CN105128662B - 液压型行车发电机节能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及行车发电技术领域，具体公开了一种液压型行车发电机节能发电系统，包括发动机、联轴器、定量泵、高压油路、变量马达、发电机、低压油路、转速转矩传感器、位移传感器、计算控制器和油门控制器，发动机通过联轴器与定量泵同轴相连，定量泵的吸油口与低压油路相连，定量泵的压油口通过高压油路与变量马达相连，变量马达的排油口与低压油路相连，变量马达与发电机同轴相连，转速转矩传感器设在变量马达与发电机之间，位移传感器设在发动机的油门控制器上，计算控制器分别与位移传感器、转速转矩传感器、油门控制器和变量马达相连。本发明能够使发动机的输出功率与发电机的获取功率相匹配，避免了功率的浪费，机组效率有效提高。
Description
技术领域
本发明涉及行车发电技术领域，尤其涉及一种液压型行车发电机节能发电系统。
背景技术
随着电力电子技术与变频调速技术的发展，电子设备被广泛的应用于装甲车、坦克等军事设备以及农业机械等移动设备中，这使得移动机械对电力的需求越来越大，特别是对移动电源的需求。而移动电源也更符合现代战争机动性强、不确定性的特点，因此引起了多国的注意，对行车发电技术的研发给予了高度重视与大力支持。
行车发电即在车辆满足正常行驶载物等需求外，能够在行车过程中带动发电机发电供电。由于车辆的发动机具有较大的功率储备，这就使其在驱动车轮前进的同时有能力带动发电机进行发电，而由发动机直接驱动发电机必然会产生由于路况时变带来的电能幅值与频率的波动，不能满足用电设备的电能质量的要求。采用液压系统作为传动系统，将发动机与发电机之间的刚性连接转化为柔性连接，在路况颠簸变化时，能有良好的阻尼缓冲作用，可在变转速输入的情况下实现发电机的恒转速驱动，稳定电能质量，满足用电设备的电力需求。
和所有的动力源与负载机构相同，发动机与液压型行车发电机之间也存在着功率匹配的问题，即液压型行车发电机从发动机获取的功率应与发动机的输出功率相匹配，否则就会造成功率浪费，降低机组效率。而液压型行车发电机中，根据发动机特性，发动机工作时存在最佳节能点，在该点完成相同的工作量所需油耗最少，由其万有特性曲线可知，不同的油门位置对应不同的最佳节能点，这就使通过控制油门位置而使发动机工作在以所需的期望功率为输出功率的最佳节能点具有可能性，因此可实现液压型行车发电机从发动机获取的功率与发动机的输出功率相匹配，并且操作简便，易实现；另外，根据发电机特性，实现发电对发电机转速有一个稳定工频转速的要求，即当发电机转速稳定在工频转速附近时，才能进行发电，而液压型行车发电机中由变量马达同轴驱动发电机，调节变量马达摆角可实现变量马达输出转速稳定于发电机要求的工频转速附近，满足发电要求。
综上所述，由于现有技术不能解决发动机与液压型行车发电机之间的功率匹配问题，所以迫切需要一种能够在行车过程中实现节能发电的液压型行车发电机系统。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种液压型行车发电机节能发电系统，以克服现有技术中由于液压型行车发电机从发动机获取的功率与发动机的输出功率不能相匹配，所造成的功率浪费和机组效率降低等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液压型行车发电机节能发电系统，包括：发动机、联轴器、定量泵、高压油路、变量马达、发电机、低压油路、转速转矩传感器、位移传感器、计算控制器和油门控制器；
所述发动机通过所述联轴器与所述定量泵同轴相连，用于将机械能转换成液压能；所述定量泵的吸油口从所述低压油路吸油；所述定量泵的压油口通过所述高压油路与所述变量马达的吸油口相连，用于向所述变量马达输出高压油，以将液压能转换成机械能，所述变量马达的排油口与所述低压油路相连；所述变量马达与所述发电机同轴相连，用于驱动所述发电机转动发电，以使所述发电机将机械能转换为电能；所述转速转矩传感器设在所述变量马达与所述发电机之间的连接轴上，用于实时监测所述变量马达的转速与输出转矩；所述位移传感器设在所述发动机的油门控制器上，用于实时监测所述发动机的油门位置；
