CN112172786A - 一种用于工程和农业机械的混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于工程和农业机械的混合动力系统，涉及混合动力系统技术领域，包括发动机、第一离合器、第二离合器、第一电机、第二电机以及变速箱，所述发动机的输出轴通过所述第一离合器与所述第一电机的输出轴连接，所述第一电机的输出轴通过所述第二离合器与所述变速箱的主轴传动连接，所述第二电机与所述变速箱的主轴传动连接。本发明采用了发动机与电机的混合动力模式，由于电机的介入能够控制和调节发动机的工作区间，让发动机大多数时间工作在高效区域，从而提高了内燃机的燃料效率，同时，电机的加入取消了传统设备中液力变矩器这一低效环节，使传动系统的效率也得到了提高。

Description

一种用于工程和农业机械的混合动力系统
技术领域
本发明涉及混合动力系统技术领域，特别是涉及一种用于工程和农业机械的混合动力系统。
背景技术
工程和农业机械上，由于需要考虑最大牵引力和最大作业功能的需求，内燃机的功率匹配远大于系统正常工作时的需求，这在正常工作中会造成一定的功率浪费，导致内燃机经常工作在低效区域。此外，因作业时的负荷变化剧烈，为了减少对内燃机和传动系统的冲击，大部分工程和农业机械都装配了液力变矩器，而液力变矩器的传动效率低于机械传动效率。
工程和农业机械在工作过程中，进退、作业装置升降动作频繁，又由于负载质量大，在进退、下降过程中会释放出大量的势能，该能量绝大部分消耗在制动和其他方面并转换为热能消耗，这造成了能量的浪费和系统的发热，同时也降低了零部件的寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种用于工程和农业机械的混合动力系统。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于工程和农业机械的混合动力系统，包括发动机、第一离合器、第二离合器、第一电机、第二电机以及变速箱，所述发动机的输出轴通过所述第一离合器与所述第一电机的输出轴连接，所述第一电机的输出轴通过所述第二离合器与所述变速箱的主轴传动连接，所述第二电机与所述变速箱的主轴传动连接。
作为本发明所述用于工程和农业机械的混合动力系统的一种优选方案，其中：还包括用于向所述第一电机输出轴外添加励磁电流的励磁装置，使所述第一电机可作为发电机使用。
本发明还提供了一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，所述控制方法控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用工作模式中的任意一种运行，所述工作模式包括单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、串联混合动力模式、串并联混合动力模式、混合共同驱动模式以及发动机单独驱动模式。
作为本发明所述用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法的一种优选方案，其中：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用单电机纯电动模式运行包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器分离，控制所述发动机和所述第一电机不工作，控制所述第二电机启动，驱动所述变速箱的主轴旋转。
作为本发明所述用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法的一种优选方案，其中：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用双电机纯电动模式运行包括：控制所述第一离合器分离，所述第二离合器接合，控制所述发动机不工作，控制所述第一电机和所述第二电机启动，共同驱动所述变速箱的主轴旋转。
作为本发明所述用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法的一种优选方案，其中：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用串联混合动力模式运行包括：控制所述第一离合器接合，所述第二离合器分离，控制所述发动机和所述第二电机工作，所述发动机驱动所述第一电机旋转发电，所述第二电机驱动所述变速箱的主轴旋转。
作为本发明所述用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法的一种优选方案，其中：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用串并联混合动力模式运行包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器接合，控制所述发动机和所述第二电机工作，所述发动机和所述第二电机共同驱动所述变速箱的主轴旋转，且所述发动机驱动所述第一电机旋转发电。
作为本发明所述用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法的一种优选方案，其中：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用混合共同驱动模式运行包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器接合，控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机工作，使所述发动机、所述第一电机和所述第二电机共同驱动所述变速箱的主轴旋转。
作为本发明所述用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法的一种优选方案，其中：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用发动机单独驱动模式运行包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器接合，控制所述发动机工作，所述第一电机和所述第二电机不工作，所述发动机驱动所述变速器的主轴旋转。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用了发动机与电机的混合动力模式，由于电机的介入能够控制和调节发动机的工作区间，让发动机大多数时间工作在高效区域，从而提高了内燃机的燃料效率，同时，电机的加入取消了传统设备中液力变矩器这一低效环节，使传动系统的效率也得到了提高；
（2）本发明可通过励磁装置向第一电机和第二电机加入励磁电流，使第一电机可作为发电机使用，同时，系统在制动过程中，第二电机可发电，并起到缓速器的作用，不仅可回收能量，而且可减少对传动系统的冲击，减少制动器的磨损；
（3）本发明采用该混合动力系统后装配的内燃机功率相对于原机型可小20%左右，大大降低了发动机的采购成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的用于工程和农业机械的混合动力系统的结构示意图；
