CN111890921A - 静液压电动装载机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种静液压电动装载机，涉及工程机械领域，包括：第一驱动机构和第二驱动机构，在第一工作状态下，仅由第一驱动机构经由第一输入端驱动输出端；在第二工作状态下，第一驱动机构经由第一输入端且第二驱动机构经由第二输入端共同驱动输出端。本申请提供的静液压电动装载机，采用本申请中的传动系统替代常规“1+1”组合变速箱。根据不同工况需求，整车电控单元自动匹配两驱动机构的工作状态，满足整机对大扭矩、高车速的需求，可有效提升动力利用效率、优化牵引力性能，大幅提高整机驾乘舒适性。

Description

静液压电动装载机

技术领域

本申请涉及工程机械领域，尤其是涉及一种静液压电动装载机。

背景技术

现有技术中的静液压电动装载机的传动系统、车速控制和制动模式均存在一定程度的缺点，具体表现在以下方面。

现有技术中的静液压电动装载机的传动系统采用“1+1”组合式变速箱(即通过单个液压马达驱动分动箱，进而通过销轴连接驱动前/后桥)，但由于单液压马达的功率限制，往往只能适用于小吨位装载机机型。而对于大吨位机型行车(高车速需求)、铲料(大扭矩需求)两大主要工况往往无法胜任。

在行车控制方面，现有的静液压电动装载机通过踩下加速踏板实现车速控制，车速大小完全仅由驾驶员主观操纵加速踏板来控制，因此缺乏必要的限制，这直接导致了整机车速存在超限值且电动机极易工作在非经济功率区段，造成能源浪费和经济性差的情况出现。此外，在行车方向控制方面，单一方向手柄的配置模式，无法满足不同驾驶员的操作习惯及需求，直接影响驾乘舒适性。

在制动模式方面，现有的静液压行车制动模式，虽然可以通过制动踏板控制制动钳动作以实现制动，但在制动过程中，主泵及马达的排量未对应调节，导致功率浪费。此外，驻车制动方面，手动驻车虽然可以应对大部分的驻车制动场景，但无法规避驾驶员主观上遗忘操作驻车开关带来的“溜车”的危险，这直接影响整机驾乘安全性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种静液压电动装载机，目的在于，一定程度上解决以上技术问题之一。

本申请提供一种静液压电动装载机，所述静液压电动装载机包括：

传动系统，所述传动系统用于驱动前桥和后桥；

整车电控单元，与所述传动系统电连接；所述传动系统包括：

分动机构，包括第一输入端、第二输入端以及与所述前桥和所述后桥二者均连接的输出端；

第一驱动机构，与所述第一输入端连接，所述第一驱动机构与所述输出端形成第一传动比；

第二驱动机构，与所述第二输入端连接，所述第二驱动机构与所述输出端形成第二传动比，所述第二传动比大于所述第一传动比；

所述传动系统包括能够经由所述整车电控单元彼此切换的第一工作状态和第二工作状态；

在所述第一工作状态下，仅由所述第一驱动机构经由所述第一输入端驱动所述输出端；

在所述第二工作状态下，所述第一驱动机构经由所述第一输入端且所述第二驱动机构经由所述第二输入端共同驱动所述输出端。

优选地，所述静液压电动装载机还包括：

供电机构，用于输出电能，并与所述整车电控单元电连接；

行走驱动装置，与所述第一驱动机构和所述第二驱动机构连接，以驱动所述第一驱动机构和所述第二驱动机构；

中介驱动装置，与所述整车电控单元电连接，并与所述供电机构电连接，所述中介驱动装置与所述行走驱动装置连接，以用于驱动所述行走驱动装置，所述中介驱动装置的输出功率能够经由所述整车电控单元调节。

优选地，所述供电机构包括电池模组，所述行走驱动装置形成为行走泵，所述中介驱动装置形成为电动机；

所述第一驱动机构形成为第一液压马达，所述第二驱动机构形成为第二液压马达。

优选地，所述静液压电动装载机还包括制动系统，所述制动系统包括：

驻车制动开关构件，与所述整车电控单元通讯连接；

驻车制动执行机构，用于对所述静液压电动装载机执行驻车制动动作，所述驻车制动执行机构与所述整车电控单元电连接；

在所述驻车制动开关构件触发时，所述整车电控单元接收驻车制动请求信号，所述驻车制动执行机构执行所述驻车制动动作。

优选地，所述静液压电动装载机还包括：

传感机构，与所述整车电控单元电连接，并用于获取静液压电动装载机的行走速度；

制动踏板构件，与所述整车电控单元电连接，所述制动踏板构件用于执行行车制动动作；

在所述制动踏板构件的触发状态下，所述整车电控单元根据所述制动踏板构件的触发幅度以及所述行走速度，确定行车制动等级并控制所述行走驱动装置输出匹配所述行车制动等级的功率。

