一种油电混合动力系统以及混凝土搅拌车辆的制作方法

1.本实用新型涉及工程车辆技术领域，特别涉及一种油电混合动力系统以及混凝土搅拌车辆。


背景技术：

2.近年来，鉴于油电混合动力系统在汽车上的成功应用，受到了各工程机械制造企业的高度重视，成为工程机械节能降耗、降低排放的重要研究课题之一。为了提高下一代产品的竞争力和市场占有率，世界上各大工程机械制造商，纷纷开展了油电混合动力系统在工程机械上的应用研究工作。尤其是，随着混凝土搅拌车辆在现代建筑施工中的广泛使用，由于其用量大、耗油高、排放差，已逐渐成为人们普遍关注的主要对象。
3.综上所述，如何提供一种节能减排、使用寿命较长的油电混合动力系统以及包括该油电混合动力系统的工程车辆，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种油电混合动力系统以及工程车辆，用以解决现有工程机械能耗高的技术问题。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提出了一种油电混合动力系统，包括车桥组件、动力装置、传动装置、发电机、油泵、控制系统、电池组、液压马达和电动机，所述动力装置、发电机和电池组均安装于车桥组件上，所述发电机和油泵均通过传动装置与动力装置传动连接，所述油泵与液压马达连接，所述电池组分别与发电机和电动机连接，所述发电机、电池组和电动机组成第一动力执行机构，所述油泵、液压马达组成第二动力执行机构，所述控制系统分别与动力装置、发电机、电池组、电动机和油泵连接，所述控制系统控制第一动力执行机构与第二动力执行机构实现油和/或电的动力切换。
6.进一步地，所述油泵与液压马达通过油路连接，所述油路上设置有阀门，所述阀门与控制系统连接，当所述阀门打开时，所述油路连通，当所述阀门闭合时，所述油路断开。
7.进一步地，所述油电混合动力系统包括四种驱动模式：基于动力装置、发电机和电池组的第一驱动模式、基于动力装置和油泵的第二驱动模式，基于动力装置、发电机、电池组和油泵的第三驱动模式，以及基于电池组的第四驱动模式。
8.进一步地，在所述第一驱动模式下，所述动力装置驱动发电机发电，所述电池组充电，所述阀门闭合，所述油路断开，所述油泵和液压马达均不工作，所述电动机工作；
9.和/或，在所述第二驱动模式下，所述动力装置驱动油泵工作，所述阀门打开，所述油路连通，所述液压马达工作，所述电池组和发电机均不工作；
10.和/或，在所述第三驱动模式下，所述动力装置同时驱动发电机和油泵工作，所述阀门打开，所述油路连通，所述液压马达、电池组和电动机均工作；
11.和/或，在所述第四驱动模式下，所述动力装置、发电机、油泵和液压马达均不工
作，所述阀门闭合，所述油路断开，所述电池与外部电源连通，所述电动机工作。
12.进一步地，所述电池组上设置有第一充电接口和第二充电接口，所述电池组通过第一充电接口与发电机连接，所述电池组通过第二充电接口与外部电源连接。
13.进一步地，所述发电机与电池组之间设置有逆变器，和/或所述电池组与外部电源之间设置有逆变器。
14.进一步地，所述油泵的出口处安装有流量传感器，所述电动机与电池组之间安装有电流传感器，所述流量传感器和电流传感器均与控制系统连接。
15.进一步地，所述油电混合动力系统还包括减速机，所述液压马达和电动机均与减速机连接。
16.进一步地，所述动力装置为发动机，和/或所述传动装置为传动轴、齿轮传动机构、皮带传动机构、链条传动机构中的一种。
17.另一方面，本实用新型还提出了一种混凝土搅拌车辆，包括底盘和搅拌罐，其特征在于，所述混凝土搅拌车辆上设置其上所述的油电混合动力系统，所述车桥组件安装于底盘上，所述液压马达和电动机均与所述搅拌罐连接。
