CN102756636A - 一种混凝土搅拌车的混合动力驱动装置及混凝土搅拌车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土搅拌车的混合动力驱动装置及混凝土搅拌车，所述驱动装置包括机械传动系统、液压混合动力系统、搅拌系统，所述机械传动系统包括依次相连的发动机、第一离合器、变速器、耦合器和后桥，所述液压混合动力系统包括与所述变速器相连的取力口、以及依次相连的液压变量泵、液压定量泵、液压蓄能器、液压泵马达，所述液压泵马达经由第二离合器与所述耦合器相连，所述搅拌系统包括与所述液压变量泵和液压定量泵相连的液压马达以及由液压马达驱动的混凝土搅拌机构。本发明实现了搅拌系统自动化控制，将车辆制动能进行回收再利用，保证发动机工作于最佳燃油经济区，实现液压系统散热的智能化控制，提高车辆动力性能和燃油经济性。

Description

一种混凝土搅拌车的混合动力驱动装置及混凝土搅拌车

技术领域

本发明涉及一种车辆驱动设备及相应的车辆，特别是涉及一种混凝土搅拌车的混合动力驱动装置及混凝土搅拌车。

背景技术

液压混合动力是解决能源危机和环境污染问题的有效措施之一。混凝土搅拌车的整车重量大，而且使用时经常会频繁地起停，油耗很高，也是本领域节能降耗的主要对象。

液压混合动力具有功率密度大，能量回收效率高等优点，可对车辆的制动动能进行有效地回收以及再利用，非常适合于频繁起停的中重型车辆。

大功率流的能量转换会使液压混合动力系统的油温迅速升高，过高的油温则会影响液压混合动力系统的整体效率，降低系统的使用寿命；因此，混合动力混凝土搅拌车液压系统的散热系统也变得非常关键。

目前，传统的车辆散热系统一般采用发动机直接带动风扇，散热功率为恒定值，无法根据液压系统的实际情况合理地选择风扇转速，导致散热功率无法实现最优化配置，造成了散热功率的浪费或不足。或者混凝土搅拌车搅拌系统采用手动控制，传动系统采用机械传动，则整车能耗高、尾气排放严重；因此，传统的液压混合动力散热系统采用的恒功率散热结构，不能根据油温变化而变化，无法做到散热最优化，从而，导致液压混合动力系统效率降低。

发明内容

本发明的目的是提出一种能有效降低混凝土搅拌车能耗的混凝土搅拌车的混合动力驱动装置及混凝土搅拌车。

为实现上述目的，本发明提供了一种混凝土搅拌车的混合动力驱动装置，所述驱动装置包括机械传动系统、液压混合动力系统、搅拌系统，所述机械传动系统包括依次相连的发动机、第一离合器、变速器、耦合器和后桥，所述液压混合动力系统包括与所述变速器相连的取力口、以及依次相连的液压变量泵、液压定量泵、液压蓄能器、液压泵马达，所述液压泵马达经由第二离合器与所述耦合器相连，所述搅拌系统包括与所述液压变量泵和液压定量泵相连的液压马达以及由液压马达驱动的混凝土搅拌机构。

优选地，所述混合动力驱动装置还包括散热系统，所述散热系统包括与所述液压变量泵相连的散热驱动马达、散热驱动马达驱动的风扇、以及与所述液压泵马达相连的散热器。

更优选地，所述耦合器包括与所述变速器相连的第一输出轴和经由所述第二离合器与所述液压泵马达相连的第二输出轴。

优选地，所述变速器通过取力口将发动机的动力传递给液压变量泵和液压定量泵，所述液压变量泵包括第一液压变量泵和第二液压变量泵，且所述第一液压变量泵、第二液压变量泵、液压定量泵与所述取力口同轴连接。

优选地，所述第一液压变量泵与所述液压马达的连接管路上设有伺服阀，所述第一液压变量泵的出油口与伺服阀的进油口连接，伺服阀的出油口与液压马达的进油口连接，液压马达的出油口与液压变量泵的吸油口连接。

优选地，所述第二液压变量泵与所述液压蓄能器的连接管路上设有第一两位两通换向阀，所述液压蓄能器与所述液压泵马达的连接管路上设有第二两位两通换向阀，所述第二液压变量泵与所述散热驱动马达的连接管路上设有第三两位两通换向阀；液压泵马达的控制油路上还设有减压阀。

