輸出功率分流式混合動力裝載機(jī)動力傳動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種混合動力裝載機(jī)的動力傳動系統(tǒng)，特別涉及一種輸出功率分流式混合動力裝載機(jī)動力傳動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，以小松、日立建機(jī)等為代表的工程機(jī)械巨頭投入了大量的人力、財力、物力進(jìn)行了混合動力裝載機(jī)的研宄，取得了一些成效。但國內(nèi)外對混合動力裝載機(jī)的研宄多停留在串聯(lián)式系統(tǒng)和并聯(lián)式系統(tǒng)上。其中，串聯(lián)式混合動力裝載機(jī)成本較高；并聯(lián)式混合動力裝載機(jī)對發(fā)動機(jī)工作點的調(diào)整作用較小，并且多數(shù)在傳動系統(tǒng)中仍保留了液力變矩器，節(jié)能效果有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種輸出功率分流式混合動力裝載機(jī)動力傳動系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明由發(fā)動機(jī)、輸入軸、第一齒輪、第二齒輪、行星齒輪系、輸出軸、一號電機(jī)、二號電機(jī)、動力電池、逆變器、鎖止器和液壓工作系統(tǒng)組成。所述發(fā)動機(jī)與輸入軸和第一齒輪剛性連接，第一齒輪與第二齒輪嚙合，行星齒輪系的行星架與輸出軸連接；所述行星齒輪系包括太陽輪、前排行星輪、前排齒圈、后排行星輪、后排齒圈和前、后行星排共用的行星架，其中前排行星輪和后排行星輪的參數(shù)完全相同并加工于同一根軸上，前排齒圈和后排齒圈的參數(shù)完全相同；第二齒輪與行星齒輪系中的前排齒圈同軸固連，太陽輪與二號電機(jī)轉(zhuǎn)子一端連接，后排齒圈與一號電機(jī)轉(zhuǎn)子連接；所述動力電池通過逆變器分別與一號電機(jī)和二號電機(jī)電連接；所述鎖止器包括第一鎖止器和第二鎖止器，其中第一鎖止器旋轉(zhuǎn)部分與輸入軸連接，固定部分固連于車架，第二鎖止器旋轉(zhuǎn)部分與二號電機(jī)轉(zhuǎn)子另一端連接，固定部分固連于車架；所述液壓工作系統(tǒng)與輸入軸連接。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明相對于現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)，采用了結(jié)構(gòu)緊湊的行星輪系作為動力耦合元件，實現(xiàn)了裝載機(jī)的輸出功率分流式傳動；
2.本發(fā)明取消了液力變矩器，提高了傳動系統(tǒng)效率，可有效提高裝載機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性；
3.本發(fā)明在鏟掘工況下運行時，在保證牽引力不減小的情況下，能夠防止電機(jī)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)，避免電機(jī)燒毀。
【附圖說明】
[0006]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意圖；
圖2是本發(fā)明發(fā)動機(jī)靜止啟動模式的動力傳遞路線圖；
圖3是本發(fā)明發(fā)動機(jī)行車啟動模式的動力傳遞路線圖； 圖4是本發(fā)明純電驅(qū)動的動力傳遞路線圖；
圖5是本發(fā)明低速發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖；
圖6是本發(fā)明高速發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖；
圖7是本發(fā)明低速功率分流模式的動力傳遞路線圖；
圖8是本發(fā)明高速功率分流模式的動力傳遞路線圖；
圖9是本發(fā)明在低速功率分流模式下的杠桿模型圖；
圖10是本發(fā)明發(fā)動機(jī)關(guān)閉時再生制動模式的動力傳遞路線圖；
圖11是本發(fā)明發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時再生制動模式的動力傳遞路線圖。
[0007]圖中:1.第二鎖止器，2.二號電機(jī)，3.前排齒圈，4.太陽輪，5.前排行星輪，6.后排行星輪，7.后排齒圈，8.—號電機(jī)，9.動力電池，10.逆變器，11.行星架，12.輸出軸，
13.發(fā)動機(jī)，14.輸入軸，15.第一鎖止器，16.第一齒輪，17.第二齒輪，18.液壓工作系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0008]請參閱圖1，為本發(fā)明的實施例，該實施例由發(fā)動機(jī)13、輸入軸14、第一齒輪16、第二齒輪17、行星齒輪系、輸出軸12、一號電機(jī)8、二號電機(jī)2、動力電池9、逆變器10、鎖止器和液壓工作系統(tǒng)18組成。
