CN204398845U - 一种循环作业工程车辆用混合传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环作业工程车辆用混合传动装置，包括发动机和安装在发动机上的飞轮，还包括电动机、发电机以及与电动机和发电机连接的蓄电池，电动机与蓄电池之间安装有电动机开关，发电机与蓄电池之间安装有发电机开关，电动机的输出轴上安装有与所述飞轮啮合的电动机齿轮，发电机的输入轴上安装有与所述飞轮啮合的发电机齿轮，进一步降低发动机的装机功率，并在运行过程中节约能量，达到节能减排的目的；而且本实用新型使用蓄电池进行富裕能量的收集存储，能够较长时间进行存储。

Description

一种循环作业工程车辆用混合传动装置

技术领域

本实用新型属于节能减排技术领域，具体涉及一种循环作业工程车辆用混合传动装置。

背景技术

工程车辆的发动机的装机功率一般是按照极限功率进行匹配的，而根据资料显示，车辆在整个运行周期中发动机扭矩利用率大于60％的时间小于10％，多于90％的时间发动机的扭矩利用率都小于60％，亦即整机在大部分时间内都在“大马拉小车”，在不可再生能源急剧消耗的今天，这样的运转状况无疑带来了能源的浪费；不仅如此，由于燃料不完全燃烧，有害气体排放量增大，还会加重对环境的污染。对此，很多学者进行了研究，发现整机的极限负荷一般发生在起步、停车及瞬态极限工况，其特点是时间短，所需能量较大且相对稳定，他们通过对整机的传动系统和控制方案研究，也做出了不少改进和优化，其中有所成就的是机液混合动力，它将制动能量回收用于下一次的起动，并在小负荷工况下储存能量，降低的整机起动及极限负荷工况发动机所需的极限功率，从而减小了发动机的装机功率，达到节能减排的目的，然而由于能量回收和储存装置自身的特性，存在储存能量少，不能长时间蓄能的缺陷，导致其在稳定工作(即扭矩利用率小于60％)工况时还有很大一部分能量无法储存，导致能量的极大浪费。

实用新型内容

为提高能源利用率达到节能减排的目的，本实用新型提出了一种适用于具有循环作业特点的工程车辆的混合传动装置，进一步减小整机在起动、停车及极限负荷工况所需的发动机的装机功率。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种循环作业工程车辆用混合传动装置，包括发动机和安装在发动机上的飞轮，还包括电动机、发电机以及与电动机和发电机连接的蓄电池，电动机与蓄电池之间安装有电动机开关，发电机与蓄电池之间安装有发电机开关，电动机的输出轴上安装有与所述飞轮啮合的电动机齿轮，发电机的输入轴上安装有与所述飞轮啮合的发电机齿轮。

所述混合传动装置还包括液压回路。

所述液压回路包括变量泵与变量马达构成的闭合回路，变量泵与飞轮同轴相连，在变量泵与变量马达之间依次并联有单向阀管、安全溢流阀管和电磁阀，单向阀管上串联有一对相向设置的单向阀，安全溢流阀管上串联有一对相向设置的第一安全溢流阀，电磁阀通过双掷开关连接有电瓶，通过调整双掷开关的档位实现蓄能器与液压回路的连通和断开。

所述电磁阀为三位三通电磁阀。

还包括有补油系统，所述补油系统包括补油泵及连接在补油泵上的液压油箱和第二安全溢流阀，补油泵的油管分别与单向阀管和安全溢流阀管连通，连接点分别设置在两个单向阀之间的单向阀管上和两个第一安全溢流阀之间的安全溢流阀管上。

所述的发电机开关、电动机开关和双掷开关均设置在工程车辆的驾驶室中。

与现有技术相比，本实用新型能在系统稳定工作时，将发电机开关闭合，电动机开关断开，发电机把发动机富裕的能量转化为电能储存在蓄电池中，当工况恶劣时，将发电机开关断开，电动机开关闭合，蓄电池为电动机提供能源，电动机参与驱动工程车辆，把发电机存储到蓄电池中的电能释放出来，这样就会进一步降低发动机的装机功率，并在运行过程中节约能量，达到节能减排的目的；而且本实用新型使用蓄电池进行富裕能量的收集存储，能够较长时间进行存储，较现有装置相比，本实用新型结构更加合理科学，有效提高了发动机的利用率。

