本实用新型属于液压驱动型工程机械动力领域，具体涉及一种多模液压驱动动力系统。
背景技术：
目前主流旋挖钻机类液压驱动型工程机械源动力为发动机，发动机动力输出轴经联轴器与液压泵直接连接为液压系统蓄压。驾驶员根据实际作业条件调整换挡杆档位调整发动机转速，发动机输出扭矩受液压泵的蓄压压力需求动态调整，实际工作点分布呈点状零星分布的特点，无法实现发动机工作点的最优控制，实现削峰填谷、能量分配。另外绿色节能的行业发展趋势，需要更环保的工作模式。
技术实现要素：
本实用新型提供一种多模液压驱动动力系统。
本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种多模液压驱动动力系统，其中动力系统包括驱动液压系统的液压泵和驱动液压泵的发动机，发动机输出轴和液压泵之间通过传动机构相连；所述发动机驱动至少两个并联设置的液压泵；还包括至少一个驱动电机，每个驱动电机通过可通断的传动机构连接至少一个液压泵。
至少有一个驱动电机与动力电池以及电机控制器集成组成可以在负载和动力源之间转换状态的驱动电机总成；发动机和驱动电机总成可通断的连接并驱动液压泵，电机控制器控制驱动电机总成在负载和动力源之间转换。
所述发动机通过离合器或者分动器可通断的连接并驱动各个液压泵。
所述发动机的输出轴连接主动力输出轴，主动力输出轴连接并驱动主液压泵；主动力输出轴上固定动力耦合齿轮，动力耦合齿轮与至少二个主过渡齿轮啮合；其中至少一个主过渡齿轮的转动轴通过离合器或者第一分动器与一个驱动电机总成可通断的连接；至少一个主过渡齿轮的转动轴通过分动力输出轴可通断的连接分液压泵。
至少一个分动力输出轴上设置第二分动器，其中第二分动器包括选挡器、与主过渡齿轮固定连接的发动机动力传动齿轮、与分液压泵通过轴固定连接的取力齿轮、电机动力传动齿轮，其中电机动力传动齿轮与单独的驱动电机连接；选档器使第二分动器在空挡、一档、二挡之间转换；其中一档时，选档器连接取力齿轮和发动机动力传动齿轮；二挡时，选档器连接取力齿轮和电机动力传动齿轮；空挡时，取力齿轮与电机动力传动齿轮以及发动机动力传动齿轮都不连接。
第二分动器的电机动力传动齿轮固定连接同心的分动取力齿轮；单独的驱动电机的电机动力输出轴上固定电机动力输出齿轮，电机动力输出齿轮与分动取力齿轮啮合。
所述发动机和与发动机相邻的动力耦合齿轮之间设置主离合器。
所述主液压泵通过主进油管连通液压油箱、通过主出油管连通主液压驱动执行机构总成，主液压驱动执行机构总成通过主回油管连通液压油箱；所述分液压泵通过分进油管连通液压油箱、通过分出油管连通分液压驱动执行机构总成，分液压驱动执行机构总成通过分回油管连通液压油箱。
本实用新型的有益效果是：具有至少两个液压泵，动力系统适应性更强，使液压系统布置脱离物理结构的限制。动力系统具备纯电驱动工作模式，符合绿色节能的行业发展趋势。具有至少三动力输出工作模式，动力性更加强劲。液压泵低负荷工况下，发动机可不起机，进一步降低整机能耗。通过动态调整驱动电机总成输出的负载力，可以控制发动机工作在最优经济或排放区。
附图说明
图1是动力系统示意图。
图2是第二分动器示意图。
其中，1是发动机、2是主离合器、3是主过渡齿轮、4是第一分动器、5是驱动电机总成转动轴、6是驱动电机总成、7是分动取力齿轮、8是主动力输出轴、9是主液压泵、10是主出油管、11是主液压驱动执行总成、12是主回油管、13是动力耦合齿轮、14是液压油箱、15是第二分动器、16是分动力输出轴、17是电机动力输出齿轮、18是电机动力输出轴、19是驱动电机、20是主进油管、21是分进油管、22是分液压泵、23是分出油管、24是分液压驱动执行总成、25是分回油管、150是选档器、151是发动机动力传动齿轮、152是电机动力传动齿轮、153是取力齿轮。
具体实施方式
