申请/专利权人：李振河

申请日：2017-08-02

公开（公告）日：2020-10-16

公开（公告）号：CN107351670B

主分类号：B60K6/12(20060101)

分类号：B60K6/12(20060101);B60K6/26(20070101);B60K6/365(20071001);B60K6/48(20070101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.16#授权;2017.12.12#实质审查的生效;2017.11.17#公开

摘要：本发明公开了一种新型的多能源混合动力节能车，属于新能源汽车中的混合动力技术领域。其技术方案是：该车采用以发动机为主、液压能和电能为辅助能源的混合动力系统，并且主传动系统采用无级变速器CVT来实现节能。其主要由发动机、CVT、传动轴、行星齿轮、液压蓄能器、液压马达泵、蓄电池、DCAC逆变器、发电机电动机、控制器等组成，并且液压辅助驱动和电动辅助驱动布置在行星齿轮的两侧。控制器采用基于规则的能量管理策略，控制车辆行驶时的功率流分配及车辆的驱动模式。由于该车采用了多种能源混合驱动、回收与再利用制动能量及CVT无极变速传动等，大大提高了整车的燃油经济性。

主权项：1.多能源混合动力节能车，其特征在于：该车包括主驱动系统和辅助驱动系统，在主驱动系统中，主驱动轴系由驱动轴1、驱动轴2、驱动轴3、驱动轴4组成，发动机通过驱动轴1连接无级变速器CVT并经过变速后从驱动轴2输出转速，离合器1和离合器2安装在驱动轴3两侧并使驱动轴3与驱动轴2和驱动轴4相连接，驱动轴3上的齿轮通过耦合器与行星齿轮连接，而辅助驱动系统由液压驱动系统和电动驱动系统组成，液压驱动系统由液压马达泵、电磁换向阀、液压蓄能器、溢流阀、油箱及制动器1组成，且液压马达泵的输出轴与行星齿轮的行星架相连接并能通过制动器1锁定该输出轴，电动驱动系统主要由发电机电动机、蓄电池、DCAC逆变器和制动器2组成，且发电机电动机的输出轴与行星齿轮的太阳轮相连接并能通过制动器2锁定该输出轴，而行星齿轮的齿圈通过耦合器与主驱动轴连接，从而使辅助动力作用于主驱动轴上，系统中的控制器实时分配系统能量源的功率流并监控液压蓄能器的充放能状态和蓄电池的充放电状态，通过控制器的能量管理使发动机工作在高效区。

