混合动力驱动系统和车辆的制作方法

本发明涉及车辆领域，特别涉及一种混合动力驱动系统和车辆。

背景技术：

洗扫车兼具有扫路和高、低压水冲洗功能，具有路面清洁质量高、不产生扬尘等优点，能有效地降低环卫工人的劳动强度，在城市和高速公路道路保洁领域得到广泛的应用。

通常情况下，洗扫车产品采用双发动机驱动，底盘主发动机只提供行驶系统动力，驱动车辆行走，而副发动机只负责为上装的作业系统提供动力。当扫路车正常清扫作业时，由于底盘主发动机提供的行走功率只占发动机总功率的15％～30％，发动机并没有工作在最佳燃油经济区，造成油耗增加。

为解决上述问题，现有专利中公开了一种混合动力电动清洗车的串联混合动力方案，发动机带动发电机发电，发电机给动力电池充电，动力电池的输出端分别连接驱动电机和水泵电机，驱动电机驱动车辆行驶，水泵电机驱动水泵实现道路清洗。该方案可使发动机工作在最佳燃油工作区，可以有效节约油耗。但是由于发动机与电动机在机械上无连接关系，车辆只由驱动电机驱动行驶，所以存在驱动电机的功率较大，体积较大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混合动力驱动系统和车辆，以解决现有技术存在的电动机的功率较大，体积较大的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、第一离合器、第二离合器、启动发电一体机、电池、驱动桥和第一作业系统，启动发电一体机通过第一离合器与发动机连接；电池与启动发电一体机连接；驱动桥与启动发电一体机连接；第一作业系统通过第二离合器与发动机连接。

进一步地，混合动力驱动系统还包括第二作业系统，第二作业系统与启动发电一体机连接。

进一步地，混合动力驱动系统还包括变速箱和侧取力器，变速箱与启动发电一体机连接，驱动桥与变速箱连接，第二作业系统通过侧取力器与变速箱连接。

进一步地，第二作业系统包括低压水泵，低压水泵与侧取力器连接。

进一步地，混合动力驱动系统还包括电池管理系统，电池管理系统与电池连接。

进一步地，混合动力驱动系统还包括全功率取力器，第二离合器与发动机通过全功率取力器连接。

进一步地，混合动力驱动系统还包括电机控制器，电池通过电机控制器与启动发电一体机连接。

进一步地，第一作业系统包括油泵，风机和/或高压水泵。

进一步地，第一作业系统还包括马达和油缸，马达和油缸分别与油泵连接。

进一步地，混合动力驱动系统还包括第一作业系统驱动机构，第一作业系统通过第一作业系统驱动机构与第二离合器连接。

进一步地，第一作业系统驱动机构包括发电机和电动机，发电机与发动机通过第二离合器连接，电动机与发电机连接，第一作业系统与电动机连接。

进一步地，电池还与发电机连接，和/或电池还与电动机连接。

进一步地，混合动力驱动系统包括连接电池与启动发电一体机的电机控制器，其中，电池通过电机控制器与发电机连接，和/或电池通过电机控制器与所述电动机连接。

进一步地，电动机包括风机油泵电机，第一作业系统包括油泵且油泵与风机油泵电机连接和/或第一作业系统包括风机且风机与风机油泵电机连接；和/或，电动机包括高压水泵电机，第一作业系统包括高压水泵且高压水泵与高压水泵电机连接。

进一步地，第一作业系统驱动机构包括第一皮带轮，第二离合器与第一作业系统通过第一皮带轮连接。

进一步地，第一作业系统包括油泵，油泵通过第一皮带轮与第二离合器连接；和/或，第一作业系统包括风机，风机通过第一皮带轮与第二离合器连接；和/或，第一作业系统包括高压水泵，高压水泵通过第一皮带轮与第二离合器连接。

进一步地，第一作业系统包括高压水泵，第一作业系统驱动机构还包括第三离合器，高压水泵通过第三离合器与第一皮带轮连接。

进一步地，第一作业系统驱动机构还包括第二皮带轮，高压水泵通过第二皮带轮与第三离合器连接。

进一步地，第一作业系统驱动机构包括分动箱，第一作业系统与第二离合器通过分动箱连接。

进一步地，第一作业系统包括油泵，油泵与分动箱连接；和/或，第一作业系统包括风机，风机与分动箱连接；和/或，第一作业系统包括高压水泵，高压水泵与分动箱连接。

进一步地，第一作业系统包括高压水泵，混合动力驱动系统还包括第四离合器，高压水泵通过第四离合器与分动箱连接。

本发明的第二方面提供一种车辆，包括本发明第一方面中任一项的混合动力驱动系统。

进一步地，车辆为洗扫车。

基于本发明提供的技术方案，混合动力驱动系统包括发动机，第一离合器，第二离合器，电池，启动发电一体机，驱动桥和第一作业系统，启动发电一体机通过第一离合器与发动机连接，第一作业系统通过第二离合器与发动机连接，电池与启动发电一体机连接，驱动桥与启动发电一体机连接。该技术方案可以实现第一作业系统的动力与驱动桥的动力解耦，发动机和启动发电一体机可以共同为驱动桥提供动力，因此混合动力驱动系统对发动机功率和启动发电一体机的功率要求低，可配置小功率发动机和启动发电一体机，因此可有效减小启动发电一体机的功率和体积。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明第一实施例的混合动力驱动系统的原理示意图；