以下将结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，本申请使用的技术术语应当为本实用新型所述技术人员所理解的通常意义。术语“相连”“连接”“固定”“设置”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是机械连接、也可以是电连接。除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”或者“上方”或者“上面”等可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”或“下方”或“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。诸如第一、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外一个实体或者操作区分开来，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。
如图1-2所示，一种多模液压驱动动力系统，其中动力系统包括驱动液压系统的液压泵和驱动液压泵的发动机1，发动机输出轴和液压泵之间通过传动机构相连；发动机1驱动至少两个并联设置的液压泵；还包括至少一个驱动电机19，每个驱动电机19通过可通断的传动机构连接至少一个液压泵。其中液压泵是液压系统的动力元件，是靠发动机或电动机驱动，从液压油箱中吸入油液，形成压力油排出，送到液压驱动执行机构的一种元件。动力系统具有多个液压泵，液压管路的布置可以更加灵活。通过合理布置多个液压泵的位置可大大降低液压管路走向及布置的难度。驱动电机通过电能转换成机械能驱动液压泵。驱动电机与液压泵之间的连接可通断，动力系统可以根据实际的负载选择单独使用发动机驱动液压泵或者使用发动机以及驱动电机19共同驱动。
进一步的，至少有一个驱动电机19与动力电池以及电机控制器集成组成可以在负载和动力源之间转换状态的驱动电机总成6；发动机1和驱动电机总成6可通断的连接并驱动液压泵，电机控制器控制驱动电机总成6在负载和动力源之间转换。驱动电机总成还包括配套的供电系统等，驱动电机的性能符合电机国家标准gb184881.驱动电机通过电机控制器控制是负载状态还是动力状态，此部分为现有成熟技术，大多应用于新能源车辆中，不再详细描述。在这种情况下，动力系统中包括至少一个驱动电机总成6。当液压泵负载需求功率较小时，发动机外特性工作能力高于液压泵需求，发动机实际工作点落在低负荷区，经济性差。此时驱动电机总成6作为负载工作，吸收部分发动机输出扭矩并以电能形式储存。通过实时动态控制驱动电机总成负载，调整发动机1工作点落在经济或排放最优区。当液压泵负载需求功率恰能使发动机工作点落在发动机经济或排放最优区时，发动机1直接驱动液压泵作业。当液压泵负载需求功率超出发动机外特性工作能力时，驱动电机总成6作为动力源使用，其发出的动力与发动机1的动力耦合，并驱动液压泵。该过程也可通过动态调整电机驱动总输出扭矩，动态优化发动机工作点至经济或排放最优区。该动力系统有效避免了发动机工作在低负荷、高能耗工作点，实现了发动机工作点的动态最优控制，发挥了混合动力系统“削峰填谷”的节能优势，保证发动机工作时落在最优经济区或最优排放区。其中发动机工作点组成的工作区间中比油耗低的工作区间是最优经济区；发动机工作点组成的工作区间中排放低的工作区间属于最优排放区。这部分属于发动机专业领域通用表述方式，不再详细描述。
发动机1可以通过离合器或者分动器可通断的连接并驱动各个液压泵。发动机1与各个液压泵之间可以通过离合器断开连接，当驱动电机总成6的输出能力可满足液压泵作业功率需求时，驱动电机总成6输出驱动力单独驱动液压泵作业。
