CN216659713U - 一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，包括车体、动力耦合传动系统、ISG电机和动力电池，所述车体包括底盘、分别与底盘连接的动力源、搅拌筒和液压系统。所述动力耦合传动系统包括主输入端、副输入端和输出端，所述主输入端通过第一十字传动轴连接于动力源，所述副输入端连接于ISG电机，所述输出端通过第二十字传动轴连接于搅拌车的液压系统，所述动力电池电连接ISG电机。所述动力源为发动机，所述发动机集成有取力器，所述搅拌筒通过前、后台架呈倾斜状态安装在底盘上方，所述主输入端通过第一十字轴传动轴与发动机取力连接，输出端通过第二十字轴传动轴与搅拌车的液压传动系统的液压泵连接。

Description

一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车

技术领域

本实用新型属于混凝土搅拌运输车技术领域，具体涉及一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车。

背景技术

随着商品混凝土的发展和混凝土搅拌运输车的广泛应用，混凝土运输车的可靠性和混凝土的质量已成为主要的关注点。

目前国内的混凝土搅拌运输车的搅拌筒驱动装置大都采用液压-机械混合式。液压油泵由底盘发动机飞轮取力口驱动，在车辆的行驶过程中，发动机转速在很大范围内不规律变化，导致搅拌筒的转速也会跟着发动机的转速变速而变化，搅拌筒的转速忽高忽低会导致以下情况发生：①混凝土流动不均匀，容易造成骨料破碎，产生严重的离析，导致混凝土质量差；②车辆加速的同时搅拌筒也同步加速，增加了能耗同时也减少了车辆加速所需的后备功率，影响车辆的动力性能；③由于惯性作用，重心随着物料的塌落变化加剧，导致车辆的稳定性和安全性变差；④系统压力不稳定，缩短了液压元件的寿命，降低系统的可靠性；⑤过多的转动圈数和过长的运输时间都不利于保证预拌混凝土的质量。在车辆停车等候、空载返回和慢速卸料工况时，实际有效功率远低于发动机的额定功率，发动机都在低效点工作，增加了车辆的燃油消耗成本，也不利于环保。此外，单一的发动机飞轮取力形式可靠性低，易造成不可逆的故障损失，低负荷的封闭区域作业场景排放差，危害作业人员的身体健康；单一的纯电取力可靠性差、造价高昂、回收周期长。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，在传统柴油或燃气混凝土搅拌运输车底盘上开发一种动力耦合的电驱动系统，能有效解决运输过程中搅拌筒的恒速问题，保证混凝土的质量，提高车辆运行的稳定性及可靠性；工地等候工况由电驱系统驱动搅拌筒，发动机熄火，节省燃油降低排放；利用空车返回工况发动机富余功率驱动电机给动力电池充电的同时驱动搅拌筒旋转，提高发动机热效率；同时解决单一发动机飞轮取力方式可靠性的问题；满足特定封闭区域作业场景的工作需求。

本实用新型方案如下：

一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，包括车体、动力耦合传动系统、ISG电机和动力电池。

所述车体包括底盘、分别与底盘连接的动力源、搅拌筒和液压系统。

所述动力耦合传动系统包括主输入端、副输入端和输出端，所述主输入端通过第一十字传动轴连接于动力源，所述副输入端连接于ISG电机，所述输出端通过第二十字传动轴连接于搅拌车的液压系统，所述动力电池电连接ISG电机。

所述动力源为发动机，所述发动机集成有取力器。

所述搅拌筒通过前、后台架呈倾斜状态安装在底盘上方。

所述主输入端通过第一十字轴传动轴与发动机取力连接，输出端通过第二十字轴传动轴与搅拌车的液压传动系统的液压泵连接。

根据功能需求，副输入端可作为输出端输出动力，单独驱动取力装置，主输入端集成离合器功能，可实现主输入端动力传递的接合和断开，当车辆行驶且上装取力时，自动离合器控制主输入轴动力断开，副输入端输入动力，输出端输出动力，实现上装取力的恒定转速输入，提高上装作业质量；当车辆进入封闭区域或低负荷怠速驻车作业，熄灭发动机，自动离合器控制主输入轴动力断开，ISG电机驱动副输入端输入动力，输出端输出动力，降低油耗减少排放；当车辆正常行驶且上装不取力等发动机处于低负荷状态时，自动离合器控制主输入轴动力接合，副输入端输出动力驱动ISG电机发电，提高发动机负荷率改善发动机工作状态。所述ISG电机为集成发电与驱动一体的电机，可以驱动取力装置，也可用于发电对动力电池进行充电，ISG电机为现有技术。

