CN114516295B - 一种纯电动搅拌车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动搅拌车。本发明的纯电动搅拌车包括：车体、搅拌罐以及上装驱动***；所述上装驱动***包括：主驱模块；上装驱动模块；取力器，传动连接于主驱模块；上装驱动模块以及取力器通过动力切换结构传动连接于搅拌罐，且在动力切换装置的切换控制下，能够使两者的其中一个与搅拌罐建立传动连接关系。本发明的纯电动搅拌车可根据不同的工况实现上装动力传递路径的自由切换，装卸料时利用主驱模块的动力驱动，搅拌罐转运时利用上装驱动模块，当上装驱动模块出现故障时，可以紧急利用主驱模块同时实现装卸料、搅拌罐的运转以及车辆行驶。整个搅拌车可靠性高、成本低。

Description

一种纯电动搅拌车

技术领域

本发明涉及制造水泥或黏土的混合设备，尤其涉及一种纯电动搅拌车。

背景技术

随着基础建筑工程建设的不断扩大，配套的工程车辆也得到进一步的更新发展，其中就混凝土搅拌车来讲，其应用就越来越广泛。传统的燃油搅拌车多采用连接于主发动机的取力器带动液压***进而驱动搅拌罐运转，这种传统的搅拌方式搅拌罐驱动***依赖于主发动机提供的动力，不能独立工作，搅拌罐的运转受主发动机转速的影响，搅拌罐消耗主发动机的部分输出功率，增加了主发动机的负荷，而且随着环保要求的不断提高，燃油工程车辆的使用也越来越受限制。因此，纯电动搅拌车逐渐出现在市面上，并得到一定的认可。

目前现有的纯电动搅拌车的上装驱动***多采用电机+减速器驱动的方式，其中上装电机有单电机驱动和双电机驱动两种方案。对于单电机驱动方案来讲，因为没有备用电机，上装电机一旦出现故障，上装***会停止运转，造成***损失，可靠性低；对于双电机驱动方案来讲，其中一个电机为常驱动电机，另一个为储备电机，一般情况下均使用常驱动电机驱动，紧急情况下使用储备电机，此方案传动效率高，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯电动搅拌车，用以解决现有的纯电动搅拌车可靠性低、成本高的问题。

本发明的纯电动搅拌车包括：

车体、搅拌罐以及配置在车体上的上装驱动***；

所述上装驱动***包括：

主驱模块，包括主驱电机及主驱电机控制器，与驱动桥传动连接；

上装驱动模块，包括上装电机及上装电机控制器；

取力器，传动连接于主驱模块；

上装驱动模块以及取力器通过动力切换结构传动连接于搅拌罐，且在动力切换装置的切换控制下，能够使两者的其中一个与搅拌罐建立传动连接关系。

本发明的纯电动搅拌车可根据不同的工况实现上装动力传递路径的自由切换，装卸料时利用主驱模块的动力驱动，满足大功率需求；搅拌罐转运时利用上装驱动模块，可利用小功率电机进行驱动并能够维持在电机高效区运行，提高传动***效率，降低能耗；当上装驱动模块出现故障时，可以紧急利用主驱模块同时实现装卸料、搅拌罐的运转以及车辆行驶，进行转场、卸料和维修，保证混凝土和搅拌罐的安全。整个搅拌车可靠性高，而且整车成本低。

进一步的，所述上装驱动***还包括处于上装电机与搅拌罐传动路径上的或者取力器与搅拌罐传动路径上的备用动力接口。备用动力接口的设置使得在搅拌车的主驱模块以及上装驱动模块均出现故障时，可以利用救援车辆的动力***与备用动力接口相连，方便实现救援。

更进一步的，所述备用动力接口处于取力器与动力切换装置之间的传动路径上。将备用动力接口设置在该位置，同类型车辆相互救援时，能够方便的利用救援车辆的主驱模块的动力，能够提供更大的功率需求，保证救援过程顺利实施。

