CN107160999A - 一种混合式动力传动系统的专用车底盘及车辆控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合式动力传动系统的专用车底盘及控制方法，包括常规行走系统、上装作业系统和控制系统；控制系统的输出端分别连接常规行走系统的输入端和上装作业系统的输入端，控制系统的输入端连接选择开关，常规行走系统和上装作业系统均通过发动机提供动力。与现有技术相比，本发明满足车辆正常行驶的高速运行要求和上装作业下低车速且无级变速的要求，切换时操作简单，减轻司机的负担，且价格合理。

Description

一种混合式动力传动系统的专用车底盘及车辆控制方法

技术领域

本发明涉及专用车技术领域,具体地说是一种混合式动力传动系统的专用车底盘及控制方法。

背景技术

目前国内很多专用车要求上装作业模式下发动机有恒定的动力输出，同时还要求车辆有无极变速的行走模式。

国内传统的技术实现模式是匹配两个发动机。其缺点是：两个发动机噪声大、污染严重，而且车速控制、换档、上装发动机转速控制、行驶驾驶等一系列动作容易造成驾驶疲劳。

国外的技术实现模式都采用机械液压复合传动箱，这种方案可实现常规行车和低速作业行走，但是价格昂贵。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种混合式动力传动系统的专用车底盘及控制方法，在利用发动机作为唯一的动力源，实现常规行车和作业行走。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种混合式动力传动系统的专用车底盘，其特征是：包括常规行走系统、上装作业系统和控制系统；控制系统的输出端分别连接常规行走系统的输入端和上装作业系统的输入端，控制系统的输入端连接选择开关，常规行走系统和上装作业系统均通过发动机提供动力。

进一步地，常规行走系统包括发动机、变速箱、传动轴和后桥，发动机输出端连接变速箱的输入端，变速箱的输出端通过传动轴连接后桥；所述上装作业系统包括上装作业行走系统和上装作业动力系统，上装作业行走系统包括取力器、取力器液压油泵传动轴、液压油泵、马达后桥传动轴和马达，取力器的输入端连接发动机的输出端，取力器的输出端通过取力器液压油泵传动轴连接液压油泵的输入端，液压油泵的输出端连接马达的输入端，马达的输出端通过马达后桥传动轴连接后桥输入端；上装作业动力系统包括发动机后取力器和分动箱，发动机后取力器的输入端连接发动机的输出端，发动机后取力器的输出端连接分动箱的输入端，分动箱的输出端连接上装系统。

进一步地，后桥的输入端口还连接输入法兰，常规行走系统中，后桥的输入端口连接输入法兰；上装作业行走系统中，切断与输入法兰的连接，后桥的输入端连接后桥马达。

进一步地，控制系统的输出端还连接油门踏板，油门踏板的输出端分别连接发动机和液压油泵。

进一步地，上装系统包括第一上装系统和第二上装系统，分动箱输出第一上装动力和第二上装动力，第一上装动力连接第一上装系统，第二上装动力连接第二上装系统。

利用所述的一种混合式动力传动系统的专用车底盘的车辆控制方法，其特征是：包括车辆上装作业时前进的过程、车辆由上装作业时前进转为正常行走的过程、车辆上装作业时后退的过程和车辆上装作业时后退转为正常行走的过程。