优选地，还包括通过一溢流阀与所述液压定量泵相连的第一油箱以及通过第一过滤器与所述散热驱动马达相连的第二油箱，所述第二油箱与所述第二液压变量泵之间设有第二过滤器。

优选地，所述液压定量泵与所述耦合器的连接管路上设有耦合器控制阀块。

本发明的另一目的在于提供一种具有混合动力的混凝土搅拌车，所述混凝土搅拌车包括上述的混合动力驱动装置，以及由所述混合动力驱动装置的后桥所驱动的车轮。

基于上述技术方案，本发明的优点是：

本发明将液压混合动力系统引入到混凝土搅拌车中，对其液压系统进行改进，实现搅拌系统自动化控制，将车辆制动能进行回收再利用，保证发动机工作于最佳燃油经济区，提高车辆动力性能和燃油经济性，同时本发明还具有技术成熟，易于在工程实际中实现等优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1，其中示出本发明一种混凝土搅拌车的混合动力驱动装置的优选实施例，所述驱动装置包括机械传动系统、液压混合动力系统、搅拌系统，所述机械传动系统包括依次相连的发动机31、第一离合器30、变速器29、耦合器20和后桥16，所述液压混合动力系统包括与所述变速器29相连的取力口2、以及依次相连的液压变量泵、液压定量泵6、液压蓄能器10、液压泵马达18，所述液压泵马达18经由第二离合器19与所述耦合器20相连，所述搅拌系统包括与所述液压变量泵和液压定量泵6相连的液压马达13以及由液压马达13驱动的混凝土搅拌机构14。

进一步，优选地，本发明所述的混合动力驱动装置还包括散热系统，所述散热系统包括与所述液压变量泵相连的散热驱动马达26、散热驱动马达26驱动的风扇25、以及与所述液压泵马达18相连的散热器21。

所述耦合器20包括与所述变速器29相连的第一输出轴和经由所述第二离合器19与所述液压泵马达18相连的第二输出轴。所述变速器29通过取力口2将发动机31的动力传递给液压变量泵和液压定量泵6，所述液压变量泵包括第一液压变量泵3和第二液压变量泵4，且所述第一液压变量泵3、第二液压变量泵4、液压定量泵6与所述取力口2同轴连接。

优选地，所述第一液压变量泵3与所述液压马达13的连接管路上设有伺服阀5，所述第一液压变量泵3的出油口与伺服阀5的进油口连接，伺服阀5的出油口与液压马达13的进油口连接，液压马达13的出油口与液压变量泵3的吸油口连接。所述第二液压变量泵4与所述液压蓄能器10的连接管路上设有第一两位两通换向阀9，所述液压蓄能器10与所述液压泵马达18的连接管路上设有第二两位两通换向阀11，所述第二液压变量泵4与所述散热驱动马达26的连接管路上设有第三两位两通换向阀27；液压泵马达18的控制油路上还设有减压阀12。

更优选地，本发明的混合动力驱动装置，还包括通过一溢流阀7与所述液压定量泵6相连的第一油箱8以及通过第一过滤器23与所述散热驱动马达26相连的第二油箱24，所述第二油箱24与所述第二液压变量泵4之间设有第二过滤器28；所述液压定量泵6与所述耦合器20的连接管路上设有耦合器控制阀块17。

具体地，本发明的工作原理和工作过程为：

本发明提供的混凝土搅拌车的混合动力驱动装置及其优选设置的散热系统，包括：整车控制器1、取力口2、第一液压变量泵3、第二液压变量泵4、伺服阀5、液压定量泵6、溢流阀7、第一油箱8，第二油箱24、第一两位两通换向阀9、第二两位两通换向阀11、第三两位两通换向阀27、液压蓄能器10、减压阀12、液压马达13、混凝土搅拌机构14、车轮15、后桥16、耦合器控制阀块17、液压泵马达18、第二离合器19、第一离合器30、耦合器20、散热器21、单向阀22、第一过滤器23、第二过滤器28、风扇25、散热驱动马达26、变速器29和发动机31组成。

