CN110053472A - 一种军用底盘用混合动力总成 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种军用底盘用混合动力总成，包括前驱动桥、蓄电池和至少一个后驱动桥；前驱动桥包括内燃机、离合器、第一电机和前桥；内燃机的输出端通过离合器与第一电机的第一端相连；第一电机的第二端与蓄电池的第一端相连，第三端与前桥相连；该内燃机用于为第一电机提供动力以通过该第一电机驱动前桥；或，为第一电机提供动力以通过该第一电机为蓄电池供电，第一电机获取蓄电池的电能以驱动后前桥；后驱动桥包括第二电机和后桥；该第二电机获取蓄电池的电能以驱动后桥；本发明中各驱动桥之间不设驱动轴，各驱动桥均独立工作；驱动模式为全电驱而非传统的机械模式，在满足持续工作的需要的前提下节省了更多的底盘空间。

Description

一种军用底盘用混合动力总成
技术领域
本发明属于车辆动力系统技术领域，更具体地，涉及一种军用底盘用混合动力总成，可以应用于与车辆驱动有关的直接的车辆使用，也可应用于电气化的武器或将车辆电气系统接入供电网络来为军事基地或者其他军用车辆供电等这类意义上的非直接应用。
背景技术
动力总成指的是车辆上产生动力，并将动力传递到路面的一系列零部件组件。目前在用的军用底盘动力主要由内燃机提供，其动力总成包括分动器、差速器、传动轴以及耦合器等组件，这种动力总成结构复杂、占用空间大；由于军用车辆特殊的应用环境，要求军用车辆必须具有足够大的底盘空间，除了安装动力总成之外，还要安装用于对抗地雷的底盘防护装甲，目的在于提升军用车辆应对来自底部的地雷的生存能力。而传统的动力总成应用于军事车辆时，由于其结构复杂、占用空间大，导致军事车辆底盘没有足够空间来安装防护装甲，不仅危险系数大，而且燃油运输成本较高。
授权公告号CN102514479B的发明专利公开了一种“增程式电动汽车动力系统”，申请公布号CN108340901A的发明专利公开了一种“多动力混合驱动工程运输车控制系统及其控制方法”，这两篇公开专利虽然均采用了内燃机驱动和电动驱动这一混合驱动模式，但是其动力系统中均设有变速箱，变速箱上设置前输出轴和后输出轴；不管是内燃机驱动还是电动驱动模式，均是通过变速箱传输动力至输出轴从而驱动前桥或后桥；例如，当纯电动驱动模式时，动力路线为前驱动电机-离合器-变速箱-前输出轴-离合器-前桥；当电池续航不足时，动力路线为内燃机-离合器-前驱动电机-离合器-变速箱-前输出轴-离合器-前桥；这种动力模式仍然是传统的机械驱动模式，动力总成中需要设置变速箱、输出轴等组件，占用底盘空间；并且其驱动模式仅是电动模式+传统机械模式的简单叠加，变速箱、输出轴等组件限定了电动模式和传统机械模式的车桥，可变性较差，所需要的空间为电动驱动和机械驱动的叠加，控制模式为电驱+油驱的叠加，切换过程复杂。相同空间要求下，该系统可预留的空间更小，不能满足军用车辆的需要。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种军用底盘用混合动力总成，各驱动桥均独立工作，桥之间不设连接轴、驱动轴；驱动模式为全电驱而非传统的机械模式，各部件通过电缆连接，在满足持续工作的需要的前提下节省了更多的空间供装甲、防护等用途，其目的在于解决现有的采用电动驱动和内燃机驱动的混合驱动系统的存在的结构复杂、占用空间大问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种军用底盘用混合动力总成，包括前驱动桥、蓄电池和至少一个后驱动桥；
所述前驱动桥包括内燃机、离合器、第一电机和前桥；所述内燃机的输出端通过离合器与第一电机的第一端相连；所述第一电机的第二端与蓄电池的第一端相连，第三端与前桥相连；该内燃机用于为第一电机提供动力以通过该第一电机驱动前桥；或，内燃机为第一电机提供动力以通过该第一电机为所述蓄电池供电，第一电机获取蓄电池的电能以驱动前桥；
所述后驱动桥包括第二电机和后桥；所述第二电机的第一端与蓄电池的第二端相连，第二端与后桥相连；该第二电机获取蓄电池的电能以驱动后桥。
优选的，上述军用底盘用混合动力总成，当所述蓄电池的电量较多且车辆低速行驶或者原地待命时，采用纯电动驱动模式，内燃机不工作，由蓄电池给第一电机供能以使第一电机驱动前桥。
优选的，上述军用底盘用混合动力总成，当所述蓄电池的电量不足且车辆低速行驶或者原地待命时，内燃机带动第一电机发电以给蓄电池充电，由蓄电池给第二电机供能以使第二电机驱动后桥。
优选的，上述军用底盘用混合动力总成，当进入非铺装路面、越野路面时，蓄电池分别给第一电机和第二电机供能，使第一电机驱动前桥、第二电机驱动后桥。
