一种基于分布式电驱动与液压能量转移的车辆防滑及转矩分配系统

本发明属于新能源汽车底盘控制，具体涉及一种应用于四轮独立驱动电动汽车或特种车辆的电-液复合驱动防滑与转矩分配系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车技术的飞速发展，四轮独立驱动电动汽车因其在操控性、空间利用及能量管理方面的优势，已成为高端电动乘用车及特种车辆的重要发展方向。通过为每个车轮配置独立的驱动电机，车辆获得了前所未有的驱动力分配自由度，为实现精准的动力学控制奠定了硬件基础。

2、目前，针对此类车辆的驱动防滑与稳定性控制，主要依赖于基于电机和制动系统的电子控制策略。其核心思路可归纳为两类：一是电子限滑（电子差速），即当检测到车轮打滑时，直接降低或切断该车轮驱动电机的输出扭矩；二是制动干预防滑（如tcs/esp），即对打滑车轮施加制动力矩以抑制其空转，间接将扭矩分配至其他车轮。然而，这些主流技术方案存在固有缺陷：首先，能量效率低下，制动干预将车辆宝贵的动能转化为热能耗散，而降低电机功率则直接损失了驱动能量；其次，驱动力提升受限，上述方法仅是在现有电机总输出能力范围内进行“再分配”或“限制”，无法在关键时刻为附着良好的车轮提供超越其单电机峰值扭矩的额外驱动力；最后，系统可靠性面临挑战，在长时间、高强度的越野或脱困工况下，持续的制动干预易导致制动系统过热失效，存在安全隐患。

3、此外，现有技术本质上是一种“电控”或“电-液制动”策略，未能实现扭矩在车轮间的物理转移与能量再生。尽管有研究提出通过复杂的电机协同控制算法来优化扭矩分配，但其效能始终受限于电机本身的输出特性与响应速度，在极端附着系数差异的路面上，仍可能出现动力无法有效传递至高附着力车轮的困境。因此，业内亟需一种能够从根本上改变能量流动路径、将打滑损失能量回收并转化为有效驱动力的新型系统结构，以突破现有纯电控防滑技术的性能瓶颈。

技术实现思路

1、一种基于分布式电驱动与液压能量转移的车辆防滑及转矩分配系统，包括电子控制单元、中央液压调节系统以及四个结构相同的轮边复合驱动单元。

2、每个所述轮边复合驱动单元对应一个驱动轮（601）设置，主要包括驱动电机（101）、双向液压泵/马达（201）、电磁离合器（110）、减速齿轮箱（103、105、109）、半轴（107）、轮速传感器（106）和力矩传感器（102）。所述减速齿轮箱内设有一个从动大齿轮（105）、与驱动电机输出轴（104）相连的第一主动齿轮（103）以及与所述双向液压泵/马达的输出轴（108）通过所述电磁离合器（110）相连的第二主动齿轮（109）；所述第一主动齿轮（103）与第二主动齿轮（109）均与所述从动大齿轮（105）啮合，所述从动大齿轮（105）通过所述半轴（107）驱动车轮（601）。所述轮速传感器（106）用于检测车轮（601）转速，设置在车轮（601）与从动大齿轮（105）之间。所述力矩传感器（102）（优选为应变式扭矩传感器）用于直接检测驱动轮的输出扭矩，设置在驱动电机（101）与第一主动齿轮（103）之间。

3、所述中央液压调节系统包含四个独立的控制阀组，并共用一个高压蓄能器（204）和一个低压油箱（207）；每个中央液压调节系统均包括一组三位四通电磁换向阀（202）和一个单向阀（203），且还配置有一个共用的溢流阀（206）。每组所述三位四通电磁换向阀与一个轮边复合驱动单元一一对应设置，每组所述三位四通电磁换向阀（202、302、402、502）对应控制其适配轮边复合驱动单元中的双向液压泵/马达（201）。所述高压蓄能器（204）的出油口均连接各个三位四通电磁换向阀（202、302、402、502）的压力油口p。

4、每组所述三位四通电磁换向阀（202、302、402、502）均设有工作油口a、工作油口b、压力油口p及回油口t，四个中央液压调节系统的各油口与共用部件、对应双向液压泵/马达（201）的连接关系如下：每组三位四通电磁换向阀（202、302、402、502）的工作油口a与对应双向液压泵/马达（201）的工作油口a连接，其工作油口b与对应双向液压泵/马达（201）的工作油口b连接；每组三位四通电磁换向阀（202、302、402、502）的压力油口p与对应单向阀（203、303、403、503）的通流输入端连接，四个单向阀（203、303、403、503）的通流输出端均汇总连接至共用的高压蓄能器（204）及共用溢流阀（206）的进油口，每个单向阀（203、303、403、503）的导通方向均为从对应三位四通电磁换向阀（202、302、402、502）的压力油口p指向共用高压蓄能器（204）。每组三位四通电磁换向阀（202、302、402、502）的回油口t均连接至共用溢流阀（206）的进油口，各双向液压泵/马达（201）的泄油油口l亦均连接至共用溢流阀（206）的进油口；所述共用溢流阀（206）的出油口连接至共用低压油箱（207），所述溢流阀（206）用于限制整个液压系统的最高工作压力。

5、所述电子控制单元分别与各驱动电机、各电磁离合器、各传感器及各换向阀电性连接，构成闭环控制系统。其被配置为执行以下核心控制逻辑：常规行驶模式：当所有车轮未打滑时，控制所有电磁离合器（110）断开，双向液压泵/马达（201）脱开，车辆由各驱动电机（101）独立、高效驱动。打滑能量回收模式：当基于转速传感器（106）信号与力矩传感器（102）信号综合判定某车轮（如左前轮）打滑时，立即闭合该轮电磁离合器（110），并切换对应三位四通电磁换向阀（202）至泵位。打滑车轮的动能被用于驱动双向液压泵/马达（201）作为泵工作，将低压油转化为高压油储存于高压蓄能器（204）中，此过程产生的液压阻力矩同时有效抑制车轮空转。扭矩辅助脱困模式：在能量回收模式进行中，当检测到高压蓄能器（204）压力充足且存在未打滑车轮时，则闭合该未打滑车轮（如右前轮）的电磁离合器（110），并切换对应三位四通电磁换向阀（302）至马达位。高压蓄能器（204）中的压力油驱动该轮的双向液压泵/马达（301）作为马达旋转，其产生的辅助扭矩通过齿轮箱（103、105、109）与驱动电机（101）的扭矩叠加，从而显著增大该轮（601）的驱动力，实现转矩从打滑轮向抓地轮的物理转移。

6、本发明的分布式电-液复合驱动系统，使每个车轮均具备独立的电机驱动与液压转矩调节功能。当系统检测到车轮打滑时，能即时将打滑车轮的富余动能通过液压泵转化为高压势能并存储，随后按需将存储的液压能释放，以驱动液压马达为附着力良好的车轮提供辅助扭矩。该系统变传统的“制动耗能”为“能量转移与再利用”，实现了驱动力在车轮间的物理性矢量分配，在有效抑制打滑的同时，显著提升了车辆的整体驱动力和脱困能力。与传统依赖电机限流或摩擦制动的防滑系统相比，本发明不仅克服了动力损失与热衰退的问题，更通过电磁离合器的按需接合避免了液压系统全时工作的效率损失，并通过力矩传感器的引入提高了工况识别的响应速度。其结构基于成熟部件，整合度高，为电动汽车在低附着力路面或极限越野工况下的高效、可靠驱动提供了一种创新的技术解决方案。