[0009]所述發(fā)動機(jī)13與輸入軸14和第一齒輪16剛性連接，第一齒輪16與第二齒輪17嚙合，行星齒輪系的行星架11與輸出軸12連接。
[0010]所述行星齒輪系包括太陽輪4、前排行星輪5、前排齒圈3、后排行星輪6、后排齒圈7和前、后行星排共用的行星架11，其中前排行星輪5和后排行星輪6的參數(shù)完全相同并加工于同一根軸上，前排齒圈3和后排齒圈7的參數(shù)完全相同；第二齒輪17與行星齒輪系中的前排齒圈3同軸固連，太陽輪4與二號電機(jī)2轉(zhuǎn)子一端連接，后排齒圈7與一號電機(jī)8轉(zhuǎn)子連接。
[0011]所述動力電池9通過逆變器10分別與一號電機(jī)8和二號電機(jī)2電連接。
[0012]所述鎖止器包括第一鎖止器15和第二鎖止器1，其中第一鎖止器15旋轉(zhuǎn)部分與輸入軸14連接，固定部分固連于車架，第二鎖止器I旋轉(zhuǎn)部分與二號電機(jī)2轉(zhuǎn)子另一端連接，固定部分固連于車架。
[0013]所述液壓工作系統(tǒng)18與輸入軸14連接。
[0014]本發(fā)明的工作過程和原理如下:
1.發(fā)動機(jī)啟動模式
根據(jù)整機(jī)運行狀況，發(fā)動機(jī)啟動模式分為靜止啟動和行車啟動兩種子模式。發(fā)動機(jī)靜止啟動模式的動力傳遞路線如圖2，發(fā)動機(jī)行車啟動模式的動力傳遞路線如圖3。
[0015]這兩種子模式的共同特征是:第一鎖止器15分離，動力電池9放電，一號電機(jī)8以電動馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動力經(jīng)后排齒圈7、后排行星輪6、前排行星輪5、前排齒圈3、第二齒輪17、第一齒輪16和輸入軸14傳遞到發(fā)動機(jī)13，發(fā)動機(jī)13啟動。兩種子模式的區(qū)別是:在發(fā)動機(jī)靜止啟動模式下，第二鎖止器I接合，二號電機(jī)2和太陽輪4轉(zhuǎn)速為零，由于整機(jī)慣量遠(yuǎn)大于發(fā)動機(jī)慣量，此時行星架11的轉(zhuǎn)速近乎為零；在發(fā)動機(jī)行車啟動模式下，第二鎖止器I分離，二號電機(jī)2以電動馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生的動力經(jīng)太陽輪4、前排行星輪5、行星架11和輸出軸12，最終傳遞至驅(qū)動車輪。
[0016]2.純電驅(qū)動模式
純電驅(qū)動模式主要用于當(dāng)動力電池9處于許用狀態(tài)時，裝載機(jī)起步和低速行駛等低負(fù)荷工況，動力傳遞路線如圖4。
[0017]在此模式下，第一鎖止器15接合，第二鎖止器I分離，動力電池9放電，二號電機(jī)2以電動馬達(dá)的形式工作，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動力經(jīng)太陽輪4、前排行星輪5、行星架11和輸出軸12，最終傳遞至驅(qū)動車輪；發(fā)動機(jī)13、輸入軸14、第一齒輪16、第二齒輪17、前排齒圈3、后排齒圈7和一號電機(jī)8固定。
[0018]3.發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動模式
根據(jù)整機(jī)運行狀況，發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動模式分為低速發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動和高速發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動兩種子模式。低速發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動模式主要用于裝載機(jī)低負(fù)荷行駛，整機(jī)行駛功率需求低于發(fā)動機(jī)在高效區(qū)所能提供的最小功率，且動力電池9荷電狀態(tài)(SOC)值較低致使其無法正常輸出電能時的工況，動力傳遞路線如圖5 ;高速發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動模式主要用于裝載機(jī)中負(fù)荷行駛，整機(jī)行駛功率需求處于發(fā)動機(jī)高效區(qū)時的工況，動力傳遞路線如圖6。
[0019]這兩種子模式的共同特征是:第一鎖止器15分離，發(fā)動機(jī)13工作，動力經(jīng)輸入軸
14、第一齒輪16、第二齒輪17、前排齒圈3、前排行星輪5、行星架11和輸出軸12，最終傳遞至驅(qū)動車輪，裝載機(jī)行駛所需全部動力均來自于發(fā)動機(jī)13 ;后排齒圈7和一號電機(jī)8空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:在低速發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動模式下，第二鎖止器I分離，二號電機(jī)2以發(fā)電機(jī)的形式工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，使發(fā)動機(jī)