CN110758115A - 一种纯电动环卫车及其动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动环卫车及其动力系统，动力系统包括第一电机、第一变速箱、第二电机、第二变速箱、动力传动轴和作业装置，第一电机和第二电机分别通过相应的变速箱连接动力传动轴，第一电机和第二电机能够单独或者共同输出动力，而且，电机分别通过对应的变速箱能够实现减速增扭或者增速减扭。该动力系统能够同时满足车辆高速行驶和大扭矩需求，提升系统工作效率。而且，无需采用扭矩和输出速度均较大的电机，降低成本。并且，根据不同的工况选择单独一个电机运行或者两个电机同时运行，能够保证电机不管在什么工况下，均能够工作在高效运行区间内，提升电机运行效率，避免出现“大马拉小车”的现象，降低车辆能耗。

Description

一种纯电动环卫车及其动力系统

技术领域

本发明涉及一种纯电动环卫车及其动力系统。

背景技术

随着环境污染问题日益严峻，城市功能车辆正逐步向新能源车辆转变，由于环卫车辆无需较长的工作历程和工作时间的特殊性，纯电动环卫车完全可以满足环卫车辆正常工作和行驶需求。目前纯电动环卫车动力系统主要存在以下问题：纯电动环卫车尤其是垃圾运输车辆，在垃圾场倾倒垃圾时受限于路况，有时需要很大的爬坡能力，但是在车辆正常行驶或者市区作业时又用不到这么大的爬坡能力。为了解决上述问题，授权公告号为CN103465761B的中国专利文件公开了一种电动环卫车，包括动力电池、驱动电机、离合器变速箱和传动轴，驱动电机连接离合器变速箱的一侧，离合器变速箱的另一侧连接传动轴，传动轴将动力传输至后桥。变速箱能够实现减速增扭和增速减扭，能够在需要较大扭矩时提供比较大的扭矩，在不需要较大扭矩时提供较小的扭矩，满足较快速度要求。但是，该环卫车中只有一个驱动电机，一个电机的输出扭矩有限，在很多情况下，环卫车所需的扭矩很大，只通过一个电机和一个变速箱无法满足大扭矩需求，而且，很多情况下，环卫车所需的速度很大，比如在环卫车返程时，一个电机和一个变速箱也无法满足高速需求，因此，该电动环卫车工作效率较低。并且，如果想要同时满足车辆高速行驶和大扭矩需求，必然需要电机扭矩和输出速度均较大的电机，就需要投入很大的成本，即便使用同时满足上述两个条件的电机，在垃圾运输倾倒等特殊工况下，车辆爬坡需要驱动电机具备极大的驱动扭矩，而车辆正常行驶时电机使用扭矩较小，因此，电机的运行扭矩范围很大，在很多运行情况下，电机的工作点差，效率低，形成“大马拉小车”的现象，导致车辆能耗较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动环卫车动力系统，用以解决现有的环卫车动力系统的工作效率较低的问题。本发明同时提供一种纯电动环卫车，用以解决现有的环卫车中的动力系统工作效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

一种纯电动环卫车动力系统，包括第一动力机构、第二动力机构、动力传动轴和作业装置，所述第一动力机构包括第一电机和第一变速箱，所述第二动力机构包括第二电机和第二变速箱，所述第一电机连接所述第一变速箱的一端，所述第二电机的第一动力输出端连接所述第二变速箱的一端，所述第一变速箱的另一端和第二变速箱的另一端通过耦合装置连接所述动力传动轴，所述第二电机的第二动力输出端通过离合器机构连接所述作业装置。