所述计算控制器分别与所述位移传感器、转速转矩传感器、油门控制器和变量马达相连；所述计算控制器能够接收所述位移传感器采集的所述发动机的油门位置信号以及所述转速转矩传感器采集的所述变量马达的转速与输出转矩信号，并计算所述变量马达的输出功率，即所述发电机从所述发动机的获取功率，作为所述发动机的期望功率；然后控制所述油门控制器调整所述发动机的油门位置，直至所述发动机工作在以期望功率为输出功率的最佳节能点所对应的油门位置，此时所述发动机的输出功率与所述发电机的获取功率相匹配；所述计算控制器还控制所述变量马达的斜盘摆角调整其排量，以使所述变量马达转速稳定于所述发电机发电所需的工频转速附近。
优选地，所述液压型行车发电机节能发电系统还包括：补油电机、补油泵、单向阀、溢流阀和补油油箱；
所述补油泵与所述补油电机相连，所述补油泵的吸油口与所述补油油箱相连，所述补油泵的压油口通过所述单向阀与所述低压油路相连，所述溢流阀跨接在所述补油泵与所述补油油箱之间。
优选地，所述液压型行车发电机节能发电系统还包括：高压安全阀、低压安全阀和油箱，所述高压安全阀跨接在所述高压油路与所述油箱之间，所述低压安全阀跨接在所述低压油路与所述油箱之间。
(三)有益效果
本发明的液压型行车发电机节能发电系统能够使发动机的输出功率与发电机的获取功率相匹配，发动机工作在最佳节能点，减少油耗，节能减排，避免了功率的浪费，机组效率有效提高，具体优点为：在系统匹配调整过程中，具备两个控制量，控制灵活、有序且不复杂，确保行车发电控制过程的可操作性；通过功率匹配与转速稳定两个控制环节，实现了系统的节能运行与持续发电，既减少了能源的浪费又满足了行车过程中用电设备的电力需求。
附图说明
图1为本发明实施例的液压型行车发电机节能发电系统的液压原理图；
图2为本发明实施例的液压型行车发电机节能发电系统的工作流程图。
图中，1：发动机；2：联轴器；3：定量泵；4：高压油路；5：变量马达；6：发电机；7：低压油路；8：补油电机；9：补油泵；10：单向阀；11：溢流阀；12：补油油箱；13：高压安全阀；14：油箱；15：低压安全阀；16：转速转矩传感器；17：位移传感器；18：计算控制器；19：油门控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1所示，本实施例的液压型行车发电机节能发电系统包括：发动机1、联轴器2、定量泵3、高压油路4、变量马达5、发电机6、低压油路7、补油电机8、补油泵9、单向阀10、溢流阀11、补油油箱12、高压安全阀13、油箱14、低压安全阀15、转速转矩传感器16、位移传感器17、计算控制器18、油门控制器19。
发动机1通过联轴器2与定量泵3同轴相连，用于将机械能转换成液压能；定量泵3的吸油口从低压油路7吸油；定量泵3的压油口通过高压油路4与变量马达5的吸油口相连，用于向变量马达5输出高压油，以将液压能转换成机械能，变量马达5的排油口与低压油路7相连；变量马达5与发电机6同轴相连，用于驱动发电机6转动发电，以使发电机6将机械能转换为电能；转速转矩传感器16设在变量马达5与发电机6之间的连接轴上，用于实时监测变量马达5的转速与输出转矩；位移传感器17设在发动机1的油门控制器19上，用于实时监测发动机1的油门位置；高压安全阀13跨接在高压油路4与油箱14之间；低压安全阀15跨接在低压油路7与油箱14之间；补油泵9与补油电机8相连，补油泵9的吸油口与补油油箱12相连，补油泵9的压油口通过单向阀10与低压油路7相连，溢流阀11跨接在补油泵9与补油油箱12之间。
计算控制器18分别与位移传感器17、转速转矩传感器16、油门控制器19和变量马达5相连，计算控制器18能够接收位移传感器17采集的发动机1的油门位置信号以及转速转矩传感器16采集的变量马达5的转速与输出转矩信号，并计算变量马达5的输出功率，即发电机6从发动机1的获取功率，作为发动机1的期望功率，然后向油门控制器19发出控制信号，以控制油门控制器19调整发动机1的油门位置，直至发动机1工作在以期望功率为输出功率的最佳节能点所对应的油门位置，此时发动机1的输出功率与发电机6的获取功率相匹配，当发动机1的输出功率与发电机6的获取功率相匹配时，计算控制器18还控制变量马达5的斜盘摆角调整其排量，以使变量马达5转速稳定于发电机6发电所需的工频转速附近。
