本实用新型涉及车辆工程技术领域，更进一步涉及一种混合动力工程车。
背景技术：
在能源供应紧张、环境污染严重的双重压力下，国家对商用车的尾气排放标准越来越严格；混凝土搅拌运输车一般用于点对点中短距离运输混凝土，经常需要在城市中穿行，由于城市路况复杂，行驶过程需要不断刹车减速、加速；传统的工程车辆由柴油发动机驱动，柴油发动机在起步阶段的油耗最大，柴油发动机作为动力具有动力性差、起步慢、油耗高的缺点，同时混凝土搅拌运输车重载时制动距离长，城市路况频繁制动，刹车时的动能转变为热能耗散，能量损失严重。
混凝土搅拌运输车受底盘轴距、搅拌上装和整车长度的限制，底盘及整车各个系统的布置空间十分有限；对于本领域的技术人员来说，如何降低混凝土搅拌运输车的尾气排放，是目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本实用新型提供一种混合动力工程车，通过发动机和驱动电机的相互配合达到节能减排的效果；各部件的分布均匀，相互之间不产生干涉，具体方案如下：
一种混合动力工程车，包括：
车架总成，包括相互固连形成框架的纵梁和横梁；
发动机，所述发动机和变速箱设置在两根所述纵梁之间；所述发动机通过所述变速箱输出动力；其中一根所述纵梁位于一桥和二桥之间的外侧固定安装后处理总成，位于二桥和中桥之间的外侧固定安装尿素壶总成、双级油水分离器总成、低压电瓶框总成、燃油箱总成；
底盘驱动电机，与所述发动机和所述变速箱共线设置，所述底盘驱动电机通过变速箱输出动力；另一根所述纵梁的外侧固定安装动力电池总成；
工程上装，安装于所述车架总成的后部；
驾驶室，安装于所述车架总成的前部。
可选地，还包括设置于所述工程上装和所述驾驶室之间的集成框架；
所述集成框架横向间隔为三个独立空间，中间部分的第二内腔中安装控制器，位于一侧的第一内腔中安装高压配电盒和高压线固定板，另一侧的第三内腔中安装电子风扇散热总成。
可选地，所述发动机上安装机械助力转向油泵，所述集成框架的第一内腔中安装电动助力转向油泵；
所述车架总成上安装转向油壶和方向机，所述机械助力转向油泵和所述电动助力转向油泵能够分别独立控制所述方向机。
可选地，所述发动机上安装机械空调压缩机，所述车架总成上安装电动空调压缩机。
可选地，所述工程上装为搅拌罐，所述车架总成上安装上装驱动电机，所述上装驱动电机带动所述工程上装转动。
可选地，所述集成框架的第二内腔竖向分隔为三层，下层设置上装驱动电机控制器和多合一控制器；中层设置整车控制器和底盘驱动电机控制器；上层设置电池冷却机组。
可选地，所述集成框架的第一内腔的外侧壁上设置msd开关，所述集成框架的第三内腔的外侧壁上设置充电口；
所述集成框架的顶部设置电池冷却补水壶和驱动电机冷却补水壶。
可选地，构成所述车架总成的所述纵梁为单层设置，两根所述纵梁的前部宽度大于后部宽度；所述发动机、所述底盘驱动电机和所述变速箱设置在所述纵梁的前部；
所述横梁与所述纵梁的连接处设置加强板；两根所述纵梁间距变化的位置设置加强板。
可选地，所述动力电池总成包括电池固定托架和电池组，所述电池固定托架层叠可拆卸固定装配；
还包括将所述电池固定托架包围的蒙皮；所述蒙皮外固定安装两个保险丝盒。
可选地，所述车架总成的两根所述纵梁之间安装储气筒、干燥器总成。
可选地，所述发动机前设置中冷、发动机散热器和发动机电磁风扇；
所述纵梁的外侧上方设置空滤总成、进气道总成。