其中，参见图1，发动机31通过第一离合器30与变速器29的输入轴连接，变速器29的输出轴与耦合器20的输入轴连接，耦合器20的第一输出轴与后桥16连接，后桥16通过驱动车轮15来驱动车辆的行进。

耦合器20的第二输出轴通过第二离合器19与液压泵马达18的输入轴连接，变速器29通过取力口2将发动机31的动力传递给第一液压变量泵3、第二液压变量泵4和液压定量泵6，优选地，第一液压变量泵3、第二液压变量泵4、液压定量泵6与取力口2同轴连接。

第一液压变量泵3的出油口与伺服阀5的进油口连接，伺服阀5的出油口与液压泵马达13的进油口连接，液压泵马达13的输出轴与混凝土搅拌机构14连接，液压泵马达13的出油口与液压变量泵3的吸油口连接；第二液压变量泵4的出油口与第一两位两通换向阀9的进油口、第三两位两通换向阀27的进油口、减压阀12的进油口连接，减压阀12的出油口与液压泵马达18的控制油路连接，第一两位两通换向阀9的出油口与液压蓄能器10的油口、第二两位两通换向阀11出油口连接。

第三两位两通换向阀27的出油口与散热驱动马达26的进油口连接，散热驱动马达26的出油口与散热器21的出油口、第一过滤器23的进油口、单向阀22的进油口连接，散热驱动马达26的输出轴与风扇25连接，第一过滤器23的出油口、单向阀22的出油口与第二油箱24连接，第二液压变量泵4的吸油口、液压定量泵6的吸油口与第二过滤器28的出油口连接，第二过滤器28的吸油口与第二油箱24连接。

液压定量泵6的出油口与溢流阀7的进油口、耦合器控制阀块17的进油口连接，耦合器控制阀块17的两个输出油口分别与耦合器20连接，溢流阀7的出油口与第一油箱8连接，液压泵马达18的出油口与两位两通换向阀11的进油口连接，液压泵马达18的吸油口与散热器21的进油口连接。

本发明还设有与所述整车控制器1相连的多条信号输出线路，具体地，如图1所示：

发动机31的控制信号输入端与整车控制器1的第一信号输出端连接，液压泵马达18的控制信号输入端与整车控制器1的第二信号输出端连接，第二离合器19的控制信号输入端与整车控制器1的第三信号输出端连接，散热驱动马达26的控制信号输入端与整车控制器1的第四信号输出端连接，第一液压变量泵3、第二液压变量泵4的控制信号输入端分别与整车1的第五、第六信号输出端连接，液压马达13的控制信号输入端与整车控制器1的第七信号输出端连接，伺服阀5的控制信号输入端与整车控制器1的第八信号输出端连接，耦合器控制阀块17的控制信号输入端与整车控制器1的第九信号输出端连接，第一、第二、第三两位两通换向阀9、11、27的控制信号输入端分别与整车控制器的第十、十一、十二信号输出端连接。

发动机通过变速器29和取力口2将动力分为两部分，一部分通过后桥16驱动车辆行驶，一部分通过液压变量泵将机械能转换为液压能，分别用于驱动混凝土搅拌机构14、耦合器20的控制和润滑、液压混合动力系统散热及发动机31多余能量回收。

工作时：

（1）当车辆低负荷起动时，液压泵马达18工作于马达工况，液压蓄能器10为液压泵马达18提供高压油源，联合发动机31一起为整车提供驱动功率。当液压蓄能器10内的压力接近最低工作压力时，发动机31为整车提供全部动力源。

（2）当车辆正常行驶，发动机31处于高效区时，液压混合动力系统不工作，整车动力由发动机31提供，一部分用于驱动车辆，一部分用于驱动混凝土搅拌机构14。

（3）当车辆正常行驶，发动机31处于低效区时，第二液压变量泵4调整发动机31的工作负荷，使发动机31工作于最佳燃油经济区，第三两位两通换向阀27关闭，第一两位两通换向阀9打开，将发动机31多余能量转换为液压能存储到液压蓄能器10中。