进一步的，还包括安装框架总成，所述安装框架总成包括框架和框架底座，所述框架分为上层和下层，框架的下侧连接有框架底座，所述动力电池采用高比功率、高比能量的电动汽车领域用的锂离子电池，所述框架底座通过连接板连接于框架，框架底座连接于车架，所述动力耦合传动系统通过悬置系统连接于框架底座，所述悬置系统包括四个减振组件，采用分层结构可实现批量化装配及提高维修便利性，框架用于安装动力电池、冷却系统等相关附件，框架底座用于安装电驱动力耦合系统的悬置系统和底盘车架固定连接，所述框架可增加安装层数扩展动力电池容量；所述框架可增加安装层数扩展动力电池容量，采用四点悬置结构，将动力耦合传动系统、ISG电机安装于框架底座上，实现动力的平稳传递。

进一步的，还包括电池冷却系统、电机冷却系统、电机控制器、动力电池管理系统、智能管理系统和冷却液水箱，所述电机控制器和智能管理系统分别设于框架底座的两侧，所述动力电池安装于框架的下层，所述电池冷却系统和电机冷却系统左右对称设置于框架上层的左右两侧。可实现外侧护板或装饰板的百叶窗左右对称设计，所述动力电池管理系统安装于框架上层的中部，所述冷却液水箱设置于框架顶部的中间位置，通过设置电机冷却系统、电池冷却系统和冷却液水箱，能够对ISG电机和动力电池进行冷却，保证其使用寿命，通过CAN总线与动力电池管理系统、电机控制器、整车控制器和发动机控制器实时通讯，实现电驱动力耦合系统的自动控制。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型在传统柴油混凝土搅拌运输搅拌车的发动机取力器和搅拌筒液压泵之间耦合了电驱动力系统，通过智能管理系统可实时识别车辆的空满载信息，在满载运输工况，通过控制电驱动力耦合系统的离合器分离，由ISG电机单独驱动搅拌筒，实现搅拌筒的恒速搅拌，避免搅拌筒的转速随发动机转速忽高忽低，保证混凝土的质量，降低搅拌筒转速升高额外的油耗，提高车辆运行的稳定性及可靠性。

2、进入工地车辆原地怠速等候工况，智能管理系统实时识别车辆的空满载信息，在满载等候工况，自动熄火发动机，通过控制电驱动力耦合系统的离合器分离，由ISG电机单独驱动搅拌筒，避免发动机运行在怠速低效状态，节省燃油降低排放，同时可满足在特定封闭区域作业。

3、在工地车辆原地怠速等候工况，当电池电量不足时，智能管理系统自动启动发动机，控制电驱动力耦合系统的离合器接合，发动机取力器在驱动搅拌筒旋转的同时驱动ISG发电给动力电池充电，提高发动机的负荷率，降低排放提升热效率。

4、在工地卸完料空车返回工况，智能管理系统识别车辆动力电池电量，当电量低于设定值，自动控制电驱动力耦合系统的离合器接合，由发动机取力器驱动ISG发电给动力电池充电，提高发动机的负荷率，利用发动机的富余功率给动力电池充电。

5、当发动机故障无法启动，可以由ISG电机单独驱动搅拌筒，给维修预留充足的时间，同时在紧急情况可由ISG电机驱动搅拌筒卸料，避免搅拌筒里的混凝土凝固损坏搅拌筒的风险。

6、当电驱动力耦合集成系统发生故障，电驱动力耦合系统的离合器自动结合，发动机取力器驱动搅拌筒，电驱动力耦合集成系统和发动机取力器两套动力系统可自由切换，提高整车运行的可靠性。

7、电驱动力耦合集成系统预留快充充电插座，可利用夜间波谷电价半个小时即可完成充电。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中电驱集成系统的结构示意图；

