CN102060024A - 一种混合动力轻轨车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合动力轻轨车辆，包括：控制单元、发动机、可同时或分别为电动机提供动力电源的发电机和蓄电池以及电动机；在控制单元控制下，车辆提升到预定速度后，由发动机提供动力源驱动车辆运行；车辆速度低于预定值时，采用蓄电池供电驱动车辆。本发明提供的混合动力轻轨车辆自带发动机或电池等动力源，取消了电力轻轨车辆所必需的受电或受流设备，无须设置高架线网或地面受流轨道。该轻轨车辆设置了高能量蓄电池，克服了内燃轻轨车辆在低效区工作时震动、噪声和排放污染等缺陷，该混合动力轻轨车辆，在高牵引力区段可以电池或电容的能量补充能量，发动机的装车功率相对减小，有利于车辆的布置并可提高整车的动力性能。

Description

一种混合动力轻轨车辆

技术领域

本发明涉及机电及制造技术领域，具体涉及一种混合动力轻轨车辆。

背景技术

随着全球城市化进程的快速发展，城市轨道交通是解决城市交通的主要手段，城市轻轨车辆的应用已成趋势，市场潜力广阔。目前的车型有内燃和电力两种类型，电力驱动车型占有率较高，内燃轻轨车辆目前只是传统的以柴油机或汽油机为单一动力，其缺点是装车功率大、污染重、制动能量不能回收等。

传统内燃轻轨车辆是以柴油机为原动力，通过机械、液力或电力传动装置，驱动轨道车辆运行。

电力传动方式是采用柴油机为发电机提供能源，由发电机通过传动装置使得电动机运转，以驱动齿轮箱及轮对运行，从而使得轨道车辆行驶。

内燃机的功率、体积、重量较大，直接影响到车辆的布置和整车的动力性能和车辆的排放。制动和调速时的能量不能回收，以热量方式逸散到空气中，不能达到环保节能。

车辆停靠站时，柴油机处于低效高排放状态运行，震动、噪音和排放均对环境和乘客舒适度造成影响，并且此时的燃油消耗率较高，造成运营成本增加，浪费能源。

电力轻轨车辆采用的技术方案，是通过高架线网或地面轨道将电力引入轻轨车辆，经过变压、逆变后驱动轻轨车辆运行。其缺点是电力的引入需要大量的地面变电站、线网等配套设施，投资巨大；高架线网影响城市景观和形象，地面受流轨要封闭轨道，不利于城市规划设计；并且直接影响城市整体用电负荷量。不能在其他电气化线路和内燃线路运行。

发明内容

本发明提供一种混合动力轻轨车辆，采用发动机和电池混合供能，可降低发动机装车功率，提高车辆的动力性能。

本发明提供的一种混合动力轻轨车辆，包括：

控制单元，用于控制车辆的运转；

发动机，用于为发电机提供能源；

发电机，利用发动机提供的能源产生动力电源并输送给电动机；

蓄电池，用于为电动机提供动力电源；并储存电能；

电动机，用于通过车轮传动装置驱动车轮运转；

在所述控制单元控制下，车辆启动时，采用蓄电池提供的电源驱动车辆；

当车辆提升到预定速度后，由发动机提供动力源驱动车辆运行；

车辆速度低于预定值时，采用蓄电池提供的电源驱动车辆。

综上所述，本发明提供的混合动力车辆，以蓄电池(超级电容或锂电池)和内燃机组成混合动力，混合动力轻轨车辆自带发动机或电池等动力源，取消了电力轻轨车辆所必需的受电或受流设备，这样能使装车功率下降1/3左右，无须设置高架线网或地面受流轨道，克服了电力轻轨车辆影响城市景观和规划的缺陷。

混合动力轻轨车辆设置了高能量蓄电池或超级电容电源，在特殊区段可以将发动机停止运行，克服了内燃轻轨车辆在低效区工作时震动、噪声和排放污染等缺陷，降低废气污染，同时可回收制动时的能量而用于牵引，提高燃油经济性。

