一種串聯機液混合驅動系統的製作方法
2023-05-07 18:08:36 1
專利名稱：一種串聯機液混合驅動系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛驅動技術領域，尤其涉及一種串聯機液混合驅動系統。
背景技術：
隨著汽車保有量的與日俱增，能源危機和環境惡化的問題日益嚴峻，對汽車節能技術和減排技術提出了更加迫切的需求。人們一方面在努力開發新型節能低排動力裝置， 一方面對現有動力裝置進行優化與組合，達到節能減排的效果。混合驅動就是一種利用現有動力裝置進行重新組合後產生的一種新的驅動方式。 目前常見的混合驅動形式有機_電混合和機_液混合等幾種形式，其中，機_電混合是發動機與電動機通過不同的連接方式實現混合驅動，機_液混合驅動是發動機與液壓泵/馬達通過不同連接方式實現混合驅動，混合動力採用兩種不同類型的動力源，分別發揮各自的優點，可以對節能減排提供良好空間。對於機-液混合驅動來說，具有功率密度高、制動能回收容易、液壓柔性動力傳輸可實現消除發動機怠速工況等優點逐漸受到業內人士的關注。目前，世界各大汽車公司都推出不同類型的機_液混合動力車型。傳統的機_液混合方式有串聯、並聯和混聯三種不同的布置方式，但是，不管是哪種布置方式，都是用傳統發動機將全部動力或部分動力傳遞到液壓泵，液壓泵提供液壓能作為驅動車輛動力的一部分或全部動力，對於傳統的發動機-液壓泵式的機-液混合驅動來說，其動力傳遞方式和傳遞路線為燃料燃燒產生的熱能推動活塞的往復運動，活塞的往復運動通過曲柄連杆機構轉化為曲軸的旋轉運動，通過動力傳遞軸將旋轉運動傳遞到液壓泵的輸入軸，液壓泵在旋轉力矩的帶動下帶動斜盤機構旋轉，將旋轉運動再次轉化為柱塞的往復運動實現液壓能的輸出，中間通過曲柄連杆機構和斜盤機構將往復運動進行多次轉化，導致傳動鏈過於冗長、效率低、結構複雜等缺點。
實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種串聯機液混合驅動系統，能夠優化車輛動力系統運行工況，達到節能減排的目的。為達此目的，本實用新型採用以下技術方案—種串聯機液混合驅動系統，包括液壓自由活塞發動機、液壓馬達、主減速器和車輪，液壓自由活塞發動機的高壓液壓油輸出端與液壓馬達的高壓油輸入端之間通過高壓液壓軟管連接，液壓自由活塞發動機的低壓吸油端與液壓馬達的回油口之間通過液壓油管連接，液壓馬達的輸出軸與主減速器連接，主減速器與車輪連接。還包括高壓蓄能器，高壓蓄能器接入到液壓自由活塞發動機的高壓液壓油輸出端與液壓馬達的高壓油輸入端之間的高壓液壓軟管。還包括低壓蓄能器，低壓蓄能器接入到液壓自由活塞發動機的低壓吸油端與液壓馬達的回油口之間的液壓油管。液壓馬達是液壓泵馬達。[0011]採用了本實用新型的技術方案，具有以下優點1、小體積、低重量、綜合效率高。液壓自由活塞發動機省去了傳統發動的曲柄連杆機構，減少了零件數；同時，可以省去傳統車輛動力傳動系統中的離合器、變速箱、傳動軸等多個零部件，使整個動力系統結構簡化、體積縮減、重量減輕。減少了能量傳遞環節，提高了綜合效率。2、液壓自由活塞發動機本身具有高效、低汙染的特點。