本实用新型的核心在于提供一种混合动力工程车，车架总成包括相互固连形成框架的纵梁和横梁，起到支撑作用；发动机和变速箱设置在两根纵梁之间，发动机通过变速箱输出动力使车轮运转；其中一根纵梁的外侧固定安装后处理总成、尿素壶总成、双级油水分离器总成、低压电瓶框总成、燃油箱总成，以上部件与发动机配合工作，其中后处理总成位于一桥和二桥之间，尿素壶总成、双级油水分离器总成、低压电瓶框总成、燃油箱总成位于二桥和中桥之间；驱动电机与发动机和变速箱共线设置，驱动电机通过变速箱输出动力使车轮运转；另一根纵梁的外侧固定安装动力电池总成，动力电池总成与驱动电机配合工作；工程上装安装于车架总成的后部，驾驶室安装于车架总成的前部，由车架总成提供支撑；本实用新型的混合动力工程车可分别由驱动电机或发动机输出动力，根据不同的工况使用驱动电机或发动机，达到节能减排的效果；将与发动机配合的部件和与驱动电机配合的部件分别设置在纵梁的两侧，各部件的分布均匀，相互之间不产生干涉。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b分别为本实用新型提供的混合动力工程车两个不同侧面的结构图；
图2a为图1的俯视结构图；
图2b为车架总成前部的俯视图；
图2c为车架总成前部的侧视图；
图3a为集成框架的正视图；
图3b至图3d分别为集成框架的左侧视图、右侧视图、俯视图；
图4a和图4b分别为包含工程上装的混合动力工程车整体结构图；
图5a和图5b分别为车架总成的俯视图和侧视图；
图6a至图6c分别为动力电池总成的正视图、俯视图和侧视图；
图7为驾驶循环不同阶段对应的工作模式曲线图。
图中包括：
车架总成1、纵梁11、横梁12、电动空调压缩机13、转向油壶14、方向机15、储气筒16、干燥器总成17、传动轴18、空调冷凝器19、发动机2、变速箱21、后处理总成22、尿素壶总成23、双级油水分离器总成24、低压电瓶框总成25、燃油箱总成26、机械助力转向油泵27、机械空调压缩机28、中冷29、发动机散热器210、发动机电磁风扇211、空滤总成212、进气道总成213、底盘驱动电机3、动力电池总成31、电池固定托架311、电池组312、保险丝盒313、工程上装4、上装驱动电机41、驾驶室5、集成框架6、高压配电盒61、电子风扇散热总成62、电动助力转向油泵63、上装驱动电机控制器64、多合一控制器65、整车控制器66、底盘驱动电机控制器67、电池冷却机组68、msd开关69、充电口610、电池冷却补水壶611、驱动电机冷却补水壶612、高压线固定板613。
具体实施方式
本实用新型的核心在于提供一种混合动力工程车，通过发动机和驱动电机的相互配合达到节能减排的效果；各部件的分布均匀，相互之间不产生干涉。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本实用新型的混合动力工程车进行详细的介绍说明。
如图1a和图1b所示，分别为本实用新型提供的混合动力工程车两个不同侧面的结构图；图2a为本实用新型提供的混合动力工程车的底盘结构图；其中包括车架总成1、发动机2、底盘驱动电机3、工程上装4、驾驶室5等结构，车架总成1是整个车辆的承载构件，其中上用于安装支撑其他多个部件，车架总成1包括相互固连形成框架的纵梁11和横梁12，纵梁12设置两根，沿车身的长度方向延伸，横梁12沿车身的宽度方向延伸，纵梁11和横梁12大致相互垂直；横梁12排列设置多根，横梁12的两端固定在纵梁11上，形成框架结构。
发动机2为燃油供能工作，工程机械通常采用柴油机驱动；发动机2和变速箱21设置在两根纵梁11之间，由车架总成1支撑，发动机2和变速箱21沿纵梁11的长度方向呈线性排列；发动机2通过变速箱21输出动力，变速箱21带动传动轴18转动，传动轴18进而向车轮传动，使车轮转动。
其中一根纵梁11位于一桥a和二桥b之间的外侧固定安装后处理总成22，该纵梁11位于二桥b和中桥c之间位置的外侧固定安装尿素壶总成23、双级油水分离器总成24、低压电瓶框总成25、燃油箱总成26，以上部件均与发动机2相配合工作。
