CN116171235A - 电动车辆及其包括的电气化动力系统 - Google Patents

Abstract

一种用于电动车辆的电气化动力系统(3)，包括行驶单元(31)和作业单元(32)。行驶单元(31)包括第一电动机(311)和动力传输机构(312)，作业单元(32)包括第二电动机(321)、作业驱动系统(322)以及作业设备(323)，该电气化动力系统(3)还包括功率分配装置(33)，分别与两个电动机(311,321)相连接，用于对两电动机(311,321)输出的功率进行分配/组合，在行驶模式下，功率分配装置(33)处于第一工作状态以使来自两电动机(311,321)的输出功率被组合输出给动力传输机构(312)。在作业模式下，功率分配装置(33)处于第二工作状态以使仅第一电动机(311)的输出功率被提供给动力传输机构(312)，以及仅第二电动机(321)的输出功率被提供给作业驱动系统(322)。该电气化动力系统(3)有效地提高了电动机(311,321)的使用效率，简化了系统结构，降低了系统成本并节省了安装空间。

Description

电动车辆及其包括的电气化动力系统 技术领域

本发明涉及电动车辆及其包括的动力系统，且更具体地涉及一种例如街道清扫车的电动车辆及其包括的电气化动力系统。

背景技术

街道清扫车是一种市政车辆，用于清洁街道。街道清扫车的动力系统包括有行驶单元和作业单元。行驶单元用于通过驱动车轮推动车辆向前和向后移动，而作业单元用于通过包括有抽风机、刷子等装置的清扫设备进行清洁街道。相应地，街道清扫车具有两种基本的操作模式：行驶模式和作业模式。在行驶模式下，街道清扫车就像在街道上其它车辆一样行驶而不清洁街道，同时作业单元处于不工作状态；在作业模式中，街道清扫车以低速行驶并清洁街道,作业单元处于作业状态。

图1示出了现有技术中街道清扫车的常规燃油动力系统1的结构布局。如图1所示，现有技术中的街道清扫车的常规燃油动力系统1包括有行驶单元11和作业单元12。行驶单元11包括有底盘发动机111；离合器112，其一端与底盘发动机111的功率输出端相连；具有变速功能的动力传输机构113，其输入端与离合器112的另一端相连；差速器114，其输入端与动力传输机构113的输出端相连；以及驱动车轮115，其与差速器114的输出端相连。作业单元12包括有辅助发动机121；离合器122，其一端与辅助发动机121的功率输出端相连；作业驱动系统(液压系统)123，其输入端与离合器122的另一端相连；以及清扫设备124，其与作业驱动系统(液压系统)123的输出端相连，清扫设备124包括有抽风机1241、刷子1242等装置，这些装置通过作业驱动系统(液压系统)123的输出动力被驱动而进行清洁街道的作业。

在行驶模式下，分别与底盘发动机111和动力传输机构113相连接的离合器112处于结合状态，以将底盘发动机111输出的功率传输至动力传输机构113，进而通过动力传输机构113(变速处理)以及与动力传输机构113相连接的差速器114(减速及差速处理)将动力传输至驱动车轮115，使得驱动车轮115被驱动，从而街道清扫车处于行驶状态。同时，在行驶模式下，作业单元12中的离合器122处于分离状态，使得辅助发动机121产生的功率无法通过离合器122而传输至作业驱动系统(液压系统)123，进而使得与作业驱动系统(液压系统)123相连接的清扫设备124不被驱动作业。

在作业模式下，离合器112和122都处于结合状态，使得底盘发动机111输出的功率传输至驱动车轮115，从而街道清扫车处于行驶状态。同时，辅助发动机121输出的功率也被传输至清扫设备124，使得清扫设备124被驱动，清扫设备124中包括的抽风机1241、刷子1242等装置处于作业状态而对街道进行清扫。

由于日益增长的对环境保护和节能的需求，街道清扫车的电气化动力传动系统在市场上越来越流行普遍。

图2示出了现有技术中街道清扫车的电气化动力系统2的结构布局。图2所示的电气化动力系统2与图1所示的常规燃油动力系统1的结构区别在于：(1)常规动力系统1中的行驶单元11中包括的底盘发动机111被电气化动力系统2中的行驶单元21中包括的第一电动机211所替代；常规动力系统1中的作业单元12中包括的辅助发动机121被电气化动力系统2中的作业单元22中包括的第二电动机221所替代；；(2)在电气化动力系统2中，没有包括常规动力系统1中的离合器112和122，第一电动机211的功率输出端直接与动力传输机构113相连接，第二电动机221的功率输出端直接与作业驱动系统(液压系统)123相连接。