进一步的，在停车制动时，本装置中的蓄能器通过三位三通电磁阀与液压回路连通，使蓄能器存储制动能量用于为车辆启动补充扭矩。

进一步的，所述的发电机开关、电动机开关和双掷开关均设置在工程车辆的驾驶室中，方便操作。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本装置在工程车辆起动工况时液压油流向示意图；

图3为本装置在工程车辆平稳作业时液压油流向示意图；

图4为本装置在工程车辆停机工况时液压油流向示意图；

图中标号分别代表：1-电动机，2-电动机齿轮，3-变量泵，4-单向阀，5-第一安全溢流阀，6-变量马达，7-第二安全溢流阀，8-补油泵，9-液压油箱，10-电磁阀，11-双掷开关，12-电瓶，13-蓄能器，14-发电机齿轮，15-飞轮，16-发电机，17-发动机，18-发电机开关，19-蓄电池，20-电动机开关；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种循环作业工程车辆用混合传动装置，包括发动机17和安装在发动机17上的飞轮15，还包括电动机1、发电机16以及与电动机1和发电机16连接的蓄电池19，电动机1与蓄电池19之间安装有电动机开关20，发电机16与蓄电池19之间安装有发电机开关18，电动机1的输出轴上安装有与飞轮15啮合的电动机齿轮2，发电机16的输入轴上安装有与飞轮15啮合的发电机齿轮14；

混合传动装置还包括液压回路，液压回路包括变量泵3与变量马达6构成的闭合回路，变量泵3与飞轮15同轴相连，在变量泵3与变量马达6之间依次并联有单向阀管、安全溢流阀管和三位三通电磁阀，单向阀4管上串联有一对相向设置的单向阀4，安全溢流阀管上串联有一对相向设置的第一安全溢流阀5，三位三通电磁阀通过双掷开关11连接有电瓶12，通过调整双掷开关11的档位实现蓄能器13与液压回路的连通和断开；所述的发电机开关18、电动机开关20和双掷开关11均设置在工程车辆的驾驶室中；

混合传动装置还包括有补油系统，所述补油系统包括补油泵8及连接在补油泵8上的液压油箱9和第二安全溢流阀7，补油泵8的油管分别与单向阀管和安全溢流阀管连通，连接点分别设置在两个单向阀4之间的单向阀管上和两个第一安全溢流阀5之间的安全溢流阀管上。

工程车辆的发动机17为整个装置的动力源，发动机17上安装的飞轮15与变量泵3同轴相连，而变量泵3与变量马达6之间为闭合的液压回路，飞轮15外齿圈与安装在电动机1输出轴上的电动机齿轮2、安装在发电机16输入轴上的发电机齿轮14外啮合，发电机16与蓄电池19组成储能系统，电动机1与蓄电池19组成释能系统；

当工程车辆平稳作业时，发动机17扭矩富裕，闭合发电机开关将富裕的能量转化为电能存储到蓄电池19内，当发动机17扭矩不足时，将蓄电池19的能量转化为机械能以补充发动机17的扭矩不足。

变量泵3将机械能转化为液压能，变量泵3和变量马达6之间并联一个单向阀管、一个安全溢流阀管和一个三位三通电磁阀，单向阀管上串联有一对相向设置的单向阀4，安全溢流阀管上串联有一对相向设置安全溢流阀5，三位三通电磁阀由一个电瓶12供电，且受双掷开关11的控制，单向阀管上的两个单向阀4之间、安全溢流阀管上两个安全溢流阀之间均连接至补油系统中的补油泵8；工作时，变量泵3将机械能转化为液压能，2个单向阀4在补油时防止油液倒流，安全溢流阀用于设置整个装置的最高压力并起到安全保护作用；变量马达6将液压能转化为机械能并在制动时将机械能转化为液压能，补油泵8、第二安全溢流阀7和液压油箱9组成的补油系统起到补油散热并为整个装置提供一定背压；三位三通电磁阀的阀体内设置有可移动的阀芯，阀芯的两端各有一个衔铁，衔铁的外部套有电磁线圈，当一端线圈通电时，线圈作用在衔铁的作用力将衔铁带动阀芯吸合过来，停电后，对中弹簧将阀芯复位。

在制动时，蓄能器13通过三位三通电磁阀与液压回路连通，蓄能器13储存制动能量，同时发电机16用于储存发动机17富裕能量；当车辆负载过大导致发动机17扭矩不足时，闭合电动机开关20，启动电动机1来补充发动机17的扭矩。

