一種混合式動力傳動系統的專用車底盤及車輛控制方法與流程
2023-10-31 14:55:58
本發明涉及專用車技術領域,具體地說是一種混合式動力傳動系統的專用車底盤及控制方法。
背景技術：
目前國內很多專用車要求上裝作業模式下發動機有恆定的動力輸出，同時還要求車輛有無極變速的行走模式。
國內傳統的技術實現模式是匹配兩個發動機。其缺點是：兩個發動機噪聲大、汙染嚴重，而且車速控制、換檔、上裝發動機轉速控制、行駛駕駛等一系列動作容易造成駕駛疲勞。
國外的技術實現模式都採用機械液壓複合傳動箱，這種方案可實現常規行車和低速作業行走，但是價格昂貴。
技術實現要素：
為克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種混合式動力傳動系統的專用車底盤及控制方法，在利用發動機作為唯一的動力源，實現常規行車和作業行走。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種混合式動力傳動系統的專用車底盤，其特徵是：包括常規行走系統、上裝作業系統和控制系統；控制系統的輸出端分別連接常規行走系統的輸入端和上裝作業系統的輸入端，控制系統的輸入端連接選擇開關，常規行走系統和上裝作業系統均通過發動機提供動力。
進一步地，常規行走系統包括發動機、變速箱、傳動軸和後橋，發動機輸出端連接變速箱的輸入端，變速箱的輸出端通過傳動軸連接後橋；所述上裝作業系統包括上裝作業行走系統和上裝作業動力系統，上裝作業行走系統包括取力器、取力器液壓油泵傳動軸、液壓油泵、馬達後橋傳動軸和馬達，取力器的輸入端連接發動機的輸出端，取力器的輸出端通過取力器液壓油泵傳動軸連接液壓油泵的輸入端，液壓油泵的輸出端連接馬達的輸入端，馬達的輸出端通過馬達後橋傳動軸連接後橋輸入端；上裝作業動力系統包括發動機後取力器和分動箱，發動機後取力器的輸入端連接發動機的輸出端，發動機後取力器的輸出端連接分動箱的輸入端，分動箱的輸出端連接上裝系統。
進一步地，後橋的輸入埠還連接輸入法蘭，常規行走系統中，後橋的輸入埠連接輸入法蘭；上裝作業行走系統中，切斷與輸入法蘭的連接，後橋的輸入端連接後橋馬達。
進一步地，控制系統的輸出端還連接油門踏板，油門踏板的輸出端分別連接發動機和液壓油泵。
進一步地，上裝系統包括第一上裝系統和第二上裝系統，分動箱輸出第一上裝動力和第二上裝動力，第一上裝動力連接第一上裝系統，第二上裝動力連接第二上裝系統。
利用所述的一種混合式動力傳動系統的專用車底盤的車輛控制方法，其特徵是：包括車輛上裝作業時前進的過程、車輛由上裝作業時前進轉為正常行走的過程、車輛上裝作業時後退的過程和車輛上裝作業時後退轉為正常行走的過程。
進一步地，車輛上裝作業時前進過程的步驟為，
s1-1，將選擇開關調至front檔，使車輛滿足準入條件1的要求，判斷上裝作業開關是否打開，如果沒有打開，則重複步驟s1-1，如果打開，則轉到步驟s1-2，
s1-2，使取力器開關結合，後橋連接後橋馬達，
s1-3，判斷準入條件2是否成立，如果不成立重複步驟s1-2和步驟s1-3，如果成立，轉到步驟s1-4，
s1-4，發動機輸出恆定轉速，油門連接液壓油泵，
s1-5，車輛開始上裝作業。
進一步地，車輛由上裝作業時前進轉為正常行走過程的步驟為，
s2-1，將選擇開關調至off檔，使車輛滿足準入條件1的要求，判斷上裝作業開關是否關閉，如果沒有關閉，則重複步驟s2-1，如果關閉，則轉到步驟s2-2，
s2-2，使取力器開關斷開，後橋連接輸入法蘭，
s2-3，判斷準入條件3是否成立，如果不成立重複步驟s2-2和步驟s2-3，如果成立，轉到步驟s2-4，
s2-4，發動機恢復至怠速，油門連接發動機，
s2-5，車輛開始常規行走。
進一步地，車輛上裝作業時後退過程的步驟為，
s3-1，將選擇開關調至back檔，使車輛滿足準入條件5的要求，判斷上裝作業開關是否打開，如果沒有打開，則重複步驟s3-1，如果打開，則轉到步驟s3-2，
s3-2，使取力器開關結合，後橋連接後橋馬達，
s3-3，判斷準入條件2是否成立，如果不成立重複步驟s3-2和步驟s3-3，如果成立，轉到步驟s3-4，
s3-4，倒車燈亮，油門連接液壓油泵，