进一步地，车辆上装作业时前进过程的步骤为，

S1-1，将选择开关调至FRONT档，使车辆满足准入条件1的要求，判断上装作业开关是否打开，如果没有打开，则重复步骤S1-1，如果打开，则转到步骤S1-2，

S1-2，使取力器开关结合，后桥连接后桥马达，

S1-3，判断准入条件2是否成立，如果不成立重复步骤S1-2和步骤S1-3，如果成立，转到步骤S1-4，

S1-4，发动机输出恒定转速，油门连接液压油泵，

S1-5，车辆开始上装作业。

进一步地，车辆由上装作业时前进转为正常行走过程的步骤为，

S2-1，将选择开关调至OFF档，使车辆满足准入条件1的要求，判断上装作业开关是否关闭，如果没有关闭，则重复步骤S2-1，如果关闭，则转到步骤S2-2，

S2-2，使取力器开关断开，后桥连接输入法兰，

S2-3，判断准入条件3是否成立，如果不成立重复步骤S2-2和步骤S2-3，如果成立，转到步骤S2-4，

S2-4，发动机恢复至怠速，油门连接发动机，

S2-5，车辆开始常规行走。

进一步地，车辆上装作业时后退过程的步骤为，

S3-1，将选择开关调至BACK档，使车辆满足准入条件5的要求，判断上装作业开关是否打开，如果没有打开，则重复步骤S3-1，如果打开，则转到步骤S3-2，

S3-2，使取力器开关结合，后桥连接后桥马达，

S3-3，判断准入条件2是否成立，如果不成立重复步骤S3-2和步骤S3-3，如果成立，转到步骤S3-4，

S3-4，倒车灯亮，油门连接液压油泵，

S3-5，车辆开始上装作业。

进一步地，车辆由上装作业时后退转为正常行走过程的步骤为，

S4-1，将选择开关调至OFF档，使车辆满足准入条件5的要求，判断上装作业开关是否关闭，如果没有关闭，则重复步骤S4-1，如果关闭，则转到步骤S4-2，

S4-2，使取力器开关断开，后桥连接输入法兰，

S4-3，判断准入条件4是否成立，如果不成立重复步骤S4-2和步骤S4-3，如果成立，转到步骤S4-4，

S4-4，发动机恢复至怠速，油门连接发动机，

S4-5，车辆开始常规行走。

本发明的有益效果是：

1、车辆无论在常规行走模式还是上装作业模式下，均通过发动机提供动力，且两种模式直接独立、互不制约，满足车辆常规行驶的高车速运行要求和作业工况下低车速且无级变速的要求，切换时操作简单，减轻司机的负担，且价格合理。

2、油门踏板的输出端分别连接发动机和液压油泵，在两种模式下均通过油门控制车速，操作简单，避免司机产生操作混乱，保证行车安全。

3、后桥的输入端分别连接输入法兰和后桥马达，在两种模式下自由切换输入端的连接设备，设计简单，节省成本。

4、在上装系统需要多个动力时，通过分动箱将发动机后取力分为多个上装动力，分别为上装系统提供上装动力，保留变速箱后取力为液压系统提供动力，设计巧妙合理，实现动力取力器的空间集中，减少新增取力装置，节省底盘空间和设计成本。

附图说明

图1是本发明专用车底盘的结构示意图；

图2是利用本发明专用车底盘的车辆前进时的系统控制流程图；

图3是利用本发明专用车底盘的车辆后退时的系统控制流程图。

其中，1发动机、2变速箱、3取力器液压油泵传动轴、4液压油泵、5传动轴6后桥、7马达后桥传动轴、8马达、9油箱散热器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

本发明提供了一种混合式动力传动系统的专用车底盘，它包括常规行走系统、上装作业系统和控制系统；上装作业系统包括上装作业行走系统和上装作业动力系统，控制系统的输出端分别连接常规行走系统的输入端、上装作业行走系统的输入端和上装作业动力系统的输入端，控制系统的输入端连接选择开关。

如图1所示，专用车底盘包括发动机1、变速箱2、取力器液压油泵传动轴3、液压油泵4、传动轴5、后桥6、马达后桥传动轴7、马达8、油箱散热器9和取力器10。

常规行走系统包括发动机1、变速箱2、传动轴5和后桥6，发动机1输出端连接变速箱2的输入端，变速箱2的输出端通过传动轴5连接后桥6实现车辆常规行走的要求；上装作业行走系统包括取力器10、取力器液压油泵传动轴3、液压油泵4、马达后桥传动轴7和马达8，取力器10的输入端连接发动机1的输出端，取力器10的输出端通过取力器液压油泵传动轴3连接液压油泵4的输入端，液压油泵4的输出端连接马达8的输入端，马达8的输出端通过马达后桥传动轴7连接后桥6实现车辆作业模式下的低速行走；上装作业动力系统包括发动机后取力器和分动箱，发动机后取力器的输入端连接发动机1的输出端，发动机后取力器的输出端连接分动箱的输入端，分动箱的输出端连接上装系统。

实际应用中，上装作业动力系统通常会要求多个动力来源，上装要求的作业功率也可能不同，比如洗扫车，需要提供洗和扫两套动力来源，利用分动箱把动力从发动机后取力分出来，即分动箱输出两个动力，分别给洗和扫提供上装动力。这样设计下，车辆上装作业中行走的动力来源即可以通过变速箱后取力提供。对于上装而言实现取力器的空间集中，对于作业行走系统而言也是只有唯一的取力源。

控制模块通过外接的选择开关选择实现车辆常规行走系统或作业行走系统的选择控制，当选择车辆进行常规行走时，常规行走系统工作，即常规的动力传动系统，通过发动机1将动力传递给变速箱2，变速箱2将动力通过传动轴5将动力传递到后桥6，实现车辆的常规行走。通过油门踏板控制发动机来实现车速的控制，传动轴5的动力通过输入法兰传送到后桥6.