图2所示的电气化动力系统2与图1所示的常规燃油动力系统1的工作原理基本类似，街道清扫车处于不同的操作模式时，对电动机的动力需求也不同。图3(a)和(b)分别示出了电气化动力系统2的行驶模式和作业模式。

如图3(a)所示，在行驶模式下，街道清扫车处于行驶状态。行驶单元21中的电动机211需要输出高功率以便驱动街道清扫车，而作业单元22中的电动机221则不需要输出功率。

如图3(b)所示，在作业模式下，街道清扫车以低速行驶且作业单元12处于作业状态而通过清扫设备124清洁街道。因此，行驶单元21中的电动机211仅需要提供相对低的功率(与图3(a)中所示的行车模式下电动机211的输出功率相比)，而作业单元22中的电动机221必须提供足够的功率以使清扫设备124中包括的抽风机1241、刷子1242等装置处于作业状态来对街道进行清扫。

可以显见，在图2所示的现有技术的电气化动力系统2中，在行驶模式下，作业单元22中的电动机221不需要输出功率而使其工作能力被完全浪费，并且在作业模式下，行驶单元21中的电动机211仅需要输出相对低的功率而使其不能高效率地工作。换言之，现有技术的电气化动力系统无法在街道清扫车处于不同的操作模式下有效地使用各电动机的输出功率，图2中所示的电气化动力系统2的结构存在不合理性，在提高电动机的使用效率，简化电气化动力系统的结构，降低电气化动力系统的成本等多方面具有可以明显优化改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车辆及其包括的电气化动力系统，其可以有效地提高电气化动力系统中电动机的使用效率，简化电气化动力系统的结构，降低了电气化动力系统成本并节省了安装空间。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电动车辆的电气化动力系统，该电气化动力系统包括有用于驱动电动车辆向前和向后移动的行驶单元和用于执行各种作业的作业单元，该行驶单元包括有第一电动机；动力传输机构，其输入端与该第一电动机的功率输出端相连接；差速器，其输入端与该动力传输机构的输出端相连接；以及驱动车轮，其与该差速器的输出端相连接，用于驱动该电动车辆向前和向后移动，该作业单元包括有第二电动机；作业驱动系统，其输入端与该第二电 动机的功率输出端相连接；以及作业设备，其与该作业驱动系统的输出端相连接，用于执行各种作业，其特征在于：

该电气化动力系统还包括有一功率分配装置，分别与该第一电动机、该第二电动机以及该作业驱动系统相连接，用于对该第一电动机和该第二电动机的输出功率进行分配/组合，以提供给该动力传输机构和/或该作业驱动系统，

其中，在行驶模式下，该功率分配装置处于第一工作状态以使来自该第一电动机和该第二电动机的输出功率通过该功率分配装置被组合后被提供给该动力传输机构，且该第二电动机的输出功率不被提供给该作业驱动系统。

其中，在作业模式下，该功率分配装置处于第二工作状态以使仅该第一电动机的输出功率被提供给该动力传输机构，以及仅该第二电动机的输出功率被提供给该作业驱动系统。

在一优选实施例中，该第一电动机和该第二电动机是被同轴布置的，该功率分配装置为一切换装置，设置在该第一电动机和该第二电动机之间，其中，在行驶模式下，该切换装置处于该第一工作状态以使该第一电动机和该第二电动机串联连接，该第一电动机和该第二电动机的输出功率被组合以传输至该动力传输机构，以及其中，在作业模式下，该切换装置处于该第二工作状态以使仅该第一电动机的输出功率被提供至该动力传输机构，以及仅该第二电动机的输出功率被提供给该作业驱动系统。