s3-5，車輛開始上裝作業。
進一步地，車輛由上裝作業時後退轉為正常行走過程的步驟為，
s4-1，將選擇開關調至off檔，使車輛滿足準入條件5的要求，判斷上裝作業開關是否關閉，如果沒有關閉，則重複步驟s4-1，如果關閉，則轉到步驟s4-2，
s4-2，使取力器開關斷開，後橋連接輸入法蘭，
s4-3，判斷準入條件4是否成立，如果不成立重複步驟s4-2和步驟s4-3，如果成立，轉到步驟s4-4，
s4-4，發動機恢復至怠速，油門連接發動機，
s4-5，車輛開始常規行走。
本發明的有益效果是：
1、車輛無論在常規行走模式還是上裝作業模式下，均通過發動機提供動力，且兩種模式直接獨立、互不制約，滿足車輛常規行駛的高車速運行要求和作業工況下低車速且無級變速的要求，切換時操作簡單，減輕司機的負擔，且價格合理。
2、油門踏板的輸出端分別連接發動機和液壓油泵，在兩種模式下均通過油門控制車速，操作簡單，避免司機產生操作混亂，保證行車安全。
3、後橋的輸入端分別連接輸入法蘭和後橋馬達，在兩種模式下自由切換輸入端的連接設備，設計簡單，節省成本。
4、在上裝系統需要多個動力時，通過分動箱將發動機後取力分為多個上裝動力，分別為上裝系統提供上裝動力，保留變速箱後取力為液壓系統提供動力，設計巧妙合理，實現動力取力器的空間集中，減少新增取力裝置，節省底盤空間和設計成本。
附圖說明
圖1是本發明專用車底盤的結構示意圖；
圖2是利用本發明專用車底盤的車輛前進時的系統控制流程圖；
圖3是利用本發明專用車底盤的車輛後退時的系統控制流程圖。
其中，1發動機、2變速箱、3取力器液壓油泵傳動軸、4液壓油泵、5傳動軸6後橋、7馬達後橋傳動軸、8馬達、9油箱散熱器。
具體實施方式
為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體實施方式，並結合其附圖，對本發明進行詳細闡述。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪製。本發明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發明。
本發明提供了一種混合式動力傳動系統的專用車底盤，它包括常規行走系統、上裝作業系統和控制系統；上裝作業系統包括上裝作業行走系統和上裝作業動力系統，控制系統的輸出端分別連接常規行走系統的輸入端、上裝作業行走系統的輸入端和上裝作業動力系統的輸入端，控制系統的輸入端連接選擇開關。
如圖1所示，專用車底盤包括發動機1、變速箱2、取力器液壓油泵傳動軸3、液壓油泵4、傳動軸5、後橋6、馬達後橋傳動軸7、馬達8、油箱散熱器9和取力器10。
常規行走系統包括發動機1、變速箱2、傳動軸5和後橋6，發動機1輸出端連接變速箱2的輸入端，變速箱2的輸出端通過傳動軸5連接後橋6實現車輛常規行走的要求；上裝作業行走系統包括取力器10、取力器液壓油泵傳動軸3、液壓油泵4、馬達後橋傳動軸7和馬達8，取力器10的輸入端連接發動機1的輸出端，取力器10的輸出端通過取力器液壓油泵傳動軸3連接液壓油泵4的輸入端，液壓油泵4的輸出端連接馬達8的輸入端，馬達8的輸出端通過馬達後橋傳動軸7連接後橋6實現車輛作業模式下的低速行走；上裝作業動力系統包括發動機後取力器和分動箱，發動機後取力器的輸入端連接發動機1的輸出端，發動機後取力器的輸出端連接分動箱的輸入端，分動箱的輸出端連接上裝系統。
實際應用中，上裝作業動力系統通常會要求多個動力來源，上裝要求的作業功率也可能不同，比如洗掃車，需要提供洗和掃兩套動力來源，利用分動箱把動力從發動機後取力分出來，即分動箱輸出兩個動力，分別給洗和掃提供上裝動力。這樣設計下，車輛上裝作業中行走的動力來源即可以通過變速箱後取力提供。對於上裝而言實現取力器的空間集中，對於作業行走系統而言也是只有唯一的取力源。
控制模塊通過外接的選擇開關選擇實現車輛常規行走系統或作業行走系統的選擇控制，當選擇車輛進行常規行走時，常規行走系統工作，即常規的動力傳動系統，通過發動機1將動力傳遞給變速箱2，變速箱2將動力通過傳動軸5將動力傳遞到後橋6，實現車輛的常規行走。通過油門踏板控制發動機來實現車速的控制，傳動軸5的動力通過輸入法蘭傳送到後橋6.