优选地，所述静液压电动装载机还包括行车控制系统，所述行车控制系统包括：

挡位选择构件，设置于所述静液压电动装载机的驾驶室，所述挡位选择构件向所述整车电控单元输出挡位信号，以使得所述整车电控单元调控所述静液压电动装载机的挡位，所述挡位选择构件还用于控制所述静液压电动装载机的行车方向；

所述整车电控单元被设置为使得在所述挡位信号为空档、所述行走速度为0时持续至多20秒的状态下，所述驻车制动执行机构在所述整车电控单元的控制下执行所述驻车制动动作。

优选地，所述行车控制系统还包括：

副手柄构件，设置于所述静液压电动装载机的驾驶室，在驾驶人员处于驾驶位的状态下，所述挡位选择构件和所述副手柄构件分别位于所述驾驶人员的两侧，所述副手柄构件与所述整车电控单元通信连接，并用于控制所述行车方向；

激活构件，与所述整车电控单元电连接，在所述激活构件被激活的情况下，所述驾驶人员能够从所述副手柄构件切换至所述挡位选择构件，以及从所述挡位选择构件切换至所述副手柄构件。

优选地，所述整车电控单元还被设置为使得所述整车电控单元根据所述挡位信号所给出的挡位，控制所述中介驱动装置的输出功率，从而使所述中介驱动装置的输出功率匹配对应的所述挡位。

优选地，所述行车控制系统还包括：

电子加速踏板构件，与所述整车电控单元通信连接，以向所述整车电控单元输出加速信号，使得所述整车电控单元根据所述加速信号调整所述中介驱动装置的输出功率。

所述整车电控单元被设置为使得在预定时刻，在满足所述预定时刻时所述静液压电动装载机的行车速度和扭矩的要求的情况下，所述整车电控单元根据所述预定时刻的所述挡位信号和所述加速信号使所述中介驱动装置的输出功率位于经济区间。

本申请提供的静液压电动装载机，采用本申请中的传动系统替代常规“1+1”组合变速箱。根据不同工况需求，整车电控单元自动匹配两驱动机构的工作状态，满足整机对大扭矩、高车速的需求，可有效提升动力利用效率、优化牵引力性能，大幅提高整机驾乘舒适性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请提供的静液压电动装载机的示意图；

图2示出了静液压电动装载机的传动系统的示意图；

图3示出了静液压电动装载机的制动系统的示意图；

图4示出了静液压电动装载机的行车控制系统的示意图。

附图标记：

1-整车电控单元；2-电池模组；3-电动机；4-行走泵；5-转向泵；6-工作泵；7-分动箱；8-第一行走马达；9-第二行走马达；10-离合器电磁阀；11-离合器；12-挡位选择器；13-驻车制动开关；14-车速传感器；15-电子制动踏板；16-驻车制动电磁阀；17-FNR开关；18-激活按钮；19-电子加速踏板。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本实施例提供的静液压电动装载机包括整车电控单元、传动系统、制动系统和行车控制系统，以下将具体描述这些系统的工作原理。

在实施例中，静液压电动装载机可以包括电池机构，这里参见图1，图1中示意性地给出了包括两个电池模组2的电池机构，电池机构可以作为静液压电动装载机的整机的动力源，如此功率转换效率大幅提升，特别有利于提高能源的利用率，此外还归因于电能的清洁特性，整机运行并不排放污染物，整机的环保性能由此得到了极大提升。

传动系统可以包括行走装置，行走装置可以例如形成为行走泵4，行走泵4可以经由中介驱动装置驱动。具体地，电池机构可以与中介驱动装置电连接，中介驱动装置例如可以包括电动机3，即电动机3被电池模组2驱动而将电能转换为机械能，进而电动机3可以与行走泵4形成机械直连而驱动行走泵4运行。此外，电动机3和电池模组2可以均与整车电控单元1电连接，从而使得整车电控单元1能够调整电动机3的输出功率，对于这种调整的时机，则将在以下的描述中说明。对于静液压电动装载机的工作泵6以及行车控制系统中的转向泵5二者也可以经由与电动机3形成机械直连而被驱动。从而，电动机3的前述设置方式实现了电池机构作为静液压电动装载机的整机的动力源的目的。

