CN211731062U - 车辆动力系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车辆动力系统及车辆，其中，车辆动力系统包括特种作业动力系统和车辆行驶动力系统，还包括：动力装置，包括发动机和与发动机机械连接的发电机，发电机将发动机提供的机械能转化为电能；储能装置，储能装置与发电机电连接，发电机用于对储能装置进行充电；驱动电机总成，与发电机电连接，驱动电机总成用于将发电机转化的电能转化为机械能；动力分配装置，与驱动电机总成、特种作业动力系统和车辆行驶动力系统机械连接。该车辆动力系统，动力可随时投入工作且又不一定需要发动机的直接介入，发动机几乎不存在怠速运转工况，提高了车辆动力系统的整体能效，整体动力性能更优，且降低了发动机的能耗，节约了使用成本。

Description

车辆动力系统及车辆

本申请要求于2019年12月31日提交至中国国家知识产权局、申请号为201922487439.2、发明名称为“车辆动力系统及车辆”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种车辆动力系统及包括该车辆动力系统的车辆。

背景技术

目前，传统的泵车动力部分采用柴油机作为动力源，柴油机提供的动力通过传动装置传递到分动力箱，分动力箱对输入的动力进行分配，一路输出可以用作车辆行驶的动力，另一路输出可以驱动液压系统，用于车辆在特种作业时候的动力。采用常规的动力源，无论是在车辆行驶过程中，还是作业过程中，发动机需要全程工作，即使是在待料或准备过程中，涉及设备的使用均需发动机的动力介入，而发动机的工作点可能长期处于低效率区，能耗较大。

实用新型内容

为了解决上述技术问题至少之一，本实用新型的一个目的在于提供一种车辆动力系统。

本实用新型的另一个目的在于提供一种包括上述车辆动力系统的车辆。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面的技术方案提供了一种车辆动力系统，包括特种作业动力系统和车辆行驶动力系统，还包括：动力装置，包括发动机和与所述发动机机械连接的发电机，所述发电机将所述发动机提供的机械能转化为电能；储能装置，所述储能装置与所述发电机电连接，所述发电机用于对所述储能装置进行充电；驱动电机总成，与所述储能装置电连接，所述储能装置用于向所述驱动电机总成供电，所述驱动电机总成用于将所述电能转化为机械能；动力分配装置，与所述驱动电机总成、所述特种作业动力系统和所述车辆行驶动力系统机械连接，所述动力分配装置用于将所述驱动电机总成转化的机械能分配至所述特种作业动力系统和所述车辆行驶动力系统。

本实用新型第一方面的技术方案提供的车辆动力系统，包括动力装置、储能装置、驱动电机总成和动力分配装置。其中，动力装置包括发动机和与其机械连接的发电机，储能装置与发电机电连接，驱动电机总成与储能装置电连接，动力分配装置分别与驱动电机总成、特种作业动力系统和车辆行驶动力系统机械连接，发动机能够使用燃油、燃气等动力形势将化学能转化为机械能，并将此机械能传递给与之机械连接的发电机，发电机能够将机械能转化为电能，且能够将电能传递至储能装置，储能装置能够将电能传递至驱动装置，驱动电机总成能够将电能转化为机械能，并将其传递至动力分配装置，动力分配装置接收到机械能后再将其分配到特种作业动力系统和车辆行驶动力系统，一方面保证车辆的正常行驶所需动力，另一方面保证车辆进行特种作业时的所需动力。该车辆动力系统，采用电动化的动力系统，车辆行驶或特种作业过程中的总动力均来自驱动电机总成，动力可随时投入工作且又不一定需要发动机的直接介入，发动机几乎不存在怠速运转工况，提高了车辆动力系统的整体能效，整体动力性能更优，运行过程中也更加安静舒适，且由于发动机可以工作在燃油最佳经济区，因此能够降低发动机的能耗，节约使用成本，达到节能效果。

值得说明的是，发电机也可以用于启动发动机。

另外，本实用新型提供的上述技术方案中的车辆动力系统还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述发动机为增程式发动机，所述发电机为集成化发电起动机，所述储能装置为电池包或超级电容。