进一步的，发动机1的输出轴连接主动力输出轴8，主动力输出轴8连接并驱动主液压泵9；主动力输出轴8上固定动力耦合齿轮13，动力耦合齿轮13与至少二个主过渡齿轮3啮合；其中至少一个主过渡齿轮3的转动轴通过离合器或者第一分动器4与一个驱动电机总成6可通断的连接；至少一个主过渡齿轮3的转动轴通过分动力输出轴16可通断的连接分液压泵22。主动力输出轴8上可以固定多个同心设置的动力耦合齿轮13。每个主过渡齿轮3可以与同一个动力耦合齿轮13啮合，也可以与不同的动力耦合齿轮13啮合。除了主动力输出轴8连接的主液压泵9外，每个分动力输出轴16连接一个分液压泵22。这里的主液压泵9和分液压泵22、主动力输出轴8和分动力输出轴16的主和分只是为了名字有所区分，并不代表有主从的关系。为了方便描述，本段中规定无论几个驱动电机总成6，与驱动电机总成6连接的分动器都叫第一分动器4。
至少一个分动力输出轴16上设置第二分动器15，其中第二分动器15包括选挡器150、与主过渡齿轮3固定连接的发动机动力传动齿轮151、与分液压泵22通过轴固定连接的取力齿轮153、电机动力传动齿轮152，其中电机动力传动齿轮152与单独的驱动电机19连接；选档器150使第二分动器15在空挡、一档、二挡之间转换；其中一档时，选档器150连接取力齿轮153和发动机动力传动齿轮151；二挡时，选档器150连接取力齿轮153和电机动力传动齿轮152；空挡时，取力齿轮153与电机动力传动齿轮152以及发动机动力传动齿轮151都不连接。一档时，发动机1动力传动到分液压泵22；二挡时，驱动电机19的动力传动到分液压泵22。为了方便区分和描述，本段中无拉有几个分动力输出轴16，其上的分动器都叫做第二分动器15。驱动电机19只驱动，不存储电。本方案中，采用单独的驱动电机19以及第二分动器15给分液压泵22增加了纯电能驱动的模式。驱动电机总成6中的动力电池可以为单独的驱动电机19充电供能。
第二分动器15的电机动力传动齿轮152固定连接同心的分动取力齿轮7；单独的驱动电机19的电机动力输出轴18上固定电机动力输出齿轮17，电机动力输出齿轮17与分动取力齿轮7啮合。发动机1和与发动机1相邻的动力耦合齿轮13之间设置主离合器2。主离合器2能控制发动机1和所有液压泵之间的通断，从而使整个动力系统可以有纯电能的驱动模式。
所述主液压泵9通过主进油管20连通液压油箱14、通过主出油管10连通主液压驱动执行机构总成11，主液压驱动执行机构总成11通过主回油管12连通液压油箱14；所述分液压泵22通过分进油管21连通液压油箱14、通过分出油管23连通分液压驱动执行机构总成24，分液压驱动执行机构总成24通过分回油管25连通液压油箱14。这里名词中的主和分也是单纯为了区分名字，不带动有主分的关系。
以图1中显示的结构为例详细说明本实用新型，图1的结构包括两个液压泵、主液压泵9和分液压泵22。发动机1输出轴和主动力输出轴8之间通过主离合器2实现通断；主动力输出轴8驱动主液压泵9。主动力输出轴8上设置动力耦合齿轮13，动力耦合齿轮13分别与两个主过渡齿轮3啮合。其中一个主过渡齿轮3和驱动电机总成6的驱动电机总成转动轴5之间采用第一分动器4进行断开和连接。另外一个主过渡齿轮3通过第二分动器15选档在分液压泵22是发动机动力驱动或者驱动电机动力驱动或者不工作这三种模式下选择。图1中第一分动器4和第二分动器15的结构基本相同，不同之处在于：第一分动器4的选档器只需要在空挡和二挡之间变换。空挡时，驱动电机总成转动轴5和其对应的主过渡齿轮3之间断开；二挡时，驱动电机总成转动轴5和对应的主过渡齿轮3之间固定连接，驱动电机总成6根据需要可以作为负载也可以作为动力。第二分动器15的具体结构上文有详细描述。低发动机负荷工况下：发动机1部分输出动力经主离合器2、第一分动器4和第二分动器15，一部分传输给液压泵蓄压供旋挖机液压系统驱动整车作业，另一部分传输给驱动电机总成6，并以电能的形式存储到动力电池，便于能量二次利用。充分发挥“混合动力系统”“削峰填谷”的节能优势。当驱动电机总成6处于发电工作模式即作为负载时，可通过调整驱动电机总成6中驱动电机19的扭矩反向调整发动机的工作点。高发动机负荷工作下，驱动电机总成6以及单独的驱动电机19辅助发动机1一起参与动力输出；旋挖机动力更强劲。驱动电机总成6动态调整发动机工作点的同时可将发动机机械能转化为电能供单独的驱动电机19驱动使用，实现能量的内部循环使用，提高系统能量的综合利用效率。图1结构所具备的工作模式，以动力源数目为区分项目进行划分，包括但不限于以下模式。如表1：多模液压驱动动力系统工作模式列表所示。