當選擇車輛進行上裝作業時，上裝作業行走系統和上裝作業動力系統同時工作，液壓驅動車輛行走的動力傳動系統是取力器10通過取力器液壓油泵傳動軸3將機械能傳遞到液壓油泵4，液壓油泵4控制不同的液壓油的流量來控制馬達8的輸出功率，馬達8將液壓能轉化為機械能之後通過馬達後橋傳動軸7將動力傳遞到後橋6，實現上裝作業模式下的低速無極變速的車輛行走。同時油門踏板由控制發動機1切換為控制液壓油泵4，不同的踏板行程對應不同的液壓油泵4的輸入值，獲得不同的壓力能，馬達8將不同的壓力能轉化為機械能，輸出不同的轉速，驅動後橋6實現車速的變化。上裝作業動力系統將發動機後取力器的機械能傳遞給分動箱，分動箱將機械能分成不同的動力輸出分別提供給上裝系統。
如圖2、3所示分別為利用本發明的專用車底盤的車輛在前進及後退時電子控制的流程圖，其中準入條件1：空擋信號、車速信號≤3km/h、離合踩下的信號、油門輸入為0的信號；準入條件2：取力器開關到位、後橋開關到位；準入條件3：取力器開關斷開、後橋斷開；準入條件4：取力器開關斷開；準入條件5：空擋信號、車速信號≤3km/h、離合踩下的信號、油門輸入為0的信號，上裝作業開關為off。
取力器開關結合是指，發動機後取力器連接液壓油泵，變速箱取力器連接分動箱。取力器開關斷開是指發動機後取力器斷開與液壓油泵的連接，變速箱取力器斷開與分動箱的連接。
如圖2所示，車輛前進時，按下上裝作業選擇開關至front後，控制系統判斷準入條件1是否成立，直至準入條件中有所有信號都滿足後，控制系統控制取力器開關結合，驅動後橋開關切換至後橋馬達，系統判斷取力器開關是否到位、後橋開關是否到位。如果條件不滿足，按下上裝作業的選擇開關無效，直至取力器開關到位、後橋開關到位後，發動機輸出恆定轉速1500r/min,油門與發動機斷開，接管液壓油泵，開始進行上裝作業。上裝作業工作過程中，為了保護馬達不被反拖，不允許有掛擋。考慮到掛擋是機械動作，無法通過控制系統進行控制，所以上裝作業工作過程中會判斷離合信號，如果有踩離合的動作，控制系統收到離合信號，後橋將會切換為常規傳動。
選擇開關由front切換至off狀態，即由上裝前進轉為常規行走時，系統判斷準入條件1是否成立，直至準入條件中有所有信號都滿足後，控制系統控制取力器斷開，此時整個上裝作業的動力源全部斷開，系統判斷取力器斷開是否到位，如果不到位，開關無效，回到初始狀態，不執行任何操作。取力器斷開後，驅動發動機回復至怠速，油門與液壓操縱系統斷開，接管油門。上裝開關執行off完畢。解除離合與後橋的關係，不再通過離合信號判斷後橋的切換。
如圖3所示，車輛倒退時，按下上裝作業選擇開關至back後，控制系統會判斷準入條件5是否成立，直至準入條件中有所有信號都滿足後，控制系統控制取力器開關結合，驅動後橋開關切換至後橋馬達，系統判斷取力器開關是否到位、後橋開關是否到位。如果條件不滿足，按下上裝作業的選擇開關無效，直至取力器開關到位、後橋開關到位後，倒車燈亮,油門與發動機斷開，接管液壓油泵，開始進行上裝後退作業。上裝作業後退過程中，為了保護馬達不被反拖，不允許有掛擋。考慮到掛擋是機械動作，無法通過控制系統進行控制，所以上裝作業工作過程中會判斷離合信號，如果有踩離合的動作，系統收到離合信號，後橋將會切換為常規傳動。
選擇開關由back切換至off狀態，即由上裝後退轉為常規行走時，系統判斷準入條件5是否成立，直至準入條件中所有信號都滿足後，控制系統控制取力器斷開，此時整個上裝作業的動力源全部斷開，系統判斷取力器斷開是否到位，如果不到位，開關無效，回到初始狀態，不執行任何操作。取力器斷開後，驅動發動機回復至怠速，油門與液壓操縱系統斷開，接管油門。上裝開關執行off完畢，車輛開始常規行走。
以上所述只是本發明的優選實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發明的保護範圍。