本发明提供的混合动力轻轨车辆，在高牵引力区段可以电池或电容的能量补充能量，发动机的装车功率相对减小，克服了内燃轻轨车辆大功率柴油机的体积和重量，对车辆的布置和整车的动力性能的影响。

附图说明

图1为本发明实施例中的混合动力轻轨车辆构成示意图。

具体实施方式

鉴于现有城市轻轨采用的技术存在的缺点和不足，本发明提供了一种混合动力轻轨车辆，采用发动机和电池混合供能，可降低发动机装车功率，从而减低车上发动机的体积和重量，利于车辆的总体布局，提高车辆的动力性能，同时降低了柴油机的排量，降低了对城市的污染回收了制动和调速时的能量，达到了节能环保的目的。车辆停靠站时将发动机关闭，可利用蓄电池提供车辆启动和用电设备的能量，提高乘客舒适度，减少对环境的污染。由于采用发动机和电池混合供能，不用设置庞大的电力供电网站，减少基建投入。

为使本发明的原理、特性和优点更加清楚，下面对本发明的实现方案进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的一种混合动力轻轨车辆100，包括：

控制单元110，用于控制车辆的运转；

发动机120，用于为发电机提供能源；

本发明实施例中采用的发动机可以是现常用的内燃机，通过燃烧燃料(燃油、燃气等)将化学能转换为机械能。

发电机130，利用发动机提供的能源产生动力电源并输送给电动机；

发动机120带动发电机130输出的电力，一部分用于驱动车辆，一部分用于电池充电，在控制单元和电池管理单元控制下进行工作。

蓄电池140，用于为车辆的电动机提供动力电源；并储存电能；

本发明实施例中采用的蓄电池为可充电电池或超级电容。

发动机120带动发电机130产生的电力经过整流变为直流后输送给电动机驱动装置，电池或超级电容输出的是直流电力。在需要同时工作的模式时，控制单元110将信号提供给发动机控制模块和蓄电池管理模块，控制发动机和蓄电池的协同工作。

电动机150，用于通过车轮传动装置(即图中所示齿轮箱170)驱动车轮运转；

发动机120带动发电机发出的电力或蓄电池(超级电容)提供的电力，经过电力驱动装置后驱动电动机，再经过车轮传动装置(齿轮箱)变速后带动车轮转动，驱动车辆行驶。

在控制单元110控制下，车辆启动时，采用蓄电池提供的电源驱动车辆；

当车辆提升到预定速度后，由发动机120提供动力源驱动车辆运行；

车辆速度低于预定值时，采用蓄电池提供的电源驱动车辆。

在由发动机120提供动力源驱动机车运行过程中，发动机120在高效区工作，并为蓄电池140充电。

该混合动力轻轨车辆，还包括：

电力驱动装置160，与电动机150相连接，发电机或电池通过该电力驱动装置160将动力电源输送给电动机。

车辆加速需要大的牵引功率时，在控制单元110控制下，发动机和电池同时为电动机提供动力电源。

车辆减速或制动时，电动机150转换为发电状态，对蓄电池140进行充电。

车辆停靠站时，在控制单元控制下，发动机关闭，蓄电池为车辆用电设备提供能源。

本发明提供的混合动力轻轨车辆在具体运行过程中，车辆启动时，为了减低对环境的噪声、排放污染，可以单独由蓄电池(或超级电容)提供的电力驱动车辆。而传统内燃轻轨车辆只能由发动机驱动，此时由于车辆速度较低，发动机在低速段运行，由于发动机特性决定此状态震动、排放均属于较差状态，直接影响旅客的乘坐舒适性和对环境造成污染。

在车辆加速、爬坡需要大的牵引力时，由发动机和蓄电池同时为电力装置提供电力，驱动车辆。由于加入了蓄电池的电力补充，发动机的装车功率配置可以较传统的内燃轻轨车辆减少近1/3，从而减低发动机的体积和重量，利于车辆的总体布局，提高车辆的动力性能，同时降低了柴油机的排量，降低了对城市的污染。