当选择车辆进行上装作业时，上装作业行走系统和上装作业动力系统同时工作，液压驱动车辆行走的动力传动系统是取力器10通过取力器液压油泵传动轴3将机械能传递到液压油泵4，液压油泵4控制不同的液压油的流量来控制马达8的输出功率，马达8将液压能转化为机械能之后通过马达后桥传动轴7将动力传递到后桥6，实现上装作业模式下的低速无极变速的车辆行走。同时油门踏板由控制发动机1切换为控制液压油泵4，不同的踏板行程对应不同的液压油泵4的输入值，获得不同的压力能，马达8将不同的压力能转化为机械能，输出不同的转速，驱动后桥6实现车速的变化。上装作业动力系统将发动机后取力器的机械能传递给分动箱，分动箱将机械能分成不同的动力输出分别提供给上装系统。

如图2、3所示分别为利用本发明的专用车底盘的车辆在前进及后退时电子控制的流程图，其中准入条件1：空挡信号、车速信号≤3km/h、离合踩下的信号、油门输入为0的信号；准入条件2：取力器开关到位、后桥开关到位；准入条件3：取力器开关断开、后桥断开；准入条件4：取力器开关断开；准入条件5：空挡信号、车速信号≤3km/h、离合踩下的信号、油门输入为0的信号，上装作业开关为OFF。

取力器开关结合是指，发动机后取力器连接液压油泵，变速箱取力器连接分动箱。取力器开关断开是指发动机后取力器断开与液压油泵的连接，变速箱取力器断开与分动箱的连接。

如图2所示，车辆前进时，按下上装作业选择开关至FRONT后，控制系统判断准入条件1是否成立，直至准入条件中有所有信号都满足后，控制系统控制取力器开关结合，驱动后桥开关切换至后桥马达，系统判断取力器开关是否到位、后桥开关是否到位。如果条件不满足，按下上装作业的选择开关无效，直至取力器开关到位、后桥开关到位后，发动机输出恒定转速1500r/min,油门与发动机断开，接管液压油泵，开始进行上装作业。上装作业工作过程中，为了保护马达不被反拖，不允许有挂挡。考虑到挂挡是机械动作，无法通过控制系统进行控制，所以上装作业工作过程中会判断离合信号，如果有踩离合的动作，控制系统收到离合信号，后桥将会切换为常规传动。

选择开关由FRONT切换至OFF状态，即由上装前进转为常规行走时，系统判断准入条件1是否成立，直至准入条件中有所有信号都满足后，控制系统控制取力器断开，此时整个上装作业的动力源全部断开，系统判断取力器断开是否到位，如果不到位，开关无效，回到初始状态，不执行任何操作。取力器断开后，驱动发动机回复至怠速，油门与液压操纵系统断开，接管油门。上装开关执行OFF完毕。解除离合与后桥的关系，不再通过离合信号判断后桥的切换。

如图3所示，车辆倒退时，按下上装作业选择开关至BACK后，控制系统会判断准入条件5是否成立，直至准入条件中有所有信号都满足后，控制系统控制取力器开关结合，驱动后桥开关切换至后桥马达，系统判断取力器开关是否到位、后桥开关是否到位。如果条件不满足，按下上装作业的选择开关无效，直至取力器开关到位、后桥开关到位后，倒车灯亮,油门与发动机断开，接管液压油泵，开始进行上装后退作业。上装作业后退过程中，为了保护马达不被反拖，不允许有挂挡。考虑到挂挡是机械动作，无法通过控制系统进行控制，所以上装作业工作过程中会判断离合信号，如果有踩离合的动作，系统收到离合信号，后桥将会切换为常规传动。