更进一步的，所述备用动力接口朝向车体宽度方向的一侧，这样方便同类型的救援车辆之间的动力传递。

作为另一种优化方案，所述动力切换结构为双输入减速器，所述双输入减速器包括切换模块以及减速增扭模块，切换模块包括两个输入轴和一个输出轴，两个输入轴分别用于连接上装驱动模块以及取力器，输出轴用于连接减速增扭模块，两个输入轴对应连接有两减速齿轮组，两减速齿轮组的从动轮均空套于输出轴上，输出轴上于两从动轮之间具有中间传动齿轮，双输入减速器还包括实现中间传动齿轮与其中一个从动轮之间同步转动的同步器。采用上述结构形式的双输入减速器在实现减速增扭的同时实现动力切换，结构简单紧凑，不会过多占用搅拌车的空间。

进一步的，所述取力器与双输入减速器的对应输入轴之间链传动。传动链能够承受更大的扭矩，能够方便的实现大跨距的动力传递，而且能够更好的保证传动的同步性，使取力器与搅拌罐之间的动力传递较为可靠。

进一步的，双输入减速器的两个输入轴平行并列布置，输出轴与两个输入轴相平行且处于减速器的与输入轴相对的一侧。采用这种布置形式能够大大降低减速器内齿轮组布置的复杂性，降低减速器的装配难度和运维成本。

此外，主驱模块与取力器在车体的前后方向上间隔布置且通过传动轴直接传递扭矩，上装驱动模块与双输入减速器在车体的前后方向上间隔布置且通过传动轴直接传递扭矩。这样的传动布局与整车结构的布局匹配性较高，简化了搅拌车上传动结构的布置难度，降低搅拌车制造成本。

附图说明

图1为本发明的纯电动搅拌车的实施例一中上装驱动***的***简图；

图2为图1中双输入减速器的内部结构简图；

图3为本发明的纯电动搅拌车的实施例一的第一种工况的示意图；

图4为本发明的纯电动搅拌车的实施例一的第二种工况的示意图；

图5为本发明的纯电动搅拌车的实施例一的第三种工况的示意图。

图1中：1-主驱电机；10-主驱电机控制器；11-主减速器；12-取力器；123-链传动；2-上装电机；20-上装电机控制器；3-双输入减速器；5-搅拌罐；8-备用动力接口；9-驱动桥。

图2中：3-双输入减速器；30-切换模块；31-减速增扭模块；301-减速齿轮组；303-同步器；32-输入轴。

图3中：1-主驱电机；10-主驱电机控制器；11-主减速器；12-取力器；123-链传动；2-上装电机；20-上装电机控制器；3-双输入减速器；5-搅拌罐；8-备用动力接口；9-驱动桥。

图4中：1-主驱电机；10-主驱电机控制器；11-主减速器；12-取力器；123-链传动；2-上装电机；20-上装电机控制器；3-双输入减速器；5-搅拌罐；8-备用动力接口；9-驱动桥。

图5中：1-主驱电机；10-主驱电机控制器；100-救援车；11-主减速器；12-取力器；123-链传动；2-上装电机；20-上装电机控制器；3-双输入减速器；5-搅拌罐；8-备用动力接口；9-驱动桥。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的纯电动搅拌车的具体实施例一：

如图1-2所示，本实施例的纯电动搅拌车包括车体、转动安装在车体上的搅拌罐以及配置在车体上的上装驱动***。上装驱动***不仅用于驱动车辆行驶，而且还能够为搅拌作业提供动力。

具体的，上装驱动***包括主驱模块和上装驱动模块。主驱模块包括主驱电机1、与主驱电机1配套的主驱电机控制器10以及主减速器11，主减速器11的输出端与驱动桥9传动连接，并在主驱电机1输出扭矩时通过主减速器11减速增扭后驱动车辆行驶。主驱电机1、主减速器11以及驱动桥9在车体上从前向后依次布置。上装驱动模块包括上装电机2以及与上装电机2配套的上装电机控制器20。上装驱动***还包括双输入减速器3，双输入减速器3具有两个输入轴32，上装电机2的输出端与双输入减速器3的其中一个输入轴32传动连接，双输入减速器3的输出端传动连接于搅拌罐5，且上装电机2、双输入减速器3以及搅拌罐5在车体从前向后的方向上依次布置。上装电机2输出扭矩后能够通过双输入减速器3减速增扭并传递给搅拌罐5，驱动搅拌罐5转动。