在上述技术方案中，所述车辆动力系统还包括：充电接口，所述充电接口与所述储能装置电连接。

车辆动力系统还包括充电接口，充电接口用于与外部充电枪连接，通过将充电接口与储能装置电连接，从而可以实现通过外部电源对储能装置进行充电，保证储能装置能够及时充电并保持具有足够的电能输出，以供车辆使用。

在上述技术方案中，所述车辆动力系统还包括：控制系统，所述控制系统包括发电机控制器、驱动电机控制器和电池管理系统；其中，所述发电机控制器与所述集成化发电起动机电连接，用于控制所述集成化发电起动机；所述驱动电机控制器与所述驱动电机总成电连接，用于控制所述驱动电机总成；所述电池管理系统与所述储能装置电连接，用于管理并控制所述储能装置。

车辆动力系统还包括控制系统，控制系统包括发电机控制器、驱动电机控制器和电池管理系统。其中，发电机控制系统与集成化发电起动机电连接，用于控制集成化发电起动机的运行状态；驱动电机控制器与驱动电机总成电连接，用于控制驱动电机总成的运行状态；电池管理系统与储能装置电连接，用于实时监测、管理储能装置的使用状态，进一步提高了车辆动力系统的运行稳定性。

在上述技术方案中，所述控制系统还包括：整车控制器，与所述发电机控制器、所述驱动电机控制器和所述电池管理系统电连接，所述整车控制器用于根据用户指令或车辆运行状态向所述发电机控制器、所述驱动电机控制器和所述电池管理系统下发控制指令，并监控各系统的运行状态。

控制系统还包括与发电机控制器、驱动电机控制器和电池管理系统电连接的整车控制器，整车控制器用于接收驾驶员的控制指令，并监测各系统的运行数据及状态，综合决策后下达对各子系统的工作指令，并跟踪指令执行情况，确保车辆动力系统的协调和稳定运行。

在上述技术方案中，所述发动机与所述动力分配装置直接或间接机械连接，以向所述动力分配装置提供动力。

发动机与动力分配装置直接或间接机械连接，因此发动机也能够直接或间接地向动力分配装置输送机械能，以满足车辆动力系统的动力需求。

在上述技术方案中，所述车辆动力系统还包括：离合器，所述离合器与所述发动机和所述动力分配装置相连，用于控制所述发动机与所述动力分配装置之间的动力传输或断开。

车辆动力系统还包括与发动机和动力分配装置相连的离合器，离合器连接或断开以控制发动机向动力分配装置传输或断开动力的投入，有助于降低发动机的能耗，结构和原理均较为简单，易于实现。

在上述技术方案中，所述离合器设置于所述发动机与所述动力分配装置之间；或，所述离合器设置于所述发电机与所述动力分配装置之间；或，所述离合器设置于所述发电机与所述驱动电机总成之间。

离合器设置在发动机与动力分配装置之间或者设置在发电机与动力分配装置之间或者设置在发电机与驱动电机总成之间，由于均能够实现控制发动机与动力分配装置之间的动力传输或断开，因此均应在本申请的保护范围之内。

本实用新型第二方面的技术方案提供了一种车辆，包括：车体；和如第一方面的技术方案中任一项所述的车辆动力系统，设置在所述车体上。

本实用新型第二方面的技术方案提供的车辆，因包括第一方面技术方案中任一项所述的车辆动力系统，因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

在上述技术方案中，所述车辆为泵车或车载泵，所述车辆动力系统的特种作业动力系统包括泵车或车载泵的泵送液压系统；或，所述车辆为消防车，所述车辆动力系统的特种作业动力系统包括消防车的水路驱动系统及臂架液压系统；或，所述车辆为起重机，所述车辆动力系统的特种作业动力系统包括起重液压系统。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型第一个实施例所述的车辆动力系统的结构示意图；

图2是本实用新型第二个实施例所述的车辆动力系统的结构示意图；

图3是本实用新型第三个实施例所述的车辆动力系统的结构示意图；

图4是本实用新型第四个实施例所述的车辆动力系统的结构示意图；

图5是本实用新型一个实施例所述的车辆的结构示意框图。

其中，图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100车辆动力系统，1发动机，2发电机，3驱动电机总成，4动力分配装置，5特种作业动力系统，6车辆行驶动力系统，7电池包，8电池管理系统，9发电机控制器，10驱动电机控制器，11整车控制器，12充电接口，200车辆，210车体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图5描述本实用新型一些实施例所述的车辆动力系统及车辆。