车桥通过悬架与车架总成1相连接，车桥的端部安装车轮，车桥的作用是连接车轮与车身，承受汽车的载荷，对于工程车辆来说，通常设置多根车轴，如图2a所示，一桥a对应最前方的一对车轮，二桥b对应第二对车轮，中桥c对应第三对车轮，后桥d对应第四对车轮。
后处理总成22位于一桥和二桥之间，便于连接发动机2，后处理总成22用于接收从发动机2排出的废气并进行处理；二桥和中桥之间设置尿素壶总成23、双级油水分离器总成24、燃油箱总成26、低压电瓶框总成25，尿素壶总成23与后处理总成22位置较近，用于向后处理总成22输送尿素；双级油水分离器总成24用于过滤发动机的供油，去除燃油中的水分，双级油水分离器总成24和燃油箱总成26相邻布置，缩短了管路的长度；发动机2和变速箱21的主体部分位于一桥和二桥之间，双级油水分离器总成24与发动机2的进油口位于同侧，便于燃油管走向布置。低压电瓶框总成25含有低压蓄电池，给整车低压元器件供电和发动机启动电机供电。
底盘驱动电机3与发动机2和变速箱21共线设置，如图2b和图2c所示，分别为车架总成1前部的俯视图和侧视图；底盘驱动电机3位于发动机2和变速箱21之间；底盘驱动电机3通过变速箱21输出动力，底盘驱动电机3和发动机2可单独工作向变速箱21传动。在另一根纵梁11的外侧固定安装动力电池总成31，动力电池总成31位于二桥与中桥之间，动力电池总成31与底盘驱动电机3配合工作，可向底盘驱动电机3提供电能，使底盘驱动电机3转动工作。
工程上装4安装于车架总成1上表面的后部，工程上装4用于实现工程作业；驾驶室5安装于车架总成1上表面的前部，用于操作控制。
本实用新型的混合动力工程车可分别由底盘驱动电机3或发动机2独立驱动，实现双动力输出，并经由变速箱21传动，根据车辆行驶状态的不同切换不同的驱动形式，减少了起步和低速行驶过程的燃油消耗，在调整行驶时通过发动机2驱动，底盘驱动电机3无需长时间工作，负担较小，达到节能减排的效果。本实用新型将与发动机2配合的部件和与底盘驱动电机3配合的部件分别设置在纵梁11的两侧，采用模块化设计，燃油驱动部件与电力驱动部件独立设置，分布均匀，相互之间不产生干涉，合理地利用了车架总成1的空间，布局合理。
本实用新型的底盘驱动电机3在下坡或制动过程中可充当发电机，回收动能并转化为电能备用，底盘驱动电机3充当发电机时产生一定的制动力，降低车辆行驶成本；为了最大限度地回收再生制动能量，通过控制策略优先由底盘驱动电机3再生制动，当底盘驱动电机3再生制动无法满足制动强度或电池soc达到最大限值时，机械制动再参与工作，确保制动过程的可靠。
纯电动车辆存在自重大、续航里程短等问题，导致纯电动车很难在工程车辆中大规模应用，而本实用新型的混合动力工程车采用两种动力驱动，行驶里程不受电池容量的限制，还可达到明显的节能减排效果。
在本实用新型的混合动力工程车中，发动机2为主动力源，底盘驱动电机3为辅助动力源。因此，根据不同工况来优化两种动力装置的工作点，合理分配这两种动力源能量分配比，以达到最佳燃油消耗的目的，在保证动力性的条件下综合考虑各种因素来确定能量分配策略。
底盘驱动电机3具有电动和发电双重功能，底盘驱动电机3发电状态的速度特性与电动状态基本相同。为了尽可能多地回收制动能量，在车辆滑行或制动时，可利用底盘驱动电机3吸收制动能量并回馈到电池总成31中储存起来。为了最大限度地回收再生制动能量，通过控制策略决定优先由底盘驱动电机3再生制动，当底盘驱动电机3满足不了整车制动强度或电池soc达到最大限值时，机械制动参与工作，确保制动过程的可靠性。
以下针对不同的工作驱动模式进行说明：
纯电模式，vcu整车控制器根据车辆状态及各动力部件基本参数，控制底盘驱动电机单独驱动车辆行驶，发动机处于关闭状态，用于起步或者低速行驶。vcu根据各控制器的状态，计算出底盘驱动电机的目标驱动转矩，发送给mcu驱动电机控制器执行。
