搅拌车及其驱动方法
技术领域
本发明涉及工程车技术领域,特别涉及一种搅拌车及其驱动方法。
背景技术
搅拌车是一种用于运输混凝土的工程车辆,在建筑工程领域中混凝土搅拌车已被广泛使用。
目前市场上传统混凝土搅拌运输车的传动方式为:通过发动机输出动力带动液压油泵旋转,液压油泵在旋转过程中通过吸油管将液压油箱中的液压油通过高压管泵到液压马达上,再通过回油管将液压马达内的液压油释放到液压油箱中,从而形成一个液压回路,液压马达驱动减速机转动,减速机带动搅拌罐进行缓慢旋转,从而保证了混凝土的质量。
混凝土搅拌运输车在静止的状态下,车内的混凝土一般四小时左右就会完全干结,而此时罐体内干结的混凝土将不能再清理,导致罐体报废,给客户带来巨大的经济损失。现有的一般技术中,当混凝土送达目的地后,通过发动机输出动力带动搅拌罐转动。混凝土的卸料速度较慢,发动机怠速运转的输出动力大于搅拌罐转动所需的动力,因此在卸料过程中会造成燃油大量的浪费,影响混凝土搅拌运输车的燃油经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种搅拌车,以解决卸料时燃油的浪费,提高燃油的利用率。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
根据本发明的一个方面,本发明提供一种搅拌车,包括车体、可转动的设置于车体上的罐体、以及用于驱动车体移动和罐体转动的动力系统,所述动力系统包括发动机、变速器、驱动电机、第一传动件、蓄电池、发电机以及第二传动件;变速器用于驱动所述车体行驶;驱动电机的电机轴传动连接于所述变速器的输入轴和所述罐体,以能够带动所述变速器的输入轴和所述罐体转动;第一传动件分别耦合连接所述发动机的输出轴和所述驱动电机的电机轴,以使所述发动机的输出动力选择性的传递至所述驱动电机的电机轴;蓄电池电连接于所述驱动电机,以能够给所述驱动电机供电,使所述驱动电机的电机轴转动;发电机电连接于所述蓄电池,用于给所述蓄电池充电;第二传动件分别耦合连接所述发动机的输出轴和所述发电机的输入轴,以使所述发动机的输出动力选择性的传递至所述发电机的输入轴。
在一些实施例中,所述第一传动件包括滑动花键套以及用于驱动滑动花键套移动的执行单元,所述滑动花键套的一端连接于所述驱动电机的电机轴,另一端通过所述执行单元可选择性的与所述发动机的输出轴卡合或分离。
在一些实施例中,所述第二传动件为电磁离合器,所述电磁离合器包括通电后相互吸合的第一部分和第二部分;所述第一部分与所述发动机的输出轴连接,所述第二部分与所述发电机的输入轴传动连接。
在一些实施例中,所述动力系统还包括控制器;所述控制器用于控制所述蓄电池的充放电状态、所述第一传动件的工作状态、第二传动件的工作状态以及所述发动机的运行状态。
在一些实施例中,所述控制器还用于:在所述搅拌车处于等待卸料或卸料状态,所述蓄电池的电量大于或处于第一阈值时,控制所述第一传动件和第二传动件上的动力传递断开以及所述发动机停止运行,使所述蓄电池的电能输送至所述驱动电机,使所述驱动电机的电机轴转动带动所述罐体转动。
在一些实施例中,所述控制器还用于:在搅拌车为起步状态、所述变速器处于第二预设档位且所述蓄电池的电量处于第一阈值时,控制所述第一传动件上的动力传递连通,所述第二传动件上的动力传递断开,使所述发动机的输出动力全部传递至所述驱动电机,所述发动机和所述发电机之间的动力传递断开,以通过所述发动机的输出动力和所述蓄电池的电能共同驱动所述驱动电机的电机轴转动,带动所述车体移动和所述罐体转动。
在一些实施例中,所述控制器还用于:在搅拌车以经济车速行驶、所述变速器处于第二预设档位且所述蓄电池的电量处于第一阈值时,控制第一传动件和第二传动件上的动力传递连通,使所述发动机的输出动力部分传递至所述驱动电机、部分传递至所述发电机,以使所述驱动电机转动带动所述车体移动和所述罐体转动、所述发电机转动对所述蓄电池充电。
根据本发明的一个方面,本发明提供一种上述搅拌车的驱动方法,包括步骤:在搅拌车处于等待卸料或卸料状态、所述变速器处于第一预设档位、所述蓄电池的电量大于或处于第一阈值时,控制所述发动机停止运行、所述第一传动件和第二传动件上的动力传递断开,控制所述蓄电池的电能输送至所述驱动电机,使驱动电机的电机轴转动带动所述罐体转动。