第一电机和第二电机分别通过相应的变速箱连接动力传动轴，那么，第一电机和第二电机能够单独或者共同输出动力，而且，电机分别通过对应的变速箱能够实现减速增扭或者增速减扭。在变速箱的作用下，系统总输出扭矩是这两个电机输出扭矩之和，而且，在两个电机共同驱动下，能够满足环卫车高速行驶需求，因此，该动力系统能够同时满足车辆高速行驶和大扭矩需求，提升系统工作效率。而且，由于是两个电机共同作用，因此，对于任意一个电机，均可以通过变速箱实现减速增扭，那么，无需采用扭矩和输出速度均较大的电机，虽然电机个数增加，但是，投入成本相较于采用大成本的电机，成本降低了很多。并且，根据不同的工况选择单独一个电机运行或者两个电机同时运行，能够保证电机不管在什么工况下，均能够工作在高效运行区间内，保证电机运行在最优工作点附近，提升电机运行效率，避免出现“大马拉小车”的现象，降低车辆能耗。另外，根据不同的车速和工况需求选择第一电机和第一变速器、第二电机和第二变速器或者两个电机和两个变速器联合动力输出，使得在满足车辆工况行驶需求的前提下，选择最优的动力输出组合，使得动力系统效率达到最优，从而提升系统效率。

进一步地，所述第一动力机构和第二动力机构并排设置。第一动力机构和第二动力结构并排布置，缩短了动力系统轴向长度，便于系统在车辆中的布置，降低了布置难度，而且，消除了后纵置动力系统尺寸的制约，提高了系统的适用范围。

进一步地，所述动力系统包括动力电池，所述动力电池通过集成电机控制器供电连接所述第一电机和第二电机。

进一步地，所述第二电机为双轴伸电机，所述第二电机的第一动力输出端和第二动力输出端分别由第二电机的两端引出，能够降低系统复杂程度。

一种纯电动环卫车，包括一种动力系统，所述动力系统包括第一动力机构、第二动力机构、动力传动轴和作业装置，所述第一动力机构包括第一电机和第一变速箱，所述第二动力机构包括第二电机和第二变速箱，所述第一电机连接所述第一变速箱的一端，所述第二电机的第一动力输出端连接所述第二变速箱的一端，所述第一变速箱的另一端和第二变速箱的另一端通过耦合装置连接所述动力传动轴，所述第二电机的第二动力输出端通过离合器机构连接所述作业装置。

进一步地，所述第一动力机构和第二动力机构并排设置。

进一步地，所述动力系统包括动力电池，所述动力电池通过集成电机控制器供电连接所述第一电机和第二电机。

进一步地，所述第二电机为双轴伸电机，所述第二电机的第一动力输出端和第二动力输出端分别由第二电机的两端引出。

附图说明

图1是纯电动环卫车动力系统构型图。

具体实施方式

纯电动环卫车实施例

本实施例提供一种纯电动环卫车，包括一种动力系统，当然，还包括其他的组成部分，由于其他的组成部分不是环卫车的保护重点，这里就不再具体说明。

如图1所示，动力系统包括电机1、电机2、变速箱1、变速箱2、动力传动轴和作业装置，其中，变速箱1和变速箱2均以自动变速箱为例，进一步地，为两档变速箱。电机1连接自动变速箱1的一端(即自动变速箱1的输入轴)，电机2为双轴伸电机，电机2的第一动力输出端连接自动变速箱2的一端(即自动变速箱2的输入轴)，自动变速箱1的另一端和自动变速箱2的另一端通过耦合装置连接动力传动轴，动力输出轴输出连接车桥，可以实现两个自动变速箱中任意一个输出扭矩驱动车辆行驶，也可以实现两个自动变速箱联合同时驱动车辆行驶。电机2的第二动力输出端通过离合器机构连接上装作业装置，这里，离合器机构以自动离合器为例。因此，电机1用于驱动车辆行驶，电机2同时用于带动上装作业装置运行以及驱动车辆行驶。

定义第一动力机构和第二动力机构，其中，第一动力机构包括电机1和自动变速箱1，第二动力机构包括电机2和自动变速箱2。如图1所示，第一动力机构和第二动力机构并排设置，即电机1和电机2采用不同轴布置方式，通常情况下，第一动力机构的动力轴所在直线与第二动力机构的动力轴所在直线平行设置。这种布置方式能够缩短动力系统的轴向尺寸，而且，能够消除后纵置动力系统尺寸的制约，提高了系统的适用范围，从而保证动力系统具有更加广泛的车型应用。

