CN218594128U - 混合动力系统和工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混合动力系统和工程机械，包括：动力切换装置，包括变速箱和安装于变速箱并能相对变速箱脱开和结合的第一离合结构、第二离合结构、第三离合结构、第四离合结构，第三离合结构用于和作业系统连接，第四离合结构用于和行驶系统连接；动力模块，包括发动机和电动机，发动机和变速箱通过第一离合结构连接，电动机依次通过第二离合结构、变速箱和第三离合结构连接。本实用新型通过动力切换装置和动力模块配合，能实现作业系统的燃油驱动和电力驱动之间的切换，在不额外添加电动油泵单元的基础上，避免了电力转速高的问题，同时还能实现行驶系统的燃油驱动和电力驱动配合，大大突破了混合动力系统的适用工况限制。

Description

混合动力系统和工程机械

技术领域

本实用新型属于工程机械技术领域，尤其涉及一种混合动力系统和工程机械。

背景技术

在现有技术中的汽车起重机行业中，油电混合传动系统通常是在变速箱和油泵之间串联电动机，实现油、电驱动油泵，但电动机一般为高转速，串联电动机形式导致电动机的传动速比不能调整，在低扭矩工况不能很好的与液压系统适应；或者采用新增一套电动机、电动油泵单元的行驶进行混合传动，通过电动油泵单元和柴油机动力单元可切换动力，但这种方式成本较高，并且以上两种混合传动方式均不能实现行驶状态动力叠加，导致汽车起重机的行驶动力不高，限制了汽车起重机的应用场景。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种混合动力系统和工程机械，旨在解决现有技术中混合动力系统适用工况有限且成本较高的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种混合动力系统，用于带有作业系统和行驶系统的工程机械，所述混合动力系统包括：动力切换装置，包括变速箱和安装于所述变速箱并能相对所述变速箱脱开和结合的第一离合结构、第二离合结构、第三离合结构、第四离合结构，所述第三离合结构用于和所述作业系统连接，所述第四离合结构用于和所述行驶系统连接；动力模块，包括发动机和电动机，所述发动机和所述变速箱通过所述第一离合结构连接，所述电动机依次通过所述第二离合结构、所述变速箱和所述第三离合结构连接；其中，所述第一离合结构结合、所述第二离合结构脱开、所述第三离合结构结合、所述第四离合结构脱开，形成燃油驱动通路；所述第一离合结构脱开、所述第二离合结构结合、所述第三离合结构结合，所述第四离合结构脱开，形成电力驱动通路；所述第一离合结构结合、所述第二离合结构结合、所述第三离合结构脱开、所述第四离合结构结合，形成混合驱动通路。

在本实用新型实施例中，所述动力模块还包括向所述电动机供电的动力电池，所述电动机位于所述第二离合结构和所述动力电池之间，所述第一离合结构脱开、所述第二离合结构结合、所述第三离合结构脱开、所述第四离合结构结合，形成电力回收通路，在所述行驶系统的带动下，所述第四离合结构用于依次通过所述变速箱、所述第二取力器和所述电动机向所述动力电池充电。

在本实用新型实施例中，所述混合动力系统还包括控制器，所述动力切换装置、所述动力模块均和所述控制器电连接，所述控制器用于关闭和开启所述发动机、所述动力电池，并用于驱动所述第一离合结构、所述第二离合结构、所述第三离合结构、所述第四离合结构的脱开和结合。

在本实用新型实施例中，所述动力切换装置还包括第一取力器和第二取力器，所述第一取力器一端连接第三离合结构，另一端用于连接所述作业系统，所述第二取力器一端连接所述第二离合结构，另一端连接所述电动机。

在本实用新型实施例中，所述第四离合结构连接有用于和所述行驶系统连接的行驶传动轴，所述发动机沿所述变速箱的长度方向位于所述变速箱的箱前端，所述第一取力器、所述第二取力器和所述行驶传动轴均位于所述变速箱的箱后端。

