CN106515422A - 双模式驱动装载机 - Google Patents

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陈继炯
莫艳芳
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Abstract

本发明涉及装载机，为解决装载机使用单一能源的问题；提供一种双模式驱动装载机，包括电驱动行走系统、串联混合动力系统和用于与电网连接的车载电源适配器，串联混合动力系统包括发动机、由发动机驱动发电的发电机、与发电机连接的车载蓄电池、与车载蓄电池和发电机连接的逆变器，逆变器与电驱动行走系统连接；车载电源适配器的电力输出端与逆变器连接。本发明具有发动机与电网电力两种动力源，可以使用传统石化燃料和电网电源；降低装载机对石化燃料的依赖，减少了燃油消耗和有害排放物。两种驱动模式采用了不同的能源供给装置，共用了相同的执行装置(如电机)，简化了装载机的传动系统，提高了传动效率。

Description

双模式驱动装载机
技术领域
本发明涉及一种装载机，更具体地说，涉及一种双模式驱动装载机。
背景技术
传统装载机普遍采用柴油机作为唯一的动力源，由于装载机工作时载荷工况变化频繁，为了适应不同工况的对动力的要求，发动机需要经常瞬态迁移工作点，这对于保持发动机工作在低油耗区域，进而降低发动机的燃油消耗和减少有害排放物十分不利。
串联混合动力技术可以有效地稳点发动机工作点，将发动机输出的机械能通过发电机转化成电能，同时电能在车载电源的“削峰填谷”的调节作用下利用电机适时地输出机械能，满足装载机各种工况的动力要求。这种结构方案相对于传统装载机能够使其发动机在任何工况下都能稳定工作点，提高了燃料利用率，同时还可以利用再生制动功能回收装载机制动能，降低了整机的燃油消耗和有害排放物。但是串联混合动力机构方案的能量要经过机械能-电能-机械能的两次转换后会产生较大的能量损失，另外，这种方案最终难以摆脱对液体石化燃料的依赖。
电能是装载机最理想的能量来源，但是装载机可能工作在不方便获得交流电源的场地，而车载电源又难以满足装载机巨大的能耗率需求，因此纯电动装载机仅能使用于方便提供交流电的场合，限制了其大范围的推广和普及。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有装载机使用单一能源而造成上述缺点，而提供一种使用两种能源的双模式驱动装载机。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种双模式驱动装载机，包括电驱动行走系统，其特征在于还包括串联混合动力系统和用于与电网连接获取电网电力的车载电源适配器，所述串联混合动力系统包括发动机、由发动机驱动发电的发电机、与发电机连接的车载蓄电池、与车载蓄电池和发电机连接的逆变器，所述逆变器与电驱动行走系统；所述车载电源适配器的电力输出端可与所述逆变器连接。在本发明中，装载机由电机驱动，包括行走系统的电机驱动以及液压系统中的液压泵也是由电机驱动。在没有电网电力接入的工作环境中，该装载机的发动机工作，使用石化燃料如柴油等，发动机工作并带动发电机发电，发电机发出的电供向车载电源和逆变器，逆变器输出电力驱动各种电动机转动，各种电机驱动装载机工作。当装载机在方便接入电网电力的工作场地工作时，可以将发动机关闭，采用车载电源适配器与电网连接获取电网电力，电网电力通过车载电源适配器、逆变器驱动各种电机转动，实现电网电力驱动装载机工作。本发明可采用发动机(石化能源)与电网电力两种动力源，拓宽了装载机的能源适应范围，不但可以使用传统的石化燃料，还可以在便于获得交流电源的场地，采取纯电力驱动；降低装载机对石化燃料的依赖，减少了燃油消耗和有害排放物。两种驱动模式采用了不同的能源供给装置，共用了相同的执行装置(如电机)，简化了装载机的传动系统，提高了传动效率。
上述双模式驱动装载机中，所述电驱动行走系统包括主驱动电机、连接在主驱动电机与驱动轮之间的传动系统，所述主驱动电机的电力输入端与所述逆变器的电力输出端连接或者电驱动行走系统包括与驱动轮连接的轮毂电机，所述轮毂电机的电力接入端与所述逆变器的电力输出端连接。
上述双模式驱动装载机中，还包括电驱动液压系统，所述电驱动液压系统包括液压油泵电机、由液压油泵电机驱动的工作泵、转向泵、制动泵，液压油泵电机与逆变器连接。或者还包括电驱动的液压系统，液压系统包括的工作泵、转向泵、制动泵等与主驱动电机传动连接，由主驱动电机驱动。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、拓宽了装载机的能源适用范围，不但可以使用传统的石化燃料，还可以在便于获得交流电源的场地，采取纯电力驱动。
2、两种驱动模式采用了不同的能源供给装置，共用了相同的执行装置(如电机)。
3、无论采取串联混合动力驱动方案还是采用纯电动驱动方案都能实现节能、减排的目标，改善了装载机的油耗和排放性能。
4、取消了装载机传动部件如变速箱、变矩器等，结构简单、整体机构布置方便。
附图说明
图1是本发明双模式驱动装载机动力供应原理图。
图中零部件名称及序号：
轮毂电机1、发动机2、发电机4、液压油泵电机5、工作泵6、转向泵7、制动泵8、电网电源10、车载电源适配器11、逆变器13、车载蓄电池14。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
如图1所示，本实施例中的双模式驱动装载机中包括电驱动行走系统和电驱动液压系统，电驱动行走系统包括与四个驱动轮连接的四个轮毂电机1，四个轮毂电机1的电力接入端与逆变器13的电力输出端连接。在该装载机中包括串联混合动力系统，该串联混合动力系统包括发动机2、发电机4、车载蓄电池14、逆变器13。车载蓄电池可进行充放电作业。发电机4由发动机2驱动发电，发电机4同时与车载蓄电池14和逆变器13连接。发动机2转动时，发电机4发电，所发出的电能输送逆变器13，由逆变器13驱动轮毂电机1，实现装载机的行走功能或存储在车载蓄电池内。
该装载机的电驱动液压系统中的工作泵6、转向泵7、制动泵8等液压泵由液压油泵电机5驱动；液压油泵电机5的电力接入端与逆变器13连接。
该装载机上还包括车载电源适配器11，车载适配器11的输出端与逆变器13的电力输入端、车载蓄电池连接，可将电网的电力接入装载机。
在本实施例中，若装载机在没有电网电力接入的工作场地作业，则由发动机2消耗石化燃料产生机械能，并驱动发电机4发电，发电机4发出的电能经由逆变器13输送至轮毂电机1以及液压油泵电机5，轮毂电机1转动实现装载机的行走，液压油泵电机5驱动各液压泵为装载机的工作液压系统、转向系统、制动系统等提供液压动力。若发电机4发出的电能有盈余，则多余的电能存储于车载蓄电池14中，待逆变器13所需功率大于发电机4的输出功率时，则由车载蓄电池14提供电力补充，起到“削峰填谷”作用，更好地发挥发动机的性能，实现节能的目的。
若装载机工作场地具有电网电力接入，则由车载电源适配器11接入电网电源10，向装载机内引入电网电力作为能量来源，车载电源适配器11向逆变器13提供电能，经逆变器13输送至液压油泵电机5、轮毂电机1等使其工作。
在本实施例中，使用发动机2、电网电力两种能源驱动模式时均采用使用了相同的执行装置(液压油泵电机、轮毂电机)，简化了装载机的传动系统，提高了传动效率。同时，采用两种能源供应模式，拓宽了能源适用范围，降低装载机对石化燃料的依赖，减少了燃油消耗和有害排放物。
在本实施中，电驱动行走系统的四个轮毂电机1也可以使用一个主驱动电机替代，主驱动电机通过传动轴、驱动桥等传动部件带动驱动轮转动实现装载机的行走。同时各液压泵也可与主驱动电机传动连接，实现各液压泵的转动工作。采用主驱动电机通过传动轴、驱动桥等传动部件驱动车辆行走时，液压系统中的各种液压泵如工作泵6、转向泵7、制动泵8等可以直接由主驱动电机驱动，从而省却专门为驱动各种液压泵的液压油泵电机5。

