CN220842189U - 一种混合驱动装置与矿用车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混合驱动装置与矿用车辆，其中混合驱动装置包括：燃油发动机、电机与并车箱；所述并车箱设置有第一输入端、第二输入端与输出端；所述燃油发动机的输出端连接所述第一输入端；所述电机的输出端连接所述第二输入端；所述并车箱用于将从所述第一输入端输入的动力和所述第二输入端输入的动力汇合到所述输出端输出。通过本实施例提供的混合驱动装置与矿用车辆，在采矿作业过程中需要运输时，可以通过燃油发动机和电机同时进行动力输出，从而驱动装置搭载比现有的发动机排量小的燃油发动机即可满足在恶劣工况下的作业要求，有效解决现有的采矿作业运输工具难以兼顾满足恶劣运输工况运输要求同时满足环境保护要求的问题。

Description

一种混合驱动装置与矿用车辆

技术领域

本申请涉及采矿作业运输工具技术领域，尤其涉及一种混合驱动装置与矿用车辆。

背景技术

在采矿作业过程中，需要使用运输工具进行运输。现有的运输方式为了满足矿山大载重、大坡度等恶劣的运输工况，一般是采用大吨位矿用自卸卡车，通过其大排量发动机配合大扭矩的变速箱作为动力总成；然而大吨位矿用自卸卡车的燃油消耗较大，存在对环境污染较大的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种混合驱动装置与矿用车辆，用于解决现有的采矿作业运输工具难以兼顾满足恶劣运输工况运输要求同时满足环境保护要求的问题。

为达到上述技术目的，本申请第一方面提供一种混合驱动装置，包括：燃油发动机、电机与并车箱；

所述并车箱设置有第一输入端、第二输入端与输出端；

所述燃油发动机的输出端连接所述第一输入端；

所述电机的输出端连接所述第二输入端；

所述并车箱用于将从所述第一输入端输入的动力和所述第二输入端输入的动力汇合到所述输出端输出。

进一步地，所述并车箱包括：箱体、输入齿轮和输出齿轮；

所述输入齿轮和输出齿轮均设置于所述箱体内；

所述输入齿轮一端分别作为所述第一输入端连接所述燃油发动机的输出端，另一端作为所述第二输入端连接所述电机的输出端；

所述输出齿轮与所述输入齿轮啮合，且一端作为所述输出端。

进一步地，所述输出齿轮的直径大于所述输入齿轮的直径。

进一步地，所述并车箱还包括：惰齿轮；

所述惰齿轮设置于所述输入齿轮和输出齿轮之间，且与所述输入齿轮和输出齿轮均啮合连接。

进一步地，所述电机的输出端通过传动轴固定连接所述输入齿轮的另一端。

进一步地，所述燃油发动机通过变速箱连接所述第一输入端。

进一步地，所述燃油发动机为柴油发动机。

本申请第一方面提供一种矿用车辆，包括：车体与上述任一项所述的混合驱动装置；

所述混合驱动装置设置于所述车体上。

进一步地，还包括后轮驱动桥；

所述混合驱动装置中，并车箱的输出端传动连接所述后轮驱动桥。

进一步地，还包括：动力电池单元、电池管理单元与电机冷却单元；

所述动力电池单元、电池管理单元与电机冷却单元均设置于所述车体上，且均连接所述混合驱动装置中的电机。

从以上技术方案可以看出，本申请提供一种混合驱动装置与矿用车辆，其中混合驱动装置包括：燃油发动机、电机与并车箱；所述并车箱设置有第一输入端、第二输入端与输出端；所述燃油发动机的输出端连接所述第一输入端；所述电机的输出端连接所述第二输入端；所述并车箱用于将从所述第一输入端输入的动力和所述第二输入端输入的动力汇合到所述输出端输出。

通过本实施例提供的混合驱动装置与矿用车辆，在采矿作业过程中需要运输时，可以通过燃油发动机和电机同时进行动力输出，从而驱动装置搭载比现有的发动机排量小的燃油发动机即可满足在恶劣工况下的作业要求，有效解决现有的采矿作业运输工具难以兼顾满足恶劣运输工况运输要求同时满足环境保护要求的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种混合驱动装置的框架示意图；

图2为本申请实施例提供的一种混合驱动装置的结构示意图；

图3为使用大排量发动机爬坡的爬坡度和车速对应曲线图；

图4为使用单独使用本申请实施例提供的一种混合驱动装置中燃油发动机爬坡的爬坡度和车速对应曲线图；

图5为使用本申请实施例提供的混合驱动装置爬坡的爬坡度和车速对应曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可依具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1与图2，本申请实施例第一方面提供一种混合驱动装置，包括：燃油发动机10、电机20与并车箱30。