全文数据：多能源混合动力节能车技术领域[0001]在此处本发明是一种新型的多能源混合动力节能车，属于新能源汽车中的混合动力技术领域。该车采用了发动机、液压和电动三种能源混合驱动的方式及其他节能设计，主要应用于城市工况下的中小型货车领域，也可通过主要元件结构尺寸的变化来应用于公交车或小汽车。背景技术[0002]随着全球能源危机以及汽车尾气排放造成的污染等问题的加剧，车辆混合动力节能技术成为人们研宄的热点。目前，有几种能量源可作为混合动力车的动力源，如蓄电池，超级电容，氢能电池，太阳能板及液压蓄能器。但这几个能量源各有优缺点，蓄电池有较高的能量密度，但功率密度较低;超级电容和液压蓄能器功率密度较高，从而能提供瞬间的大功率，但能量密度较低从而维持车辆运行的时间较短。氢燃料电池和太阳能板能源清洁高效，但功率密度低，制造成本较高，且氢燃料电池并不十分成熟。蓄电池与超级电容组合、氢能电池与超级电容组合、蓄电池与太阳能板组合以及这些能源的三者组合的纯电动车都已经在相关论文中被研宄过，有些制造厂商己经生产出样车，但纯电动车难以满足长里程的需要，因此以发动机为主要能源的混合动力车仍然是解决节能问题及目前实际需要的关键所在。发明内容[0003]为了克服现有纯电动车行程短以及单一辅助能量源的的缺点，本发明专利提出了以发动机为主，以锂电池和液压蓄能器为辅助能源的多能源混合动力车。该动力车不但能够实现多能源混合驱动带来的节能效果，而且在传动结构上采用了无极变速器CVT代替了传统车的手动变速器，由于CVT可以在相当宽的传动比范围内实现无级变速，从而获得传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性。[0004]本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是:一是新型的混合动力系统。该混合动力节能车采用了新颖的三种动力混合驱动，发动机提供主要的动力来源，配置在行星齿轮机构两侧的液压驱动系统和电动驱动系统提供辅助动力，由于辅助动力系统分担了部分驱动力，从而为主驱动系统应用CVT传动机构提供了条件。二是基于规则的能量管理控制策略。由于蓄能器具有寿命长及高频率的吸收和释放能量的能力，但为了保证车辆在加速时的系统性能，因此在低功率纯液压驱动模式时，蓄能器内的储存压力需高于某一设定值时才能释放利用，从而在车辆加速时，蓄能器内仍有一定的能量来辅助加速;当负载需求功率大于发动机的最大功率时，蓄能器内的压力只要高于最低值就提供辅助动力，但当蓄能器内的能量完全释放时，则由蓄电池提供辅助动力，或者单一辅助动力源与发动机的功率和仍然无法辅助需求时，则两个辅助动力源同时提供辅助动力；当车辆减速行驶时，蓄能器优先吸收减速时的制动动能，当蓄能器内压力达到最大值时，再由蓄电池吸收多余的制动能量。[0005]本发明专利的节能效果是每百公里消耗的燃油量12.17L，而同一工况和标准衡量下传统车为22.64L，而单一辅助动力源的电动混合和液压混合动力车分别为18.56L和17.7L，由此可见，本发明的燃油节能效果非常明显。附图说明[0006]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。[0007]图1为本发明系统配置图。[0008]图2为本发明结构原理图。具体实施方式[0009]【实施例1】如图1系统配置图所示，该多能源混合动力节能车由主驱动系统、辅助驱动系统和控制器三大部分组成。主驱动系统由发动机、无级变速器CVT、离合器1、离合器2和驱动轴组成。驱动轴3上的齿轮通过耦合器与行星齿轮连接，从而使辅助驱动系统输出的力矩作用于驱动轴上辅助驱动负载。辅助驱动系统又有液压驱动系统和电动驱动系统组成。液压驱动系统主要由液压二次元件马达泵PM、电磁换向阀、液压蓄能器、溢流阀、油箱及制动器1组成，而电动驱动系统主要由发电机电机GM、蓄电池、DCAC逆变器和制动器2组成，其中液压马达栗的输出轴与行星齿轮的行星架相连接，发电机电动机的输出轴与行星齿轮的太阳论相连接，当二者中不需输出力时，该输出轴上的制动器闭合锁定该轴。控制器部分主要控制为车辆负载提供的动力的系统能量源的功率流分配外，还对液压蓄能器和蓄电池的充放能状态S0C进行监控，并使得电池的S0C保持在合理的范围内，通过控制器的能量管理使发动机工作在高效区，提高燃油经济性。[0010]【实施例2】在车辆运行过程中，控制器将根据车辆负载的大小、发动机的工作状态及液压蓄能器和蓄电池的S0C状态来控制能量的分配及流向，如图2系统结构原理图所示，系统的工作原理与工作模式如下：1液压驱动模式为保证车辆加速时蓄能器中有一定的能量，首先需设定液压蓄能器S0C—个较低的限值S0Cam，只要蓄能器S0C大于S0Cam且车辆需求功率小于液压PM的驱动功率，则该模式启动运行，此时发动机被离合器1断开，GM的输出轴被制动器2锁定，仅由蓄能器压力油带动PM来驱动车辆运行。[0011]2电动驱动模式类似地，首先设定蓄电池S0C—个较低的限值S0Cbm，当液压蓄能器S0C低于S0Cam且蓄电池S0C大于50〇3„并且车辆需求功率小于GM的驱动功率，或者车辆在匀速行驶时，纯电动模型启动运行，此时发动机被断开及PM的输出轴被制动器1锁定，仅由蓄电池通过DCAC逆变器后带动三相GM提供驱动力。[0012]3单一辅助动力源辅助加速模式当车辆需求功率大于发动机的最大功率时，但小于发动机最大功率与单一辅助动力源的功率之和，此时PM首先被应用来提供辅助动力与发动机共同驱动车辆加速，一旦当液压蓄能器SOC低于最小值SOCmin时，制动器1锁定PM输出轴，GM来辅助驱动车辆加速。[0013]4双辅助动力源辅助加速模式当车辆重载且处于加速状态时，需求功率可能大于发动机的最大功率与单一辅助动力源的功率之和，此时PM和GM将同时启动运行提供辅助动力与发动机共同驱动实现车辆的加速运动。[0014]5发动机驱动及辅助充能模式当负载需求功率相对较小又大于单一辅助驱动系统的最大功率时，且蓄能器和蓄电池的S0C小于他们的最大值时，为了使得发动机工作在高效率区域，发动机在驱动负载的同时将带动PM或者GM为蓄能器和蓄电池分别充能，直到达到他们的最大S0C状态。[0015]6制动能量回收模式当车辆减速时，车辆的制动能量可以被回收储存。由于蓄能器具有较多的充放次数的能力而蓄电池频繁的充放电会使电池升温发热并影响寿命，因此蓄能器首先被用来回收制动动能，此时PM工作在荥的工况下，向蓄能器中充油，当达到蓄能器S0C的最大值时，GM开始工作在发电机模式向蓄电池中充电，直到达到蓄电池S0C的最大值或者减速过程结束，其中如蓄能器内压力如果超过最大值，则溢流阀打开泄压。[0016]7怠速及辅助充能模式当车辆中途停车发动机怠速时，为了保证车辆的加速性能，此时一旦检测到蓄能器的S0C值小于等于其为最小值时，离合器2打开，离合器1闭合，制动器2锁定，发动机通过行星齿轮为蓄能器充能，直到达到蓄能器的S〇Cam。[0017]【实施例3】发动机连接的变速箱采用continuouslyvariabletransmissionCVT，即无级变速器。该传动系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压栗等基本部件组成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带哨合的工作半径，从而改变传动比。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速，并使得发动机工作在最佳工况。

