[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

说明书

本发明属于机电液混合动力和液压驱动技术领域，具体涉及一种基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统及控制方法，所述液压驱动系统包括主动力系统、副动力系统、中央控制单元。主动力系统包括发动机、电机、液压泵、主液压油路、离合器、制动锁止机构、固定速比传动箱、电机控制器、高压直流母线、动力电池和制动电阻等，用于实现大功率的液压负载驱动功能。副动力系统包括小功率电动机、电机控制器、固定速比传动箱、制动锁止机构、液压泵、副液压油路和单向阀等，用于在液压行程的末端对行程进行精确控制。中央控制单元中集成了本发明提出的控制方法，用以实现对液压驱动系统的工作模式和工作过程的协调控制。

技术领域

本发明属于机电液混合动力和液压驱动技术领域，具体涉及一种基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统及控制方法。

背景技术

目前，大功率的液压驱动系统在交通运输、工程机械、军工国防等领域均得到了广泛应用，例如在自卸卡车、大型矿运车、导弹运输起竖发射车上。随着液压负载越来越大，以及对系统快速性的要求越来越高，所需要的液压驱动系统的瞬时功率也越来越大。现有的车载液压驱动系统主要以单一的内燃发动机或者电动机作为动力源，要在大功率需求的场合发挥作用，则必然要增大动力源的体积和重量，而这也将限制其在紧凑结构布置形式下的应用。

随着车用混合动力技术的发展，其在交通运输、工程机械、军工国防运载工具等领域的应用也逐步推广，但主要还是集中在机械能和电能的混合。对于需要液压动力的场合，需要通过合理的系统设计和动力改造，将内燃机、电机和液压装置进行尽可能的集成，以更小的系统代价输出更高的液压功率提供给需求端使用，既可以节约成本，也便于进行灵活的动力布置。此外，具有瞬时大功率输出能力的液压系统通常对流量精度的控制较差，如何在保证瞬时大功率液压输出的同时，提升液压系统的控制精度和稳定性，也是一个普遍面临的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统及控制方法。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于混合动力的多模式大功率液压驱动系统，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，既可在发动机1的拖动下发电，也可与发动机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设置为可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用于在必要时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；