并车箱30设置有第一输入端31、第二输入端32与输出端33；燃油发动机10的输出端连接第一输入端31；电机20的输出端连接第二输入端32；并车箱30用于将从第一输入端31输入的动力和第二输入端32输入的动力汇合到输出端33输出。

通过本实施例提供的混合驱动装置，在作业过程中可以通过燃油发动机10和电机20共同输出动力，从而对比于现有的大排量发动机，本方案中可以选用小功率的发动机。

具体来说，选用小功率且排放量小的燃油发动机10在面对恶劣的输出工况时，可以通过电机20向并车箱30提供辅助制动力，提升混合驱动系统的输出功率和提升应用本装置的车辆的安全性。

在实际应用中，请参阅图3，图3为使用大排量发动机情况下，在不同档位下的爬坡度和车速对应曲线图；图3中的多个曲线从左到右分别对应从1挡到7挡的曲线。以2挡对应的曲线为例，可以看出，在2挡时，车速为5km/h左右的爬坡度最高为大概18％至19％。

请参阅图4，图4为使用小排量发动机，也即本申请提供的燃油发动机10时，在不同档位下的爬坡度和车速对应曲线图；图4中的多个曲线从左到右分别对应从1挡到7挡的曲线。以2挡对应的曲线为例，可以看出，由于排量小于图3中的发动机，在2挡时，车速为5km/h左右的爬坡度最高为大概16％至17％。

请参阅图5，图4为使用本申请实施例提供的混合驱动装置在不同档位下的爬坡度和车速对应曲线图；图5中的多个曲线从左到右分别对应从1挡到7挡的曲线。以2挡对应的曲线为例，可以看出，在使用电机20辅助制动后，在2挡时，车速为5km/h左右的爬坡度最高为大概20％至21％。

结合上述可知，通过本申请提供的混合驱动装置可以满足在恶劣工况下的行车要求，甚至在某些特点工况，如低档位的工况下，可以取得比原有的大排量发动机更好的制动效果。

需要说明的是，本申请提供的混合驱动装置动力传输模式可以分为三个工况：

第一为低速并联驱动工况：燃油发动机10和电机20共同驱动，两条动力源在并车箱30合并后输出给车辆的驱动桥，提高车辆低速重载爬坡能力，提升生产力；

第二为高速运行工况：以燃油发动机10的动力驱动为主，根据驾驶员对车辆动力需求，如加速性等需求，和发动机在较经济区域内运转等条件，控制电机20辅助介入驱动；

第三为制动工况：这种工况下为缓行辅助制动，并车箱20带动电机20反向切割磁力线实现再生发电，可设置多级电制动能力等级，在下坡、制动可以“反向充电”，最高整车能量回收率可达到30％以上。

在第一种低速并联驱动工况中，可以满足发动机的排放量小于同级别车轮的发动机排放量，同时在特定工况下驱动动力增加219kN(增大7.98％)，可爬坡度增大约3％；常用工况下(3L-10km/h车速，驱动力提升18.7％左右)，可以提升生产效率。在低速挡时，燃油发动机10叠加电机20的驱动力可以有效提升满载爬坡能力，使得满载爬坡能力和车速明显提升，车辆性能超越现有的使用大排量发动机的车型。

在第二种高速运行工况下，当指令的驱动功率小于燃油发动机10运转在其最佳运行线上所产生的功率，并且电机20的动力电池的荷电状态已到达其设定值时，则可以采用单发动机牵引模式。此时，电机20的电系统关闭，燃油发动机10提供功率，以满足指令的载荷功率需求。动力电池的荷电状态已到达其设定值可以通过电池管理单元22判断动力电池单元21的电量，若很低(设定值)，防止电池过放电影响电池寿命，则控制电机20不介入驱动

在第三种制动工况下，当车辆制动，且所要求的制动功率小于电机20所能供给的最大再生制动功率时，电机20被控制作为发电机使用，以产生等同于所需制动功率的制动功率，此时燃油发动机10怠速。在应用中可设置多级电制动能力等级，在下坡、制动可以“反向充电”，最高整车能量回收率可达到30％以上；通过电机20电制动提供辅助制动力，可以提升车辆运行安全性。