纯发动机模式，当整车需求转矩在发动机最优工作区间时，发动机此时具有较好的经济性和排放性，且动力电池的电量处于较高水平，混合动力系统工作在纯发动机模式，整车需求转矩全部由发动机提供。vcu根据各控制器的状态，计算出发动机的目标转矩，发送给ecu发动机控制器执行。
混合动力模式，当整车需求转矩大于发动机最大工作转矩且电量高于设定阀值时，此时发动机工作在最大工作曲线上，多余的需求转矩则底盘驱动电机提供，使得发动机有较好的燃油经济性，同时可以满足动力需求。当整车需求转矩小于发动机最小工作转矩时，此时发动机工作在最小工作曲线上，多余的需求转矩则为通过底盘驱动电机给电池总成31充电，保证发动机始终工作在较优区域。
表1表示不同工作模式的基本控制策略。如图7所示，为驾驶循环不同阶段对应的工作模式曲线图。
表1不同工作模式下基本控制策略
在上述方案的基础上，本实用新型的混合动力工程车还包括设置于工程上装4和驾驶室5之间的集成框架6，集成框架6为一箱体结构，内部可用于安装其他部件，集成框架6通过底部的连接板固定在车架总成1上；如图3a所示，为集成框架6的正视图，图3b至图3d分别为集成框架6的左侧视图、右侧视图、俯视图；集成框架6横向间隔为三个独立空间，分为左、中、右三个内腔，图3a中的左侧为第一内腔、中间为第二内腔、右侧为第三内腔；第一内腔中安装高压配电盒61和高压线固定板613，第二内腔中安装控制器，第三内腔中安装电子风扇散热总成62。
高压配电盒61与动力电池总成31在同侧，便于高压线连接；为了便于高压线走向固定，在高压配电盒61的下方设置一个高压线固定板613。电子风扇散热总成62朝前布置，便于吸风散热，电子风扇散热总成62向换热器吹风，加速与空气换热。
优选地，本实用新型在发动机2上安装机械助力转向油泵27，集成框架6的第一内腔中安装电动助力转向油泵63；车架总成1上安装转向油壶14和方向机15，机械助力转向油泵27和电动助力转向油泵63能够分别独立控制方向机15。
电动助力转向油泵63布置在车架总成1的底部，与高压配电盒61同侧；电动助力转向油泵63所在位置接近发动机2上设置的机械助力转向油泵27，与转向油壶14和方向机15同侧。
本实用新型的转向系统采用双源控制，分别由机械助力转向油泵27和电动助力转向油泵63独立控制方向机15，在采用发动机驱动或电机驱动过程中，分别通过两种不同的助力方式实现转向助力；两种转向助力形式均为液压控制，机械助力转向油泵27和电动助力转向油泵63分别控制方向机15实现转向助力。
发动机2上安装机械空调压缩机28，车架总成1上安装电动空调压缩机13，使空调系统实现双源控制；电动空调压缩机13布置在车架总成1的前侧，位于后处理总成22所在一侧，与空调冷凝器19位置相邻，空调冷凝器19设置在车架总成前侧。
如图4a和图4b所示，分别为本实用新型包含工程上装4的混合动力工程车整体结构图；本实用新型中的工程上装4为搅拌罐，搅拌罐内盛装混凝土，车架总成1上安装上装驱动电机41，上装驱动电机41带动工程上装4转动。搅拌罐通过电机驱动，相对于传统的需要从发动机的飞轮壳取力驱动旋转的形式，采用电机独立驱动旋转，发动机在熄火状态下不影响搅拌罐正常工作，能达到省油效果。混凝土搅拌运输车一个完整工况，包括了停止启动、进料搅拌、行驶搅动、等待卸料搅动、反转卸料、返程筒体停止转动。在等待卸料搅动工况，发动机2可以停止工作，此时上装驱动电机41可以利于动力电池总成31储存的电量继续带动上装搅动；此工况可以实现发动机节油目的。
优选地，本实用新型中的集成框架6的第二内腔竖向分隔为三层，分别为上层、中层和下层，下层设置上装驱动电机控制器64和多合一控制器65；中层设置整车控制器66和底盘驱动电机控制器67；上层设置电池冷却机组68。