在一些实施例中,在搅拌车以经济车速行驶、所述变速器处于第二预设档位且所述蓄电池的电量小于第二阈值或处于第三阈值时,控制所述第一传动件上的动力传递连通,所述第二传动件上的动力传递断开,所述蓄电池和所述驱动电机之间的电能传递断开,使所述发动机的输出动力全部传递至所述驱动电机,以使所述发动机的输出动力全部用于带动所述车体移动和所述罐体转动。
在一些实施例中,在搅拌车处于等待卸料或卸料状态、所述变速器处于第一预设档位、所述蓄电池的电量处于第二阈值时,控制所述第一传动件上的动力传递连通,所述第二传动件上的动力传递断开,所述蓄电池和所述驱动电机之间的电能传递断开,使所述发动机的输出动力全部传递至所述驱动电机,以使所述发动机的输出动力全部用于带动所述罐体转动。
由上述技术方案可知,本发明至少具有如下优点和积极效果:
本发明中,驱动电机的电机轴传动连接于变速器的输入轴和罐体,以能够带动变速器的输入轴和罐体转动,蓄电池电连接于驱动电机,以能够给驱动电机供电,使驱动电机的电机轴转动,从而带动罐体转动。第一传动件分别耦合连接发动机的输出轴和驱动电机的电机轴,以使所述发动机的输出动力选择性的传递至驱动电机的电机轴,以在搅拌车停车卸料时,能够切断发动机和驱动电机之间的动力传递,利用蓄电池的电能驱动罐体转动,不需要发动机运行,有效的避免了卸料时燃油的浪费,提高燃油的利用率。
第二传动件分别耦合连接发动机的输出轴和发电机的输入轴,以使发动机的输出动力选择性的传递至发电机的输入轴,从而能够在搅拌车行驶的过程中,对蓄电池充电。并在卸料时,蓄电池具有足够的电能驱动罐体转动,使得用电和充电得以循环。
在搅拌车原有的动力系统上,加装发电机、第一传动件和第二传动件,无需对搅拌车结构座较大的改变,加装简单方便,便于设计开发并降低了制造成本。
附图说明
图1是本发明搅拌车的动力系统实施例的连接结构示意图。
图2是本发明搅拌车的动力系统实施例的控制结构示意图。
附图标记说明如下:
100、发动机;110、发动机控制单元;200、驱动电机;300、变速器;310、档位记录单元;400、发电机;410、带轮;500、蓄电池;510、电量检测单元;600、第一传动件;700、第二传动件;810、液压泵;820、液压马达;830、减速机;900、控制器;910、行驶状态检测单元。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用,而非用以限制本发明。
在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,“耦合”一词既被用来表示两个单元之间直接连接的方式,也被用来表示两个单元经其它单元实现间接连接的方式,并且这种连接可以例如是电学、光学信号的互连或机械连接。
本发明提供了一种搅拌车,包括车体、可转动的设置于车体上的罐体、以及用于驱动车体移动和罐体转动的动力系统。动力系统输出动力带动车体行驶以及罐体转动。
图1是本发明搅拌车的动力系统实施例的连接结构示意图。
参阅图1,动力系统包括发动机100、驱动电机200、变速器300、发电机400、蓄电池500、第一传动件600、第二传动件700以及控制器900。发动机100通过第一传动件600能够将动力传递至驱动电机200的电机轴,发动机100通过第二传动件700能够将动力传递至发电机400给蓄电池500充电。蓄电池500能够将电能输送至驱动电机200,带动驱动电机200的输出轴转动。驱动电机200的电机轴传动连接于变速器300的输入轴和罐体,带动变速器300的输入轴和罐体转动。变速器300用于驱动车体行驶。
本实施例中,发动机100固定于车体上,发动机100可以为柴油发动机、汽油发动机或者燃气发动机。
图2是本发明搅拌车的动力系统实施例的控制结构示意图。
参阅图2,本实施例中,动力系统还包括用于控制发动机100运行的发动机控制单元110,发动机控制单元110可以为搅拌车自身设置的,也可以为另外设置的。
再次参阅图1和图2,蓄电池500电连接于驱动电机200、能够给驱动电机200供电,使得驱动电机200的输出轴转动。当然蓄电池500还可以用于给整车的其它部件供电,在此不作限定。
蓄电池500具有充电接口,在发电机400发生故障,或者停放搅拌车时,可以选择充电桩插电,以对蓄电池500进行充电。