实施例一

如图1所示，本实用新型第一方面的实施例提供的车辆动力系统，包括特种作业动力系统5和车辆行驶动力系统6，还包括：动力装置、储能装置、驱动电机总成3和动力分配装置4。其中，动力装置包括发动机1和与发动机1机械连接的发电机2，发电机2适于将发动机1提供的机械能转化为电能；储能装置与发电机2电连接，发电机2用于对储能装置进行充电；驱动电机总成3与储能装置电连接，储能装置用于向驱动电机总成3供电，驱动电机总成3用于将电能转化为机械能；动力分配装置4与驱动电机总成3、特种作业动力系统5和车辆行驶动力系统6机械连接，动力分配装置4用于将驱动电机总成3转化的机械能分配至特种作业动力系统5和车辆行驶动力系统6。

本实用新型第一方面的实施例提供的车辆动力系统，包括动力装置、储能装置、驱动电机总成3和动力分配装置4。其中，动力装置包括发动机1和与其机械连接的发电机2，储能装置与发电机2电连接，驱动电机总成3与储能装置电连接，动力分配装置4分别与驱动电机总成3、特种作业动力系统5和车辆行驶动力系统6机械连接，发动机1能够使用燃油、燃气等动力形势将化学能转化为机械能，并将此机械能传递给与之机械连接的发电机2，发电机2能够将机械能转化为电能，且能够将电能传递至储能装置，储能装置能够将电能传递至驱动装置，驱动电机总成3能够将电能转化为机械能，并将其传递至动力分配装置4，动力分配装置4接收到机械能后再将其分配到特种作业动力系统5和车辆行驶动力系统6，一方面保证车辆的正常行驶所需动力，另一方面保证车辆进行特种作业时的所需动力。该车辆动力系统，采用电动化的动力系统，车辆行驶或特种作业过程中的总动力均来自驱动电机总成，动力可随时投入工作且又不一定需要发动机的直接介入，发动机几乎不存在怠速运转工况，提高了车辆动力系统的整体能效，整体动力性能更优，运行过程中也更加安静舒适，且由于发动机可以工作在燃油最佳经济区，因此能够降低发动机的能耗，节约了使用成本，达到节能效果。

值得说明的是，发电机也可以用于启动发动机。

具体地，所述发动机1为增程式发动机，所述发电机2为集成化发电起动机，所述储能装置为电池包7或超级电容。

实施例二

如图2所示，与实施例二的区别在于：在实施例二的基础上，进一步地，车辆动力系统还包括：充电接口12，充电接口12与储能装置电连接。

车辆动力系统还包括充电接口12，充电接口12用于与外部充电枪连接，通过将充电接口12与储能装置电连接，从而可以实现通过外部电源对储能装置进行充电，保证储能装置能够及时充电并保持具有足够的电能输出，以供车辆使用。

实施例三

如图3所示，与实施例一或实施例二的区别在于：在实施例一或实施例二的基础上，进一步地，车辆动力系统还包括：控制系统，控制系统包括发电机控制器9、驱动电机控制器10和电池管理系统8；其中，发电机控制器9与发电起动机电连接，用于控制发电起动机；驱动电机控制器10与驱动电机总成3电连接，用于控制驱动电机总成3；电池管理系统8与储能装置电连接，用于管理并控制储能装置。

车辆动力系统还包括控制系统，控制系统包括发电机控制器9、驱动电机控制器10和电池管理系统8。其中，发电机控制系统与发电起动机电连接，用于控制发电起动机的运行状态；驱动电机控制器10与驱动电机总成3电连接，用于控制驱动电机总成3的运行状态；电池管理系统8与储能装置电连接，用于实时监测、管理储能装置的使用状态，进一步提高了车辆动力系统的运行稳定性。

实施例四

如图4所示，与实施例三的区别在于，在实施例三的基础上，进一步地，控制系统还包括：整车控制器11，整车控制器11与发电机控制器9、驱动电机控制器10和电池管理系统8电连接，整车控制器11用于根据用户指令或车辆运行状态向发电机控制器9、驱动电机控制器10和电池管理系统8下发控制指令，并监控各系统的运行状态。

