CN104626963B - 一种混合动力环卫车动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力环卫车动力系统，包括行车动力系统和车载作业装置，行车动力系统为混合动力系统，行车动力系统包括一个与车载作业装置机械传动连接的电动机，电动机不直接与驱动桥连接。本发明能够实现在环卫车行驶时，同时进行环卫作业，不但节约了时间，同时也节省了能源。当动力电池的电量大于设定值时，此时该环卫车为纯电动模式，动力电池提供该环卫车行驶和作业所需的全部能量。当动力电池的电量小于设定值时，离合器结合，发动机也驱动车载作业装置。根据动力电池的电量的大小，控制环卫车在纯电动模式还是在混合动力模式，满足环卫车工作时的动力需求。

Description

一种混合动力环卫车动力系统
技术领域
本发明涉及一种混合动力环卫车动力系统。
背景技术
面对日益严重的环境污染和能源危机，节能环保成为时代的主题，发展绿色环保型汽车成为主要的发展方向。环卫车辆作为城市汽车重要的组成部分，承担着城市的清洁工作，而传统环卫车辆一般采用柴油作为燃料，在清洁城市过程对城市空气和环境造成了二次污染。电动环卫车是以电力为能源的车辆，从事清扫、垃圾转运等工作，具有减少排放、减少污染、降低能源成本等优点，是政府大力提倡的绿色环保车辆，但是电动环卫车存在续驶里程短，专用充电设备分布少的弊端，而且该技术的应用既需要变化的动力满足车辆变速行驶,又需要同时提供稳定的动力驱动车载作业装置工作,还要能长时间地连续作业以满足不确定的清扫任务，导致电动环卫车作业时间和作业范围受到限制，使得纯电动环卫车的推广应用受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力环卫车动力系统，用以解决燃油环卫车或者纯电动环卫车均存在一定的缺陷的问题
为实现上述目的，本发明的方案包括一种混合动力环卫车动力系统，包括行车动力系统和车载作业装置，行车动力系统为混合动力系统，行车动力系统包括一个与车载作业装置机械传动连接的电动机，电动机不直接与驱动桥连接。
该行车动力系统为并联混合动力系统，行车动力系统还包括发动机、离合器、电机和动力电池，发动机通过离合器与电机机械传动连接，电机用于连接驱动桥，电动机与动力电池电连接，电机与动力电池电连接。
动力系统包括车辆行驶和车载作业装置同时运行的状态，在该状态下：当动力电池的电量大于第一设定值时，离合器分离，动力电池驱动车载作业装置，同时驱动行车；当动力电池的电量小于第一设定值时，离合器结合，发动机也为车载作业装置提供驱动能量。
当动力电池的电量小于第一设定值时：发动机一方面驱动行车，另一方面驱动电机发电，为驱动车载作业装置提供能量；当车载作业装置需要的能量大于发动机发出的能量时，动力电池也为电动机供电，发动机和动力电池同时驱动车载作业装置。
动力系统还包括车辆行驶和车载作业装置不运行的状态，在该状态下：当动力电池的电量大于第二设定值时，动力电池向电机供电，驱动行车；当动力电池的电量小于第二设定值时，离合器结合，发动机驱动行车。
当车辆制动时，驱动电机发电，给动力电池充电。
电机为ISG电机。
本发明提供的一种混合动力环卫车动力系统，能够实现在环卫车行驶时，同时进行环卫作业，不但节约了时间，同时也节省了能源。
当动力电池的电量大于设定值时，此时该环卫车为纯电动模式，动力电池提供该环卫车行驶和作业所需的全部能量。
当动力电池的电量小于设定值时，离合器结合，发动机既驱动整车，也为车载作业装置提供驱动能量。根据动力电池的电量的大小，控制环卫车在纯电动模式还是在混合动力模式，满足环卫车工作时的动力需求。
附图说明
图1是混合动力环卫车结构示意图；
图2是混合动力环卫车动力系统实施方式的结构示意图；
图3是系统在纯电动模式、不作业情况下的能量流动示意图；
图4是系统在纯电动模式、不作业情况下制动时的能量流动示意图；
图5是系统在混合动力模式、不作业情况下的能量流动示意图；
图6是系统在混合动力模式、不作业情况下制动时的能量流动示意图；
图7是系统在纯电动模式、作业情况下的能量流动示意图；
图8是系统在纯电动模式、作业情况下制动时的能量流动示意图；
图9是系统在混合动力模式、作业情况下的能量流动示意图；
图10是系统在混合动力模式、作业情况下制动时的能量流动示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
一种混合动力环卫车动力系统，该动力系统包括行车动力系统和车载作业装置，该行车动力系统为混合动力系统，包括一个与车载作业装置机械传动连接的电动机，电动机不直接与驱动桥连接。
基于以上技术方案，结合附图，给出以下一个具体实施方式。
电机能够实现发电机和电动机两个功能，以ISG电机为例。
如图1所示，为一种混合动力环卫车结构示意图，其中，包括：驾驶室1、动力电池2、后桥3、传动轴4、变速箱5、ISG电机6、离合器7、前桥8、发动机9。
如图2所示，该动力系统为并联混合动力系统。该动力系统包括发动机、离合器、ISG电机、变速箱、后桥、动力电池、电动机、车载作业装置，发动机通过离合器与ISG电机机械传动连接，电机通过变速箱连接后桥，ISG电机与动力电池电连接，电动机与动力电池电连接，电动机机械传动连接车载作业装置。