本实施例中,动力系统还具有用于获取蓄电池500电量的电量检测单元510,电量检测单元510可以为蓄电池500自身设有的,也可以为另外设置的。通过电量检测单元510检测蓄电池500的电量处于第一阈值、第二阈值或第三阈值,并将电量信息输送至控制器900。
第一阈值、第二阈值或第三阈值均为蓄电池500的容量百分比。第一阈值的大小介于第二阈值和第三阈值之间。其中,第二阈值为蓄电池500容量的下限值,第三阈值为蓄电池500容量的上限值。
在一个实施例中,第二阈值为0-10%,第二阈值为20%-99%,第三阈值为100%。
第一传动件600分别耦合连接发动机100的输出轴和驱动电机200的电机轴,以使发动机100的输出动力选择性的传递至驱动电机200的电机轴,从而带动驱动电机200的电机轴转动。
本实施例中,第一传动件600包括滑动花键套以及用于驱动滑动花键套移动的执行单元,滑动花键套的一端连接于驱动电机200的电机轴,另一端通过执行单元可选择性的与发动机100的输出轴卡合或分离,以能够选择性的将发动机100传递至驱动电机200电机轴上的动力断开或连通。
滑动花键套通过花键和驱动电机200的电机轴连接,并能够沿驱动电机200的电机轴的轴线方向移动,以能够相对发动机100移动,并能够和发动机100的输出轴连接或分离。
本实施中,滑动花键套处于第一位置时,滑动花键套与发动机100的输出轴处于连接状态,发动机100的输出轴插接在滑动花键套内,滑动花键套上的动力传递连通。滑动花键轴处于第二位置时,滑动花键套与发动机100的输出轴处于脱开状态,滑动花键套上的动力传递断开。
第二传动件700分别耦合连接发动机100的输出轴和发电机400的输入轴,以使发动机100的输出动力选择性的传递至发电机400的输入轴,以带动发电机400发电。
本实施例中,第二传动件700为电磁离合器,电磁离合器包括通电后相互吸合的第一部分和第二部分;第一部分与发动机100的输出轴连接,第二部分与发电机400的输入轴传动连接。
电磁离合器的第一部分和发动机100的输出轴固定连接,第二部分通过带轮410连接发电机400的输入轴。
通过第二传动件700将发动机100的输出动力传递发电机400,以利用利用发动机100的动力发电,并将电能储存在蓄电池500内。
本实施例中,发电机400利用发动机100的输出动力发电,使得搅拌车还可以作为流动的充电站使用。
本实施例中,变速器300上连接有档位记录单元310,用于检测变速器300的档位信息。档位记录单元310可以为变速器300自身设有的,也可以另外设置。本实施例中,变速器300的空挡(N挡)为第一预设档位,发动机100运行过程中变速器300的其它档位(N挡以外的行车挡)为第二预设档位。
车体上还设置有行驶状态检测单元910,以用于记录或检测搅拌车的行驶状态信息,如搅拌车为起步状态、经济车速行驶状态、停车卸料状态等。
控制器900电连接于蓄电池500、第一传动件600和第二传动件700,用于控制蓄电池500的充放电状态、第一传动件600的工作状态、第二传动件700的工作状态以及所述发动机的运行状态。
控制器900用于获取搅拌车的行驶信息、发动机100的运行状态信息、变速器300的档位信息以及蓄电池500的电量信息。从而依据相应的信息控制第一传动件600、第二传动件700、发动机100以及蓄电池500的充电或供电的状态。以在不同的条件或工况下能够使得动力系统以不同的模式运行。
本实施例的搅拌车上还设置液压泵810、液压马达820以及减速机830;驱动电机200、液压泵810、液压马达820以及减速机830依次传动连接;减速机830传动连接于罐体,用于带动罐体转动。
针对不同的状态或工况,本实施例给出了以下几种方案:
工况一、搅拌车起步时:
在搅拌车为起步状态、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500的电量处于第一阈值时,控制第一传动件600上的动力传递连通,第二传动件700上的动力传递断开,使发动机100的输出动力全部传递至驱动电机200,蓄电池500向驱动电机200输送电能,以通过发动机100的输出动力和蓄电池500的电能共同驱动该驱动电机200的电机轴转动,带动车体移动和罐体转动。
