CN111114303A - 工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程技术领域，公开了一种工程机械，其中，所述工程机械包括主发动机(10)、第一电机(20)、第二电机(30)、蓄能装置(40)、行驶系统(50)和作业系统(60)，所述主发动机通过所述第一电机连接于所述行驶系统，所述第二电机连接于所述作业系统，所述第一电机和第二电机分别连接于所述蓄能装置，以能够通过所述蓄能装置供电。本发明的工程机械能够具有多种工作模式，其中包括分别通过主发动机和第二电机驱动行驶系统和作业系统，以确保主发动机和第二电机各自在经济高效区间工作，提高工作效率。

Description

工程机械

技术领域

本发明涉及工程技术领域，具体地涉及一种工程机械。

背景技术

工程机械(例如搅拌车、混凝土泵车等)是工程建设过程中不可缺少的设备，其通常具有用于使其工作机构(例如搅拌筒等)进行工作的工作系统和用于移动的行驶系统。现有的工程机械，通常使用发动机为工作系统和行驶系统提供驱动，例如，在工作系统工作时，即使行驶系统处于停车状态，发动机仍需启动，以向工作系统提供驱动力。而发动机此时并不能以最佳工况工作，导致效率不高且因高油耗导致的成本增加。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的效率、成本问题，提供一种工程机械，该工程机械具有更高的工作效率和降低的成本。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种工程机械，其中，所述工程机械包括第一电机、第二电机、蓄能装置、行驶系统和作业系统，所述第一电机连接于所述行驶系统，所述第二电机连接于所述作业系统，所述第一电机和第二电机分别连接于所述蓄能装置，所述第一电机能够用作电动机驱动行驶系统或用作发电机发电并将产生的电能存储在所述蓄能装置中。

优选地，所述第一电机、所述第二电机和所述蓄能组件中的至少一者包括AC/DC转换器，所述第一电机和/或所述第二电机通过所述AC/DC转换器连接于所述蓄能装置。

优选地，所述工程机械包括用于与外部电源连接的接口，所述接口包括用于给所述蓄能装置充电的充电口和/或与所述第二电机相连以通过外部电源驱动所述第二电机作业的供电口。

优选地，所述工程机械包括用于控制所述蓄能装置、所述行驶系统、所述第一电机和所述第二电机中的至少一者的操作的控制装置。

优选地，所述工程机械包括用于检测所述行驶系统和/或所述蓄能装置的工作参数的检测装置，所述控制装置设置为能够根据所述检测装置的反馈控制所述蓄能装置、所述第一电机和所述第二电机中的至少一者的操作。

优选地，所述控制装置设置为能够进行至少如下任意一种控制：

通过所述第一电机驱动所述行驶系统；

通过所述第二电机驱动所述作业系统；

通过所述第一电机将所述行驶系统的制动能量回收并存储在所述蓄能装置中。

优选地，所述工程机械包括主发动机，所述主发动机通过所述第一电机连接于所述行驶系统，以能够通过所述主发动机驱动所述行驶系统或者通过所述主发动机带动所述第一电机发电并将电能存储在所述蓄能装置中。

优选地，所述主发动机通过离合器连接于所述第一电机。

优选地，所述作业系统包括执行机构和连接于所述执行机构的传动装置，所述传动装置连接于所述第二电机。

优选地，所述传动装置包括减速机，所述第二电机能够用作发电机并将产生的电能存储在所述蓄能装置中，以回收执行机构产生的制动能量；或者，所述传动装置包括油泵组件。

优选地，所述工程机械为搅拌车，所述执行机构为搅拌筒，所述传动装置为减速机。

通过上述技术方案，本发明的工程机械能够具有多种工作模式，其中包括分别通过第一电机和第二电机驱动行驶系统和作业系统，以确保第一电机和第二电机各自在经济高效区间工作，提高工作效率。

