[发明专利]基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统，其特征在于，其包括：主动力系统、副动力系统、中央控制单元；

所述主动力系统包括：发动机(1)、电机(3)、第一液压泵(7)、主液压油路(8)、第一离合器(2)、第二离合器(4)、第一制动锁止机构(6)、第一固定速比传动箱(5)、第一电机控制器(10)、高压直流母线(11)、动力电池(12)和放电电阻(13)；

所述电机(3)为穿轴结构，即电机转子的转轴同时从两侧端盖伸出；电机(3)的一侧输出轴与发动机(1)的曲轴通过第一离合器(2)实现动力的耦合和中断；电机(3)具有发电和电动两种工作模式，既能在发动机(1)的拖动下发电，也能与发动机(1)一起向外部输出动力；

所述电机(3)的另一侧输出轴与第一固定速比传动箱(5)之间通过第二离合器(4)实现动力的传递或中断，动力经过第一固定速比传动箱(5)的匹配之后驱动第一液压泵(7)工作；第一液压泵(7)通过主液压油路(8)连接液压负载(9)；

主动力系统中的第一液压泵(7)设置为在两种工作模式之间切换：液压泵模式，将机械能转变为液压能，建立液压压力，驱动液压负载工作；液压马达模式，将液压能转变为机械能；

所述第一制动锁止机构(6)用于锁止第一固定速比传动箱(5)的输出轴；

所述电机(3)与高压直流母线(11)通过第一电机控制器(10)连接，高压直流母线(11)上连接有动力电池(12)；

所述主动力系统用于：提供动力驱动液压负载(9)快速动作并达到预定的位置误差范围内；在液压负载(9)卸载时，通过电机(3)进行能量回收；

所述副动力系统包括：电动机(15)、第二电机控制器(14)、第二固定速比传动箱(17)、第二制动锁止机构(18)、第二液压泵(19)、副液压油路(20)和单向阀(21)；

所述第二电机控制器(14)通过电气连接挂载到高压直流母线(11)，用于驱动控制电动机(15)；电动机(15)驱动第二液压泵(19)工作，驱动副液压油路(20)对主液压油路(8)中的流量进行精确调整；主液压油路(8)与副液压油路(20)之间安装有单向阀(21)；第二制动锁止机构(18)在电动机(15)不工作时锁止传动箱输出轴，能与单向阀(21)之间实现功能互换；在液压负载(9)行程末段需要精确位置控制的情况下，通过副动力系统对主液压油路(8)的流量进行细微调节；

所述中央控制单元(16)用于对主动力系统和副动力系统进行协调控制，其通过采集发动机、电机、动力电池、液压油路压力、液压负载行程的实时信号作为控制决策的依据，对整个液压动力系统进行高性能的协调控制，使主液压油路的流量按照所需要的曲线变化。

2.如权利要求1所述的基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统，其特征在于，所述电动机(15)相对于主动力系统的电机(3)而言，其功率较小。

3.如权利要求1所述的基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统，其特征在于，所述中央控制单元为独立的功能模块。

4.如权利要求1所述的基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统，其特征在于，所述中央控制单元为：将其功能集成于整车控制器或混合动力系统控制器中。

5.如权利要求1所述的基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统，其特征在于，所述发动机(1)的动力输出轴与大功率的电机(3)的转子转轴一侧输出轴之间通过第一离合器(2)连接，实现转矩的耦合；

所述第一离合器(2)和第二离合器(4)的接合、分离动作快速，同时能够缓冲机械部件之间的冲击，机械效率在90％以上；

所述第一固定速比传动箱(5)和第二固定速比传动箱(17)为固定速比，用于实现对电机外特性和液压泵输出特性之间的匹配，布置灵活；

所述第一液压泵(7)设置为正转或反转，具有液压泵和液压马达两种工作模式，用于实现液压能量和机械能量的相互转换；

所述第一电机控制器(10)集成逆变器和整流器的功能，由中央控制单元(16)控制其工作在逆变器或整流器模式；所述第一电机控制器(10)的直流侧具有双输出接口，其中一个直流接口连接至高压直流母线(11)，另一个直流接口连接至放电电阻(13)。