技术领域
[0001] 本实用新型属于
汽车节能技术及新
能源汽车领域，主要涉及一种多轮车辆混合动力驱动系统，更确切的说，本实用新型涉及一种由
轮毂液压马达和轮边
电机共同驱动的分布式
混合动力系统，使其同时兼备起步快速和高通过性的特点。
背景技术
[0002] 在框架运输车领域，车辆的运载货物量大，而且工作环境复杂多变，为了满足日常的功能需求，大部分框架车通常装备大马力
发动机，并且利用
分动器等机械装置，常采用多轴驱动的方案。然而大
排量的发动机工作在框架运输车这种低速重载的工况下，特别在起步和
加速过程中，整车的燃油经济性很差。为了改善发动机能耗与动力性不能兼顾的先天
缺陷，同时简化框架车复杂的传动机械结构，改用液压驱动系统和
电驱动系统这两种驱动系统，在这种工况下比传统的驱动方案更具优势。其电驱动系统中的
电动机相比于发动机，其明显的优势在于低速时能够提供高
扭矩的特性，而液压驱动系统中的液压轮毂马达的
质量和体积要远小于与其相同功率等级下的电机。采用
燃料电池为电动机提供
电能，电动机为
液压泵提供液压能。整车可以同时利用液压驱动系统和电驱动系统，不仅能够摒弃发动机高能耗的缺点，而且大大提高了整车的通过性。还可以利用电驱动系统的超级电容和液压驱动系统中的
蓄能器，有效的回收
再生制动能量，为下次整车的起步提供动力。
[0003] 现有的一些
专利，如中国专利公开号为CN 109263467A，公开日为2018年10月25日，
发明名称为“一种多轴特种车辆混合动力全电驱动系统”，该发明通过一套能量分配方式对多轴电驱动车辆进行功率和转矩的控制，在满足动力性的同时，尽可能的提高了整车的经济性。中国专利公开号CN 105667341A，公开日为2016年06月15日，发明名称为“一种用于多轴分布式机电驱动车辆的
牵引力控制系统”，该发明提出了一种多轴分布式机电驱动车辆的牵引力控制系统，提高车辆在越野路面上的行驶能力。
[0004] 综上所述，现有多轴分布式电驱动车辆的动力驱动系统，大多数都重点关注于整车驱动管理或者驱动力控制，从而达到良好的动力性和经济性。而同时兼备驱动控制和制
动能量回收的分布式系统，而且具备液压驱动和电驱动的混合驱动系统的，目前还尚未提出。因此，有必要提供这样一种多轴分布式驱动系统来弥补
现有技术的不足。
发明内容
[0005] 本实用新型旨在解决现有技术中多轴重载车辆起步困难、经济性较差等现状，结合现有机电液一体化和再生能量制动回收技术，提出一种多轴分布式驱动系统，不仅能够有效的提升多轴车辆起步困难、动力性差的缺点，而且充分利用制动回收。在复杂多变的路况下，使得这种多轴分布式驱动系统同时兼备高通过性和较强的制动能量回收能力。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：
[0007] 一种混合动力框架车分布式驱动系统，其特征在于，包括电驱动系统和液压驱动系统，所述的电驱动系统包括
燃料电池(4)、轮边电机及其电机
控制器(5)、DC/DC(6)(7)、超级电容(9)；所述的液压驱动系统包括油泵电机(8)、
离合器(10)、
变量泵(3)、伺服
阀(11)、液压
控制阀组(12)、轮毂液压马达(1)、蓄能器(14)。
[0008] 电驱动系统实现方式如下：燃料电池和超级电容给轮边电机和油泵电机提供电能，进而轮边电机驱动
车轮转动。
[0009] 液压驱动系统实现方式如下：油泵电机带动变量泵，进而变量泵带动轮毂液压马达驱动车轮。轮毂液压马达通过液压控制阀组调节，可以工作在旁通模式，制动模式和驱动模式，旁通模式为轮毂液压马达自由转动，即不提供制动力也不提供驱动力，轮毂液压马达所在的车轮自由转动；驱动模式为轮毂液压马达提供驱动力驱动所在的车轮；制动模式为轮毂液压马达提供制动力，产生的液压能被蓄能器吸收。其中变量泵为轴向
柱塞式，
伺服阀控制变量泵的
斜盘开度进而控制变量泵的流量，从而控制轮毂液压马达的转速，实现液压驱动系统与电驱动系统的协调控制。