與傳統內燃機驅動液壓泵的機液混合動力相比，液壓自由活塞發動機省去了將活塞往復運動轉化為曲軸旋轉運動的曲柄連杆機構，省去了將柱塞式液壓泵中將旋轉運動轉化為柱塞的直線運動的旋轉斜盤機構，大大縮減了零件個數，內燃機活塞不受側壓力，極大地減小了機械摩擦損失；液壓自由活塞發動機的輸出功率調節採用調頻方式實現，徹底擺脫了傳統發動機通過減小負荷調節功率的方式，而且在動力源與負載之間通過液壓系統進行功率傳遞，同時採用蓄能器作為儲能元件，使得液壓自由活塞發動機的輸出功率與車輛負載功率之間實現成功解耦，保證了液壓自由活塞發動機在車輛全工況下均可按優化性能曲線運行，提高效率；實現可變壓縮比工作和循環過程控制，不僅可以改善內燃機的效率，而且可以適用多種類型燃料，甚至可以使用傳統內燃機難以使用的重質低質燃料，使車輛擺脫石油燃料的局限。3、制動與制動能回收。液壓自由活塞發動機通過控制對車輛行駛狀況的監控可以利用液壓蓄能器功率密度高的優勢成功地實現制動能回收，由傳統的耗能制動方式改為儲能制動，改善了制動系統的維護性能，降低了制動噪聲。
圖1是本實用新型具體實施方式
中串聯機液混合驅動系統的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖並通過具體實施方式
來進一步說明本實用新型的技術方案。基於液壓自由活塞發動機的機_液混合驅動系統屬於機_液混合驅動範疇，是利用液壓自由活塞發動機作為車輛主要動力或者輔助動力的一種動力驅動方式，其動力核心是液壓自由活塞發動機，液壓自由活塞發動機是將往復活塞式內燃機與柱塞式液壓泵集成一體，是一種新型機液混合動力系統設計思路，按照動力系統一體化概念，優化動力傳動系統的結構形式，將內燃機活塞的往復運動通過剛性連接的柱塞直接轉化為液體的壓力能， 關於液壓自由活塞發動機的原理參見發明專利CN200810223401. 8。本實用新型是將液壓自由活塞發動機獨立作為車輛動力源驅動車輛行駛構成串聯式機_液混合驅動，利用液壓自由活塞發動機輸出的高壓液壓能通過液壓泵/馬達驅動車輪旋轉。液壓自由活塞發動機動力單元相對獨立，動力傳輸利用液壓傳輸，實現了動力系統的柔性布置，有效利用車輛空間，採用蓄能器作為儲能元件，將液壓自由活塞發動機的輸出功率與車輛負載所需功率之間實現成功解耦，保證了液壓自由活塞發動機按設計的優化性能曲線運行，燃油經濟性和排放特性均得到改善。圖1是本實用新型具體實施方式
中串聯機液混合驅動系統的結構示意圖。如圖1 所示，該串聯機液混合驅動系統包括液壓自由活塞發動機1、液壓馬達4、主減速器6、車輪 5、高壓蓄能器7和低壓蓄能器3。[0020]液壓自由活塞發動機的高壓液壓油輸出端A與液壓馬達的高壓油輸入端P之間通過高壓液壓軟管8連接，高壓蓄能器接入到液壓自由活塞發動機的高壓液壓油輸出端與液壓馬達的高壓油輸入端之間的高壓液壓軟管，液壓自由活塞發動機的低壓吸油端B與液壓馬達的回油口 T之間通過液壓油管2連接，低壓蓄能器接入到液壓自由活塞發動機的低壓吸油端與液壓馬達的回油口之間的液壓油管，液壓馬達的輸出軸與主減速器連接，液壓馬達可固定於車輛主減速器前端，保證液壓馬達輸出軸與主減速器的動力輸入端連接，主減速器與車輪連接方式與傳統車輛連接方式相同。為了實現制動能回收，採用的液壓馬達為液壓泵馬達系統，即可以實現液壓泵和液壓馬達切換功能，當作為液壓馬達使用時，為車輛發動機提供起動動力。當作為液壓泵使用時，是將發動機的動力通過皮帶輪帶動液壓泵旋轉，液壓泵將低壓油加壓後儲存於高壓蓄能器，實現能量回收。