附图说明

图1是说明本发明的工程机械的一种实施方式的各主要部分的关系示意图。

附图标记说明

10-主发动机，20-第一电机，30-第二电机，40-蓄能装置，41-AC/DC转换器，42-接口，50-行驶系统，51-变速箱，52-行走装置，60-作业系统，61-执行机构，62-传动装置，70-外部电源，80-离合器，90-控制装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明提供一种工程机械，其中，所述工程机械包括第一电机20、第二电机30、蓄能装置40、行驶系统50和作业系统60，所述第一电机20连接于所述行驶系统50，所述第二电机30连接于所述作业系统60，所述第一电机20和第二电机30分别连接于所述蓄能装置40，所述第一电机20能够用作电动机驱动行驶系统50或用作发电机发电并将产生的电能存储在所述蓄能装置40中。

本发明的工程机械能够具有多种工作模式，其中包括分别通过第一电机20和第二电机30驱动行驶系统50和作业系统60的纯电动模式，以确保第一电机20和第二电机30各自在经济高效区间工作，提高工作效率。

优选地，所述工程机械包括主发动机10，所述主发动机10通过所述第一电机20连接于所述行驶系统50。由此，本发明的工程机械还可以实现更多工作模式，其中包括分别通过主发动机10和第二电机30驱动行驶系统50和作业系统60，以确保主发动机10和第二电机30各自在经济高效区间工作。

具体的，当需要进行停车作业时，主发动机10可以关闭，通过蓄能装置40向第二电机30提供电力，以通过第一电机30在其经济高效区间驱动作业系统60进行作业，提高了作业效率。

另外，本发明的工程机械还可以具有其他工作模式，这在下文进行详细说明。

并且，本发明既能实现单独由电力驱动行驶和作业，又能实现单独由主发动机10驱动行驶和作业，还能由主发动机10驱动行驶，电力驱动作业。如此，可实现电力和主发动机10动力之间的互为备份和应急。

为实现更多工作模式，优选地，所述第一电机20和所述第二电机30分别能够用作发电机并将产生的电能存储在所述蓄能装置40中。

为便于电能的转换、存储，可以在蓄能装置30、第一电机20、第二电机30上设置相应的转换器，所述转换器优选能实现交流电与直流电的双向转换。具体的，所述第一电机20、所述第二电机30和所述蓄能组件40中的至少一者包括AC/DC转换器41，所述第一电机20和/或所述第二电机30通过所述AC/DC转换器41连接于所述蓄能装置40。在图1所示的实施方式中，蓄能装置40设置有AC/DC转换器41，以使第一电机20、第二电机30能够共用，简化了结构。

此外，为便于通过电能工作，所述工程机械可以包括用于与外部电源70连接的接口42，所述接口42包括用于给所述蓄能装置40充电的充电口和/或与所述第二电机30相连以通过外部电源驱动所述第二电机30作业的供电口。由此，在工程机械处于方便接电(有外部电源70)的状态下，可以通过充电口从外部电源70向蓄能装置40充电，并且可以通过供电口由电源向第二电机30直接供电而驱动作业系统。

本发明中，第一电机20也可以通过蓄能装置40供电而驱动行驶系统50。为此，可以使第一电机20选择性地连接到主发动机10。优选地，所述主发动机10通过离合器80连接于所述第一电机20。由此，当离合器80接合时，第一电机20与主发动机10连接；当离合器80断开接合时，第一电机10与主发动机10断开连接，此时可以与蓄能装置40连接并进行相关供电或充电的操作。在此需要说明的是，本发明所述离合器是指能实现动力切断与接通的装置或机构，例如，可以是汽车行业广泛使用的各种离合器。

为便于实现工程机械的多个操作模式，所述工程机械包括用于控制所述蓄能装置40、所述行驶系统50、所述第一电机20和所述第二电机30中的至少一者的操作的控制装置90。在具有主发动机10和离合器80的实施方式中，控制装置90优选能够控制所述离合器80、所述主发动机10中的至少一者的操作。

