一种新型环卫车动力系统和一种新型环卫车的制作方法

本实用新型涉及一种新型环卫车动力系统和一种新型环卫车。

背景技术：

面对日益严重的环境污染和能源危机，节能环保成为时代的主题，发展绿色环保型汽车成为主要的发展方向。环卫车辆作为城市汽车重要的组成部分，承担着城市的清洁工作，而传统环卫车辆一般采用柴油作为燃料，在清洁城市过程对城市空气和环境造成了二次污染。电动环卫车是以电力为能源的车辆，从事清扫、垃圾转运等工作，具有减少排放、减少污染、降低能源成本等优点，是政府大力提倡的绿色环保车辆，但是电动环卫车存在续驶里程短，专用充电设备分布少的弊端，而且该技术的应用既需要变化的动力满足车辆变速行驶，又需要同时提供稳定的动力驱动车载作业装置工作，还要能长时间地连续作业以满足不确定的清扫任务，导致电动环卫车作业时间和作业范围受到限制，使得纯电动环卫车的推广应用受到影响。另外，环卫车由于需要频繁在停车和行驶之间进行切换，这对电动汽车中的动力电池有较严格的要求，但是，动力电池由于其本身的特性，在长期地、频繁地放电和充电之后，电池的性能和容量会大幅度降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种新型环卫车动力系统，用以解决环卫车中的动力电池在长时间工作后，其本身的性能和容量会大幅度降低的问题。本实用新型同时提供一种新型环卫车。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：一种新型环卫车动力系统，包括行车动力系统，所述行车动力系统包括发动机和第一电机，所述环卫车动力 系统还包括第二电机，所述第一电机与第二电机电连接，所述第二电机的一端用于与车载作业装置机械传动连接，所述第二电机的另一端与飞轮储能系统机械传动连接。

所述行车动力系统还包括离合器，所述发动机通过所述离合器与第一电机机械传动连接，所述第一电机用于连接驱动桥。

所述第一电机通过双电机控制器与所述第二电机电连接。

所述第一电机为ISG电机。

所述第二电机的一端通过变速装置与车载作业装置机械传动连接。

一种新型环卫车，包括行车动力系统和车载作业装置，所述行车动力系统包括发动机和第一电机，所述环卫车还包括第二电机，所述第一电机与第二电机电连接，所述第二电机的一端与车载作业装置机械传动连接，所述第二电机的另一端与飞轮储能系统机械传动连接。

所述行车动力系统还包括离合器，所述发动机通过所述离合器与第一电机机械传动连接，所述第一电机用于连接驱动桥。

所述第一电机通过双电机控制器与所述第二电机电连接。

所述第一电机为ISG电机。

所述第二电机的一端通过变速装置与车载作业装置机械传动连接。

该新型环卫车动力系统中的能量存储部分为飞轮储能系统，是将电能转化为动能存储起来，其具有能量密度高，能量转换效率高，长寿命的优点，并且其技术成熟度高，所以，其适用于环卫车这种频繁启停的场合，并且由于飞轮储能系统是用物理方法实现储能，充放电次数无限，所以，在长时间使用后不会造成飞轮性能和容量的降低。另外，飞轮储能系统对环境温度没有严格要求，对温度不敏感，对环境友好，所以，不管环卫车工作在高温环境或者低温环境下时，飞轮均能够提供有效的能量。

另外，基于该飞轮储能系统的环卫车动力系统能够保证环卫车正常行驶以 及环卫工作：当飞轮储能系统中存储的能量充足时，此时该环卫车行车和作业所需的能量由轮储能系统提供；当轮储能系统的能量不足时，发动机既驱动整车也为车载作业装置提供驱动能量。根据轮储能系统能量的多少，控制环卫车动力系统的相关能量输出，满足环卫车工作时的动力需求。

附图说明

图1是环卫车结构示意图；

图2是新型环卫车动力系统的结构示意图；

图3是系统在飞轮驱动模式、不作业情况下的能量流动示意图；

图4是系统在飞轮驱动模式、不作业情况下制动时的能量流动示意图；

图5是系统在混合动力模式、不作业情况下的能量流动示意图；

图6是系统在混合动力模式、不作业情况下制动时的能量流动示意图；

图7是系统在飞轮驱动模式、作业情况下的能量流动示意图；

图8是系统在飞轮驱动模式、作业情况下制动时的能量流动示意图；

图9是系统在混合动力模式、作业情况下的能量流动示意图；

图10是系统在混合动力模式、作业情况下制动时的能量流动示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

环卫车实施例

如图1所示，为一种混合动力环卫车结构示意图，其中，包括：驾驶室1、高速飞轮2、后桥3、传动轴4、变速箱5、第一电机6、离合器7、前桥8、发动机9。其中，第一电机同时具有发电机和电动机的性能，这里以具有代表性的ISG电机为例。

如图2所示，基于上述混合动力环卫车的动力系统包括发动机、离合器、ISG电机、变速箱、后桥、飞轮储能系统、第二电机、车载作业装置，由于飞轮储能系统的核心在于高速飞轮，所以，以下将飞轮储能系统简称为高速飞轮， 并且，飞轮储能系统属于常规技术，这里不做赘述。

该环卫车动力系统中的行车动力系统用于车辆的行驶，该行车动力系统属于现有技术，所以其结构多种多样，比如：发动机直接通过离合器与ISG电机机械传动连接，或者发动机通过齿轮组与离合器机械连接，离合器与ISG电机机械传动连接；而且，IGS电机可以直接通过变速箱连接后桥，还可以通过离合器与变速箱连接。作为一个具体实施例，本实施例给出一个实施方式：发动机通过离合器与ISG电机机械传动连接，IGS电机直接通过变速箱连接后桥。