主减速器11的输出端还传动连接有取力器12，取力器12自身包含有离合器，取力器12的输出端通过链传动123与双输入减速器3的另一个输入轴32传动连接。

双输入减速器3的具体结构如图2所示，包括切换模块30以及减速增扭模块31，切换模块30包括两个输入轴和一个输出轴，两个输入轴即为双输入减速器3的输入轴32，输出轴用于连接减速增扭模块31，两个输入轴32对应连接有两减速齿轮组301，两减速齿轮组301的从动轮均空套于输出轴上且在轴向上相间隔，输出轴上于两从动轮之间具有中间传动齿轮，双输入减速器3还包括能够在输出轴的轴向上往复移动，进而实现实现中间传动齿轮与其中一个从动轮之间同步转动的同步器303。这样通过控制同步器303的轴向位置能够实现两个输出轴中的一个与减速增扭模块31的动力链接，结合上文介绍可知，通过控制双输入减速器3的切换模块30能够切换实现取力器12与搅拌罐5之间的动力链接以及上装电机2与搅拌罐5之间的动力链接。

这样在整车控制***配合主驱电机控制器、上装电机控制器以及双输入减速器的控制器的控制作用下，能够实现各驱动模块的相互协同工作。

具体的，当搅拌车在装料和卸料工况时，需要较大功率，工况时间占比少，且车辆主要为静止状态，此时利用驱动电机驱动搅拌罐，可以避免上装电机匹配过大功率，造成功率冗余，如图4所示，双输入减速器的切换模块动作，并切换为取力器驱动模式，此时上装***的负荷由主驱模块提供，上装驱动模块不工作。

当搅拌车处于转运水泥工况时，工况单一，上装电机恒速运转，且占据主要的工作时间，为降低整车能耗，需保证混凝土转运时上装电机处于高效区工作。如图3所示，双输入减速器的切换模块动作，并切换为上装驱动模块驱动模式，此时上装***所需功率由上装驱动模块提供，取力器断开，整车行驶所需的功率仍由主驱模块提供，两个驱动模块独立运营，互不影响。

当上装驱动模块故障时，如图4所示，双输入减速器的切换模块动作，并切换为取力器驱动模式，取力器闭合，可以利用主驱模块暂时驱动上装***，保证正常装卸料、搅拌罐的转动，同时能够驱动车辆行驶，进行转场、卸料和维修，保证混凝土和搅拌罐的安全。

当主驱模块故障时，双输入减速器的切换模块动作，并切换为上装驱动模块驱动模式，取力器断开，通过上装驱动模块临时满足搅拌罐正常卸料，保证搅拌罐水泥不凝固。

此外本实施例中，作为更优化的一种方案，上装驱动***还包括备用动力接口8，备用动力接口8处于取力器12与双输入减速器3之间的传动路径上。如图5所示，备用动力接口的设置对上装驱动***设置第三重保护，使得在搅拌车的主驱模块以及上装驱动模块均出现故障时，可以利用救援车100的动力***与备用动力接口相连，方便实现救援。而且，备用动力接口8朝向车体宽度方向的一侧，这样方便同类型的救援车100之间的动力传递。

更加细节的结构，双输入减速器3的两个输入轴32平行并列布置，输出轴与两个输入轴32相平行且处于减速器的与输入轴32相对的一侧，主驱模块与取力器在车体的前后方向上间隔布置且通过传动轴直接传递扭矩，上装驱动模块与双输入减速器3在车体的前后方向上间隔布置且通过传动轴直接传递扭矩。这种传动部件的布置形式与整体结构（车架、驾驶室、搅拌罐等）的布局匹配性较高，简化了搅拌车上传动结构的布置难度，降低搅拌车制造成本。

