CN103818233A - 水陆两栖车辆综合推进系统 - Google Patents

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彭裕平
周跃良
王新郧
张鸣
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Abstract

本发明属于水陆两栖车辆推进系统技术领域，公开了一种水陆两栖车辆综合推进系统，包括：轮毂电机、轮毂电机控制器、主螺旋桨电机、主螺旋桨电机控制器、辅助螺旋桨电机控制器、储能蓄电池以及电池管理系统；所述轮毂电机置于车轮内，驱动车轮运转；所述轮毂电机依次通过所述轮毂电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连；所述主螺旋桨电机依次通过所述主螺旋桨电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连；所述辅助螺旋桨电机依次通过辅助螺旋桨电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连。本发明采用单独电驱动的车轮以及螺旋桨，替换纯机械驱动的传统水陆推进系统，实现高效、灵活以及稳定推进操作。

Description

水陆两栖车辆综合推进系统
技术领域
本发明涉及水陆两栖车辆推进技术领域，特别涉及一种水陆两栖车辆综合推进系统。
背景技术
在水陆两栖车辆驱动中，一般在陆上机械驱动装置的基础上，并联一套水上机械推进装置，并通过二个离合装置的结合与分离，实现陆上驱动系统及水上推进装置与车辆动力装置的结合与分离，使在陆上或水上行驶中，仅有一套驱动装置工作。
对于多轴驱动的水陆两栖轮式车辆，如采用上述驱动系统，陆上行驶机械驱动系统自身就很复杂，包含发动机、离合器、变速箱、分动器、桥间分动装置、轮间分动装置等，在此基础上，再并联一套水上驱动装置，不仅驱动系统结构复杂，布置难度大，系统结构重量大，而且造成以下问题：无论发动机前置还是后置，发动机、变速器等位置必须安装在各桥主减速器之上，导致车辆重心位置高，容易造成重心比浮心位置差距大，降低水上行驶稳定性；发动机、变速箱前置或后置，会导致空载、满载状态质心位置分布不理想，如前置布置时易使空载质心位置位于浮心以前，出现入水及水上航行时出现埋首现象，而后置时，容易出现翘首现象，导致稳定性下降；不仅传动系统完全占用了车架下部空间空间，而且发动机变速箱等还占用了部分车架上部空间，车辆有效空间减少；需要增加两套离合控制装置，水陆行驶状态转换较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简化水陆两栖车辆推进系统结构，提升水上行驶稳定性的推进系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水陆两栖车辆综合推进系统，包括：轮毂电机、轮毂电机控制器、主螺旋桨电机、主螺旋桨电机控制器、辅助螺旋桨电机、辅助螺旋桨电机控制器、储能蓄电池，电池管理系统以及车辆控制器；所述车辆控制器分别与所述轮毂电机控制器、所述主螺旋桨电机控制器、辅助螺旋桨电机控制器以及所述电池管理系统通信相连，控制推进系统运转；所述轮毂电机置于车轮内，驱动车轮运转；所述轮毂电机依次通过所述轮毂电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，获取驱动电力；所述主螺旋桨电机依次通过所述主螺旋桨电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，获取驱动电力；所述辅助螺旋桨电机依次通过辅助螺旋桨电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，获取驱动电力。
进一步地，还包括：发电机以及发电机控制器；所述发电机依次通过所述发电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，向所述储能蓄电池充电；所述发电机与两栖车辆的发动机相连，实现所述发电机的驱动运转。
进一步地，所述辅助螺旋桨电机以及所述辅助螺旋桨电机控制器均为两个；对称设置在所述主螺旋桨电机两侧。
进一步地，所述电池管理系统通过电源总线分别向轮毂电机控制器、主螺旋桨电机控制器、辅助螺旋桨电机控制器供电。
进一步地，所述车辆控制器通过控制总线分别与所述电池管理系统、所述轮毂电机控制器、所述主螺旋桨电机控制器以及所述辅助螺旋桨电机控制器相连，实现集中控制通信。
一种水陆两栖车，采用上述水陆两栖车辆综合推进系统。
本发明提供的水陆两栖车辆综合推进系统采用电驱动的水上推进结构的驱动方式以及电驱动的陆地驱动方式，通过车辆控制器切换操作，形成独立控制的双驱动混合推进结构，精简了机械结构配置，使得推进结构大大简化，优化了车辆结构布置，提升了水上行驶的稳定性；同时采用轮毂电机的电驱动陆地推进结构，可优化了陆地行驶时的能源消耗；同时通过发电机将车辆制动时的动能部分转化为电能储存，实现能量的循环利用，从整体上提升了能源的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的水陆两栖车辆综合推进系统的结构示意图；