另外，动力系统中的动力电池通过集成电机控制器供电连接电机1和电机2。

上述中，电机2为双轴伸电机，能够降低系统复杂度，避免使用其他的动力传动机构，当然，作为更加一般的实施方式，电机2也可以是常规的电机，电机的输出轴输出连接自动变速箱2的输入轴，而且，在电机的输出轴上装配有齿轮等机构，人为添加一个动力输出端，然后通过传动链条等传动机构传动连接自动离合器。

因此，通过电机1、电机2以及两个自动变速箱的相互配合，实现电机1单独驱动、电机2单独驱动、双电机联合驱动等多个工作模式。采用自动变速箱能够提高系统爬坡性能，系统动力性好，满足特殊爬坡能力需求。电机1和自动变速箱1连接，根据工况切换自动变速箱1的档位以满足车辆高车速和大爬坡工况需求。电机2的一端和自动变速箱2连接，电机2的另一端通过自动离合器与环卫车辆风机、水泵、油泵等上装工作装置连接，在驱动车辆行驶时功能和电机1与自动变速箱1的功能相同，可以根据路况不同选择电机1或者电机2驱动，从而达到经济性或者动力性最优的目的，实现电机2的双重作用，保证了车辆超大爬坡能力需求。而且，基于变速箱的减速增扭作用，可以选择较小扭矩的电机，从而降低成本，且通过不同档位选择使得电机处于高效率区域工作，提高系统效率。同时通过自动离合器的锁止和关闭以及自动变速箱2的空档和其他档位的切换，实现电机2同时驱动上装工作装置作业以及驱动车辆行驶。制动时可以根据制动功率需求调节两个电机的工作模式，可以单独控制电机1、电机2或两个电机同时工作，以保证最大的制动能量回收。

假设电机1的扭矩和功率大于电机2的扭矩和功率，该动力系统实现多种驱动模式和制动模式，以下分别具体说明：

纯电动驱动模式1：

自动离合器断开，电机1单独驱动车辆行驶，动力通过电机1输出传递给自动变速箱1，经自动变速箱1减速增扭后传递给动力输出轴用于驱动整车行驶。根据不同的车速和工况需求，自动变速箱1选择不同的工作档位，使得在满足车辆工况行驶需求的前提下，电机1始终处于高效率区域工作，从而提升系统效率。此模式下自动变速箱2处于空档状态，使得电机2无转速，从而降低系统机械损失。该模式通常适用于车辆上装作业装置不工作，车辆中低速行驶。

纯电动驱动模式2：

自动离合器断开，电机2单独驱动车辆行驶，动力通过电机2输出传递给自动变速箱2，经自动变速箱2减速增扭后传递给动力输出轴用于驱动整车行驶。根据不同的车速和工况需求，自动变速箱2选择不同的工作档位，使得在满足车辆工况行驶需求的前提下，电机2始终处于高效率区域工作，从而提升系统效率。此模式下自动变速箱1处于空档状态，使得电机1无转速，从而降低系统机械损失。该模式通常适用于中高速行驶模式。

纯电动驱动模式3：

自动离合器断开，电机1和电机2同时驱动车辆行驶，电机1输出动力传递给自动变速箱1，通过自动变速箱1中的齿轮传递给动力输出轴，电机2输出扭矩通过自动变速箱2传递给动力输出轴，用于驱动车辆行驶。该模式通常适用于大坡度车辆中低速行驶模式。