优选的，上述军用底盘用混合动力总成，当高速机动行驶在铺装路面上时，由内燃机带动第一电机直接驱动前桥，蓄电池给第二电机供能以使第二电机驱动后桥。
优选的，上述军用底盘用混合动力总成，还包括电子控制单元、内燃机控制器、第一电机控制器、至少一个第二电机控制器和驾驶模式选择单元，每个第二电机控制器对应控制一个第二电机；
所述内燃机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和驾驶模式选择模块均与电子控制单元通信连接；所述电子控制单元用于获取内燃机、第一电机、第二电机以及离合器的工作状态；根据所述驾驶模式选择单元接收的模式选择指令向内燃机、第一电机、第二电机或离合器发送控制指令，以使动力总成在不同的驾驶模式下工作。
优选的，上述军用底盘用混合动力总成，其电子控制单元采用DSP芯片和ARM芯片实现控制功能。
优选的，上述军用底盘用混合动力总成，其第二电机为中间电机或轮边电机。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的军用底盘用混合动力总成，不设变速箱，各驱动桥均独立工作，前桥之间没有驱动轴、若干个后桥之间没有驱动轴，采用串联式混动构架实现全电驱，没有传统的机械驱动模式，各部件之间通过电缆连接，节省了更多的空间来安装防护装甲，为车辆提供安全防护；
(2)本发明提供的军用底盘用混合动力总成，提供了四种不同的驱动方式与应对不同的行驶环境，内燃机的工作状态跟车辆轴的驱动处于解耦的状态，整个内燃机-第一电机模块与驱动轴没有任何机械连接，而仅通过电池、电缆进行能量的传递；由于内燃机不直接驱动车辆，因此内燃机可以始终处于最佳转速和热效能工作状态，燃油经济性非常高；并且内燃机的布置颠覆传统的汽车布局模式，放在任意位置都可以。
附图说明
图1是本发明实施例提供的军用底盘用混合动力总成的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的总控制器的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第一种纯电动驱动模式的动力路线图；
图4是本发明实施例提供的第一种柴油机与蓄电池混合驱动模式的动力路线图；
图5是本发明实施例提供的第二种纯电动驱动模式的动力路线图；
图6是本发明实施例提供的第二种柴油机与蓄电池混合驱动模式的动力路线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的军用底盘用混合动力总成的结构示意图；如图1所示，该军用底盘用混合动力总成包括前驱动桥、锂电池组和至少一个后驱动桥；
前驱动桥包括柴油机、离合器、电机M1和前桥；柴油机的输出端通过离合器与电机M1的第一端相连；电机M1的第二端与锂电池组的第一端相连，第三端与前桥相连；该柴油机用于为电机M1提供动力以通过该电机M1驱动前桥；或，柴油机为电机M1提供动力以通过该电机M1为锂电池组供电，电机M1获取锂电池组的电能以驱动后前桥；
后驱动桥包括电机M2和后桥；所述电机M2的第一端与锂电池组的第二端相连，第二端与后桥相连；该电机M2获取锂电池组的电能以驱动后桥。
本实施例中，动力总成中不设变速箱，各驱动桥均独立工作，前桥之间没有驱动轴、若干个后桥之间没有驱动轴，采用串联式混动构架实现全电驱，没有传统的机械驱动模式，各部件之间通过电缆连接，节省了更多的空间来安装防护装甲，为车辆提供安全防护。
作为本实施例的一个优选，该军用底盘用混合动力总成还包括总控制器；图2是本发明实施例提供的总控制器的结构示意图，如图2所示，该总控制器包括电子控制单元、柴油机控制器、第一电机控制器、至少一个第二电机控制器和驾驶模式选择单元，每个第二电机控制器对应控制一个电机M2；柴油机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和驾驶模式选择模块均与电子控制单元通信连接；
电子控制单元用于获取柴油机、电机M1、电机M2以及离合器的工作状态；驾驶模式选择单元用于接收驾驶人员输入的模式选择指令，电子控制单元根据该模式选择指令向柴油机、电机M1、电机M2或离合器发送控制指令，以控制动力总成在不同的驾驶模式下工作。本实施例将柴油机控制器、第一电机控制器和至少一个第二电机控制器设计在一个控制盒/柜中，统一由一块由DSP芯片和ARM芯片组成的总控板进行控制；本实施例提供的军用底盘用混合动力总成共有四种工作模式：