如图2所示，本实施例的液压型行车发电机节能发电系统的工作原理为：系统运行过程中，由位移传感器17检测发动机1的油门位置，并将信号传递给计算控制器18，计算控制器18根据发动机1的万有特性曲线确定对应此油门位置的最佳节能点，计算该点下的发动机1应有的输出功率；转速转矩传感器16实时检测变量马达5输出转速与转矩信号，传递给计算控制器18，由计算控制器18计算而得变量马达5的输出功率，此功率为液压型发电机从发动机1获取的功率，也作为发动机1的期望功率；计算控制器18对比发动机1最佳节能点应有的输出功率与期望功率，当两者并不相匹配时，计算控制器18依据发动机1的期望功率找到对应的最佳节能点的油门位置，并向油门控制器19发出控制信号，控制油门控制器19调整发动机1的油门位置，直至发动机1工作在以期望功率为输出功率的最佳节能点所对应的油门位置，此时，发动机1的输出功率与液压型行车发电机获取的功率相匹配，发动机1节能运行。之后，转速转矩传感器16实时监测变量马达5的转速信号，传递给计算控制器18，计算控制器18对比变量马达5的转速与发电机6发电所需的工频转速，当变量马达5的转速稳定在工频转速附近时，发电机6可节能发电，当变量马达5的转速偏离工频转速时，计算控制器18向变量马达5发出控制信号，调整变量马达5的斜盘摆角，直至变量马达5的转速稳定在工频转速附近，使发电机6实现节能发电。
控制过程中需明确，变量马达5的输出功率为液压型行车发电机从发动机1获取的功率，是发动机1的期望功率；发动机1可调整油门位置，在该油门位置对应一个最佳节能点，该节能点对应一个功率值，是发动机1的应有输出功率，即油门位置、最佳节能点以及最佳节能点的功率值是一一对应关系；故依据期望功率可找到一个最佳节能点，而根据此最佳节能点又能找到一个油门位置。
本发明的液压型行车发电机节能发电系统能够使发动机的输出功率与发电机的获取功率相匹配，发动机工作在最佳节能点，减少油耗，节能减排，避免了功率的浪费，机组效率有效提高，具体优点为：在系统匹配调整过程中，具备两个控制量，控制灵活、有序且不复杂，确保行车发电控制过程的可操作性；通过功率匹配与转速稳定两个控制环节，实现了系统的节能运行与持续发电，既减少了能源的浪费又满足了行车过程中用电设备的电力需求。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (3)
1.一种液压型行车发电机节能发电系统，其特征在于，包括：发动机、联轴器、定量泵、高压油路、变量马达、发电机、低压油路、转速转矩传感器、位移传感器、计算控制器和油门控制器；
所述发动机通过所述联轴器与所述定量泵同轴相连，用于将机械能转换成液压能；所述定量泵的吸油口从所述低压油路吸油；所述定量泵的压油口通过所述高压油路与所述变量马达的吸油口相连，用于向所述变量马达输出高压油，以将液压能转换成机械能，所述变量马达的排油口与所述低压油路相连；所述变量马达与所述发电机同轴相连，用于驱动所述发电机转动发电，以使所述发电机将机械能转换为电能；所述转速转矩传感器设在所述变量马达与所述发电机之间的连接轴上，用于实时监测所述变量马达的转速与输出转矩；所述位移传感器设在所述发动机的油门控制器上，用于实时监测所述发动机的油门位置；
所述计算控制器分别与所述位移传感器、转速转矩传感器、油门控制器和变量马达相连；所述计算控制器能够接收所述位移传感器采集的所述发动机的油门位置信号以及所述转速转矩传感器采集的所述变量马达的转速与输出转矩信号，并计算所述变量马达的输出功率，即所述发电机从所述发动机的获取功率，作为所述发动机的期望功率；然后控制所述油门控制器调整所述发动机的油门位置，直至所述发动机工作在以期望功率为输出功率的最佳节能点所对应的油门位置，此时所述发动机的输出功率与所述发电机的获取功率相匹配；所述计算控制器还控制所述变量马达的斜盘摆角调整其排量，以使所述变量马达转速稳定于所述发电机发电所需的工频转速附近。
2.根据权利要求1所述的液压型行车发电机节能发电系统，其特征在于，所述液压型行车发电机节能发电系统还包括：补油电机、补油泵、单向阀、溢流阀和补油油箱；
所述补油泵与所述补油电机相连，所述补油泵的吸油口与所述补油油箱相连，所述补油泵的压油口通过所述单向阀与所述低压油路相连，所述溢流阀跨接在所述补油泵与所述补油油箱之间。
3.根据权利要求2所述的液压型行车发电机节能发电系统，其特征在于，所述液压型行车发电机节能发电系统还包括：高压安全阀、低压安全阀和油箱，所述高压安全阀跨接在所述高压油路与所述油箱之间，所述低压安全阀跨接在所述低压油路与所述油箱之间。
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Granted publication date: 20180123 |