18.上述结构的油电混合动力系统中发电机、电池组和电动机组成第一动力执行机构，所述油泵、液压马达组成第二动力执行机构，所述控制系统分别与动力装置、发电机、电池组、电动机和油泵连接，电动机和液压马达均用于与外部装置连接，所述控制系统控制第一动力执行机构与第二动力执行机构实现油和/或电的动力切换，具体地，所述控制系统通过控制动力装置、发电机、电池组、电动机和油泵的启停，进而控制第一动力执行机构与第二动力执行机构，以实现油和/或电的动力切换。需要说明的是，油和/或电的动力切换具体包括油的动力，电的动力以及油电混合的动力之间的切换。相比现有技术，动力装置输出的机械能有以下几种传输路线：其一，动力装置输出的机械能经第一动力执行机构，带动外部装置工作，即通过电动机的电能转换为机械能带动外部装置工作，用的是电的动力；其二，动力装置输出的机械能经第二动力执行机构，带动外部装置工作，即通过液压马达带动外部装置工作，用的是油的动力；其三，动力装置输出的机械能同时经第一动力执行机构和第二动力执行机构，带动外部装置工作，即通过液压马达和电动机同时带动外部装置工作，用的是油电混合的动力。上述工作路线通过控制系统控制动力装置、发电机、电池组、电动机和油泵的启停进行切换。本实用新型可以根据实际工况需要选择合适的工作路线，一定程度上有助于降低成本，具有节能减排的优点。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
20.图1为本实用新型一种油电混合动力系统的结构简图；
21.图2为图1中a部位的放大图。
22.附图标记的对应关系为：
23.1、发电机；2、传动轴；3、电池组；4、控制系统；5、液压马达；6、电动机；7、减速器；81、第一车桥；82、第二车桥；9、油泵；10、液压油罐。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。术语“第一”、“第二”等主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
25.如图1-2所示，一种油电混合动力系统包括车桥组件、动力装置、传动装置、发电机1、油泵9、控制系统4、电池组3、液压马达5、电动机6和减速机7，液压马达5和电动机6均固定于减速机7上，用于与外部装置连接，动力装置、发电机1和电池组3均安装于车桥组件上，发电机1和油泵9均通过传动装置与动力装置传动连接，油泵9与液压马达5连接，电池组3分别与发电机1和电动机6连接，发电机1、电池组3和电动机6组成第一动力执行机构，油泵9、液压马达5组成第二动力执行机构，控制系统4分别与动力装置、发电机1、电池组3、电动机6和油泵9连接，且控制系统4控制第一动力执行机构与第二动力执行机构实现油和/或电的动力切换，具体地，控制系统4通过控制动力装置、发电机1、电池组3、电动机6和油泵9的启停，进而控制第一动力执行机构与第二动力执行机构，以实现油和/或电的动力切换。需要说明的是，油和/或电的动力切换具体包括油的动力，电的动力以及油电混合的动力之间的切换。具体地，动力装置输出的机械能有以下几种传输路线：其一，动力装置输出的机械能经第一动力执行机构，带动外部装置工作，即通过电动机6的电能转换为机械能带动外部装置工作，用的是电的动力；其二，动力装置输出的机械能经第二动力执行机构，带动外部装置工作，即通过液压马达5带动外部装置工作，用的是油的动力；其三，动力装置输出的机械能同时经第一动力执行机构和第二动力执行机构，带动外部装置工作，即通过液压马达5和电动机6同时带动外部装置工作，用的是油电混合的动力。上述工作路线通过控制系统4控制动力装置、发电机1、电池组3、电动机6和油泵9的启停进行切换。本实用新型可以根据实际工况需要选择合适的工作路线，一定程度上有助于降低成本，具有节能减排的优点。需要说明的是，车桥组件包括第一车桥81及与其连接的第二车桥82，动力装置、发电机1均固定于第一车桥81上，电池组3固定于第二车桥82上。
26.具体地，在图1所示的所示的实施例中该动力装置优选为发动机，具体为柴油发动机，传动装置为传动轴，此时，发电机1和油泵9均固定在传动轴2上，发动机与传动轴2传动连接，发动机的机械能通过传动轴2传递给，发电机1和油泵9。当然该动力装置、传动装置显然并不局限于此，例如，传动装置还可为齿轮传动机构、皮带传动机构或链条传动机构。