图2为本发明第二实施例的混合动力驱动系统的原理示意图；

图3为本发明第三实施例的混合动力驱动系统的原理示意图。

各附图标记分别代表：

10-第一离合器；20-第二离合器；30-第三离合器；40-第四离合器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

图1为本发明第一实施例的混合动力驱动系统的原理示意图。图2为本发明第二实施例的混合动力驱动系统的原理示意图。图3为本发明第三实施例的混合动力驱动系统的原理示意图。图1至图3中，实线连接线代表机械连接，虚线连接线代表电气连接。

下面将结合图1至图3对本发明各实施例进行具体说明。

如图1至图3所示，本发明各实施例的混合动力驱动系统，包括发动机、第一离合器10、第二离合器20、启动发电一体机、电池、驱动桥和第一作业系统，启动发电一体机通过第一离合器10与发动机连接；电池与启动发电一体机连接；驱动桥与启动发电一体机连接；第一作业系统通过第二离合器20与发动机连接。

该技术方案中，可以实现第一作业系统的动力与驱动桥的动力解耦，发动机和启动发电一体机可以共同为驱动桥提供动力，因此混合动力驱动系统对发动机功率和启动发电一体机的功率要求低，可配置小功率发动机和启动发电一体机，因此可有效减小启动发电一体机的功率和体积。

第一实施例

第一实施例以应用于洗扫车的混合动力驱动系统为例对本发明的混合动力驱动系统进行说明。

如图1所示，第一实施例的混合动力驱动系统包括发动机，电池，电池管理系统，启动发电一体机，第一作业系统，第二作业系统，第一作业系统驱动机构，电机控制器，第一离合器10，全功率取力器，第二离合器20，变速箱，侧取力器和驱动桥。本实施例中，驱动桥为后桥。

第一作业系统包括高压水泵，油泵，风机，扫刷马达和举升油缸，其中，扫刷马达和举升油缸分别与油泵连接，油泵用于驱动扫刷马达和举升油缸。

第一作业系统驱动机构包括发电机和电动机。电动机包括高压水泵电机和风机油泵电机。高压水泵电机用于驱动高压水泵。风机油泵电机用于驱动油泵和风机。第二作业系统包括低压水泵。

启动发电一体机通过第一离合器10与发动机连接，电池通过电机控制器与启动发电一体机连接，变速箱与启动发电一体机连接，驱动桥和侧取力器分别与变速箱连接，低压水泵与侧取力器连接。从而，变速箱的动力一部分传递给驱动桥驱动车辆行驶，另一部分经侧取力器驱动第二作业系统的低压水泵工作。低压水泵通过侧取力器与变速箱连接，可以在侧取力器不从变速箱取力时实现低压水泵的停止操作。

第二离合器20通过全功率取力器与发动机连接。发电机与第二离合器20连接。第一作业系统驱动机构中的高压水泵电机和风机油泵电机均与发电机连接。另外，发电机和高压水泵电机和风机油泵电机还通过电机控制器与电池连接。

第一实施例的第一作业系统中的洗扫作业装置采用电传动，作业装置的布置方式灵活，且可以布置的非常紧凑，作业装置占用的空间少。

电机控制器与发电机，启动发电一体机，高压水泵电机和风机油泵电机分别连接，用于控制各个电机的转速。因此各个电机的转速控制完全独立。

第一实施例中，由于洗扫车在作业时，第一作业系统的动力和驱动桥的动力可以实现完全解耦，因此，作业过程中车速的调节不影响洗扫作业的性能。

电池管理系统与电池连接，用于对电池的状态进行监测和保护，可实时检测出电池的剩余电量。根据电池的剩余电量可使得电池辅助发动机工作，使发动机长时间工作在经济区，节省燃油，减少排放，降低噪声。