其中，1-车轮，2-轮毂电机，3-发电机控制器，4-轮毂电机控制器，5-主螺旋桨电机，6-主螺旋桨电机控制器，7-辅助螺旋桨电机，8-辅助螺旋桨电机控制器，9-储能蓄电池，10-电池管理系统，11-发电机，12-发动机，13-主螺旋桨，14-辅助螺旋桨，15-控制总线，16-电源总线，17-车辆控制器。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种水陆两栖车辆综合推进系统，包括：轮毂电机2、轮毂电机控制器4、主螺旋桨电机5、主螺旋桨电机控制器6、辅助螺旋桨电机7、辅助螺旋桨电机控制器8、储能蓄电池9，电池管理系统10以及车辆控制器17；车辆控制器17作为控制核心控制推进系统运转，分别与轮毂电机控制器4、主螺旋桨电机控制器6、辅助螺旋桨电机控制器7以及电池管理系统10通信相连，控制推进系统运转；轮毂电机2置于车轮1内，驱动车轮1运转，作为陆路行驶推进车轮运转的手段，能够降低发动机12的能源消耗；轮毂电机2依次通过轮毂电机控制器4、电池管理系统10与储能蓄电池9相连，在电力驱动车轮运转时获得电力供应，或者在车轮从动运转及车辆制动时，将车轮动能转换成电能储存在储能蓄电池9中；主螺旋桨电机5依次通过主螺旋桨电机控制器6、电池管理系统10与储能蓄电池9相连，获取主螺旋桨电机5的驱动电力供应,从而驱动主螺旋桨13旋转，推动两栖车辆；辅助螺旋桨电机7依次通过辅助螺旋桨电机控制器8、电池管理系统10与储能蓄电池相连9，获取电力供应，实现辅助螺旋桨14运转，完成辅助驱动和水上转弯、维稳等操作。
水陆两栖车辆综合推进系统采用电驱动的水上推进结构的驱动方式，与陆地电驱动推进方式，形成独立控制的双驱动混合推进结构，精简了机械结构配置，使得推进结构大大简化，提升了行驶的稳定性；同时采用轮毂电机实现电驱动陆地推进结构，优化陆地推进的能源消耗；同时可通过发电机将车轮的动能部分转化为电能储存，实现能源的循环利用，从整体上提升了能源的利用率。
水陆两栖车辆综合推进系统还包括：发电机11以及发电机控制器3；发电机11依次通过发电机控制器3、电池管理系统10与储能蓄电池9相连；发电机11与两栖车辆的发动机12相连，将发动机的输出动能转化为电能储存或驱动电机运转，从而实现能源的循环利用。
辅助螺旋桨电机7以及辅助螺旋桨电机控制器8均为两个；对称设置在主螺旋桨电机5两侧，形成主辅配合结构，实现两栖车辆小半径转弯的灵活控制；同时也能保证整车的平稳运行及增加水上驱动功率，提高航速。
电池管理系统10通过电源总线16分别向轮毂电机控制器4、主螺旋桨电机控制器6、辅助螺旋桨电机控制器8供电，精简供电线路，从而保证供电线路的安全性。
车辆控制器17通过控制总线15分别与发动机控制器、发电机控制器、轮毂电机控制器4、主螺旋桨电机控制器6、辅助螺旋桨电机控制器8、电池管理系统10相连，从而实现输出功率、车辆行驶方式的灵活控制。
采用上述水陆两栖车辆综合推进系统的水路两栖车辆的行驶稳定性高，灵活性强。
本发明实施例提供的水陆两栖车辆综合推进系统区别于传统的水陆两栖车辆的推进系统采用的统一的机械驱动机构的形式，针对陆路推进和水路推进分别单独设置驱动机构；陆路推进结构设置电驱动轮毂电机的驱动方式，简化了驱动系统结构，提升了能源利用率；水路推进结构采用全新的电驱动模式，大大精简了驱动结构，降低了车辆重量，提升了车辆行驶的稳定性；采用储能蓄电池供电，清洁环保高效；其部分能量来源为车辆制动过程的动能转化而来，使得能源循环利用，利用率提高；电能驱动结构简单，空间占用低，优化车架底部布局，使得水流阻力大大减小，有利于保持高航速；主辅螺旋桨的配合设置，使得车辆的航行灵活性大大提升，从而保证形式的稳定性。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种水陆两栖车辆综合推进系统，其特征在于，包括：轮毂电机、轮毂电机控制器、主螺旋桨电机、主螺旋桨电机控制器、辅助螺旋桨电机、辅助螺旋桨电机控制器、储能蓄电池，电池管理系统以及车辆控制器；所述车辆控制器分别与所述轮毂电机控制器、所述主螺旋桨电机控制器、所述辅助螺旋桨电机控制器以及所述电池管理系统通信相连，控制推进系统运转；所述轮毂电机置于车轮内，驱动车轮运转；所述轮毂电机依次通过所述轮毂电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，获取驱动电力；所述主螺旋桨电机依次通过所述主螺旋桨电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，获取驱动电力；所述辅助螺旋桨电机依次通过辅助螺旋桨电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，获取驱动电力。
2.如权利要求1所述的水陆两栖车辆综合推进系统，其特征在于,还包括：发电机以及发电机控制器；所述发电机依次通过所述发电机控制器、所述电池管理系统与所述储能蓄电池相连，向所述储能蓄电池充电；所述发电机与两栖车辆的发动机相连，实现所述发电机的驱动运转。
3.如权利要求1所述的水陆两栖车辆综合推进系统，其特征在于：所述辅助螺旋桨电机以及所述辅助螺旋桨电机控制器均为两个；对称设置在所述主螺旋桨电机两侧。
4.如权利要求1～3任一项所述的水陆两栖车辆综合推进系统，其特征在于：所述电池管理系统通过电源总线分别向轮毂电机控制器、主螺旋桨电机控制器、辅助螺旋桨电机控制器供电。
5.如权利要求4所述的水陆两栖车辆综合推进系统，其特征在于：所述车辆控制器通过控制总线分别与所述电池管理系统、所述轮毂电机控制器、所述主螺旋桨电机控制器以及所述辅助螺旋桨电机控制器相连，实现集中控制通信。
6.一种水陆两栖车，其特征在于：采用上述任一权利要求所述的水陆两栖车辆综合推进系统。
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