上装驱动电机控制器64是控制上装驱动电机41的，由u、v、w三相线给上装驱动电机41分配高压电。多合一控制器65用于控制电动空调压缩机13、电动助力转向油泵63、dcdc(给低压蓄电池充电)等设备。整车控制器66用于控制整车工作。底盘驱动电机控制器67是控制底盘驱动电机3，由u、v、w三相线给底盘驱动电机3分配高压电，在制动工况能量回款时，反向输送电给底盘驱动电机控制器67，再导电池高压盒，再给电池总成31充电。
电池冷却机组68朝后布置，便于散热。电池冷却机组68与动力电池总成31的管路连接顺畅，从高走向低，有利于电池散热。上装驱动电机控制器64用于控制上装驱动电机41工作，上装驱动电机控制器64的接线口和进出水管接口朝后布置，便于高压线连接和冷却水管连接。
集成框架6的第一内腔的外侧壁上设置msd开关69，中文名称为手动维护开关，msd开关69用于控制高压配电盒61通断，msd开关69朝向外侧布置，遇到紧急情况或整车检修时断开msd开关69，切断整车的高压电，起到安全保护作用。集成框架6上外表面设置开关门，正常情况下保持关闭，防止误插拔msd开关69。集成框架6的第三内腔的外侧壁上设置充电口610，用于外接电源进行充电。
电池高压配电盒上带有msd开关，电池高压配电盒与电池正负极通过高压线连接，电池高压配电盒是分配高压电给上装驱动电机控制器64和底盘驱动电机控制器67等等。充电口610连接电池高压配电盒，进而给电池总成31充电。
集成框架6的顶部设置电池冷却补水壶611和驱动电机冷却补水壶612，电池冷却补水壶611用于补充冷却液；电池冷却补水壶611与电池冷却机组68相邻，是给电池冷却机组68与电池总成31连接的管路补水。
如图5a和图5b所示，分别为车架总成1的俯视图和侧视图；在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本实用新型中构成车架总成1的纵梁11为单层设置，两根纵梁11的前部宽度大于后部宽度，发动机2、底盘驱动电机3和变速箱21设置在纵梁11的前部宽度较大的位置。
横梁12与纵梁11的连接处设置加强板，在两根纵梁11间距变化的位置同样设置加强板，增加结构强度。纵梁11的前后端部设置的横梁12上分别设置拖钩，在拖钩处设置加强梁。
如图6a至图6c所示，分别为动力电池总成31的正视图、俯视图和侧视图；动力电池总成31包括电池固定托架311和电池组312，电池固定托架311为槽形，每个电池固定托架311中放置一个电池组312，电池固定托架311层叠可拆卸固定装配，安装时先在一个电池固定托架311中安装一个电池组312，再将电池固定托架311和电池组312整体吊装到位并固定，先安装下层的电池固定托架311再安装上层电池固定托架311，方便安装操作。
本实用新型还包括将电池固定托架311包围的蒙皮，起到保护电池组312的作用；蒙皮外固定安装两个保险丝盒313，两个保险丝盒313分别用于底盘驱动电机3所对应的电路以及发动机2所对应的电路，两套保险丝系统分别独立实现过载保护。
为了充分利用空间，在车架总成1的两根纵梁11之间安装储气筒16、干燥器总成17；储气筒16用于对气动刹车部件提供制动气体，干燥器总成17包括干燥器、冷凝器和四回路阀总成，制动系统各元器件相邻设置，便于制动管路连接。
发动机2前设置中冷29、发动机散热器210和发动机电磁风扇211；
纵梁11的外侧上方设置空滤总成212、进气道总成213，空气经过进气道总成213和空滤总成212向发动机2供气。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种混合动力工程车，其特征在于，包括：