本发明的纯电动搅拌车并不仅限于上述介绍实施例，以下还提供了其他几种基于本发明的设计构思的搅拌车的变形。

例如在其他实施例中，与上文介绍的实施例不同的是，备用动力接口设置在上装电机与搅拌罐传动路径上，比如在上装电机的输出轴上安装离合器，在离合器与双输入减速器的传动轴上通过锥齿轮组引出朝向车宽一侧的动力接口作为备用动力接口使用；当然，根据整车的结构布局，也可以将备用动力接口设置在车辆尾部，这样在同类车辆进行救援时，车尾对车尾实现两车之间的动力传递即可。

例如在其实施例中，与上文介绍的实施例不同的是，采用其他动力切换结构代替双输入减速器来实现动力切换的功能，例如设置换挡结构，换挡结构的两个档位分别对应上装电机输出端和取力器一路的输出端，换挡结构的输出端连接独立的减速器的输入端，独立的减速器的输出端传动连接于搅拌罐。通过换挡结构实现两个档位之间的切换实现上装电机与搅拌罐的传动连接与取力器与搅拌罐的传动连接的切换。或者，上装电机的输出端与双输入减速器的输入端之间串接有上装离合器，通过分别控制上装离合器和取力器所包含的离合器的离合，实现上装电机与搅拌罐的传动连接与取力器与搅拌罐的传动连接的切换。

例如在其实施例中，与上文介绍的实施例不同的是，取力器与双输入减速器的对应输入轴之间通过带传动，例如采用同步带或普通三角带等。

而至于双输入减速器的两个输入轴以及一个输出轴在减速器壳体上的相对位置和延伸方向，主驱模块与取力器在车体上的相对位置和传动连接方式，以及上装驱动模块与双输入减速器在车体上的相对位置和传动连接方式，均可根据实际搅拌车上的结构布局需要进行适当变化，以上实施例所列举的形式并不限制本发明所要保护的范围。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种纯电动搅拌车，包括：

车体、搅拌罐以及配置在车体上的上装驱动***；

其特征是，所述上装驱动***包括：

主驱模块，包括主驱电机及主驱电机控制器，与驱动桥传动连接；

上装驱动模块，包括上装电机及上装电机控制器；

取力器，传动连接于主驱模块；

上装驱动模块以及取力器通过动力切换结构传动连接于搅拌罐，且在动力切换装置的切换控制下，能够使两者的其中一个与搅拌罐建立传动连接关系。

2.根据权利要求1所述的纯电动搅拌车，其特征是，所述上装驱动***还包括处于上装电机与搅拌罐传动路径上的或者取力器与搅拌罐传动路径上的备用动力接口。

3.根据权利要求2所述的纯电动搅拌车，其特征是，所述备用动力接口处于取力器与动力切换装置之间的传动路径上。

4.根据权利要求2所述的纯电动搅拌车，其特征是，所述备用动力接口朝向车体宽度方向的一侧。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的纯电动搅拌车，其特征是，所述动力切换结构为双输入减速器，所述双输入减速器包括切换模块以及减速增扭模块，切换模块包括两个输入轴和一个输出轴，两个输入轴分别用于连接上装驱动模块以及取力器，输出轴用于连接减速增扭模块，两个输入轴对应连接有两减速齿轮组，两减速齿轮组的从动轮均空套于输出轴上，输出轴上于两从动轮之间具有中间传动齿轮，双输入减速器还包括实现中间传动齿轮与其中一个从动轮之间同步转动的同步器。

6.根据权利要求5所述的纯电动搅拌车，其特征是，所述取力器与双输入减速器的对应输入轴之间链传动。

7.根据权利要求5所述的纯电动搅拌车，其特征是，双输入减速器的两个输入轴平行并列布置，输出轴与两个输入轴相平行且处于减速器的与输入轴相对的一侧。

8.根据权利要求7所述的纯电动搅拌车，其特征是，主驱模块与取力器在车体的前后方向上间隔布置且通过传动轴直接传递扭矩，上装驱动模块与双输入减速器在车体的前后方向上间隔布置且通过传动轴直接传递扭矩。