液壓自由活塞發動機將燃料燃燒的熱能轉化為高壓液壓能通過高壓液壓軟管輸出，驅動液壓馬達，液壓馬達驅動車輛主減速器，進而驅動車輪旋轉，驅動車輛行駛。高壓蓄能器接入高壓液壓軟管中，一方面保證了液壓自由活塞發動機輸出的高壓液壓油的壓力穩定，另一方面用於貯存能量，低壓蓄能器接入低壓的液壓油管，用以防止液壓自由活塞發動機低壓油吸空，以獲得最佳使用效果。該串聯機液混合驅動系統工作過程為液壓自由活塞發動機將燃料燃燒的熱能轉化為液壓能對外輸出，液壓自由活塞發動機輸出的高壓液壓能驅動液壓馬達旋轉，液壓馬達驅動車輛主減速器旋轉，進而驅動車輪旋轉，通過調整液壓馬達的排量可達到輸出功率的調節，以適應車輛對動力系統的不同需求。當車輛停止時，調整液壓馬達的輸出功率為零，即可實現車輛停止。當需要回收車輛制動能時，切換液壓馬達為液壓泵狀態，主減速器倒拖液壓泵實現能量回收，即液壓泵將低壓油轉化為高壓液壓油貯存於高壓蓄能器，完成制動能回收功能。該串聯機液混合驅動系統與傳統發動機_液壓泵式的機_液混合驅動相比，減少了傳統機_液混合動力系統的運動方式的多次轉換，綜合效率高、結構簡單。結合液壓自由活塞發動機的特點可實現車輛負載功率與發動機輸出功率之間的完全解耦，利用調頻方式實現發動機的功率調節，保證了發動機始終處於最優工況運行，避免了傳統動力系統車輛在低速低負荷時由於發動機轉速低造成的排放惡化、經濟性差等缺陷。同時，可實現無級變速、制動能回收等功能，提高乘坐舒適性、降低制動功耗與噪聲。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本實用新型所揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求1.一種串聯機液混合驅動系統，其特徵在於，包括液壓自由活塞發動機、液壓馬達、主減速器和車輪，液壓自由活塞發動機的高壓液壓油輸出端與液壓馬達的高壓油輸入端之間通過高壓液壓軟管連接，液壓自由活塞發動機的低壓吸油端與液壓馬達的回油口之間通過液壓油管連接，液壓馬達的輸出軸與主減速器連接，主減速器與車輪連接。
2.根據權利要求1所述的一種串聯機液混合驅動系統，其特徵在於，還包括高壓蓄能器，高壓蓄能器接入到液壓自由活塞發動機的高壓液壓油輸出端與液壓馬達的高壓油輸入端之間的高壓液壓軟管。
3.根據權利要求1所述的一種串聯機液混合驅動系統，其特徵在於，還包括低壓蓄能器，低壓蓄能器接入到液壓自由活塞發動機的低壓吸油端與液壓馬達的回油口之間的液壓油管。
4.根據權利要求1所述的一種串聯機液混合驅動系統，其特徵在於，液壓馬達是液壓泵馬達。
專利摘要本實用新型公開了一種串聯機液混合驅動系統，包括液壓自由活塞發動機、液壓馬達、主減速器和車輪，液壓自由活塞發動機的高壓液壓油輸出端與液壓馬達的高壓油輸入端之間通過高壓液壓軟管連接，液壓自由活塞發動機的低壓吸油端與液壓馬達的回油口之間通過液壓油管連接，液壓馬達的輸出軸與主減速器連接，主減速器與車輪連接。採用了本實用新型的技術方案，能夠優化車輛動力系統運行工況，達到節能減排的目的。
文檔編號B60K6/12GK201970842SQ201120076749
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者張付軍, 趙振峰, 趙長祿, 郭峰, 黃英 申請人:北京理工大學