当环卫车不作业、只行驶时：
如图3所示，当动力电池电量充足时，发动机不启动，此时该动力系统为纯电动模式，由动力电池向底盘ISG电机供电，底盘ISG电机通过传动轴直接驱动车辆行驶，根据驾驶员的操作和实际工况计算出整车功率需求，实时调整底盘ISG电机的转速和扭矩，整车转场过程实现低噪声、零排放驱动行驶；如图4所示，当车辆制动时，可由底盘ISG电机提供制动力，根据工况和驾驶员需求控制底盘ISG电机提供制动力矩，回收制动能量，存储到动力电池中。
如图5所示，当动力电池电量不足时，发动机启动，离合器结合，发动机参与驱动行车，此时该系统为混合动力模式，利用系统的驾驶员识别功能，根据驾驶员的操作实时调整发动机和底盘ISG电机的转速和转矩。根据实际工况控制底盘ISG电机的工作模式，是处于发电、待机还是助力等模式。发动机工作过程中，控制发动机稳定工作在高效区，从而提高发动机的工作效率和燃油经济性。如图6所示，制动时，底盘ISG电机提供合适的制动力矩，保证安全的情况下，尽可能回收制动能量，储存到动力电池中。
当环卫车同时作业和行驶时：
如图7所示，当电池电量充足时，发动机不启动，此时该动力系统为纯电动模式，动力电池一方面向底盘ISG电机供电，经过传动轴驱动车辆行驶；另一方面动力电池向电动机供电，按照车载作业装置负载需求提供相应驱动转矩，满足车载作业装置工作要求。驱动车辆行驶过程中，控制系统会实时根据驾驶员的操作计算整车功率需求，调整动力电池的放电功率、底盘ISG电机的转速、转矩等。如图8所示，当车辆制动时，利用整车再生制动能量回收技术，控制底盘ISG电机提供合适的制动力矩，将制动过程中的能量存储到动力电池中。
如图9所示，当电池电量降低时，也即不满足系统供电时，发动机启动，离合器结合，此时该动力系统为混合动力模式，发动机驱动车辆行驶，为了使发动机燃油经济性更好，工作效率更高，控制系统控制发动机稳定工作在高效区，此时发动机富裕的能量驱动底盘ISG电机发电，ISG电机发电提供给电动机带动车载作业装置进行作业，满足工作需要。如果车载作业装置需要大功率作业时，也即大于发动机发出的能量时，动力电池同时放电，为电动机补充电量，即发动机和动力电池同时驱动车载作业装置。如图10所示，当车辆制动时，底盘ISG电机提供制动力矩，回收制动能量，存储到动力电池中。
该系统可以利用动力电池的充电和放电特性，以满足车辆行驶或车载作业时的动力需求。车辆起步时，车速比较低，如果电池电量充足，可由底盘ISG电机驱动整车纯电动行驶，避免了传统环卫车辆起步时噪音大，高排放的弊端；当动力电池的电量不充足时，离合器结合，发动机也驱动车载作业装置。根据动力电池的电量的大小，控制环卫车在纯电动模式还是在混合动力模式，满足环卫车工作时的动力需求。为了提高发动机的工作效率，提高燃油经济性，发动机稳定工作在高效区内，富裕的能量通过ISG电机发电存储到动力电池中。车辆制动时，利用再生制动能量回收技术，将制动过程中的能量存储到动力电池中。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种混合动力环卫车动力系统，所述动力系统包括行车动力系统和车载作业装置，其特征在于，所述行车动力系统为混合动力系统，所述行车动力系统包括一个与车载作业装置机械传动连接的电动机，电动机不直接与驱动桥连接；所述行车动力系统为并联混合动力系统，所述行车动力系统还包括发动机、离合器、电机和动力电池，所述发动机通过离合器与电机机械传动连接，电机用于连接驱动桥，电动机与动力电池电连接，电机与动力电池电连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力环卫车动力系统，其特征在于，所述动力系统包括车辆行驶和车载作业装置同时运行的状态，在该状态下：当动力电池的电量大于第一设定值时，离合器分离，动力电池驱动车载作业装置，同时驱动行车；当动力电池的电量小于第一设定值时，离合器结合，发动机也为车载作业装置提供驱动能量。
3.根据权利要求2所述的混合动力环卫车动力系统，其特征在于，当动力电池的电量小于第一设定值时：发动机一方面驱动行车，另一方面驱动电机发电，为驱动车载作业装置提供能量；当车载作业装置需要的能量大于发动机发出的能量时，动力电池也为电动机供电，发动机和动力电池同时驱动车载作业装置。
4.根据权利要求3所述的混合动力环卫车动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括车辆行驶和车载作业装置不运行的状态，在该状态下：当动力电池的电量大于第二设定值时，动力电池向电机供电，驱动行车；当动力电池的电量小于第二设定值时，离合器结合，发动机驱动行车。
5.根据权利要求4所述的混合动力环卫车动力系统，其特征在于，当车辆制动时，驱动电机发电，给动力电池充电。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的混合动力环卫车动力系统，其特征在于，所述电机为ISG电机。
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