在一优选实施例中，该切换装置包括有第一开关，设置在该第一电动机的和该第二电动机之间并分别与该第一电动机的输入端和该第二电动机的输出端相连接；以及第二开关，设置在该第二电动机和该作业驱动系统之间并分别与该第二电动机的输出端和该作业驱动系统的输入端相连接，其中，在行驶模式下，该切换装置处于该第一工作状态，该第一开关被闭合且该第二开关被断开以使该第一电动机和该第二电动机串联连接，该第一电动机和该第二电动机的输出功率被组合以传输至该动力传输机构，以及其中，在作业模式下，该切换装置处于该第二工作状态，该第一开关被断开且该第二开关被闭合以 使该该仅该第一电动机的输出功率被提供至该动力传输机构，以及仅该第二电动机的输出功率被提供给该作业驱动系统

在一优选实施例中，该电气化动力系统还包括有与该功率分配装置相连接的一控制单元，其中，在行驶模式下，该控制单元使得该功率分配装置处于该第一工作状态；在作业模式下，该控制单元使得该功率分配装置处于该第二工作状态。

在一优选实施例中，该第一开关为一离合器，该第二开关为一取力器开关。

在一优选实施例中，该电动车辆为街道清扫车，该作业驱动系统为液压系统，该作业设备为包括抽风机和刷子等装置的清扫设备。

根据本发明的第二方面，提供了一种电动车辆，其包括有上述的电气化动力系统。

根据本发明的电动车辆及其包括的电气化动力系统，在该电动车辆为街道清扫车的情况下，该作业驱动系统为液压系统，该作业设备为包括抽风机和刷子等装置的清洁设备。在行车模式下，街道清扫车处于行驶状态，功率分配装置处于第一工作状态，使得第一电动机和第二电动机串联连接且第二电动机与液压系统(作业驱动系统)解耦，这样第一电动机和第二电动机的输出功率被组合以传输至该动力传输机构，使得街道清扫车的驱动车轮通过该组合的输出功率而被驱动，这样街道清扫车可以较高的速度(相比于作业模式)向前和向后移动。

在作业模式下，街道清扫车以低速行驶，同时清扫街道，功率分配装置处于第二工作状态，使得第二电动机仅与液压系统耦合且与第一电动机解耦，这样仅第二电动机的输出功率通过液压系统而被提供给清扫设备，使得清扫设备进行工作来清扫街道。同时，仅第一电动机的输出功率通过动力传输机构提供给驱动车轮，从而驱动街道清扫车以较低的速度(相比于行驶模式)向前和向后移动。

显然，根据本发明的电动车辆及其包括的电气化动力系统解决了现有技术的电气化动力系统中的电动机低效使用的缺陷，有效地提高电气化动力系统中电动机的使用效率；且可以采用更小型的电动机作为第一电动机，从而降低了电气化动力系统成本并节省了安装空间。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其它特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1为现有技术中街道清扫车的常规燃油动力系统的结构示意图。

图2为现有技术中街道清扫车的电气化动力系统的结构示意图。

图3(a)为说明图2所示的电气化动力系统的行驶模式的示意图。

图3(b)为说明图2所示的电气化动力系统的作业模式的示意图。

图4为根据本发明(实用新型)一实施例的街道清扫车的电气化动力系统的结构示意图

图5(a)为说明图4所示的电气化动力系统的行驶模式的示意图。

图5(b)为说明图4所示的电气化动力系统的作业模式的示意图。

附图标记：

1:现有技术的街道清扫车的常规燃油动力系统

2：现有技术的街道清扫车的电气化动力系统

3：本发明的街道清扫车的电气化动力系统

11、21、31：行驶单元

12、22、32：作业单元

33：功率分配装置

111：底盘发动机；

112、122、331：离合器；

113、312：动力传输机构；

114、313：差速器；

115、314：驱动车轮

121：辅助发动机；

123、322：作业驱动系统；

124、323：清扫设备

1241、3231：抽风机

1242、3232：刷子

211、311：第一电动机

221、321：第二电动机

332：取力器(PTO)开关

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。换言之，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

在本申请说明书全文(包括权利要求书)中所使用的“连接”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置连接于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。本申请说明书全文(包括权利要求书)中提及的“第一”、“第二”等用语是用于命名装置的名称，或区别不同实施例或范围，或便于对应说明书及权利要求书的元件，而并非用来限制装置数量的上限或下限，亦非用来限制装置的次序。另外，凡可能之处，在附图及具体实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图4示出了根据本发明一非限制性实施例的用于电动车辆的电气化动力系统3。在该实施例中，电动车辆为街道清扫车。该电气化动力系统3包括有用于推动街道清扫车向前和向后移动的行驶单元31、用于清扫街道的作业单元32、和用于进行功率分配/组合的功率分配装置33。