权利要求：1.多能源混合动力节能车，其主驱动系统由发动机、无级变速器CVT、离合器1、离合器2、驱动轴等组成，液压辅助驱动系统由液压二次元件马达栗、电磁换向阀、液压蓄能器、溢流阀、油箱及制动器1组成，而电动辅助驱动系统主要由发电机电机、蓄电池、DCAC逆变器和制动器2组成，其中液压马达栗的输出轴与行星齿轮的行星架相连接，发电机电动机的输出轴与行星齿轮的太阳论相连接，而行星齿轮的齿圈通过耦合器与主驱动轴连接，从而使辅助动力作用于主驱动轴上。2.根据权利要求1所述的混合动力节能车，其特征在于:位于行星齿轮两端的辅助动力源液压驱动系统和电动驱动系统不但可以提供辅助动力也可回收制动能量，当需求功率大于发动机的最大功率时，首先液压驱动系统提供辅助动力通过行星齿轮作用于主驱动轴上与发动机共同驱动车辆，当液压蓄能器内的能量用完后，电动驱动系统辅助驱动，当需求功率大于单一辅助系统最大功率和发动机最大功率之和时，两个辅助动力源共同辅助发动机提供动力，当车辆减速时，首先由液压辅助系统中的液压马达泵工作在泵的模式下回收制动动能并存储在蓄能器中；当蓄能器充满后，由电动辅助系统中的发电机电动机工作在发电机模式下向蓄电池充电直到达到其充电状态的上限；当停车怠速状态时，如果蓄能器内没有储存能量时，该车能够通过打开离合器2,闭合离合器1使发动机经由行星齿轮带动液压泵为蓄能器充油，从而保证了系统的性能和可靠性。3.根据权利要求1所述的混合动力节能车，其特征在于:主传动部分采用了CVT无级变速器，由于辅助驱动系统作用于CVT之后的驱动轴上，从而减小了CVT承受的扭矩，而CVT的运用可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而使得传动系系统与发动机工况获得最佳匹配，能够提高了整车的燃油经济性。

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