在本实用新型实施例中，所述第一取力器、所述第二取力器和所述行驶传动轴沿所述变速箱的宽度方向间隔排列，所述行驶传动轴位于第一取力器和所述第二取力器之间。

在本实用新型实施例中，所述混合动力系统还包括油泵传动轴和油泵总成，所述第一取力器用于依次通过所述油泵传动轴和所述油泵总成向所述作业系统输出动力。

在本实用新型实施例中，所述第二离合结构和所述第三离合结构之间设置有传动齿轮组，所述传动齿轮组的传动比为1～5。

在本实用新型实施例中，所述混合动力系统还包括和所述电动机连接的外接电源接口，所述外接电源接口用于连接外接电源并向所述电动机供电。

本实用新型还提出一种工程机械，所述工程机械包括作业系统、行驶系统和如上所述的混合动力系统。

通过上述技术方案，本实用新型实施例所提供的混合动力系统具有如下的有益效果：

混合动力系统进行动力传输时，第一离合结构结合、第二离合结构脱开、第三离合结构结合、第四离合结构脱开，形成燃油驱动通路，发动机可通过燃油驱动通路向作业系统提供动力，电动机可处于关闭状态，实现作业系统的纯油驱动；或者第一离合结构脱开、第二离合结构结合、第三离合结构结合，第四离合结构脱开，形成电力驱动通路，电动机可通过变速箱变速后向作业系统提供动力，发动机可处于关闭状态，能避免电动机转速过高不能配合作业系统的情况，提高了混合动力系统的应用场景，并且无需增加电动油泵单元，减少了部件成本；再或者第一离合结构结合、第二离合结构结合、第三离合结构脱开、第四离合结构结合，形成混合驱动通路，发动机和电动机共同向行驶系统提供动力，实现燃油加电动的混合动力行驶，可大大避免行驶动力不足的情况，提高了混合动力系统行驶工况应用场景。本实用新型中通过动力切换装置和动力模块配合，能实现作业系统的燃油驱动和电力驱动之间的切换，并且在不额外添加电动油泵单元的基础上，避免了电力转速高的问题，节约了部件成本，同时还能实现行驶系统的燃油驱动和电力驱动配合，避免了行驶系统行驶动力不足的情况，大大突破了混合动力系统的适用工况限制。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型一实施例中工程机械的结构连接原理示意图；

图2是根据本实用新型一实施例中混合动力系统在一视角下的结构示意图；

图3是根据本实用新型另一实施例中中混合动力系统在另一视角下的结构示意图。

附图标记说明

标号 名称 标号 名称

100 混合动力系统 21 发动机

1 动力切换装置 22 电动机

11 变速箱 23 动力电池

12 第一离合结构 3 控制器

13 第二离合结构 4 行驶传动轴

14 第三离合结构 5 油泵传动轴

15 第四离合结构 6 油泵总成

16 第一取力器 7 电机传动轴

17 第二取力器 200 作业系统

2 动力模块 300 行驶系统

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

下面参考附图描述根据本实用新型的混合动力系统。

如图1至图3所示，在本实用新型的实施例中，混合动力系统100用于带有作业系统200和行驶系统300的工程机械，混合动力系统100包括动力切换装置1和动力模块2；动力切换装置1，包括变速箱11和安装于变速箱11并能相对变速箱11脱开和结合的第一离合结构12、第二离合结构13、第三离合结构14、第四离合结构15，第三离合结构14用于和作业系统200连接，第四离合结构15用于和行驶系统300连接；动力模块2，包括发动机21和电动机22，发动机21和变速箱11通过第一离合结构12连接，电动机22依次通过第二离合结构13、变速箱11和第三离合结构14连接；其中，第一离合结构12结合、第二离合结构13脱开、第三离合结构14结合、第四离合结构15脱开，形成燃油驱动通路；第一离合结构12脱开、第二离合结构13结合、第三离合结构14结合，第四离合结构15脱开，形成电力驱动通路；第一离合结构12结合、第二离合结构13结合、第三离合结构14脱开、第四离合结构15结合，形成混合驱动通路。

可以理解地，本实施例中的混合动力系统100主要应用于汽车起重机，第一离合结构12、第二离合结构13、第三离合结构14、第四离合结构15可采用现有技术中的离合器或结合套等传动离合结构。行驶系统300可采用现有技术中带有驱动桥的行驶系统，作业系统200可采用现有技术中上装工作平台。