该行驶单元31包括有第一电动机311；动力传输机构312，其输入端与该第一电动机311的功率输出端相连接；差速器313，其输入端与该动力传输机构312的输出端相连接；以及驱动车轮314，其与该差速器313的输出端相连接，用于驱动该电动车辆行驶。

该作业单元32包括有第二电动机321；液压系统(即作业驱动系统)322，其输入端通过功率分配装置33与该第二电动机321的功率输出端相连接；以及用于清扫街道的清扫设备(即作业设备)323，其与该液压系统322的输出端相连接，包括有抽风机3231和刷子3232等装置。

第一电动机311和第二电动机321是被同轴布置的。

该功率分配装置33为一切换装置，分别与第一电动机311、第二电动机321及液压系统(即作业驱动系统)322相连，其包括有一离合器331，设置在第一电动机311和第二电动机321之间并分别与第一电动机311的输入端和第二电动机321的输出端相连接；和一取力器(PTO)开关332，其设置在第二电动机321和液压系统322之间并分别与第二电动机321的输出端和液压系统322的输入端相连接。其中，在行驶模式下，功率分配装置33处于第一工作状态(即离合器331被结合且PTO开关332被断开)以使第一电动机311和第二电动机321串联连接，从而第一电动机311和第二电动机321的输出功率被组合以传输至动力传输机构312；在作业模式下，功率分配装置33处于第二工作状态(即离合器331被分离且PTO开关332被闭合)以使仅第一电动机311的输出功率被提供给该动力传输机构312，以及仅第二电动机321的输出功率被提供给液压系统322。

根据本发明的另一实施例(未图示)，该另一实施例与图4所示的实施例的区别仅在于：电气化动力系统3还包括有与功率分配装置 33相连接的一控制单元，其中，在行驶模式下，该控制单元使得功率分配装置33处于第一工作状态(即离合器331被结合且PTO开关332被断开)；在作业模式下，控制单元使得功率分配装置33处于第二工作状态2(即离合器331被分离且PTO开关332被闭合)。

图5(a)说明了图4所示实施例的电气化动力系统3的行驶模式。在行驶模式下，功率分配装置(切换装置)33处于第一工作状态，离合器331被结合且PTO开关332被断开以使第一电动机311和第二电动机321串联连接，从而第一电动机311和第二电动机321的输出功率被组合以传输至动力传输机构312，使得街道清扫车的驱动车轮314通过组合的输出功率而被驱动，这样街道清扫车可以较高速度向前和向后移动。

图5(b)说明了图4所示实施例的电气化动力系统3的作业模式。在作业模式下，功率分配装置(切换装置)33处于第二工作状态，离合器331被分离且PTO开关332被闭合以使仅第一电动机311的输出功率被传输至动力传输机构312，从而驱动街道清扫车以(相比于行驶模式的)低速向前和向后移动；以及仅第二电动机321的输出功率被传输至液压系统322，从而驱动清扫设备323进行作业来清扫街道。

在上述实施例中，功率分配装置33为一切换装置，由离合器331和PTO开关332组成，当然，本领域的技术人员可以理解，上述实施例是非限制性的，本发明的功率分配装置所须具有的功能是实现上述行驶模式下的第一工作状态(使来自第一电动机和第二电动机的输出功率通过功率分配装置被组合后输出给动力传输机构，且该第二电动机的输出功率不被提供给作业驱动系统)和作业模式下的第二工作状态(使仅第一电动机的输出功率被提供给动力传输机构，以及仅第二电动机的输出功率被提供给作业驱动系统)，而根据不同的应用情况，该功率分配装置可以采用其他具体形式或结构来实现该两工作状态。

根据本发明的另一实施例(未图示)，提供了一种街道清扫车，其包括有上述的电气化动力系统3。

与图2所示的现有技术的电气化动力系统2相比，在根据本发明的电气化动力系统3中，第一电动机311的设计最大功率可以低得多。因此可以采用更小型的电动机作为第一电动机311，从而降低了成本并节省了空间。此外，由于采用了适当的设计和能量管理策略，图4所示的布局可以实现更高的能量效率。