Claims (5)

1.一种双模式驱动装载机，包括电驱动行走系统，其特征在于还包括串联混合动力系统和用于与电网连接获取电网电力的车载电源适配器，所述串联混合动力系统包括发动机、由发动机驱动发电的发电机、与发电机连接的车载蓄电池、与车载蓄电池和发电机连接的逆变器，所述逆变器与电驱动行走系统连接；所述车载电源适配器的电力输出端与所述逆变器连接。
2.根据权利要求1所述的双模式驱动装载机，其特征在于所述电驱动行走系统包括主驱动电机、连接在主驱动电机与驱动轮之间的传动系统，所述主驱动电机的电力输入端与所述逆变器的电力输出端连接。
3.根据权利要求1所述的双模式驱动装载机，其特征在于电驱动行走系统包括与驱动轮连接的轮毂电机，所述轮毂电机的电力接入端与所述逆变器的电力输出端连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的双模式驱动装载机，其特征在于还包括电驱动液压系统，所述电驱动液压系统包括液压油泵电机、由液压油泵电机驱动的工作泵、转向泵、制动泵，所述液压油泵电机与逆变器连接。
5.根据权利要求2所述的双模式驱动装载机，其特征在于还包括电驱动的液压系统，所述液压系统包括工作泵、转向泵、制动泵，所述工作泵、转向泵、制动泵与所述主驱动电机传动连接。
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