[0010] 整个框架车分布式驱动系统可以在以下四种模式下工作，其一：电驱动系统单独驱动，在该模式下又分为两
种子模式，一种为燃料电池提供电能给所有轮边电机，另外一种为燃料电池和超级电容一起向电驱动系统供电；整车在良好路面正常运行时工作在此模式；其二：电驱动系统和液压驱动系统同时驱动整车，在该模式下又分为三种子模式，第一种为前进助力模式，第二种为后退助力模式，第三种为旁通模式；在蓄能器能够助力起步或者液压驱动系统增强整车通过性时进入该模式；其三：仅有液压驱动系统驱动整车，整车处于跛行状态，在该模式下又分为两种子模式，一种为后退蠕行模式，另外一种为后退蠕行模式；当电驱动系统出现意外故障时进入此模式；其四：制动能量回收，在该模式下分为三种子模式，液压制动、电机制动和联合制动模式；超级电容回收电动机工作在制动发电状态下时发出的电能，蓄能器回收液压驱动系统提供制动力矩时的液压能，当整车处于制动时进入此模式。
[0011] 所述的油泵电机具有多种功能，当离合器处于结合状态时，变量泵与油泵电机相连接，油泵电机带动变量泵，变量泵带动轮毂液压马达驱动车轮。当离合器处于分离状态时，液压驱动系统将没有变量泵的动力输入，而油泵电机带动转向系统进行转向或者进行框架的升降.
[0012] 与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
[0013] 1.液压驱动系统中的液压轮毂马达的质量和体积要远小于与其相同功率等级下的电机，以较小的空间和底盘性能开销下，能够在复杂路况下提供驱动力，同时在电驱动系统失效时液压驱动系统为整车提供跛行模式；
[0014] 2.整车可以同时利用液压驱动系统和电驱动系统，不仅能够摒弃发动机高能耗的缺点，而且大大提高了整车的通过性；
[0015] 3.采用机电液耦合的混合动力系统，在制动能量回收时，液压驱动系统能够利用蓄能器吸收液压马达的压力能进行制动能量回收，电驱动系统能够利用超级电容吸收电动机制动得到的电能；
[0016] 4.利用电驱动系统的超级电容和液压驱动系统中的蓄能器，有效的回收再生制动能量，为下次整车的起步提供动力；
[0017] 5.利用燃料电池作为能量来源，燃料清洁无污染，而且能量转化效率高；
附图说明
[0018] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
[0019] 图1为本实用新型所述的混合动力框架车分布式驱动系统整体结构原理图；
[0020] 图2为本实用新型所述的混合动力框架车分布式驱动系统模式切换状态机；具体实施方式：
[0021] 下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
[0022] 参阅图1，多轴混合动力车辆驱动系统包含轮毂液压马达(1)、
驱动电机线束连接(2)、变量泵(3)、燃料电池(4)、轮边电机及其电机控制器(5)、DC/DC(6)、DC/DC(7)、油泵电机(8)、超级电容(9)、离合器(10)、伺服阀(11)、液压控制阀组(12)、液压管路(13)、蓄能器(14)。
[0023] 整个车辆的驱动系统可分为两大驱动系统，包括电驱动系统和液压驱动系统。电驱动系统包括燃料电池(4)、轮边电机及其电机控制器(5)、DC/DC(6)(7)、超级电容(9)；液压驱动系统包括油泵电机(8)、离合器(10)、变量泵(3)、伺服阀(11)、液压控制阀组(12)、轮毂液压马达(1)、蓄能器(14)；
[0024] 首先介绍电驱动系统：通过燃料电池(4)输出的电能通过
电压转换器DC/DC(6)，转换为
母线可用的电压后，供给轮边电机的电机控制器，同时，若超级电容(9)有电量剩余，也可通过DC/DC(7)，转换电压后接入母线，供给轮边电机的电机控制器。当在制动能量回收时，轮边电机切换为发电机状态，进行制动能量回收，产生的电能通过DC/DC后存入超级电容中(9)，以供下次电机驱动。