显然，根据本发明的电动车辆及其包括的电气化动力系统解决了现有技术的电气化动力系统中的电动机低效使用的缺陷，有效地提高电气化动力系统中电动机的使用效率；可以采用更小型的电动机作为第一电动机，从而降低了电气化动力系统成本并节省了安装空间。

以上所述实施例是针对街道清扫车描述的，显然，本发明的技术方案不仅限于用于街道清扫车，而可适用于包括行驶单元和作业单元的其他类型的电动车辆，包括但不限于各种市政车辆或建筑车辆。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1. 一种用于电动车辆的电气化动力系统，所述电气化动力系统包括有用于驱动所述电动车辆向前和向后移动的行驶单元和用于执行各种作业的作业单元，所述行驶单元包括有第一电动机；动力传输机构，其输入端与所述第一电动机的功率输出端相连接；差速器，其输入端与所述动力传输机构的输出端相连接；以及驱动车轮，其与所述差速器的输出端相连接，用于驱动所述电动车辆向前和向后移动，所述作业单元包括有第二电动机；作业驱动系统，其输入端与所述第二电动机的功率输出端相连接；以及作业设备，其与所述作业驱动系统的输出端相连接，用于执行各种作业，其特征在于：

   所述电气化动力系统还包括有一功率分配装置，分别与所述第一电动机、所述第二电动机以及所述作业驱动系统相连接，用于对所述第一电动机和所述第二电动机的输出功率进行分配/组合以提供给所述动力传输机构和/或所述作业驱动系统，

   其中，在行驶模式下，所述功率分配装置处于第一工作状态以使来自所述第一电动机和所述第二电动机的输出功率通过所述功率分配装置被组合后输出给所述动力传输机构，且所述第二电动机的输出功率不被提供给所述作业驱动系统，

   其中，在作业模式下，所述功率分配装置处于第二工作状态以使仅来自所述第一电动机的输出功率被提供给所述动力传输机构，以及仅来自所述第二电动机的输出功率被提供给所述作业驱动系统。
2. 根据权利要求1所述的电气化动力系统，其中，所述第一电动机和第二电动机是被同轴布置的，所述功率分配装置为一切换装置，设置在所述第一电动机和第二电动机之间，

   其中，在行驶模式下，所述切换装置处于所述第一工作状态以使所述第一电动机和所述第二电动机串联连接，以使所述第一电动机和所述第二电动机的输出功率被组合以传输至所述动力传输机构，以及

   其中，在作业模式下，所述切换装置处于所述第二工作状态以使 仅来自所述第一电动机的输出功率被提供至所述动力传输机构，以及仅来自所述第二电动机的输出功率被提供给所述作业驱动系统。
3. 根据权利要求2所述的电气化动力系统，其中所述切换装置包括有：

   第一开关，设置在所述第一电动机的和所述第二电动机之间并分别与所述第一电动机的输入端和所述第二电动机的输出端相连接；以及

   第二开关，设置在所述第二电动机和所述作业驱动系统之间并分别与所述第二电动机的输出端和所述作业驱动系统的输入端相连接，

   其中，在行驶模式下，所述切换装置处于所述第一工作状态，所述第一开关被闭合且所述第二开关被断开以使所述第一电动机和所述第二电动机串联连接，所述第一电动机和所述第二电动机的输出功率被组合以传输至所述动力传输机构，以及

   其中，在作业模式下，所述切换装置处于所述第二工作状态，所述第一开关被断开且所述第二开关被闭合以使仅来自所述第一电动机的输出功率被提供至所述动力传输机构，以及仅来自所述第二电动机的输出功率被提供给所述作业驱动系统。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的电气化动力系统，其中，所述电气化动力系统还包括有与所述功率分配装置相连接的控制单元，其中，在行驶模式下，所述控制单元使得所述功率分配装置处于所述第一工作状态；在作业模式下，所述控制单元使得所述功率分配装置处于所述第二工作状态。
5. 根据权利要求3所述的电气化动力系统，其中，所述第一开关为一离合器，所述第二开关为一取力器开关。
6. 根据权利要求1或2所述的电气化动力系统，其中，所述电动车辆为街道清扫车，所述作业驱动系统为液压系统，所述作业设备 为包括抽风机和刷子等装置的清扫设备。
7. 一种电动车辆，其包括有根据权利要求1至6中任一项所述的电气化动力系统。

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