表1
本实用新型具有至少两个液压泵，动力系统适应性更强，使液压系统布置脱离物理结构的限制。动力系统具备纯电驱动工作模式，符合绿色节能的行业发展趋势。具有至少三动力输出工作模式，动力性更加强劲。液压泵低负荷工况下，发动机可不起机，进一步降低整机能耗。通过动态调整驱动电机总成输出的负载力，可以控制发动机工作在最优经济或排放区。
需要说明的是，描述中使用的术语比如“中心”“横向”“纵向”“长度”“宽度”“厚度”“高度”“前”“后”“左”“右”“上”“下”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了标语描述本专利，而不是指示或者暗示所指的装置或者原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。而且，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理的精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型都在本说明书的范围内。
1.一种多模液压驱动动力系统，其中动力系统包括驱动液压系统的液压泵和驱动液压泵的发动机，其特征在于：发动机输出轴和液压泵之间通过传动机构相连；所述发动机驱动至少两个并联设置的液压泵；还包括至少一个驱动电机，每个驱动电机通过可通断的传动机构连接至少一个液压泵。
2.根据权利要求1所述一种多模液压驱动动力系统，其特征在于：至少有一个驱动电机与动力电池以及电机控制器集成组成可以在负载和动力源之间转换状态的驱动电机总成；发动机和驱动电机总成可通断的连接并驱动液压泵，电机控制器控制驱动电机总成在负载和动力源之间转换。
3.根据权利要求1所述一种多模液压驱动动力系统，其特征在于：所述发动机通过离合器或者分动器可通断的连接并驱动各个液压泵。
4.根据权利要求2所述一种多模液压驱动动力系统，其特征在于：所述发动机的输出轴连接主动力输出轴，主动力输出轴连接并驱动主液压泵；主动力输出轴上固定动力耦合齿轮，动力耦合齿轮与至少二个主过渡齿轮啮合；其中至少一个主过渡齿轮的转动轴通过离合器或者第一分动器与一个驱动电机总成可通断的连接；至少一个主过渡齿轮的转动轴通过分动力输出轴可通断的连接分液压泵。
5.根据权利要求4所述一种多模液压驱动动力系统，其特征在于：至少一个分动力输出轴上设置第二分动器，其中第二分动器包括选挡器、与主过渡齿轮固定连接的发动机动力传动齿轮、与分液压泵通过轴固定连接的取力齿轮、电机动力传动齿轮，其中电机动力传动齿轮与单独的驱动电机连接；选档器使第二分动器在空挡、一档、二挡之间转换；其中一档时，选档器连接取力齿轮和发动机动力传动齿轮；二挡时，选档器连接取力齿轮和电机动力传动齿轮；空挡时，取力齿轮与电机动力传动齿轮以及发动机动力传动齿轮都不连接。
6.根据权利要求5所述一种多模液压驱动动力系统，其特征在于：第二分动器的电机动力传动齿轮固定连接同心的分动取力齿轮；单独的驱动电机的电机动力输出轴上固定电机动力输出齿轮，电机动力输出齿轮与分动取力齿轮啮合。
7.根据权利要求5所述一种多模液压驱动动力系统，其特征在于：所述发动机和与发动机相邻的动力耦合齿轮之间设置主离合器。
8.根据权利要求4-7任一所述一种多模液压驱动动力系统，其特征在于：所述主液压泵通过主进油管连通液压油箱、通过主出油管连通主液压驱动执行机构总成，主液压驱动执行机构总成通过主回油管连通液压油箱；所述分液压泵通过分进油管连通液压油箱、通过分出油管连通分液压驱动执行机构总成，分液压驱动执行机构总成通过分回油管连通液压油箱。
技术总结