[0025] 接下来介绍液压驱动系统：轮毂液压马达(1)通过液压控制阀组(12)调节，可以工作在旁通模式，制动模式和驱动模式，旁通模式为轮毂液压马达自由转动，即不提供制动力也不提供驱动力，轮毂液压马达所在的车轮自由转动；驱动模式为轮毂液压马达提供驱动力驱动所在的车轮；制动模式为轮毂液压马达提供制动力，产生的液压能被蓄能器吸收。
[0026] 驱动整个液压驱动系统的变量泵(3)为轴向柱塞式，油泵电机(8)通过离合器带动变量泵(3)，然后变量泵(3)经过液压控制阀组(12)进行控制轮毂液压马达的工作模式，变量泵(3)通过伺服阀(11)控制其斜盘开度，即控制泵的排量，综上，通过这套液压驱动系统，可以随意控制轮毂液压马达(1)的转速、转向以及空转等，进而实现液压驱动系统与电驱动系统的协调控制。
[0027] 油泵电机(8)具有多种功能，当所述的离合器(10)处于结合状态时，变量泵与油泵电机相连接，油泵电机带动变量泵，变量泵带动轮毂液压马达驱动车轮。当所述的离合器处于分离状态时，液压驱动系统将没有变量泵的动力输入，而油泵电机带动转向系统进行转向或者进行框架的升降
[0028] 参阅图2，展示了混合动力框架车分布式驱动系统模式切换状态机，其中包括四个大主要工作模式I，II，III，IV，其分别代表电驱动模式、制动能量回收模式、电驱动和液压驱动混合模式、跛行模式；模式I分为仅燃料电池驱动模式和超级电容助力模式；模式II分为液压制动模式、电机制动模式、联合制动模式；模式III分为前进助力模式、后退助力模式、旁通模式；模式IV分为后退蠕行模式、前进蠕行模式。
[0029] 接下来重点介绍每个模式的具体含义，模式I：电驱动系统单独驱动，在该模式下又分为两种子模式，一种为燃料电池提供电能给所有轮边电机，另外一种为燃料电池和超级电容一起向电驱动系统供电；整车在良好路面正常运行时工作在此模式；模式II：制动能量回收，在该模式下分为三种子模式，液压制动、电机制动和联合制动模式；超级电容回收电动机工作在制动发电状态下时发出的电能，蓄能器回收液压驱动系统提供制动力矩时的液压能，当整车处于制动时进入此模式；模式III：电驱动系统和液压驱动系统同时驱动整车，在该模式下又分为三种子模式，第一种为前进助力模式，第二种为后退助力模式，第三种为旁通模式；在蓄能器能够助力起步或者液压驱动系统增强整车通过性时进入该模式；模式IV：仅有液压驱动系统驱动整车，整车处于跛行状态，在该模式下又分为两种子模式，一种为后退蠕行模式，另外一种为后退蠕行模式；当电驱动系统出现意外故障时进入此模式。
[0030] 每个模式可以看出一个状态，不同状态之间存在着切换条件，状态与条件构成了状态机。接下来分析不同状态之间的切换逻辑。
[0031] 下面介绍不同模式之间的切换逻辑。具
体模式与模式之间的切换方向和关系如图2所示。表1为模式I、II、III、IV之间切换条件的具体意义，表2为模式I中切换条件具体意义，表3为模式模式II中切换条件具体意义，表4为模式模式III中切换条件具体意义，表5为模式模式IV中切换条件具体意义。
[0032] 表1主模式切换条件意义
[0033] 条件序号 条件a 汽车出现故障，需要立即修理或者诊断
b 汽车故障解除，可以正常使用
c 当蓄能器释放完全压力能而且离合器分离
d 离合器结合或者蓄能器有待释放的压力能
e 驾驶员踩下制动时
f 驾驶员松开制动
踏板[0034] 表2模式I中切换条件意义
[0035]条件序号 条件
q 超级电容电能释放完全
r 超级电容有待释放的电能
s 超级电容电能释放完全
[0036] 表3模式II中切换条件意义
[0037]条件序号 条件
m 蓄能器存储的能量没有达到其上限
n 超级电容存储的能量没有达到其上限
o
电制动和液压制动的制动力不能满足驾驶员制动力需求
p 电制动和液压制动的制动力不能满足驾驶员制动力需求
[0038] 表4模式III中切换条件意义
[0039]条件序号 条件
g 汽车前进行驶
h 汽车后退行驶
i 汽车
滑行行驶
j 汽车驱动行驶
k 汽车滑行行驶
l 汽车驱动行驶
[0040] 表5模式IV中切换条件意义
[0041]
[0042]