27.作为本实用新型的优选实施例，上述油泵9与液压马达5具体通过油路连接，油泵9通过液压油罐10供油，该油路上设置有阀门，该阀门与控制系统4连接，当该阀门打开时，油路连通，即油泵9与液压马达5；当阀门闭合时，油路断开，即油泵9与液压马达5不连通，此时仅电动机6工作。
28.具体地，上述油电混合动力系统包括四种驱动模式：基于动力装置、发电机1和电池组3的第一驱动模式、基于动力装置和油泵9的第二驱动模式，基于动力装置、发电机1、电池组3和油泵9的第三驱动模式，以及基于电池组3的第四驱动模式，在所述第一驱动模式下，动力装置驱动发电机1发电，电池组3充电，阀门闭合，油路断开，油泵9和液压马达5均不工作，电动机6工作；在所述第二驱动模式下，动力装置驱动油泵9工作，阀门打开，油路连通，液压马达5工作，电池组3和发电机1均不工作；在第三驱动模式下，动力装置同时驱动发电机1和油泵9工作，阀门打开，油路连通，液压马达5、电池组3和电动机6均工作；在所述第
四驱动模式下，动力装置、发电机1、油泵9和液压马达5均不工作，阀门闭合，油路断开，电池与外部电源连通，电动机6工作。
29.通过上述设置，实现了一定程度的冗余热备效果。一般情况下，将电动机6作为外部装置的驱动，使用电池组3供电，此时可将液压马达5视为负载，能节约车载燃油，需要说明的是，电池组3供电的电量可以是外部电源提供，也可以是发电机1提供；当电动机6驱动力不足或发生供电故障时，通过控制系统4转为液压马达5驱动，此时电动机6视为负载，避免因电动机6驱动力不足或发生供电故障影响外部装置的正常工作；此外，当液压马达5驱动力不足时，液压马达5和电动机6同时作为外部装置的驱动，克服大扭矩，提高工作效率。
30.在进一步地技术方案中，为了使控制系统4更好地切换油电混合动力系统的驱动模式，油泵9的出口处安装有流量传感器，电动机6与电池组3之间安装有电流传感器，流量传感器和电流传感器均与控制系统4连接，当电流传感器检测到的电流值小于第一预设电流阈值时，判定电动机6驱动力不足，控制器通过控制油泵9和阀门，连通油路，实现油泵9与液压马达5的连通，液压马达5和电动机6均工作；当电流传感器检测到的电流值大于第二预设电流阈值时，判定发生电路故障，控制器通过控制油泵9和阀门，连通油路，实现油泵9与液压马达5的连通，液压马达5工作，电动机6不工作。当流量传感器检测到的流量值小于预设流量阈值时，判定油泵9出现故障，控制器通过启动动力装置、电池组3，关闭油泵9，实现电动机6工作，液压马达5不工作。
31.此外值得提及的是，为实现电池组3既能由外部电源供电，又能由发电机1供电，电池组3上设置有第一充电接口和第二充电接口，电池组3通过第一充电接口与发电机1连接，电池组3通过第二充电接口与外部电源连接。优选地，发电机1与电池组3之间设置有逆变器，和/或电池组3与外部电源之间设置有逆变器。
32.同时，作为本实用新型的优选实施例，为更好地实现电动机6和/或液压马达5对外部装置的驱动效果，该油电混合动力系统还包括减速机7，液压马达5和电动机6均与减速机7连接，且优选液压马达5和电动机6设置于减速机7的同一侧，具体参见图。
33.总之，本实用新型通过控制系统4控制第一动力执行机构与第二动力执行机构，能很好且方便地实现油和/或电的动力切换，具有节能减排、降低成本的优点。
34.另一方面，本实用新型还提出一种混凝土搅拌车辆，包括底盘和搅拌罐，该混凝土搅拌车辆上设置有其上所述的油电混合动力系统，具体地，车桥组件安装于底盘上，液压马达5和电动机6均与搅拌罐连接。该混凝土搅拌车辆的其它结构可参考现有及改进的技术，本文在此不进行赘述。包括上述油电混合动力系统的混凝土搅拌车辆显然具有节能减排，降低成本的优点，在此不做赘述。
35.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。