具体地，第一实施例的混合动力驱动系统的工作过程如下：

在转场模式下，第一离合器10闭合，第二离合器20断开，侧取力器不从变速箱取出动力，此时发动机输出的动力经过第一离合器、启动发电一体机、变速箱传递给驱动桥进而驱动车辆行驶。当车辆处于起步、加速及爬坡情况下，启动发电一体机处于电动机模式并辅助发动机共同驱动车辆行驶。该技术方案可以实现第一作业系统的动力与驱动桥的动力解耦，发动机和启动发电一体机可以共同为驱动桥提供动力，该混合动力驱动系统对发动机功率和启动发电一体机的功率要求低，可配置小功率发动机和启动发电一体机，因此可有效减小启动发电一体机的功率和体积。此外启动发电一体机的辅助驱动还使得发动机可较长时间工作在经济区，减少油耗。当车辆处于制动和下坡情况下，启动发电一体机处于发电机模式，将制动能和势能再生成电能存储在电池中，电池管理系统对电池的状态进行监测和保护。

在高压洗扫作业模式下，第一离合器10断开，侧取力器不从变速箱取出动力。在电池管理系统检测到电池的电量充足时，第二离合器20断开，电池的电能传输给高压水泵电机、风机油泵电机和启动发电一体机，高压水泵电机和风机油泵电机分别驱动高压水泵和油泵等洗扫作业装置，启动发电一体机的动力经过变速箱传给驱动桥驱动车辆行驶，此时车辆行驶和作业都处于纯电动状态，减少油耗。在电池的电量不足时，第二离合器20闭合，发动机的动力经过全功率取力器带动发电机发电，发电机产生的电能传输给高压水泵电机、风机油泵电机和启动发电一体机，并在电力充足的情况下给电池充电。此电传动系统的效率较高，从而提高了整个混合动力驱动系统的传动效率。当车辆处于制动和下坡情况下，启动发电一体机处于发电机模式，将制动能和势能再生成电能存储在电池中。制动能量回收可进一步降低车辆的油耗。

在纯吸扫模式下，例如，下过雨的潮湿路面，可以停止高压水泵电机，只让风机油泵电机工作。

在低压洒水模式下，第一离合器10闭合，第二离合器20断开，侧取力器从变速箱取出动力驱动低压水泵。此时发动机输出的动力经第一离合器10和启动发电一体机传递给变速箱，变速箱的动力一部分经侧取力器驱动低压水泵实现低压洒水作业，另一部分动力驱动车辆行驶。

由电池管理系统、电池和启动发电一体机组成的电驱动系统在车辆处于起步、爬坡和加速的情况下给发动机提供辅助动力，在车辆处于制动和下坡情况下，启动发电一体机处于发电机模式，将制动能和势能再生成电能存储在电池中。

第一实施例中，第一作业系统采用电传动方案，布置方式灵活，且可以布置的非常紧凑，占用的空间小，另外电传动的效率也较高。

第二实施例

第二实施例仍以应用于洗扫车的混合动力驱动系统为例对本发明的混合动力驱动系统进行说明。

如图2所示，第二实施例的混合动力驱动系统包括发动机，电池，电池管理系统，启动发电一体机，变速箱，驱动桥，第一作业系统驱动机构，第一作业系统，第二作业系统，第一离合器10，全功率取力器，第二离合器20和侧取力器。

第一作业系统驱动机构包括第一皮带轮，第二皮带轮和第三离合器30。第一作业系统包括高压水泵，油泵，风机，扫刷马达和举升油缸，其中，扫刷马达和举升油缸分别与油泵连接，油泵用于驱动扫刷马达和举升油缸。第二作业系统包括低压水泵。

启动发电一体机通过第一离合器10与发动机连接，启动发电一体机通过电机控制器与电池连接。变速箱与启动发电一体机连接，驱动桥和侧取力器分别与变速箱连接。低压水泵与侧取力器连接。从而，变速箱的动力一部分传递给驱动桥驱动车辆行驶，另一部分通过侧取力器驱动低压水泵工作。低压水泵通过侧取力器与变速箱连接，可以在侧取力器不从变速箱取力时实现低压水泵的停止操作。

第二离合器20通过全功率取力器与发动机连接。第一作业系统通过第一作业系统驱动机构与第二离合器20连接。具体地，油泵和风机分别通过第一皮带轮与第二离合器20连接，第一皮带轮驱动油泵和风机。第二皮带轮通过第三离合器30与第一皮带轮连接，高压水泵与第二皮带轮连接，第二皮带轮驱动高压水泵。第三离合器30的设置可以在切断高压水泵时保持油泵和风机工作。电机控制器与启动发电一体机连接，控制启动发电一体机的转速。