在以上描述的特征的基础上，以下将详细描述传动系统的工作原理。在实施例中，传动系统包括分动机构，分动机构可以形成为分动箱7。如图2所示，图2示意性地给出了传动机构的工作原理图，也示意性地给出分动箱7的结构图。继续参见图2，分动箱7包括位于图2的上方的与第一行走马达8相连接的第一输入端、位于图2的中部的与第二行走马达9相连接的第二输入端以及位于图2下方的输出端。显然，这里提到的输入端和输出端可以形成为轴构件和齿轮构件的组合结构。

在实施例中，输出端的轴构件的两端均形成有齿轮，以分别与前桥和后桥连接，从而驱动整机进行行走动作。继续参见图2，设置于第一输出端的齿轮可以相对于设置于所述输出端的齿轮形成第一传动比，设置于第二输出端的齿轮可以相对于设置于所述输出端的齿轮形成为第二传动比，第一传动比可以小于第二传动比。在实施例中，第二输出端参与对分动箱7的输出端的驱动与否取决与图2中示出的离合器11的状态，在实施例中，离合器11可以经由控制离合器电磁阀10控制，即当离合器电磁阀10运动而使得活塞驱动控制油路中的液压油向离合器11流动时，离合器11导通第二行走马达9与输出端之间的动力传动，反之离合器11断开第二行走马达9与输出端的动力传动。

需要说明的是，图2中离合器11所在的轴构件并非与第一输出端的轴构件和第二输出端的轴构件同时啮合，而是第一输出端的轴构件与另一独立于离合器11所在的轴构件进行动力传动，图2中仅为示意性表示。

由此在第一传动比采用低传动比而第二传动比采用高传动比时，在离合器11断开第二行走马达9与输出端的动力传动的状态下，仅第一行走马达8驱动分动箱7，由于第一传动比为低传动比，此时输出端获得高回转速度，因此这种状态对应静液压电动装载机的高速行驶状态。在离合器11导通第二行走马达9与输出端的动力传动的状态下，第一行走马达8和第二行走马达9共同驱动分动箱7，这种情况下，能够满足静液压电动装载机低速、大扭矩的需求。因此，在离合器电磁阀10与整车电控单元1电连接时，离合器电磁阀10的动作能够被整车电控单元1所调控，结果，静液压电动装载机能够在前述的高速行驶状态与低速大扭矩状态之间切换，以适应不同的工况需求。此外，如图2所示，第一行走马达8和第二行走马达9可以由行走泵4驱动，因此第一行走马达8和第二行走马达9实质上分别形成为第一液压泵和第二液压泵。

在此基础上，以下将进一步描述静液压电动装载机的制动系统，制动系统可以包括驻车制动装置和行车制动装置，在随后的描述中将对二者分别进行说明。

如图3所示，驻车制动系统包括驻车制动开关13和驻车执行机构，驻车制动开关13可以与整车电控单元1通信连接，当驻车制动开关13被触发时，整车电控单元1将接收到驻车制动请求信号，如此，整车电控单元1控制驻车执行机构进行驻车制动动作。驻车执行机构可以包括驻车制动电磁阀16和驻车制动组件(例如液压刹车钳，液压刹车钳所处的液压回路可以由于上述电动机3机械直连的另一液压泵构建)，即驻车制动电磁阀16可以与整车电控单元1电连接，并且能够被控制使得液压刹车钳的液压回路导通，进而阻止整机的进一步动作，从而实现驻车制动，这种驻车制动方式可以理解为由驾驶人员手动操作的手动驻车制动。

进一步地，驻车制动系统还包括传感机构，传感机构可以包括车速传感器14，车速传感器14可以获取当前静液压电动装载机的车速，并传输给整车电控单元1。此外，下述的行车控制系统还包括用于调节整车挡位的挡位调整机构，挡位调整机构可以形成为挡位选择器12，挡位选择器12也可以与整车电控单元1通信连接，以向整车电控单元1反馈当前挡位，具体的反馈方式将在随后的描述中说明。因此，在上述驻车制动过程的基础上，在整机处于空档且车速为0的状态持续至多20秒时(例如3秒)，即便驻车制动开关13没有触发，整车电控单元1仍然会重复以上控制制动电磁阀以控制液压刹车钳的制动过程，实现驻车制动，这样避免了因驾驶人员忘记触发驻车制动开关13而导致“溜车”的情况出现，提高了整机的安全性能。此外，在这种自动驻车设置的基础上，如果挡位选择器12被操作(即其在被操作的过程中的至少一个时刻向整车电控单元1反馈的挡位不为空档，那么自动驻车状态将在整车电控单元1的控制下解除。