另外，控制装置90可以设置为根据行驶系统50和/或蓄能装置40的状态进行相应的控制，为此，所述工程机械包括用于检测所述行驶系统50和/或所述蓄能装置40的工作参数的检测装置，所述控制装置90设置为能够根据所述检测装置的反馈控制所述蓄能装置40、所述第一电机20和所述第二电机30中的至少一者的操作。

其中，根据所需控制的具体部件，控制装置90可以包括具体的元器件，例如可以包括电机控制器(所述第一电机20和/或所述第二电机30)、能量管理控制器(控制蓄能装置40)、离合器控制器(控制离合器80)、变速箱控制器(控制行驶系统50的变速箱51)、制动控制器(控制行驶系统50的制动器)等。

其中，根据所检测的工作参数，检测装置可以是各种适当类型，例如可以为行驶系统50的变速箱51的输出转速、扭矩、行驶系统50的行走装置52的车轮转速、蓄能装置40的电量、制动踏板的状态参数等。根据这些工作参数，控制装置90可以进行相应的控制。例如，当检测装置反馈行走装置52的车轮转速为0，则控制装置90判断此时为停车状态，当此时蓄能装置40的电量充足且通过作业系统60进行作业时，控制装置90可以控制蓄能装置40对第二电机30供电，以通过第二电机30驱动作业系统60工作。优选地，所述控制装置90设置为能够进行至少如下任意一种控制：

第一模式：通过所述第一电机20驱动所述行驶系统50；

第二模式：通过所述第二电机30驱动所述作业系统60；

第三模式：通过所述第一电机20将所述行驶系统50的制动能量回收并存储在所述蓄能装置40中。

在具有主发动机10的实施方式中，控制装置90还设置为能够进行如下至少如下任意一种控制：

第四模式：通过所述主发动机10驱动所述行驶系统50；

第五模式：通过所述主发动机10带动所述第一电机20发电并将电能存储在所述蓄能装置40中。

下面参考图1的实施方式详细说明上述各种模式的应用。

第一模式：此模式下通过第一电机20驱动行驶系统50，此时离合器80断开接合，通过蓄能装置40为第一电机20供电并通过第一电机20带动行驶系统50。具体的能量传递路线为：蓄能装置40→第一电机20→行驶系统50。这里，蓄能装置40可以外接电源，以将外接电源的电力提供给第一电机20。

第二模式：此模式下通过第二电机30驱动作业系统60，通过蓄能装置40为第二电机30供电并通过第二电机30带动作业系统60。具体的能量传递路线为：蓄能装置40→第二电机30→作业系统60。这里，蓄能装置40可以外接电源，以将外接电源的电力提供给第二电机30。

第三模式：此模式可以将行驶系统50在制动过程中的机械能回收并以电能形式存储在蓄能装置40中。此时离合器80可以断开接合，具体的能量传递路线为：行驶装置52→变速箱51→第一电机20→蓄能装置40。

第四模式：此模式下通过主发动机10驱动行驶系统50，此时，离合器80接合。具体的能量传递路线为：主发动机10→离合器80→变速箱51→行走装置52。

第五模式：此模式用于通过主发动机10充电，此时离合器80接合，主发动机10带动第一电机20向蓄能装置40充电。此时，变速箱51挂空档，工程机械处于停车状态，具体的能量传递路线为：主发动机10→离合器80→第一电机20→蓄能装置40。

其中，第五模式尤其适用于临时停车的情况(例如等红灯)，主发动机10无需空转或反复启停。

当然，上述模式也可以在互不干扰的情况下混合使用。例如，可以具有行驶作业模式：此时行驶系统50处于行驶状态且作业系统60处于作业状态(例如混凝土搅拌车在行驶过程中搅拌筒同时进行搅拌)。此时，混合了上述第一模式和第三模式，主发动机10用于驱动行驶系统50，蓄能装置40向第二电机30供电，第二电机30驱动作业系统60。

此外，所述作业系统60包括执行机构61(例如搅拌筒、伸缩臂架等)和连接于所述执行机构61的传动装置62，所述装置62连接于所述第二电机30。根据各种具体的执行机构61，传动装置62可以采用相应的形式。例如，当执行机构61为电动类型(例如搅拌筒)，则传动装置62可以为减速机；当执行机构61为液压驱动类型(例如伸缩臂架)，则传动装置62可以为油泵组件。