（4）当车辆急加速或爬坡时，发动机31和液压泵马达18联合驱动车辆，发动机31工作于最佳燃油经济区，整车驱动功率与发动机输出功率的差值由液压泵马达18提供。

（5）整车制动时，液压泵马达18工作于泵工况，将整车制动能转换为液压能存储于液压蓄能器10中，同时产生制动转矩，制动车辆停止。

（6）整车控制器1监控液压混合动力系统油温，油温大于80度，第二液压变量泵4以最大排量驱动散热驱动马达26，以最大功率对混合动力系统进行散热；当温度在40度和80度之间，散热驱动马达26根据温度不同提供不同功率，对液压混合动力系统进行散热。

由此使得，本发明通过上述智能的散热系统，可以根据液压混合动力系统的油温，实现散热驱动功率的动态调整，保证整车以最佳功率进行散热，提高液压系统效率；

本发明的还提供了一种具有混合动力的混凝土搅拌车，该混凝土搅拌车包括上述的混合动力驱动装置，以及由所述混合动力驱动装置的后桥16所驱动的车轮15，对于本领域技术人员而言不难理解，混凝土搅拌车的其他结构和系统可以采用现有的各种混凝土搅拌车。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种混凝土搅拌车的混合动力驱动装置，其特征在于：所述驱动装置包括机械传动系统、液压混合动力系统、搅拌系统，所述机械传动系统包括依次相连的发动机（31）、第一离合器（30）、变速器（29）、耦合器（20）和后桥（16），所述液压混合动力系统包括与所述变速器（29）相连的取力口（2）、以及依次相连的液压变量泵、液压定量泵（6）、液压蓄能器（10）、液压泵马达（18），所述液压泵马达（18）经由第二离合器（19）与所述耦合器（20）相连，所述搅拌系统包括与所述液压变量泵和液压定量泵（6）相连的液压马达（13）以及由液压马达（13）驱动的混凝土搅拌机构（14）。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于：所述混合动力驱动装置还包括散热系统，所述散热系统包括与所述液压变量泵相连的散热驱动马达（26）、散热驱动马达（26）驱动的风扇（25）、以及与所述液压泵马达（18）相连的散热器（21）。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力驱动装置，其特征在于：所述耦合器（20）包括与所述变速器（29）相连的第一输出轴和经由所述第二离合器（19）与所述液压泵马达（18）相连的第二输出轴。

4.根据权利要求3所述的混合动力驱动装置，其特征在于：所述变速器（29）通过取力口（2）将发动机（31）的动力传递给液压变量泵和液压定量泵（6），所述液压变量泵包括第一液压变量泵（3）和第二液压变量泵（4），且所述第一液压变量泵（3）、第二液压变量泵（4）、液压定量泵（6）与所述取力口（2）同轴连接。

5.根据权利要求4所述的混合动力驱动装置，其特征在于：所述第一液压变量泵（3）与所述液压马达（13）的连接管路上设有伺服阀（5），所述第一液压变量泵（3）的出油口与伺服阀（5）的进油口连接，伺服阀（5）的出油口与液压马达（13）的进油口连接，液压马达（13）的出油口与液压变量泵（3）的吸油口连接。

6.根据权利要求5所述的混合动力驱动装置，其特征在于：所述第二液压变量泵（4）与所述液压蓄能器（10）的连接管路上设有第一两位两通换向阀（9），所述液压蓄能器（10）与所述液压泵马达（18）的连接管路上设有第二两位两通换向阀（11），所述第二液压变量泵（4）与所述散热驱动马达（26）的连接管路上设有第三两位两通换向阀（27）；液压泵马达（18）的控制油路上还设有减压阀（12）。

7.根据权利要求6所述的混合动力驱动装置，其特征在于：还包括通过一溢流阀（7）与所述液压定量泵（6）相连的第一油箱（8）以及通过第一过滤器（23）与所述散热驱动马达（26）相连的第二油箱（24），所述第二油箱（24）与所述第二液压变量泵（4）之间设有第二过滤器（28）。

8.根据权利要求7所述的混合动力驱动装置，其特征在于：所述液压定量泵（6）与所述耦合器（20）的连接管路上设有耦合器控制阀块（17）。

9.一种具有混合动力的混凝土搅拌车，其特征在于：所述混凝土搅拌车包括上述任意一项权利要求所述的混合动力驱动装置，以及由所述混合动力驱动装置的后桥（16）所驱动的车轮（15）。