纯电动驱动模式4：

自动离合器结合，电机1单独驱动车辆行驶，动力通过电机1输出传递给自动变速箱1，经自动变速箱1减速增扭后传递给动力输出轴用于驱动整车行驶。根据不同的车速和工况需求，自动变速箱1选择不同的工作档位，使得在满足车辆工况行驶需求的前提下，电机1始终处于高效率区域工作，从而提升系统效率。自动变速器2处于空档状态，从而降低系统机械损失。电机2输出扭矩通过自动离合器传递给上装作业装置，驱动上装作业装置工作。该模式通常适用于车辆中低速边行驶边作业模式。

纯电动驱动模式5：

自动离合器结合，电机1和电机2同时驱动车辆行驶，电机1输出动力传递给自动变速箱1，通过自动变速箱1中的齿轮传递给动力输出轴，电机2输出扭矩分为两部分，一部分用于驱动上装作业装置工作，另一部分通过自动变速箱2传递给动力输出轴用于驱动车辆行驶。该模式通常适用于大坡度车辆中低速边行驶边作业模式。

纯电动作业模式：

自动离合器结合，自动变速箱2处于空档状态，电机2单独驱上装作业装置作业，电机2输出扭矩完全用于驱动上装作业装置。该模式通常适用于原地作业模式。

制动模式1：

自动离合器断开，此模式下电机1单独工作，用于制动能力回收。该模式通常适用于低车速制动模式。

制动模式2：

自动离合器断开，此模式下电机2单独工作，用于制动能力回收。该模式通常适用于中车速制动模式。

制动模式3：

自动离合器断开，此模式下电机1和电机2同时工作，用于制动能力回收。该模式通常适用于大扭矩制动、持续下坡制动或者高车速制动模式。

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。

纯电动环卫车动力系统实施例

本实施例提供一种纯电动环卫车动力系统，由于该动力系统在上述环卫车实施例中已给出了详细地描述，本实施例就不再具体说明。

Claims (8)

1.一种纯电动环卫车动力系统，其特征在于，包括第一动力机构、第二动力机构、动力传动轴和作业装置，所述第一动力机构包括第一电机和第一变速箱，所述第二动力机构包括第二电机和第二变速箱，所述第一电机连接所述第一变速箱的一端，所述第二电机的第一动力输出端连接所述第二变速箱的一端，所述第一变速箱的另一端和第二变速箱的另一端通过耦合装置连接所述动力传动轴，所述第二电机的第二动力输出端通过离合器机构连接所述作业装置。

2.根据权利要求1所述的纯电动环卫车动力系统，其特征在于，所述第一动力机构和第二动力机构并排设置。

3.根据权利要求1或2所述的纯电动环卫车动力系统，其特征在于，所述动力系统包括动力电池，所述动力电池通过集成电机控制器供电连接所述第一电机和第二电机。

4.根据权利要求1或2所述的纯电动环卫车动力系统，其特征在于，所述第二电机为双轴伸电机，所述第二电机的第一动力输出端和第二动力输出端分别由第二电机的两端引出。

5.一种纯电动环卫车，包括一种动力系统，其特征在于，所述动力系统包括第一动力机构、第二动力机构、动力传动轴和作业装置，所述第一动力机构包括第一电机和第一变速箱，所述第二动力机构包括第二电机和第二变速箱，所述第一电机连接所述第一变速箱的一端，所述第二电机的第一动力输出端连接所述第二变速箱的一端，所述第一变速箱的另一端和第二变速箱的另一端通过耦合装置连接所述动力传动轴，所述第二电机的第二动力输出端通过离合器机构连接所述作业装置。

6.根据权利要求5所述的纯电动环卫车，其特征在于，所述第一动力机构和第二动力机构并排设置。

7.根据权利要求5或6所述的纯电动环卫车，其特征在于，所述动力系统包括动力电池，所述动力电池通过集成电机控制器供电连接所述第一电机和第二电机。

8.根据权利要求5或6所述的纯电动环卫车，其特征在于，所述第二电机为双轴伸电机，所述第二电机的第一动力输出端和第二动力输出端分别由第二电机的两端引出。

Images