其中：1、发动机；2、第一离合器；3、第二离合器；4、第一电机；5、第二电机；6、变速箱。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
本实施例提供了一种用于工程和农业机械的混合动力系统，包括发动机1、第一离合器2、第二离合器3、第一电机4、第二电机5以及变速箱6。其中，发动机1的输出轴通过第一离合器2与第一电机4的输出轴连接，所述第一电机4的输出轴通过第二离合器3与变速箱6的主轴传动连接，第二电机5与变速箱6的主轴传动连接。
较佳的，还包括励磁装置，该可向第一电机4中加入励磁电流，当第一电机4的输出轴旋转时，该第一电机4可作为发电机使用。
本实施例还提供了一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，该控制方法用于控制该混合动力系统采用任意一种工作模式运行。其中，工作模式包括单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、串联混合动力模式、串并联混合动力模式、混合共同驱动模式以及发动机1单独驱动模式。
当控制该混合动力系统采用单电机纯电动模式运行时，控制第一离合器2和第二离合器3分离，并控制发动机1和第一电机4不工作，控制第二电机5启动，此时仅有第二电机5驱动变速箱6的主轴旋转。
当控制该混合动力系统采用双电机纯电动模式运行时，控制第一离合器2分离，第二离合器3接合，并控制发动机1不工作，控制第一电机4和第二电机5启动，此时第一电机4和第二电机5共同驱动变速箱6的主轴旋转。
当控制该混合动力系统采用串联混合动力模式运行时，控制第一离合器2接合，第二离合器3分离，并控制发动机1和第二电机5工作，此时发动机1驱动第一电机4的输出轴旋转，且励磁装置向第一电机4中加入励磁电流，使第一电机4作为发电机使用，进行发电，同时第二电机5驱动变速箱6的主轴旋转。
当控制该混合动力系统采用串并联混合动力模式运行时，控制第一离合器2和第二离合器3接合，并控制发动机1和第二电机5工作，此时发动机1和第二电机5共同驱动变速箱6的主轴旋转，同时，发动机1驱动第一电机4的输出轴旋转，励磁装置向第一电机4中加入励磁电流，使第一电机4作为发电机使用，进行发电。
当控制该混合动力系统采用发动机1单独驱动模式运行时，控制第一离合器2和第二离合器3接合，并控制发动机1工作，第一电机4和第二电机5不工作，此时发动机1单独驱动变速器的主轴旋转。
另外，需要说明的是，励磁装置也可向第二电机5中添加励磁电流，系统在制动过程中，第二电机5可发电，并起到缓速器的作用，不仅可回收能量，而且可减少对传动系统的冲击，减少制动器的磨损。
因此，本发明采用了发动机1与电机的混合动力模式，由于电机的介入能够控制和调节发动机1的工作区间，让发动机1大多数时间工作在高效区域，从而提高了内燃机的燃料效率，同时，电机的加入取消了传统设备中液力变矩器这一低效环节，使传动系统的效率也得到了提高。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于工程和农业机械的混合动力系统，其特征在于：包括发动机(1)、第一离合器(2)、第二离合器(3)、第一电机(4)、第二电机(5)以及变速箱(6)，
所述发动机(1)的输出轴通过所述第一离合器(2)与所述第一电机(4)的输出轴连接，所述第一电机(4)的输出轴通过所述第二离合器(3)与所述变速箱(6)的主轴传动连接，所述第二电机(5)与所述变速箱(6)的主轴传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于工程和农业机械的混合动力系统，其特征在于：还包括用于向所述第一电机(4)输出轴外添加励磁电流的励磁装置，使所述第一电机(4)可作为发电机使用。
3.一种基于权利要求2所述的用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用工作模式中的任意一种运行，所述工作模式包括单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、串联混合动力模式、串并联混合动力模式、混合共同驱动模式以及发动机(1)单独驱动模式。
4.根据权利要求3所述的一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，其特征在于：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用单电机纯电动模式运行包括：控制所述第一离合器(2)和所述第二离合器(3)分离，控制所述发动机(1)和所述第一电机(4)不工作，控制所述第二电机(5)启动，驱动所述变速箱(6)的主轴旋转。
5.根据权利要求3所述的一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，其特征在于：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用双电机纯电动模式运行包括：控制所述第一离合器(2)分离，所述第二离合器(3)接合，控制所述发动机(1)不工作，控制所述第一电机(4)和所述第二电机(5)启动，共同驱动所述变速箱(6)的主轴旋转。
6.根据权利要求3所述的一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，其特征在于：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用串联混合动力模式运行包括：控制所述第一离合器(2)接合，所述第二离合器(3)分离，控制所述发动机(1)和所述第二电机(5)工作，所述发动机(1)驱动所述第一电机(4)旋转发电，所述第二电机(5)驱动所述变速箱(6)的主轴旋转。
7.根据权利要求3所述的一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，其特征在于：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用串并联混合动力模式运行包括：控制所述第一离合器(2)和所述第二离合器(3)接合，控制所述发动机(1)和所述第二电机(5)工作，所述发动机(1)和所述第二电机(5)共同驱动所述变速箱(6)的主轴旋转，且所述发动机(1)驱动所述第一电机(4)旋转发电。
8.根据权利要求3所述的一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，其特征在于：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用混合共同驱动模式运行包括：控制所述第一离合器(2)和所述第二离合器(3)接合，控制所述发动机(1)、所述第一电机(4)和所述第二电机(5)工作，使所述发动机(1)、所述第一电机(4)和所述第二电机(5)共同驱动所述变速箱(6)的主轴旋转。
9.根据权利要求3所述的一种用于工程和农业机械的混合动力系统的控制方法，其特征在于：控制所述用于工程和农业机械的混合动力系统采用发动机(1)单独驱动模式运行包括：控制所述第一离合器(2)和所述第二离合器(3)接合，控制所述发动机(1)工作，所述第一电机(4)和所述第二电机(5)不工作，所述发动机(1)驱动所述变速器的主轴旋转。
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