具体为,搅拌车起步时,变速器300处于空挡以外的档位,搅拌车处于加速状态,滑动花键套和发动机100的输出轴连接,电磁离合器断电,发动机100的输出动力全部通过滑动花键套传递至驱动电机200的电机轴,发电机400不转动,不对蓄电池500充电。蓄电池500将电能传递至驱动电机200,蓄电池500提供辅助动力带动驱动电机200的输出轴转动。此时,罐体的转动可以不依赖发动机100的动力,发动机100的动力可以全部用于搅拌车的起步,保证搅拌车起步具有更大的动力,起步强劲有力。
在搅拌车行驶的过程中,如陡坡或其它路况,搅拌车需要较大的行驶动力时,也可以是参照工况一的设置,利用蓄电池500提供辅助动力。
工况二、搅拌车以经济车速行驶、且蓄电池500的电量处于第一阈值时:
在搅拌车以经济车速行驶、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500的电量处于第一阈值时,控制第一传动件600和第二传动件700上的动力传递连通,使发动机100的输出动力部分传递至驱动电机200、部分传递至发电机400,以使驱动电机200转动带动车体移动和罐体转动,发电机400转动对蓄电池500充电。
具体地,经济车速在本发明中,为搅拌车在道路上平稳行驶,变速器300的变速器300处于空挡以外的档位,此时、发动机100转矩最大而耗油最低。滑动花键套和发动机100的输出轴连接,电磁离合器通电,发动机100的输出动力部分通过滑动花键套输送至驱动电机200的电机轴,部分通过电磁离合器传递至发电机400的输入轴,蓄电池500和驱动电机200之间的电能传递断开;驱动电机200转动带动车体移动和罐体转动,发电机400转动对蓄电池500充电。发电机400的输出动力用于带动搅拌车移动和罐体转动,且对蓄电池500充电。搅拌车在行驶的过程中能够对蓄电池500充电。
工况三、搅拌车以经济车速行驶、且蓄电池500的电量不处于第一阈值时:
若搅拌车以经济车速行驶、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500的电量小于第二阈值或处于第三阈值时,控制第一传动件600上的动力传递连通,第二传动件700上的动力传递断开,蓄电池500和驱动电机200之间的电能传递断开,使发动机100的输出动力全部传递至驱动电机200,以使发动机100的输出动力全部用于带动车体移动和罐体转动。
具体地,若搅拌车以经济车速行驶、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500由于故障或线路等问题导致其的电量处于第二阈值,滑动花键套和发动机100的输出轴连接,电磁离合器断电,发动机100的输出动力全部通过滑动花键套输送至驱动电机200的电机轴,发电机400不转动,不对蓄电池500充电,蓄电池500和驱动电机200之间的电能传递断开,发动机100的输出动力全部用于带动车体移动和罐体转动。
若搅拌车以经济车速行驶、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500由于电量充满而处于第三阈值时,滑动花键套和发动机100的输出轴连接,电磁离合器断电,发动机100的输出动力全部通过滑动花键套输送至驱动电机200的电机轴,发电机400不转动,不对蓄电池500充电,蓄电池500和驱动电机200之间的电能传递断开,发动机100的输出动力全部用于带动车体移动和罐体转动。
工况四、在搅拌车处于等待卸料或卸料状态:
在搅拌车处于等待卸料或卸料状态,蓄电池500的电量大于或处于第一阈值时,控制第一传动件600和第二传动件700上的动力传递断开以及发动机100停止运行,使蓄电池500的电能输送至驱动电机200,使驱动电机200的电机轴转动带动罐体转动。
具体地,滑动花键套和发动机100的输出轴脱离,电磁离合器断电,发动机100停止转动;发电机400不转动,不对蓄电池500充电,蓄电池500将电能传递至驱动电机200,带动驱动电机200转动,从而带动罐体转动。
在搅拌车处于等待卸料或卸料状态、变速器300处于第一预设档位、蓄电池500的电量处于第二阈值时,使发动机100的输出动力全部传递至驱动电机200,蓄电池500和所述驱动电机200之间的电能传递断开,以使发动机100的输出动力全部用于带动罐体转动。