控制系统还包括与发电机控制器9、驱动电机控制器10和电池管理系统8电连接的整车控制器11，整车控制器11用于接收驾驶员的控制指令，并监测各系统的运行数据及状态，综合决策后下达对各子系统的工作指令，并跟踪指令执行情况，确保车辆动力系统的协调和稳定运行。

进一步地，发动机1与动力分配装置4直接或间接机械连接，以向动力分配装置4提供动力。

发动机1与动力分配装置4直接或间接机械连接，因此发动机1也能够直接或间接地向动力分配装置4输送机械能，以满足车辆动力系统的动力需求。

进一步地，车辆动力系统还包括：离合器，离合器与发动机1和动力分配装置4相连，用于控制发动机1传输或断开动力的投入。

车辆动力系统还包括与发动机1和动力分配装置4相连的离合器，离合器连接或断开以控制发动机1向动力分配装置4传输或断开动力，有助于降低发动机1的能耗，结构和原理均较为简单，易于实现。

具体实施例一：离合器设置于发动机1与动力分配装置4之间。

具体实施例二：离合器设置于发电机2与动力分配装置4之间。

具体实施例三：离合器设置于发电机2与驱动电机总成3之间。

离合器设置在发动机1与动力分配装置4之间或者设置在发电机2与动力分配装置4之间或者设置在发电机2与驱动电机总成3之间，由于均能够实现控制发动机1与动力分配装置4之间的动力传输或断开，因此均应在本申请的保护范围之内。

如图5所示，本实用新型第二方面的实施例提供了一种车辆200，包括：车体210和如第一方面的实施例中任一项的车辆动力系统100，车辆动力系统100设置在车体210上。

本实用新型第二方面的实施例提供的车辆200，因包括第一方面实施例中任一项的车辆动力系统，因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

具体实施例一：车辆为泵车或车载泵，车辆动力系统的特种作业动力系统包括泵车或车载泵的泵送液压系统。

具体实施例二：车辆为消防车，车辆动力系统的特种作业动力系统包括消防车的水路驱动系统及臂架液压系统。

具体实施例三：车辆为起重机，车辆动力系统的特种作业动力系统包括起重液压系统。

下面结合一个具体实施例来详细描述本申请提供的车辆动力系统的具体结构及工作原理。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种车辆动力系统，包括：发动机、发电起动机、发电机控制器、驱动电机总成、驱动电机控制器、电池包、电池管理系统、整车控制器、动力分配装置、液压动力系统(即特种作业动力系统)、车辆行驶动力系统和充电接口。

其中，发动机与集成化发电起动机通过机械方式连接或集成，以实现机械能的传递。

进一步地，驱动电机总成与动力分配装置、动力分配装置与车辆行驶动力系统、动力分配装置与液压动力系统之间通过机械方式连接，以实现机械能的传递。

进一步地，集成化发电起动机与发电机控制器、驱动电机总成与驱动电机控制器、电池包与电池管理系统之间通过电气方式连接，以实现电力的传输。

进一步地，发电机控制器、电池管理系统以及驱动电机控制器之间通过电力母线形式连接，以实现电能的调配。

进一步地，整车控制器与发电机控制器、驱动电机控制器、电池管理系统以及充电接口之间通过通讯总线的形式连接，以完成运行数据的传输和控制指令的下发，实现整个动力系统的控制功能。

发动机使用燃油、燃气等动力形式并将化学能转化为机械能，并将此机械能传递给与之机械连接或集成的集成化发电起动机，并通过该环节将机械能转化为电能供整个动力系统使用。根据整个动力系统的功率需求，由发电机控制器完成对发电系统的控制。电池包作为储能环节，通过电池管理系统实现对其的充放电管理功能，从而使电池系统在整套系统中实现能量的存储，功率的匹配和峰谷调节作用，当系统处于重载运行时，可由电池包提供多余的功率和能量，而当系统轻载运行时，可以通过发电环节完成对电池包能量的补充。驱动电机作为系统总的动力提供环节，将电能转化为机械能，为车辆运行和特种作业过程提供动力。动力分配装置则实现机械能形式的动力的分配，其输入连接电动机传动轴，输出连接车辆驱动轴，输出连接液压动力系统动力源，通过其分配功能，可以完成动力是流向车辆行驶动力系统还是液压动力系统的选择功能，从而实现车辆行驶或特种作业过程中的动力需求。而整套动力系统的协调控制通过整车控制器来完成，整车控制器用来接收驾驶员控制指令，监测各系统的运行数据和状态，综合决策之后下达各子系统工作指令，并跟踪指令执行情况，确保动力系统的协调和准确运行。