当车辆提升到一定速度后运行时，可单独由发动机驱动车辆运行，发动机可以运行在高效区段运转，降低燃油的消耗。

车辆制动时，电动机转换为发电状态，对蓄电池或电容充电将制动能量回收。而传统内燃轻轨由于没有蓄电池储能装置，无法将制动能量进行回收储存后再利用。

车辆停靠站时将发动机关闭，利用车辆蓄电池或超级电容为车辆用电设备提供能量，提高乘客舒适度，减少对环境的污染。而传统内燃轻轨只能靠发动机提供，此时发动机处于怠速工况，排放污染严重，同时震动噪声影响旅客的舒适度。

以上几种运行模式的转换，依靠车辆配备的控制系统进行控制，蓄电池的充放电工作模式转换和电池荷电状态由电池管理系统进行检测和控制。

整车控制系统根据路况和运用要求进行运行模式的切换和发动机与蓄电池的协调工作的控制。

车俩启动、加速、坡道时由超级电容或蓄电池驱动。

车辆正常运行时，靠发动机驱动，使发动机在高效区工作，同时为蓄电池和电容充电，也可以在特殊地带关闭发动机，而由超级电容或蓄电池提供动力，达到低噪音段时(通常不大于2公里)运行。

车辆加速需要大的牵引功率时，发动机和电池同时工作，可以减低发动机的装车功率。

综上所述，本发明提供的混合动力轻轨车辆，以蓄电池(超级电容或锂电池)和内燃机组成混合动力，混合动力轻轨车辆自带发动机或电池等动力源，取消了电力轻轨车辆所必需的受电或受流设备，无须设置高架线网或地面受流轨道，克服了电力轻轨车辆影响城市景观和规划的缺陷。

本发明提供的混合动力轻轨车辆设置了高能量蓄电池或超级电容电源，在特殊区段可以将发动机停止运行，克服了内燃轻轨车辆在低效区工作时震动、噪声和排放污染等缺陷，降低废气污染，同时提高了燃油经济性能。

本发明提供的混合动力轻轨车辆，在高牵引力区段可以电池或电容的能量补充能量，发动机的装车功率减小1/3左右，克服了内燃轻轨车辆大功率柴油机的体积和重量，对车辆的布置和整车的动力性能的影响。

本发明提供的混合动力轻轨车辆，回收了车辆制动、调速时的能量，对环保、节能、低碳经济将起到巨大作用。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种混合动力轻轨车辆，其特征在于，包括：

控制单元，用于控制车辆的运转；

发动机，用于为发电机提供能源；

发电机，利用发动机提供的能源产生动力电源并输送给电动机；

蓄电池，用于为电动机提供动力电源；并储存电能；

电动机，用于通过车轮传动装置驱动车轮运转；

在所述控制单元控制下，车辆启动时，采用蓄电池提供的电源驱动车辆；

当车辆提升到预定速度后，由发动机提供动力源驱动车辆运行；

车辆速度低于预定值时，采用蓄电池提供的电源驱动车辆。

2.如权利要求1所述的混合动力轻轨车辆，其特征在于，

在由发动机提供动力源驱动车辆运行过程中，所述发动机在高效区工作，并为蓄电池充电。

3.如权利要求1所述的混合动力轻轨车辆，其特征在于，还包括：

电力驱动装置，与电动机相连接，所述发电机或电池通过所述电力驱动装置将动力电源输送给电动机。

4.如权利要求1所述的混合动力轻轨车辆，其特征在于，

车辆加速需要大的牵引功率时，在所述控制单元控制下，所述发动机和电池同时为电动机提供动力电源。

5.如权利要求1所述的混合动力轻轨车辆，其特征在于，

车辆减速或制动时，所述电动机转换为发电状态，对所述蓄电池进行充电。

6.如权利要求1所述的混合动力轻轨车辆，其特征在于，

车辆停靠站时，在所述控制单元控制下，所述发动机关闭，所述蓄电池为车辆用电设备提供能源。