选择开关由BACK切换至OFF状态，即由上装后退转为常规行走时，系统判断准入条件5是否成立，直至准入条件中所有信号都满足后，控制系统控制取力器断开，此时整个上装作业的动力源全部断开，系统判断取力器断开是否到位，如果不到位，开关无效，回到初始状态，不执行任何操作。取力器断开后，驱动发动机回复至怠速，油门与液压操纵系统断开，接管油门。上装开关执行OFF完毕，车辆开始常规行走。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合式动力传动系统的专用车底盘，其特征是：包括常规行走系统、上装作业系统和控制系统；控制系统的输出端分别连接常规行走系统的输入端和上装作业系统的输入端，控制系统的输入端连接选择开关，常规行走系统和上装作业系统均通过发动机提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种混合式动力传动系统的专用车底盘，其特征是：常规行走系统包括发动机、变速箱、传动轴和后桥，发动机输出端连接变速箱的输入端，变速箱的输出端通过传动轴连接后桥；所述上装作业系统包括上装作业行走系统和上装作业动力系统，上装作业行走系统包括取力器、取力器液压油泵传动轴、液压油泵、马达后桥传动轴和马达，取力器的输入端连接发动机的输出端，取力器的输出端通过取力器液压油泵传动轴连接液压油泵的输入端，液压油泵的输出端连接马达的输入端，马达的输出端通过马达后桥传动轴连接后桥输入端；上装作业动力系统包括发动机后取力器和分动箱，发动机后取力器的输入端连接发动机的输出端，发动机后取力器的输出端连接分动箱的输入端，分动箱的输出端连接上装系统。

3.根据权利要求2所述的一种混合式动力传动系统的专用车底盘，其特征是：后桥的输入端口还连接输入法兰，常规行走系统中，后桥的输入端口连接输入法兰；上装作业行走系统中，切断与输入法兰的连接，后桥的输入端连接后桥马达。

4.根据权利要求3所述的一种混合式动力传动系统的专用车底盘，其特征是：控制系统的输出端还连接油门踏板，油门踏板的输出端分别连接发动机和液压油泵。

5.根据权利要求2所述的一种混合式动力传动系统的专用车底盘，其特征是：上装系统包括第一上装系统和第二上装系统，分动箱输出第一上装动力和第二上装动力，第一上装动力连接第一上装系统，第二上装动力连接第二上装系统。

6.利用权利要求4所述的一种混合式动力传动系统的专用车底盘的车辆控制方法，其特征是：包括车辆上装作业时前进的过程、车辆由上装作业时前进转为正常行走的过程、车辆上装作业时后退的过程和车辆由上装作业时后退转为正常行走的过程。

7.根据权利要求6所述的车辆控制方法，其特征是：车辆上装作业时前进过程的步骤为，

S1-1，将选择开关调至FRONT档，使车辆满足准入条件1的要求，判断上装作业开关是否打开，如果没有打开，则重复步骤S1-1，如果打开，则转到步骤S1-2，

S1-2，使取力器开关结合，后桥连接后桥马达，

S1-3，判断准入条件2是否成立，如果不成立重复步骤S1-2和步骤S1-3，如果成立，转到步骤S1-4，

S1-4，发动机输出恒定转速，油门连接液压油泵，

S1-5，车辆开始上装作业。

8.根据权利要求6所述的车辆控制方法，其特征是：车辆由上装作业时前进转为正常行走过程的步骤为，

S2-1，将选择开关调至OFF档，使车辆满足准入条件1的要求，判断上装作业开关是否关闭，如果没有关闭，则重复步骤S2-1，如果关闭，则转到步骤S2-2，

S2-2，使取力器开关断开，后桥连接输入法兰，

S2-3，判断准入条件3是否成立，如果不成立重复步骤S2-2和步骤S2-3，如果成立，转到步骤S2-4，

S2-4，发动机恢复至怠速，油门连接发动机，

S2-5，车辆开始常规行走。

9.根据权利要求6所述的车辆控制方法，其特征是：车辆上装作业时后退过程的步骤为，

S3-1，将选择开关调至BACK档，使车辆满足准入条件5的要求，判断上装作业开关是否打开，如果没有打开，则重复步骤S3-1，如果打开，则转到步骤S3-2，

S3-2，使取力器开关结合，后桥连接后桥马达，

S3-3，判断准入条件2是否成立，如果不成立重复步骤S3-2和步骤S3-3，如果成立，转到步骤S3-4，

S3-4，倒车灯亮，油门连接液压油泵，

S3-5，车辆开始上装作业。

10.根据权利要求8所述的车辆控制方法，其特征是：车辆由上装作业时后退转为正常行走过程的步骤为，

S4-1，将选择开关调至OFF档，使车辆满足准入条件5的要求，判断上装作业开关是否关闭，如果没有关闭，则重复步骤S4-1，如果关闭，则转到步骤S4-2，

S4-2，使取力器开关断开，后桥连接输入法兰，

S4-3，判断准入条件4是否成立，如果不成立重复步骤S4-2和步骤S4-3，如果成立，转到步骤S4-4，

S4-4，发动机恢复至怠速，油门连接发动机，

S4-5，车辆开始常规行走。