在更具体的实施例中，并车箱30可以包括：箱体301、输入齿轮302和输出齿轮303；输入齿轮302和输出齿轮303均设置于箱体301内；输入齿轮302一端分别作为第一输入端31连接燃油发动机10的输出端，另一端作为第二输入端32连接电机20的输出端；输出齿轮303与输入齿轮302啮合，且一端作为输出端。

也即在本实施例中，燃油发动机10和电机20通过带动输入齿轮302转动的方式向并车箱30输入动力。

其中，燃油发动机10可以通过连接轴11传动连接输入齿轮302的一端。电机20的输出端通过传动轴固定连接输入齿轮302的另一端。

在燃油发动机10向输入齿轮302输入的动力较小而使得输入齿轮302的转速较慢时，电机20可以通过传动轴向输入齿轮302输入动力，以增加输入齿轮302的转速。

进一步地，输出齿轮303的直径大于输入齿轮302的直径，从而使得并车箱40具备减速作用。

在另一个实施例中，并车箱30还包括：惰齿轮304；惰齿轮304设置于输入齿轮302和输出齿轮303之间，且与输入齿轮302和输出齿轮303均啮合连接。

惰齿轮304可以改变输出齿轮303的转向，从而在燃油发动机10设置于车体前端的情况下，可以为后轮的驱动桥提供动力。

在一个实施例中，燃油发动机10通过变速箱40连接第一输入端31。

进一步地，燃油发动机10为柴燃油发动机。

本申请第一方面提供一种矿用车辆，包括：车体与上述任一项实施例中的混合驱动装置；混合驱动装置设置于车体上。

在更具体的实施例中，还包括后轮驱动桥50；混合驱动装置中，并车箱30的输出端33传动连接后轮驱动桥50。

具体来说，车体下方设置有前轮驱动桥60和后轮驱动桥50，后轮驱动桥50传动连接输出端33，后轮驱动桥50连接车轮70。

进一步地，还包括：动力电池单元21、电池管理单元22与电机冷却单元23；动力电池单元、电池管理单元与电机冷却单元均设置于车体上，且均连接混合驱动装置中的电机20。其中，电机20还连接电机控制器24。

以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实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，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合驱动装置，其特征在于，包括：燃油发动机(10)、电机(20)与并车箱(30)；

所述并车箱(30)设置有第一输入端(31)、第二输入端(32)与输出端(33)；

所述燃油发动机(10)的输出端连接所述第一输入端(31)；

所述电机(20)的输出端连接所述第二输入端(32)；

所述并车箱(30)用于将从所述第一输入端(31)输入的动力和所述第二输入端(32)输入的动力汇合到所述输出端(33)输出。

2.根据权利要求1所述的混合驱动装置，其特征在于，所述并车箱(30)包括：箱体(301)、输入齿轮(302)和输出齿轮(303)；

所述输入齿轮(302)和输出齿轮(303)均设置于所述箱体(301)内；

所述输入齿轮(302)一端分别作为所述第一输入端(31)连接所述燃油发动机(10)的输出端，另一端作为所述第二输入端(32)连接所述电机(20)的输出端；

所述输出齿轮(303)与所述输入齿轮(302)啮合，且一端作为所述输出端。

3.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，所述输出齿轮(303)的直径大于所述输入齿轮(302)的直径。

4.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，所述并车箱(30)还包括：惰齿轮(304)；

所述惰齿轮(304)设置于所述输入齿轮(302)和输出齿轮(303)之间，且与所述输入齿轮(302)和输出齿轮(303)均啮合连接。

5.根据权利要求2所述的混合驱动装置，其特征在于，所述电机(20)的输出端通过传动轴固定连接所述输入齿轮(302)的另一端。

6.根据权利要求1所述的混合驱动装置，其特征在于，所述燃油发动机(10)通过变速箱(40)连接所述第一输入端(31)。

7.根据权利要求1所述的混合驱动装置，其特征在于，所述燃油发动机(10)为柴油发动机。

8.一种矿用车辆，其特征在于，包括：车体与权利要求1-7任一项所述的混合驱动装置；

所述混合驱动装置设置于所述车体上。

9.根据权利要求8所述的矿用车辆，其特征在于，还包括后轮驱动桥(50)；

所述混合驱动装置中，并车箱(30)的输出端(33)传动连接所述后轮驱动桥(50)。

10.根据权利要求8所述的矿用车辆，其特征在于，还包括：动力电池单元(21)、电池管理单元(22)与电机冷却单元(23)；

所述动力电池单元(21)、电池管理单元(22)与电机冷却单元(23)均设置于所述车体上，且均连接所述混合驱动装置中的电机(20)。