在采用本实施例中的混合动力系统100进行动力传输时，第一离合结构12结合、第二离合结构13脱开、第三离合结构14结合、第四离合结构15脱开，形成燃油驱动通路，发动机21可通过燃油驱动通路向作业系统200提供动力，电动机22可处于关闭状态，实现作业系统200的纯油驱动；或者第一离合结构12脱开、第二离合结构13结合、第三离合结构14结合，第四离合结构15脱开，形成电力驱动通路，电动机22可通过变速箱11变速后向作业系统200提供动力，发动机21可处于关闭状态，能避免电动机22转速过高不能配合作业系统200的情况，提高了混合动力系统100的应用场景，并且无需增加电动油泵单元，减少了部件成本；再或者第一离合结构12结合、第二离合结构13结合、第三离合结构14脱开、第四离合结构15结合，形成混合驱动通路，发动机21和电动机22共同向行驶系统300提供动力，实现燃油加电动的混合动力行驶，可大大避免行驶动力不足的情况，提高了混合动力系统100行驶工况应用场景。本实施例中通过动力切换装置1和动力模块2配合，能实现作业系统200的燃油驱动和电力驱动之间的切换，并且在不额外添加电动油泵单元的基础上，避免了电力转速高的问题，节约了部件成本，同时还能实现行驶系统300的燃油驱动和电力驱动配合，避免了行驶系统300行驶动力不足的情况，提升了动力性能，大大突破了混合动力系统100的适用工况限制。

具体地，动力模块2还包括向电动机22供电的动力电池23，电动机22位于第二离合结构13和动力电池23之间，第一离合结构12脱开、第二离合结构13结合、第三离合结构14脱开、第四离合结构15结合，形成电力回收通路，在行驶系统300的带动下，第四离合结构15用于依次通过变速箱11、第二取力器17和电动机22向动力电池23充电。本实施例中，第一离合结构12脱开、第二离合结构13结合、第三离合结构14脱开、第四离合结构15结合，形成电力回收通路的情况下，行驶系统300能通过变速箱11向动力电池23充电，可在制动时实现能量回收，提高了混合动力系统100的能源利用率，避免了能量浪费。

如图1所示，在一实施例中，混合动力系统100还包括控制器3，动力切换装置1、动力模块2均和控制器3电连接，控制器3用于关闭和开启发动机21、动力电池23，并用于驱动第一离合结构12、第二离合结构13、第三离合结构14、第四离合结构15的脱开和结合。本实施例中的控制器3可采用现有技术中的可编程控制器，通过控制器3能关闭或开启发动机21、动力电池23，控制器3可通过操作员输入的指令驱动第一离合结构12、第二离合结构13、第三离合结构14、第四离合结构15的脱开或结合，从而使得多个部件同步变换状态，提高了混合动力系统100的动力转换效率。

在另一实施例中，动力切换装置1还包括第一取力器16和第二取力器17，第一取力器16一端连接第三离合结构14，另一端用于连接作业系统200，第二取力器17一端连接第二离合结构13，另一端连接电动机22。可以理解地，电动机22通过电机传动轴7和第二取力器17连接，电机传动轴7的延伸方向和变速箱11的长度方向一致。本实施例中通过第一取力器16和第二取力器17分别连接作业系统200和电动机22，能方便部件之间的连接，从而提高动力传输效率。

需要说明的是，如图2和图3所示，第四离合结构15连接有用于和行驶系统300连接的行驶传动轴4，发动机21沿变速箱11的长度方向位于变速箱11的箱前端，第一取力器16、第二取力器17和行驶传动轴4均位于变速箱11的箱后端。本实施例中通过在变速箱11的前端和后端分别布局的方式，能优化混合动力系统100的空间布局，从而缩小混合动力系统100的体积。

在本实用新型实施例中，第一取力器16、第二取力器17和行驶传动轴4沿变速箱11的宽度方向间隔排列，行驶传动轴4位于第一取力器16和第二取力器17之间。本实施例中的第一取力器16、第二取力器17和行驶传动轴4并排间隔排列，可方便后端部件的连接，提高了混合动力系统100的结构紧凑性。

可以理解地，混合动力系统100还包括油泵传动轴5和油泵总成6，第一取力器16用于依次通过油泵传动轴5和油泵总成6向作业系统200输出动力。油泵总成6可采用现有技术中的主泵、臂架泵和恒压泵组成，本实施例中通过油泵传动轴5将第一取力器16和油泵总成6连接，可方便第一取力器16对油泵总成6的动力传输。具体地，控制器3靠近油泵总成6设置于变速箱11的箱后端。