第一种纯电动驱动模式：当蓄电池的电量较多且车辆低速行驶或者原地待命时，采用纯电动驱动模式，柴油机不工作，离合器断开，由锂电池组给电机M1供能以使电机M1驱动前桥；图3是本发明实施例提供的第一种纯电动驱动模式的动力路线图。
第一种柴油机与蓄电池混合驱动模式：当锂电池组的电量不足且车辆低速行驶或者原地待命时，离合器吸合，柴油机带动电机M1发电以给蓄电池充电，由锂电池组给电机M2供能以使电机M2驱动后桥；图4是本发明实施例提供的第一种柴油机与蓄电池混合驱动模式的动力路线图。
第二种纯电动驱动模式：当需要短时间进入非铺装路面、越野路面时，需要驱动桥输出大扭矩，锂电池组分别给电机M1和电机M2同时供电，使电机M1驱动前桥、电机M2驱动后桥；图5是本发明实施例提供的第二种纯电动驱动模式的动力路线图。
第二种柴油机与蓄电池混合驱动模式：当高速机动行驶在铺装路面上时，由柴油机带动电机M1直接驱动前桥，锂电池组给电机M2供能以使电机M2驱动后桥；图6是本发明实施例提供的第二种柴油机与蓄电池混合驱动模式的动力路线图。
电机M1为电动发电一体机，电机M2采用中间电机或轮边电机。
当动力总成工作于第一种柴油机与蓄电池混合驱动模式时，虽然柴油机参与驱动过程，但柴油机的主要作用在于为锂电池组供电，通过锂电池组给电机M2供能以使电机M2驱动后桥；因此动力总成仍然是直接电动驱动；相比传统的内燃机驱动的载具，本发明中内燃机的工作状态跟车辆轴的驱动处于解耦的状态，整个内燃机-第一电机模块与驱动轴没有任何机械连接，而仅通过电池、电缆进行能量的传递。由于内燃机不直接驱动车辆，因此内燃机可以始终处于最佳转速和热效能工作状态，燃油经济性非常高。并且内燃机的布置颠覆传统的汽车布局模式，放在任意位置都可以。
本发明提供一种军用底盘用混合动力总成，既具备了内燃机驱动载具准备时间短(可加油)、燃油经济性高于传统柴油驱动车辆的优点，也具备了纯电驱动载具低速大扭矩、结构简单便于维修的特点。本发明主要的应用前景在于对隐身和底盘防护等生存性需求较高的战场快速支援载具、全地形车辆及发射载具，以及对电力需求较高的车辆。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种军用底盘用混合动力总成，其特征在于，包括前驱动桥、蓄电池和至少一个后驱动桥；
所述前驱动桥包括内燃机、离合器、第一电机和前桥；所述内燃机的输出端通过离合器与第一电机的第一端相连；所述第一电机的第二端与蓄电池的第一端相连，第三端与前桥相连；该内燃机用于为第一电机提供动力以通过该第一电机驱动前桥；或，内燃机为第一电机提供动力以通过该第一电机为所述蓄电池供电，第一电机获取蓄电池的电能以驱动前桥；
所述后驱动桥包括第二电机和后桥；所述第二电机的第一端与蓄电池的第二端相连，第二端与后桥相连；该第二电机用于获取蓄电池的电能以驱动后桥。
2.如权利要求1所述的军用底盘用混合动力总成，其特征在于，当采用第一种纯电动驱动模式时，内燃机不工作，由蓄电池给第一电机供能以使第一电机驱动前桥。
3.如权利要求1所述的军用底盘用混合动力总成，其特征在于，当采用第一种内燃机与蓄电池混合驱动模式时，内燃机带动第一电机发电以给蓄电池充电，由蓄电池给第二电机供能以使第二电机驱动后桥。
4.如权利要求1所述的军用底盘用混合动力总成，其特征在于，当采用第二种纯电动驱动模式时时，蓄电池分别给第一电机和第二电机供能，使第一电机驱动前桥、第二电机驱动后桥。
5.如权利要求1所述的军用底盘用混合动力总成，其特征在于，当采用第二种内燃机与蓄电池混合驱动模式时，由内燃机带动第一电机直接驱动前桥，蓄电池给第二电机供能以使第二电机驱动后桥。
6.如权利要求1～5任一项所述的军用底盘用混合动力总成，其特征在于，还包括电子控制单元、内燃机控制器、第一电机控制器、至少一个第二电机控制器和驾驶模式选择单元，一个第二电机控制器对应控制一个第二电机；
所述内燃机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和驾驶模式选择模块均与电子控制单元通信连接；所述电子控制单元用于获取内燃机、第一电机、第二电机以及离合器的工作状态；根据所述驾驶模式选择单元接收的模式选择指令向内燃机、第一电机、第二电机或离合器发送控制指令，以使动力总成在不同的驾驶模式下工作。
7.如权利要求6所述的军用底盘用混合动力总成，其特征在于，所述电子控制单元采用DSP芯片和ARM芯片实现控制功能。
8.如权利要求1或7所述的军用底盘用混合动力总成，其特征在于，所述第二电机为中间电机或轮边电机。
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