发电机开关18、电动机开关20和双掷开关11设置在工程车辆的驾驶室中，由驾驶员控制，可在不同工况下对各个开关进行调整。

如图2所示为本装置在工程车辆起动工况时液压油流向示意图及蓄电池19、电动机1、发电机16、三位三通电磁阀的状态，当整机起动时，整机启动载荷较大，载荷要求的液压油流量大于变量泵3提供的流量，将双掷开关11掷b端闭合，三位三通电磁阀右端连通，蓄能器13释放高压液压油，以补充变量泵3供能不足，同时发电机开关18断开而电动机开关20闭合，电动机1处于电动状态而发电机16空转，使得电动机1驱动电动机齿轮2转动，并通过电动机齿轮2与飞轮15啮合增加发动机17的输出扭矩，这样就进一步减小了工程车辆起动时实际需要发动机17提供的扭矩，进而减小发动机17的装机功率。

如图3所示，为本装置在工程车辆平稳作业时液压油的流向及蓄电池19、电动机1、发电机16、三位三通电磁阀的状态；当车辆平稳工作时，发动机17的扭矩利用率不足60％，此时驾驶员可将发电机开关18闭合而将电动机开关20断开，发电机16对蓄电池19进行充电而电动机1空转；蓄能器13在起动时已经释放完能量，三位三通电磁阀继续保持右连通，蓄能器13与液压回路相连，降低液压回路中高压腔压力脉动。

当工程车辆运行的过程中出现负载过大的情况时，驾驶员断开发电机开关18并闭合电动机开关20，从而通过蓄电池13驱动电动机1的电动机齿轮2主动旋转来补充发动机17的扭矩。

如图4所示为本装置在工程车辆停机工况时液压油流向及蓄电池19、电动机1、发电机16、三位三通电磁阀的状态。停机时，变量马达6将工程车辆的动能转化成液压能，此时将双掷开关11掷a端闭合，三位三通电磁阀左端连通，蓄能器13与液压回路连通，并储存制动能量，电动机开关20、发电机开关18与平稳工作时的状态相同，即电动机1空转，发电机16储能。

Claims (6)

1.一种循环作业工程车辆用混合传动装置，其特征在于：包括发动机(17)和安装在发动机(17)上的飞轮(15)，还包括电动机(1)、发电机(16)以及与电动机(1)和发电机(16)连接的蓄电池(19)，电动机(1)与蓄电池(19)之间安装有电动机开关(20)，发电机(16)与蓄电池(19)之间安装有发电机开关(18)，电动机(1)的输出轴上安装有与所述飞轮(15)啮合的电动机齿轮(2)，发电机(16)的输入轴上安装有与所述飞轮(15)啮合的发电机齿轮(14)。

2.根据权利要求1所述的一种循环作业工程车辆用混合传动装置，其特征在于：所述混合传动装置还包括液压回路。

3.根据权利要求2所述的一种循环作业工程车辆用混合传动装置，其特征在于：所述液压回路包括变量泵(3)与变量马达(6)构成的闭合回路，变量泵(3)与飞轮(15)同轴相连，在变量泵(3)与变量马达(6)之间依次并联有单向阀管、安全溢流阀管和电磁阀(10)，单向阀(4)管上串联有一对相向设置的单向阀(4)，安全溢流阀管上串联有一对相向设置的第一安全溢流阀(5)，电磁阀(10)通过双掷开关(11)连接有电瓶(12)，通过调整双掷开关(11)的档位实现蓄能器(13)与液压回路的连通和断开。

4.根据权利要求3所述的一种循环作业工程车辆用混合传动装置，其特征在于：所述电磁阀(10)为三位三通电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种循环作业工程车辆用混合传动装置，其特征在于：还包括有补油系统，所述补油系统包括补油泵(8)及连接在补油泵(8)上的液压油箱(9)和第二安全溢流阀(7)，补油泵(8)的油管分别与单向阀管和安全溢流阀管连通，连接点分别设置在两个单向阀(4)之间的单向阀管上和两个第一安全溢流阀(5)之间的安全溢流阀管上。

6.根据权利要求1所述的一种循环作业工程车辆用混合传动装置，其特征在于：所述的发电机开关(18)、电动机开关(20)和双掷开关(11)均设置在工程车辆的驾驶室中。