综上所述，本实用新型提供的车辆动力系统，采用电动化的动力系统，动力可随时投入工作且又不一定需要发动机的直接介入，发动机几乎不存在怠速运转工况，提高了车辆动力系统的整体能效，整体动力性能更优，且降低了发动机的能耗，节约了使用成本，达到了节能效果。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆动力系统，包括特种作业动力系统(5)和车辆行驶动力系统(6)，其特征在于，还包括：

动力装置，包括发动机(1)和与所述发动机(1)机械连接的发电机(2)，所述发电机(2)适于将所述发动机(1)提供的机械能转化为电能；

储能装置，所述储能装置与所述发电机(2)电连接，所述发电机(2)用于对所述储能装置进行充电；

驱动电机总成(3)，与所述储能装置电连接，所述储能装置用于向所述驱动电机总成(3)供电，所述驱动电机总成(3)用于将电能转化为机械能；

动力分配装置(4)，与所述驱动电机总成(3)、所述特种作业动力系统(5)和所述车辆行驶动力系统(6)机械连接，所述动力分配装置(4)用于将所述驱动电机总成(3)转化的机械能分配至所述特种作业动力系统(5)和所述车辆行驶动力系统(6)。

2.根据权利要求1所述的车辆动力系统，其特征在于，

所述发动机(1)为增程式发动机，所述发电机(2)为集成化发电起动机，所述储能装置为电池包(7)或超级电容。

3.根据权利要求2所述的车辆动力系统，其特征在于，还包括：

充电接口(12)，所述充电接口(12)与所述储能装置电连接。

4.根据权利要求2或3所述的车辆动力系统，其特征在于，还包括：

控制系统，所述控制系统包括发电机控制器(9)、驱动电机控制器(10)和电池管理系统(8)；

其中，所述发电机控制器(9)与所述集成化发电起动机电连接，用于控制所述集成化发电起动机；

所述驱动电机控制器(10)与所述驱动电机总成(3)电连接，用于控制所述驱动电机总成(3)；

所述电池管理系统(8)与所述储能装置电连接，用于管理并控制所述储能装置。

5.根据权利要求4所述的车辆动力系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

整车控制器(11)，与所述发电机控制器(9)、所述驱动电机控制器(10)和所述电池管理系统(8)电连接，所述整车控制器(11)用于根据用户指令或车辆运行状态向所述发电机控制器(9)、所述驱动电机控制器(10)和所述电池管理系统(8)下发控制指令，并监控各系统的运行状态。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆动力系统，其特征在于，

所述发动机(1)与所述动力分配装置(4)直接或间接机械连接，以向所述动力分配装置(4)提供动力。

7.根据权利要求6所述的车辆动力系统，其特征在于，还包括：

离合器，所述离合器与所述发动机(1)和所述动力分配装置(4)相连，用于控制所述发动机(1)与所述动力分配装置(4)之间的动力传输或断开。

8.根据权利要求7所述的车辆动力系统，其特征在于，

所述离合器设置于所述发动机(1)与所述动力分配装置(4)之间；或

所述离合器设置于所述发电机(2)与所述动力分配装置(4)之间；或

所述离合器设置于所述发电机(2)与所述驱动电机总成(3)之间。

9.一种车辆，其特征在于，包括：

车体(210)；和

如权利要求1至8中任一项所述的车辆动力系统(100)，设置在所述车体(210)上。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，

所述车辆(200)为泵车或车载泵，所述车辆动力系统(100)的特种作业动力系统(5)包括泵车或车载泵的泵送液压系统；或

所述车辆(200)为消防车，所述车辆动力系统(100)的特种作业动力系统(5)包括消防车的水路驱动系统及臂架液压系统；或

所述车辆(200)为起重机，所述车辆动力系统(100)的特种作业动力系统(5)包括起重液压系统。

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