[发明专利]一种液压混合电动车辆传动系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压混合驱动电动车辆动力系统，具体为电动机、液压泵/马达混合驱动的车辆传动系统，蓄电池-电动机为主要动力源，液压蓄能器-变量泵/马达用于回收和再利用车辆的制动能量，属于车辆节能减排技术领域。

背景技术

化石燃料的不断消耗以及地球环境的污染破坏，促使人们探索新的车用能源。使用电能不会带来污染，并且电能的来源具有多样性，而与得到电能相关的排放为固定源引起的，易于控制处理。纯电动汽车、混合动力电动车能有效的实现车辆的节能减排，越来越受到人们的重视，成为当前新能源汽车最主要的研究内容。纯电动汽车以电能作为动力源，不燃烧燃油，达到了真正的车辆零排放，而纯电动汽车、插电式混合动力电动车均需要使用外界能源对蓄电池进行预充电，特别是纯电动汽车，驱动车辆行驶的单一动力源为蓄电池，其蓄电池技术成为纯电动汽车发展的关键。如何提高蓄电池的能量密度、延长使用寿命、降低使用成本是目前电动车辆迫切需要解决的难题。电动车辆一般能在制动时实现制动能量的回收，再生制动能量的回收和再利用有利于电动车辆的节能以及延长其行驶里程，但是在短时间内的制动过程中，受制于能量的转换形式，一般电动车辆只能回收10-15％的制动能量，且控制复杂，更重要的是频繁地对蓄电池充放电，增加了蓄电池和电机的负荷和冲击，降低了蓄电池的使用寿命；而在车辆起步和加速过程中，较大的输出电流增加了蓄电池的热负荷，同时很大程度上消耗了电能，缩短了电动车辆的行驶里程，也在很大程度上降低了蓄电池的使用寿命。采用液压泵/马达-液压蓄能器可以很好地实现车辆制动能量的回收和再利用，车辆在制动过程中，液压泵/马达工作在泵模式下，依靠车辆惯性把低压蓄能器中的液压油泵入高压蓄能器中，实现制动能量的回收，而在起步和加速过程中，液压泵/马达工作在马达模式下，高压蓄能器中的高压油释放到低压蓄能器中，带动液压泵/马达运转进而驱动车辆行驶。相关研究表明，因液压系统具有较大的功率密度，能在短时间内回收车辆的制动能量，最高回收比率达77％以上。

本专利提出一种综合利用相对能量密度较高的电动系统和相对功率密度较高的液压系统的车辆传动系统，应用液压系统回收和再利用车辆的制动能量，并使电动机能经常工作在稳定工况，以提高蓄电池电能的利用率，延长其使用寿命和续航里程，达到节能减排的目的。

发明内容

本发明的目的是综合利用电动系统和液压系统，有效回收和再利用车辆的制动能量，以延长蓄电池的使用寿命和续航里程，最终达到车辆节能减排的目的。

本发明的方案是以蓄电池-电动机作为车辆的主动力源驱动车辆行驶，而在车辆减速制动过程中，采用液压泵/马达-液压蓄能器回收车辆的制动能量，在车辆起步过程中，单独采用液压蓄能器-液压泵/马达提供驱动动力，在车辆加速过程中，由液压蓄能器-液压泵/马达提供辅助驱动动力，而在车辆停放时，采用外界充电设备对蓄电池进行充电。

本发明提供了一种液压混合电动车辆传动系统，主要包括：加速踏板位置传感器1、制动踏板位置传感器2、车速传感器3、系统控制单元4、外部充电接口5、蓄电池能量管理单元6、蓄电池7、低压蓄能器8、泵/马达变量机构9、液压泵/马达10、高压蓄能器11、压力传感器12、电动机13、电动机控制单元14、主减和差速器15、驱动轮16、来自加速踏板位置传感器1的加速踏板位置信号a、来自制动踏板位置传感器2的制动踏板位置信号b、来自车速传感器3的车速信号c、来自蓄电池能量管理单元6的蓄电池状态信号d、液压泵/马达10的排量控制信号e、来自压力传感器12的高压蓄能器压力信号f、电动机控制信号g。其中蓄电池7和电动机13分别由蓄电池能量管理单元6和电动机控制单元14进行监测与控制，系统控制单元4则用于实现各部件的协调工作；电动机13的输出轴直接与主减和差速器15相连，为车辆的主动力源，用于实现车辆的常规驱动行驶，其中电动机13的电能输入端经电动机控制单元14与蓄电池5相连；液压泵/马达10与电动机13同轴相连，而液压泵/马达10的进排口分别与高压蓄能器12和低压蓄能器8相连，用于回收和再利用车辆的制动能量，其中液压泵/马达10的排量由泵/马达变量机构9进行实时调整，以适应车辆的行驶需求；在车辆停放时，采用外界充电设备经外部充电接口5给蓄电池7充电。

利用上述液压混合电动车辆传动系统，实现其控制方法的步骤如下：