ISG电机与第二电机电连接，通过电路能够使两个电机之间的电能流通，另外，为了便于对ISG电机与第二电机进行控制，通常情况下有以下两种方式：第一，ISG电机与第二电机之间设置有双电机控制器，ISG电机通过该双电机控制器与第二电机电连接；第二，ISG电机与第二电机各配置一个独立的电机控制器，第一电机控制器控制ISG电机，第二电机控制器控制第二电机，并且第一电机控制器与第二电机控制器电连接，以实现ISG电机与第二电机电连接。

第二电机的一端与车载作业装置机械传动连接，一般情况下，机械传动连接有两种方式：直接同轴连接或者通过变速装置，比如齿轮组进行连接，不同的车载作业装置可能需要对应使用不同的连接方式，比如：当车载作业装置为垃圾清扫装置时，清扫装置需要快速转动以实现清扫，所以这时第二电机的一端就可以直接与车载作业装置同轴连接；当车载作业装置为垃圾收集装置时，由于垃圾收集装置的机械动作较慢，这时第二电机的一端就需要通过变速装置进行降速之后再与车载作业装置传动连接，以满足垃圾收集的需求。

第二电机的另一端与高速飞轮机械传动连接，通常情况下，实现高速飞轮储能时的所需转速比电机的转速快，那么，为了保证储能，第二电机的另一端可以通过变速装置与高速飞轮机械传动连接，变速装置将第二电机的输出转速提升之后能够保证将机械能存储到飞轮中。

以上对环卫车动力系统的结构进行了说明，下面对基于动力系统的环卫车的工作情况进行说明，该环卫车有以下几种工作状况：

当环卫车不作业、只行驶时：

如图3所示，当高速飞轮能量充足时，发动机不启动，此时高速飞轮带动第二电机，第二电机将发出的电能转给ISG电机，ISG电机通过传动轴直接驱动车辆行驶，根据驾驶员的操作和实际工况计算出整车功率需求，实时调整底盘驱动电机的转速和扭矩，整车转场过程实现低噪声、零排放驱动行驶；如图4所示，当车辆制动时，可由底盘ISG电机提供制动力，根据工况和驾驶员需求控制底盘ISG电机提供制动力矩，ISG电机发出的电能传输给第二电机，第二电机转动，将制动产生的能量以动能的形式存储到高速飞轮中。

如图5所示，当高速飞轮能量不足时，发动机启动，离合器结合，此时该系统为混合动力模式，利用系统的驾驶员识别功能，根据驾驶员的操作实时调整发动机和底盘ISG电机的转速和转矩。根据实际工况控制底盘ISG电机的工作模式，是处于发电、待机还是助力等模式。发动机工作过程中，控制发动机稳定工作在高效区，从而提高发动机的工作效率和燃油经济性。如图6所示，制动时，底盘ISG电机提供合适的制动力矩，保证安全的情况下，尽可能回收制动能量，储存到高速飞轮中。

当环卫车同时作业和行驶时：

如图7所示，当高速飞轮能量充足时，发动机不启动，此时高速飞轮一方面向通过第二电机进行发电，并将发出的电能传输给ISG电机，ISG电机转动，经过传动轴驱动车辆行驶；另一方面高速飞轮带动第二电机提供动力，按照车载作业装置负载需求提供相应驱动转矩，满足车载作业装置工作要求。驱动车辆行驶过程中，控制系统会实时根据驾驶员的操作计算整车功率需求，调整ISG电机的转速、转矩等。如图8所示，当车辆制动时，利用整车再生制动能量回收技术，控制底盘ISG电机提供合适的制动力矩，将制动过程中的能量存储到 高速飞轮中。

如图9所示，当高速飞轮储存的能量降低或者不足时，发动机启动，离合器结合，此时该动力系统为混合动力模式，发动机驱动车辆行驶，为了使发动机燃油经济性更好，工作效率更高，控制系统控制发动机稳定工作在高效区，此时发动机富裕的能量驱动底盘ISG电机发电，ISG电机发电提供给第二电机，第二电机转动带动车载作业装置进行作业，满足工作需要。如果车载作业装置需要大功率作业时，高速飞轮释放能量，为电动机补充动力，即发动机和高速飞轮同时驱动车载作业装置。如图10所示，当车辆制动时，底盘ISG电机提供制动力矩，回收制动能量，存储到高速飞轮中。

该系统可以利用高速飞轮存储和释放能量的特性，以满足车辆行驶或车载作业装置工作时的动力需求。车辆起步时，车速比较低，如果高速飞轮能量充足，可由将能量依次通过第二电机和底盘ISG电机驱动整车行驶，避免了传统环卫车辆起步时噪音大，高排放的弊端；当高速飞轮能量不充足时，离合器结合，发动机也驱动车载作业装置。根据高速飞轮储存能量的大小，控制环卫车在纯飞轮驱动模式还是在混合动力模式，满足环卫车工作时的动力需求。为了提高发动机的工作效率，提高燃油经济性，发动机稳定工作在高效区内，富裕的能量通过ISG电机和第二电机存储到高速飞轮中。

环卫车动力系统实施例

环卫车动力系统在上述环卫车实施例中已经有了详细描述，这里不再赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，行车动力系统的具体结构并不局限于上述实施例中的结构，比如在该行车动力系统中还可以设置驱动电机，ISG电机通过驱动电机来驱动车辆行驶。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。