在另一实施例中，第二离合结构13和第三离合结构14之间设置有传动齿轮组，传动齿轮组的传动比为1～5，能使电动机22的特性与作业系统200更好的匹配。具体地，混合动力系统100还包括和电动机22连接的外接电源接口，外接电源接口用于连接外接电源并向电动机22供电。实现外接电源驱动作业系统200，使用成本低，接电工况降低使用成本。

如图1所示，本实用新型还提出一种工程机械，工程机械包括作业系统200、行驶系统300和如上所述的混合动力系统100，该混合动力系统100的具体结构参照上述实施例，由于工程机械采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。在一实施例中，工程机械为汽车起重机。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，用于带有作业系统(200)和行驶系统(300)的工程机械，其特征在于，所述混合动力系统(100)包括：

动力切换装置(1)，包括变速箱(11)和安装于所述变速箱(11)并能相对所述变速箱(11)脱开和结合的第一离合结构(12)、第二离合结构(13)、第三离合结构(14)、第四离合结构(15)，所述第三离合结构(14)用于和所述作业系统(200)连接，所述第四离合结构(15)用于和所述行驶系统(300)连接；

动力模块(2)，包括发动机(21)和电动机(22)，所述发动机(21)和所述变速箱(11)通过所述第一离合结构(12)连接，所述电动机(22)依次通过所述第二离合结构(13)、所述变速箱(11)和所述第三离合结构(14)连接；

其中，所述第一离合结构(12)结合、所述第二离合结构(13)脱开、所述第三离合结构(14)结合、所述第四离合结构(15)脱开，形成燃油驱动通路；所述第一离合结构(12)脱开、所述第二离合结构(13)结合、所述第三离合结构(14)结合，所述第四离合结构(15)脱开，形成电力驱动通路；所述第一离合结构(12)结合、所述第二离合结构(13)结合、所述第三离合结构(14)脱开、所述第四离合结构(15)结合，形成混合驱动通路。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述动力模块(2)还包括向所述电动机(22)供电的动力电池(23)，所述电动机(22)位于所述第二离合结构(13)和所述动力电池(23)之间，所述第一离合结构(12)脱开、所述第二离合结构(13)结合、所述第三离合结构(14)脱开、所述第四离合结构(15)结合，形成电力回收通路，在所述行驶系统(300)的带动下，所述第四离合结构(15)用于依次通过所述变速箱(11)、第二取力器(17)和所述电动机(22)向所述动力电池(23)充电。

3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统(100)还包括控制器(3)，所述动力切换装置(1)、所述动力模块(2)均和所述控制器(3)电连接，所述控制器(3)用于关闭和开启所述发动机(21)、所述动力电池(23)，并用于驱动所述第一离合结构(12)、所述第二离合结构(13)、所述第三离合结构(14)、所述第四离合结构(15)的脱开和结合。

4.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述动力切换装置(1)还包括第一取力器(16)和第二取力器(17)，所述第一取力器(16)一端连接第三离合结构(14)，另一端用于连接所述作业系统(200)，所述第二取力器(17)一端连接所述第二离合结构(13)，另一端连接所述电动机(22)。

5.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述第四离合结构(15)连接有用于和所述行驶系统(300)连接的行驶传动轴(4)，所述发动机(21)沿所述变速箱(11)的长度方向位于所述变速箱(11)的箱前端，所述第一取力器(16)、所述第二取力器(17)和所述行驶传动轴(4)均位于所述变速箱(11)的箱后端。

6.根据权利要求5所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一取力器(16)、所述第二取力器(17)和所述行驶传动轴(4)沿所述变速箱(11)的宽度方向间隔排列，所述行驶传动轴(4)位于第一取力器(16)和所述第二取力器(17)之间。

7.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统(100)还包括油泵传动轴(5)和油泵总成(6)，所述第一取力器(16)用于依次通过所述油泵传动轴(5)和所述油泵总成(6)向所述作业系统(200)输出动力。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的混合动力系统，其特征在于，所述第二离合结构(13)和所述第三离合结构(14)之间设置有传动齿轮组，所述传动齿轮组的传动比为1～5。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统(100)还包括和所述电动机(22)连接的外接电源接口，所述外接电源接口用于连接外接电源并向所述电动机(22)供电。

10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括作业系统(200)、行驶系统(300)和权利要求1至9中任意一项所述的混合动力系统(100)。

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