图3是本实用新型中安装框架总成结构示意图；

图4是本实用新型的电驱动力耦合传动系统结构示意图；

图5是本实用新型的电驱动力耦合传动系统输入端和输出端的示意图一；

图6是本实用新型的电驱动力耦合传动系统输入端和输出端的示意图二；

图7是图5的结构原理图。

1-安装框架总成；2-电池冷却系统；3-冷却液水箱；4-动力电池管理系统；5-电机冷却系统；6-动力电池；7-电机控制器；8-ISG电机；9-动力耦合传动系统；91-主输入端；92-输出端；93-副输入端；94-自动离合器；95-齿轮箱；10-智能管理系统；11-框架；12-框架底座；13-连接板；14-悬置系统；15-底盘；16-第一十字传动轴；17-第二十字传动轴；18-搅拌筒；19-充电插座；20-液压系统。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本实用新型公开的功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本实用新型阐述的实施例中。

应当理解，本实用新型使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本实用新型的示例实施例。若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本实用新型中被使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

如图1、2和4所示，一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，包括车体和动力耦合传动系统9、ISG电机8和动力电池6。

所述车体包括底盘15、分别与底盘15连接的动力源、搅拌筒18和液压系统20。

所述动力耦合传动系统9包括主输入端91、副输入端93和输出端92，所述主输入端91通过第一十字传动轴16连接于动力源，所述副输入端93连接于ISG电机8，所述输出端92通过第二十字传动轴17连接于搅拌车的液压泵，所述动力电池6电连接ISG电机8。

实施例2：

如图1-7所示，一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，包括车体和动力耦合传动系统9、ISG电机8和动力电池6。

所述车体包括底盘15、分别与底盘15连接的动力源、搅拌筒18和液压系统20。

所述动力耦合传动系统9包括主输入端91、副输入端93和输出端92，所述主输入端91通过第一十字传动轴16连接于动力源，所述副输入端93连接于ISG电机8，所述输出端92通过第二十字传动轴17连接于搅拌车的液压泵，所述动力电池6电连接ISG电机8。

所述液压传动系统20包括液压泵、液压马达、减速机及其液压相关附件，液压泵将取力器输出的机械动力转化为液压能，液压马达将液压能转化为机械能，通过减速机驱动搅拌筒旋转，实现动力的低转速、大扭矩传递。

所述动力源为发动机，所述发动机集成有取力器。

所述搅拌筒18通过前、后台架呈倾斜状态安装在底盘15上方。

所述主输入端91通过第一十字轴传动轴与发动机取力连接，输出端92通过第二十字轴传动轴与搅拌车的液压传动系统的液压泵连接。

根据功能需求，副输入端93可作为输出端92输出动力，单独驱动取力装置，主输入端91集成离合器功能，可实现主输入端91动力传递的接合和断开，当车辆行驶且上装取力时，自动离合器94控制主输入轴动力断开，副输入端93输入动力，输出端92输出动力，实现上装取力的恒定转速输入，提高上装作业质量；当车辆进入封闭区域或低负荷怠速驻车作业，熄灭发动机，自动离合器94控制主输入轴动力断开，ISG电机8驱动副输入端93输入动力，输出端92输出动力，降低油耗减少排放；当车辆正常行驶且上装不取力等发动机处于低负荷状态时，自动离合器94控制主输入轴动力接合，副输入端93输出动力驱动ISG电机8发电，提高发动机负荷率改善发动机工作状态。所述ISG电机8为集成发电与驱动一体的电机，可以驱动取力装置，也可用于发电对动力电池6进行充电，ISG电机8为现有技术。

所述动力耦合传动系统9包括自动离合器94和齿轮箱95，所述齿轮箱95主输入端91的传动轴集成具有动力接合和分离功能的自动离合器94，通过自动离合器94控制主输入端91与输入端和输出端92的动力切换，所述自动离合器94不限于气动多片摩擦离合器、电磁离合器等，所述主输入端91传动轴与输出端92传动轴通过齿轮传动机构实现变速。