具体地,滑动花键套和发动机100的输出轴连接,电磁离合器断电,发动机100的输出动力全部通过滑动花键套输送至驱动电机200的电机轴,发电机400不转动,不对蓄电池500充电,蓄电池500和驱动电机200之间的电能传递断开,发动机100的输出动力全部用于带动罐体转动。
本发明中,第一传动件600分别耦合连接发动机100的输出轴和驱动电机200的电机轴,以使发动机100的输出动力选择性的传递至驱动电机200的电机轴,以在搅拌车停车卸料时,能够切断发动机100和驱动电机200之间的动力传递,利用蓄电池500的电能驱动罐体转动,不需要发动机100运行,有效的避免了卸料时燃油的浪费,提高燃油的利用率。
第二传动件700分别耦合连接发动机100的输出轴和发电机400的输入轴,以使发动机100的输出动力选择性的传递至发电机400的输入轴,从而能够在搅拌车行驶的过程中,对蓄电池500充电。并在卸料时,蓄电池500具有足够的电能驱动罐体转动,使得用电和充电得以循环。
在搅拌车原有的动力系统上,加装发电机400、第一传动件600和第二传动件700,无需对搅拌车结构座较大的改变,加装简单方便,便于设计开发并降低了制造成本。并且发电机400、第一传动件600和第二传动件700均为现有技术中的成熟的产品,进一步的降低了设计和制造成本。
本发明中,发动机100和蓄电池500可同时带动驱动电机200的电机轴转动,以使得蓄电池500能够为驱动电机200的电机轴的转动提供辅助动力,使得驱动电机200能够具有更大的输出动力。
基于上文的描述,本实施例还提供了一种上文的搅拌车的驱动方法,包括步骤:
获取搅拌车的行驶状态信息、发动机100的状态信息、变速器300的档位信息以及蓄电池500的电量信息。
在搅拌车处于等待卸料或卸料状态、变速器300处于第一预设档位、蓄电池500的电量大于或处于第一阈值时,控制发动机100停止运行,第一传动件600和第二传动件700上的动力传递断开,控制蓄电池500的电能输送至驱动电机200,使驱动电机200的电机轴转动带动罐体转动。
在搅拌车为起步状态、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500的电量处于第一阈值时;控制第一传动件600上的动力传递连通,第二传动件700上的动力传递断开,使发动机100的输出动力全部传递至驱动电机200,蓄电池500向驱动电机200输送电能,以通过发动机100的输出动力和蓄电池500的电能共同驱动该驱动电机200的电机轴转动,带动车体移动和罐体转动。
在搅拌车以经济车速行驶、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500的电量处于第一阈值时;控制第一传动件600和第二传动件700上的动力传递连通,使发动机100的输出动力部分传递至驱动电机200、部分传递至发电机400,以使驱动电机200的电机轴转动带动车体移动和罐体转动,发电机400转动对蓄电池500充电。
在搅拌车以经济车速行驶、变速器300处于第二预设档位且蓄电池500的电量小于第二阈值或处于第三阈值时,控制第一传动件600上的动力传递连通,第二传动件700上的动力传递断开,蓄电池500和驱动电机200之间的电能传递断开,使发动机100的输出动力全部传递至驱动电机200,以使发动机100的输出动力全部用于带动车体移动和罐体转动。
在搅拌车处于等待卸料或卸料状态、变速器300处于第一预设档位、蓄电池500的电量处于第二阈值时,控制第一传动件600上的动力传递连通,第二传动件700上的动力传递断开,蓄电池500和驱动电机200之间的电能传递断开,使发动机100的输出动力全部传递至驱动电机200,以使发动机100的输出动力全部用于带动罐体转动。
上述控制方式没有时序先后,根据搅拌车的不同工况,控制动力系统的动力传递的方式以执行不同的步骤。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明,但应当理解,所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质,所以应当理解,上述实施方式不限于任何前述的细节,而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释,因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。