輛實際行駛過程中，根據駕駛員的操作(加速踏板與制動踏板開度和換擋手柄的位置)和車輛的行駛狀態控制車輛的行駛，分別控制混合動力驅動系統進入發動機單獨驅動、全復合驅動(油、電、液)、純電動、電和液聯合驅動、油和電聯合驅動、純液壓驅動其它動力端、對電池充電和再生制動等主要工作模式，以及跛行返回工作模式、停車充電、停車液壓驅動其它動力端等輔助工作模式，以適應車輛不斷變化的行駛工況，達到降低油耗和排放的效果。
[0051]本實用新型技術方案的要點為以上所列出常用車型的油、電、液復合式混合動力方案的工作原理和布置原理、整車總控E⑶的各種智能運行模式和各控制器等。
[0052]本實用新型技術方案的積極效果在于:能根據混合動力車輛的實際行駛狀態，設計了以上常用車型的油、電、液復合式混合動力系統和整車控制方法。對混合動力驅動系統進行能量管理和各總成的協調控制，實現整個混合動力驅動系統各總成之間最佳的能量分配、最佳的運行模式的設計算法和匹配，同時解決由于車輛驅動系統油、電、液復合式混合動力化所帶來的驅動系統復雜程度提高和結構變化等一系列問題，最大限度地提高整車的燃油經濟性、降低發動機的廢氣排放，并使整個混合動力驅動系統可靠而有效地運行，獲得整車的最佳運行性能。
[0053]本實用新型技術方案所采用的各部件、總成大部分為市場上常用產品，設計和開發成本較低，在整車上的布置也比較方便、合理，可很容易的實現大批量生產和使用，經濟效益性較好。
[0054]最后應說明的是:以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種4X2型前液中置電復合式混合動力系統，其特征在于，包括配合設置的液壓機構、油路機構、電路機構和驅動及傳動機構，分別與所述液壓機構、電路機構和驅動及傳動機構連接的混合動力分動箱總成，以及分別與所述油路機構、混合動力分動箱總成和電路機構連接的總控E⑶；所述液壓機構與油路機構連接。
2.根據權利要求1所述的4X2型前液中置電復合式混合動力系統，其特征在于，所述液壓機構，包括設置在車輛兩個前輪之間的轉向橋，設置在車輛兩個前輪內側、且與轉向橋配合安裝的一對用于前側推動的輪邊液壓馬達，依次自所述混合動力分動箱總成連接至油路機構的取力器和液壓泵，以及分別與所述液壓泵和一對用于前側推動的輪邊液壓馬達連接的液壓油箱；所述油路機構，分別與液壓油箱、液壓泵和一對用于前側推動的輪邊液壓馬達連接。
3.根據權利要求2所述的4X2型前液中置電復合式混合動力系統，其特征在于，所述油路機構，包括高壓油管、回油管和油路轉換開關； 所述液壓油箱通過油管連接至液壓泵，液壓泵通過高壓油管連接至油路轉換開關，油路轉換開關一方面通過回油管連接至液壓油箱、另一方面分別通過高壓油管連接至一對用于前側推動的輪邊液壓馬達，一對用于前側推動的輪邊液壓馬達分別通過相應的回油管連接至液壓油箱；所述油路轉換開關與總控E⑶連接。
4.根據權利要求3所述的4X2型前液中置電復合式混合動力系統，其特征在于，所述電路機構，包括能夠起發電機或電動機作用的電機裝置、電源線、電源控制器和裝有蓄電池的電池箱；所述電機裝置一方面與混合動力分動箱總成連接、另一方面通過電源線與電源控制器連接，所述電源控制器安裝在電池箱上；所述電源控制器通過控制線束與總控ECU連接。
5.根據權利要求4所述的4X2型前液中置電復合式混合動力系統，其特征在于，所述驅動及傳動機構，包括設置在車輛兩個后輪之間的驅動橋，設置在車輛后方、且依次連接至驅動橋的變速箱和發動機，以及設置在所述驅動橋與混合動力分動箱總成之間的傳動軸。
【文檔編號】B60K17/10GK204020535SQ201420396080
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】趙永勝 申請人:趙永勝