所述电驱动力耦合系统还设有充电插座19，所述充电插座9安装于底盘15上，提高充电作业的便利性，可利用夜间波谷电价半个小时即可完成充电；

还包括安装框架总成1，所述安装框架总成1包括框架11和框架底座12，所述框架11分为上层和下层，框架11的下侧连接有框架底座12。

所述动力电池6采用高比功率、高比能量的电动汽车领域用的锂离子电池。

所述框架底座12通过连接板13连接于框架11，框架底座12连接于车架。

所述动力耦合传动系统9通过悬置系统14连接于框架底座12，所述悬置系统14包括四个减振组件。

采用分层结构可实现批量化装配及提高维修便利性，框架11用于安装动力电池6、冷却系统等相关附件，框架底座12用于安装电驱动力耦合系统的悬置系统14和底盘车架固定连接，所述框架11可增加安装层数扩展动力电池6容量；所述框架11可增加安装层数扩展动力电池6容量。

采用四点悬置结构，将动力耦合传动系统9、ISG电机8安装于框架底座12上，实现动力的平稳传递。

还包括电池冷却系统2、电机冷却系统5、电机控制器7、动力电池管理系统4、智能管理系统10和冷却液水箱3。

所述电机控制器7和智能管理系统10分别设于框架底座12的两侧。

所述动力电池6安装于框架11的下层。

所述电池冷却系统2和电机冷却系统5左右对称设置于框架11上层的左右两侧。可实现外侧护板或装饰板的百叶窗左右对称设计。

所述动力电池管理系统4安装于框架11上层的中部。

所述冷却液水箱3设置于框架11顶部的中间位置。

通过设置电机冷却系统5、电池冷却系统2和冷却液水箱3，能够对ISG电机8和动力电池6进行冷却，保证其使用寿命。

通过CAN总线与动力电池管理系统4、电机控制器7、整车控制器和发动机控制器实时通讯，实现电驱动力耦合系统的自动控制。

具体工作原理：

车辆在行进时，此时主输入端91与输出端92分离，主输入端91的发动机仅对车辆前进提供动力，动力电池6给ISG电机8供电，ISG电机8通过副输入端93向输出端92的取力装置提供动力，保证取力装置获得均匀的动力，当ISG电机8损坏或动力电池6电量不足时，将主输入端91与输出端92连接，此时通过发动机取力，由发动机通过主输入端91向输出端92的取力装置提供动力。

当车辆正常行驶时，将主输入端91与输出端92连接，通过发动机取力，由发动机通过主输入端91向输出端92和副输出端92同时提供动力，此时ISG电机8给动力电池6充电。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (7)

1.一种带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，其特征在于：包括车体、动力耦合传动系统(9)、ISG电机(8)和动力电池(6)；

所述车体包括底盘(15)、分别与底盘(15)连接的动力源、搅拌筒(18)和液压系统(20)；

所述动力耦合传动系统(9)包括主输入端(91)、副输入端(93)和输出端(92)，所述主输入端(91)通过第一十字传动轴(16)连接于动力源，所述副输入端(93)连接于ISG电机(8)，所述输出端(92)通过第二十字传动轴(17)连接于液压系统(20)，所述动力电池(6)电连接ISG电机(8)。

2.根据权利要求1所述带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，其特征在于：还包括安装框架总成(1)，所述安装框架总成(1)包括框架(11)和框架底座(12)，所述框架(11)分为上层和下层，框架(11)的下侧连接有框架底座(12)。

3.根据权利要求2所述带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，其特征在于：所述框架底座(12)通过连接板(13)连接于框架(11)，框架底座(12)连接于车架。

4.根据权利要求2所述带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，其特征在于：所述动力耦合传动系统(9)通过悬置系统(14)连接于框架底座(12)，所述悬置系统(14)包括四个减振组件。

5.根据权利要求2所述带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，其特征在于：还包括电池冷却系统(2)、电机冷却系统(5)、电机控制器(7)、动力电池管理系统(4)、智能管理系统(10)和冷却液水箱(3)；

所述电机控制器(7)和智能管理系统(10)分别设于框架底座(12)的两侧；

所述电池冷却系统(2)和电机冷却系统(5)左右对称设置于框架(11)上层的左右两侧；

所述动力电池管理系统(4)安装于框架(11)上层的中部；

所述冷却液水箱(3)设置于框架(11)顶部的中间位置。

6.根据权利要求1所述带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，其特征在于：所述动力源为发动机，所述发动机集成有取力器。

7.根据权利要求1所述带有电驱动力耦合系统的混凝土搅拌车，其特征在于：所述搅拌筒(18)通过前、后台架呈倾斜状态安装在底盘(15)上方。

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