电池管理系统与电池连接，用于对电池的状态进行监测和保护，可实时检测出电池的剩余电量。

具体地，第二实施例中的混合动力驱动系统的工作过程如下：

在转场模式下，第一离合器10闭合，第二离合器20断开，侧取力器不从变速箱取出动力，此时发动机输出的动力经过第一离合器、启动发电一体机和变速箱传递给驱动桥进而驱动车辆行驶。当车辆处于起步、加速及爬坡情况下，启动发电一体机处于电动机模式并辅助发动机共同驱动车辆行驶。该技术方案可以实现第一作业系统的动力与驱动桥的动力解耦，发动机和启动发电一体机可以共同为驱动桥提供动力，因此混合动力驱动系统对发动机功率和启动发电一体机的功率要求低，可配置小功率发动机和启动发电一体机，因此可有效减小启动发电一体机的功率和体积。此外启动发电一体机的辅助驱动还使得发动机可较长时间工作在经济区，减少油耗。当车辆处于制动和下坡情况下，启动发电一体机处于发电机模式，将制动能和势能再生成电能存储在电池中，电池管理系统对电池的状态进行监测和保护。

在高压洗扫作业模式下，第二离合器20和第三离合器30都处于闭合状态，第一皮带轮分别驱动油泵和风机，第一皮带轮和第二皮带轮驱动高压水泵。

在纯吸扫模式下，第二离合器20闭合，第一皮带轮同时驱动油泵和风机，第三离合器30断开，高压水泵不工作。

在低压洒水模式下，第一离合器10闭合，第二离合器20断开，侧取力器从变速箱取出动力驱动低压水泵。此时发动机输出的动力经第一离合器10和启动发电一体机传递给变速箱，变速箱的动力一部分经侧取力器驱动低压水泵实现低压洒水作业，另一部分动力驱动车辆行驶。

由于洗扫车在作业时，驱动桥的动力与第一作业系统的作业动力也可以实现完全解耦，因此在作业过程中，车速的变化不会影响洗扫作业的性能。

由电池管理系统、电池和启动发电一体机组成的电驱动系统在车辆处于起步、爬坡和加速的情况下给发动机提供辅助动力，在车辆处于制动和下坡情况下，启动发电一体机处于发电机模式，将制动能和势能再生成电能存储在电池中。

第二实施例的其他未说明的各部件和各部件之间的连接关系、功能、效果等可参照第二实施例。

第三实施例

第三实施例以应用于洗扫车的混合动力驱动系统为例对本发明的混合动力驱动系统进行说明。

如图3所示，第三实施例的混合动力驱动系统包括发动机，电池，电池管理系统，启动发电一体机，变速箱，驱动桥，第一作业系统驱动机构，第一作业系统，第二作业系统，第一离合器10，全功率取力器，第二离合器20和侧取力器。

与第一实施例和第二实施例不同的是，第一作业系统驱动机构包括分动箱和第四离合器40。

第一作业系统包括油泵，风机，高压水泵，扫刷马达和举升油缸，其中油泵用于驱动扫刷马达和举升油缸。第二作业系统包括低压水泵。

第二离合器20通过全功率取力器与发动机连接。分动箱与第二离合器20连接。油泵和风机分别与分动箱连接。高压水泵通过第四离合器40与分动箱连接。

第三实施例的其他未说明的各部件和各部件之间的连接关系、功能、效果等可参照第一实施例和第二实施例。

具体地，第三实施例的混合动力驱动系统的工作过程如下：

在转场模式和低压洒水模式下的工作过程可参考第二实施例中的混合动力驱动系统的工作过程。

在高压洗扫模式下，第二离合器20和第四离合器40都闭合，发动机动力经全功率取力器和分动箱驱动油泵、电机和高压水泵工作。

在纯吸扫模式下，第二离合器20闭合，第四离合器40断开，发动机动力经全功率取力器和分动箱驱动油泵和风机工作。

第三实施例中，洗扫车在作业时，驱动桥的动力和第一作业系统的作业动力也可以实现完全解耦，因此在作业过程中，车速的变化不会影响洗扫作业的性能。

根据以上描述可知，本发明以上各实施例中的混合动力驱动系统具有如下优点：

驱动桥的动力与第一作业系统的动力可以实现解耦，且发动机和启动发电一体机可以共同为驱动桥提供动力，因此混合动力驱动系统对发动机功率和启动发电一体机的功率要求低，可配置小功率发动机和启动发电一体机，因此可有效减小启动发电一体机的功率和体积。

此外，由于洗扫车作业时第一作业系统的动力和驱动桥的动力可以实现完全解耦，因此作业过程中车速的调节不影响洗扫作业的性能。

以上实施例中的混合动力系统可以让发动机长时间工作在经济区，节省燃油，减少排放，降低噪声。

以上实施例的混合动力驱动系统为油电混合动力系统，与油液混合动力系统相比可靠性高，维护成本低，且不存在液压系统常见的漏油问题，且传动效率较高。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。