行车制动系统可以包括电子制动踏板15，电子制动踏板15在现有技术中的制动踏板的功能基础上，还设置有位移传感器，位移传感器可以与整车电控单元1通信连接以用于向整车电控单元1输出位移信号。如图3所示，电子制动踏板15包括踏板构件，踏板构件一端可以绕着轴枢转，位移传感器可以设置于踏板构件的侧部。因此，整车电控单元1能够获取踏板构件的位移，从而判断电子制动踏板15当前的制动需求幅度和整机当前的制动状态，并对行走泵4的输出排量(即图2中行走泵4对外输出的液压油路上可以设置有与电池模组2和整车电控单元1均电连接的排量电磁阀，排量电磁阀的开度由此可以被调节)进行联动控制，即制动需求幅度越大、整机越接近完全制动，电动机3的输出功率就被调控得越低，从而使得行走泵4的排量被调控得越低，如此有效减少功率损耗，节约能源。

正如以上所提及的，行车控制系统包括前述的挡位选择器12，如图4所示，挡位选择器12实质上是将现有的行车方向控制和挡位控制集成于一体，形成了行车控制的主手柄。行车控制系统还包括用于控制行车方向控制的副手柄，副手柄可以形成为FNR开关17。在实施例中，主手柄和副手柄均可以与整车电控单元1通信连接，主手柄在驾驶室内可以设置于驾驶人员的左侧，副手柄则可以设置在驾驶人员的右侧，如此，相对于现有技术中的设计，一方面，车方向控制和挡位控制集成于一体更为便于直接、快速操作，另一方面，主、副手柄的布置，能够满足不同驾驶人员的驾驶用手习惯。作为一种有利的选择，行车控制系统还可以包括激活按钮18，其可以与整车电控单元1通信连接，用以在其激活时，从挡位选择器12切换至FNR开关17，以及从FNR开关17切换至挡位选择器12，如此避免驾驶人员在使用一个手柄时误触另一个手柄的情况出现。

在实施例中，挡位选择器12采用开关量信号向整车电控单元1传递挡位信号，例如采用两个开关量信号进行组合以获得对应不同挡位的挡位信号。在整车电控单元1获取挡位信号的情况下，整车电控单元1经由调整排量电磁阀的开度，限定不同挡位所对应的最高车速。继续参见图4，行车控制系统还包括电子加速踏板19，电子加速踏板19的改进基于现有技术中的加速踏板，在现有技术的基础上，仍然以类似的方式设置了上述设置于电子制动踏板15的位移传感器，从而将电子加速踏板19的加速过程信号化并传输给整车电控单元1。这里将电子加速踏板19给出的信号定义为加速信号，整车电控单元1根据所获取的加速信号所对应的加速等级，控制电动机3并将其输出的功率提高到对应的加速等级。在此基础上，整车控制单元还能够根据前述挡位信号和加速信号，在确保行走泵4排量需求的前提下(即确保静液压电动装载机的行车速度和扭矩的需求)，使电动机3输出的功率工作在经济区间。

本实施例提供的静液压电动装载机，采用电动机3作为原动机，功率转换效率值大幅提升，极大提高能源利用率。采用电能作为驱动能源，电动作为清洁能源，无污染物排放，整机环保性大幅提升。同时采用本实施例中的传动系统替代常规“1+1”组合变速箱。根据不同工况需求，整车电控单元1自动匹配两行走马达工作状态，满足整机对大扭矩、高车速的需求，可有效提升动力利用效率、优化牵引力性能，大幅提高整机驾乘舒适性。

本实施采用如上的“挡位+方向”集成的控制手柄作为挡位控制器(主手柄)，替代传统方向手柄，实现挡位和行车方向的集成控制。同时配置FNR开关17作为副手柄，满足不同驾驶者对操纵控制的需求；将挡位条件纳入车速控制，控制系统依据不同的挡位选择将车速限制在合理范围，并同时保证电动机3转速工作在经济区间，提高能源利用率。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是在本申请的创新构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种静液压电动装载机，所述静液压电动装载机包括：