其中，当传动装置62为减速机等类型以驱动电动类型的执行机构61时，可以将作业系统60在制动过程中的机械能回收并存储在蓄能装置40中。具体的能量传递路线为：作业系统60→第二电机30→蓄能装置40。以搅拌车为例，传动装置62为减速机，执行机构61为搅拌筒，当搅拌筒转速由高速降为低速或搅拌筒停止时，可以通过第二电机30回收在搅拌筒回转制动过程中的机械能，并存储在蓄能装置40中。

本发明中，可以先通过控制装置90判断蓄能装置40的电量状态，并根据所回收的机械能(例如行驶系统50、执行机构61的制动力、主发动机10的状态)因素来控制对蓄能装置40充电的工作模式的选择和启用。

此外，本发明中，第一电机20还可以用作主发动机10的启动马达，具体的，离合器80部分地接合，蓄能装置40为第一电机20供电以使第一电机20向主发动机10提供扭矩(例如扭矩斜坡上升)，以启动主发动机10。当主发动机10的转速达到第一电机20的转速，即可完全接合离合器80。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本发明包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括第一电机(20)、第二电机(30)、蓄能装置(40)、行驶系统(50)和作业系统(60)，所述第一电机(20)连接于所述行驶系统(50)，所述第二电机(30)连接于所述作业系统(60)，所述第一电机(20)和第二电机(30)分别连接于所述蓄能装置(40)，所述第一电机(20)能够用作电动机驱动行驶系统(50)或用作发电机发电并将产生的电能存储在所述蓄能装置(40)中。

2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，所述第一电机(20)、所述第二电机(30)和所述蓄能组件(40)中的至少一者包括AC/DC转换器(41)，所述第一电机(20)和/或所述第二电机(30)通过所述AC/DC转换器(41)连接于所述蓄能装置(40)。

3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括用于与外部电源(70)连接的接口(42)，所述接口(42)包括用于给所述蓄能装置(40)充电的充电口和/或与所述第二电机(30)相连以通过外部电源驱动所述第二电机(30)作业的供电口。

4.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括用于控制所述蓄能装置(40)、所述行驶系统(50)、所述第一电机(20)和所述第二电机(30)中的至少一者的操作的控制装置(90)。

5.根据权利要求4所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括用于检测所述行驶系统(50)和/或所述蓄能装置(40)的工作参数的检测装置，所述控制装置(90)设置为能够根据所述检测装置的反馈控制所述蓄能装置(40)、所述第一电机(20)和所述第二电机(30)中的至少一者的操作。

6.根据权利要求5所述的工程机械，其特征在于，所述控制装置(90)设置为能够进行至少如下任意一种控制：

通过所述第一电机(20)驱动所述行驶系统(50)；

通过所述第二电机(30)驱动所述作业系统(60)；

通过所述第一电机(20)将所述行驶系统(50)的制动能量回收并存储在所述蓄能装置(40)中。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括主发动机(10)，所述主发动机(10)通过所述第一电机(20)连接于所述行驶系统(50)，以能够通过所述主发动机(10)驱动所述行驶系统(50)或者通过所述主发动机(10)带动所述第一电机(20)发电并将电能存储在所述蓄能装置(40)中。

8.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，所述主发动机(10)通过离合器(80)连接于所述第一电机(20)。

9.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，所述作业系统(60)包括执行机构(61)和连接于所述执行机构(61)的传动装置(62)，所述传动装置(62)连接于所述第二电机(30)。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述传动装置(62)包括减速机，所述第二电机(30)能够用作发电机并将产生的电能存储在所述蓄能装置(40)中，以回收执行机构(61)产生的制动能量；或者，所述传动装置(62)包括油泵组件。

11.根据权利要求10所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为搅拌车，所述执行机构(61)为搅拌筒，所述传动装置(62)为减速机。

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