车架总成(1)，包括相互固连形成框架的纵梁(11)和横梁(12)；
发动机(2)，所述发动机(2)和变速箱(21)设置在两根所述纵梁(11)之间；所述发动机(2)通过所述变速箱(21)输出动力；其中一根所述纵梁(11)位于一桥和二桥之间的外侧固定安装后处理总成(22)，位于二桥和中桥之间的外侧固定安装尿素壶总成(23)、双级油水分离器总成(24)、低压电瓶框总成(25)、燃油箱总成(26)；
底盘驱动电机(3)，与所述发动机(2)和所述变速箱(21)共线设置，所述底盘驱动电机(3)通过变速箱(21)输出动力；另一根所述纵梁(11)的外侧固定安装动力电池总成(31)；
工程上装(4)，安装于所述车架总成(1)的后部；
驾驶室(5)，安装于所述车架总成(1)的前部。
2.根据权利要求1所述的混合动力工程车，其特征在于，还包括设置于所述工程上装(4)和所述驾驶室(5)之间的集成框架(6)；
所述集成框架(6)横向间隔为三个独立空间，中间部分的第二内腔中安装控制器，位于一侧的第一内腔中安装高压配电盒(61)和高压线固定板(613)，另一侧的第三内腔中安装电子风扇散热总成(62)。
3.根据权利要求2所述的混合动力工程车，其特征在于，所述发动机(2)上安装机械助力转向油泵(27)，所述集成框架(6)的第一内腔中安装电动助力转向油泵(63)；
所述车架总成(1)上安装转向油壶(14)和方向机(15)，所述机械助力转向油泵(27)和所述电动助力转向油泵(63)能够分别独立控制所述方向机(15)。
4.根据权利要求2所述的混合动力工程车，其特征在于，所述发动机(2)上安装机械空调压缩机(28)，所述车架总成(1)上安装电动空调压缩机(13)。
5.根据权利要求2所述的混合动力工程车，其特征在于，所述工程上装(4)为搅拌罐，所述车架总成(1)上安装上装驱动电机(41)，所述上装驱动电机(41)带动所述工程上装(4)转动。
6.根据权利要求5所述的混合动力工程车，其特征在于，所述集成框架(6)的第二内腔竖向分隔为三层，下层设置上装驱动电机控制器(64)和多合一控制器(65)；中层设置整车控制器(66)和底盘驱动电机控制器(67)；上层设置电池冷却机组(68)。
7.根据权利要求6所述的混合动力工程车，其特征在于，所述集成框架(6)的第一内腔的外侧壁上设置msd开关(69)，所述集成框架(6)的第三内腔的外侧壁上设置充电口(610)；
所述集成框架(6)的顶部设置电池冷却补水壶(611)和驱动电机冷却补水壶(612)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的混合动力工程车，其特征在于，构成所述车架总成(1)的所述纵梁(11)为单层设置，两根所述纵梁(11)的前部宽度大于后部宽度；所述发动机(2)、所述底盘驱动电机(3)和所述变速箱(21)设置在所述纵梁(11)的前部；
所述横梁(12)与所述纵梁(11)的连接处设置加强板；两根所述纵梁(11)间距变化的位置设置加强板。
9.根据权利要求8所述的混合动力工程车，其特征在于，所述动力电池总成(31)包括电池固定托架(311)和电池组(312)，所述电池固定托架(311)层叠可拆卸固定装配；
还包括将所述电池固定托架(311)包围的蒙皮；所述蒙皮外固定安装两个保险丝盒(313)。
10.根据权利要求9所述的混合动力工程车，其特征在于，所述车架总成(1)的两根所述纵梁(11)之间安装储气筒(16)、干燥器总成(17)。
11.根据权利要求8所述的混合动力工程车，其特征在于，所述发动机(2)前设置中冷(29)、发动机散热器(210)和发动机电磁风扇(211)；
所述纵梁(11)的外侧上方设置空滤总成(212)、进气道总成(213)。
技术总结