传动系统，所述传动系统用于驱动前桥和后桥；

整车电控单元，与所述传动系统电连接；其特征在于，所述传动系统包括：

分动机构，包括第一输入端、第二输入端以及与所述前桥和所述后桥二者均连接的输出端；

第一驱动机构，与所述第一输入端连接，所述第一驱动机构与所述输出端形成第一传动比；

第二驱动机构，与所述第二输入端连接，所述第二驱动机构与所述输出端形成第二传动比，所述第二传动比大于所述第一传动比；

所述传动系统包括能够经由所述整车电控单元彼此切换的第一工作状态和第二工作状态；

在所述第一工作状态下，仅由所述第一驱动机构经由所述第一输入端驱动所述输出端；

在所述第二工作状态下，所述第一驱动机构经由所述第一输入端且所述第二驱动机构经由所述第二输入端共同驱动所述输出端。

2.根据权利要求1所述的静液压电动装载机，其特征在于，所述静液压电动装载机还包括：

供电机构，用于输出电能，并与所述整车电控单元电连接；

行走驱动装置，与所述第一驱动机构和所述第二驱动机构连接，以驱动所述第一驱动机构和所述第二驱动机构；

中介驱动装置，与所述整车电控单元电连接，并与所述供电机构电连接，所述中介驱动装置与所述行走驱动装置连接，以用于驱动所述行走驱动装置，所述中介驱动装置的输出功率能够经由所述整车电控单元调节。

3.根据权利要求2所述的静液压电动装载机，其特征在于，

所述供电机构包括电池模组，所述行走驱动装置形成为行走泵，所述中介驱动装置形成为电动机；

所述第一驱动机构形成为第一液压马达，所述第二驱动机构形成为第二液压马达。

4.根据权利要求2所述的静液压电动装载机，其特征在于，所述静液压电动装载机还包括制动系统，所述制动系统包括：

驻车制动开关构件，与所述整车电控单元通讯连接；

驻车制动执行机构，用于对所述静液压电动装载机执行驻车制动动作，所述驻车制动执行机构与所述整车电控单元电连接；

在所述驻车制动开关构件触发时，所述整车电控单元接收驻车制动请求信号，所述驻车制动执行机构执行所述驻车制动动作。

5.根据权利要求4所述的静液压电动装载机，其特征在于，所述静液压电动装载机还包括：

传感机构，与所述整车电控单元电连接，并用于获取静液压电动装载机的行走速度；

制动踏板构件，与所述整车电控单元电连接，所述制动踏板构件用于执行行车制动动作；

在所述制动踏板构件的触发状态下，所述整车电控单元根据所述制动踏板构件的触发幅度以及所述行走速度，确定行车制动等级并控制所述行走驱动装置输出匹配所述行车制动等级的功率。

6.根据权利要求5所述的静液压电动装载机，其特征在于，所述静液压电动装载机还包括行车控制系统，所述行车控制系统包括：

挡位选择构件，设置于所述静液压电动装载机的驾驶室，所述挡位选择构件向所述整车电控单元输出挡位信号，以使得所述整车电控单元调控所述静液压电动装载机的挡位，所述挡位选择构件还用于控制所述静液压电动装载机的行车方向；

所述整车电控单元被设置为使得在所述挡位信号为空档、所述行走速度为0时持续至多20秒的状态下，所述驻车制动执行机构在所述整车电控单元的控制下执行所述驻车制动动作。

7.根据权利要求6所述的静液压电动装载机，其特征在于，所述行车控制系统还包括：

副手柄构件，设置于所述静液压电动装载机的驾驶室，在驾驶人员处于驾驶位的状态下，所述挡位选择构件和所述副手柄构件分别位于所述驾驶人员的两侧，所述副手柄构件与所述整车电控单元通信连接，并用于控制所述行车方向；

激活构件，与所述整车电控单元电连接，在所述激活构件被激活的情况下，所述驾驶人员能够从所述副手柄构件切换至所述挡位选择构件，以及从所述挡位选择构件切换至所述副手柄构件。

8.根据权利要求6所述的静液压电动装载机，其特征在于，

所述整车电控单元还被设置为使得所述整车电控单元根据所述挡位信号所给出的挡位，控制所述中介驱动装置的输出功率，从而使所述中介驱动装置的输出功率匹配对应的所述挡位。

9.根据权利要求6所述的静液压电动装载机，其特征在于，所述行车控制系统还包括：

电子加速踏板构件，与所述整车电控单元通信连接，以向所述整车电控单元输出加速信号，使得所述整车电控单元根据所述加速信号调整所述中介驱动装置的输出功率。

10.根据权利要求9所述的静液压电动装载机，其特征在于，

所述整车电控单元被设置为使得在预定时刻，在满足所述预定时刻时所述静液压电动装载机的行车速度和扭矩的要求的情况下，所述整车电控单元根据所述预定时刻的所述挡位信号和所述加速信号使所述中介驱动装置的输出功率位于经济区间。

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