CN106121905A - 一种车载液压发电装置 - Google Patents

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滕达
井江
张阿玲
陈炼
谭技
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C2/00—Rotary-piston engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means

Abstract

本发明涉及一种车载液压发电装置，齿轮箱包括相互连接的传动轴和电磁离合器，传动轴与柴油发动机连接；自动控制系统包括转速传感器A、转速稳定控制器、转速传感器B和用电功率传感器；其中，转速传感器A与转速稳定控制器连接，转速传感器B、用电功率传感器和转速稳定控制连接；液压系统包括液压变量泵、管路、液压定量马达；其中，液压变量泵分别与电磁离合器、转速稳定控制器连接，液压变量泵与液压定量马达通过管路连接。本发明的有益效果为：通过采用“变量闭式液压泵+定量闭式液压马达”的组合方式，可最大程度的减小液压系统的泄漏量，提高液压传动系统的工作效率，同时稳定了发电机的输入转速，提高了电品输出的质量。

Description

一种车载液压发电装置
技术领域
本发明涉及发电装置技术领域，尤其涉及一种车载液压发电装置。
背景技术
目前车载发电的方式主要有两种，一种是普通独立燃油发电机，普通独立燃油发电机是用一台独立于车载平台的内燃机直接带动发电机运行。这种发电方法的好处价格便宜，产品规模化，产品品牌多，但是其缺点也非常明显，体积大、质量重、噪音大、散热要求高和保养维护费用高等，这直接影响着车载平台的机动性和隐蔽性，不利于战时需求。
另一种是硅整流发电机，这种发电方法是利用车载平台的发动机，通过发动机取力或齿轮箱取力口取力，直接带动发电机工作。这种发电方式的优点是效率较高，结构简单，但由于车载发电设备安装空间的限制，使得齿轮箱输出转速的级别最多只有两种，导致发电品质受发动机工况的影响较大，尤其是在车辆加减速期间，大部分用电设备无法正常工作。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种车载液压发电装置。
为实现上述目的，本发明提供一种车载液压发电装置，包括：
齿轮箱、自动控制系统和液压系统；其中，
所述齿轮箱包括相互连接的传动轴和电磁离合器，所述传动轴与所述柴油发动机连接；
所述自动控制系统包括转速传感器A、转速稳定控制器、转速传感器B和用电功率传感器；其中，
所述转速传感器A与所述转速稳定控制器连接，所述转速传感器B、所述用电功率传感器和所述转速稳定控制连接；
所述液压系统包括液压变量泵、管路、液压定量马达；其中，
所述液压变量泵分别与所述电磁离合器、所述转速稳定控制器连接，所述液压变量泵与所述液压定量马达通过所述管路连接；
所述液压定量马达与所述发电机连接，所述发电机与所述用电功率传感器连接。
作为本发明进一步改进，所述转速传感器A还连接在所述电磁离合器、所述液压变量泵之间。
作为本发明进一步改进，所述转速传感器B还连接在所述液压定量马达、所述发电机之间。
作为本发明进一步改进，所述液压系统闭式系统。
作为本发明进一步改进，所述自动控制系统为转速闭控制。
作为本发明进一步改进，所述转速稳定控制器为CR0401控制器。
本发明的有益效果为：通过采用“变量闭式液压泵+定量闭式液压马达”的组合方式，可最大程度的减小液压系统的泄漏量，提高液压传动系统的工作效率，同时稳定了发电机的输入转速，提高了电品输出的质量。在闭式液压传动系统中，通过采用转速传感器、微控制器和电液比例换向阀组成了闭环控制系统，采用了PID控制算法，达到了稳定发电机输入转速的目的。采用液压闭式传动系统，极大地减少了液压系统的泄漏量，提高了整套发电装置的传递效率。采用了微控制器等电子设备，与电液比例换向阀组成闭环控制系统，具备较强的鲁棒性，提升了发电机输入转速的稳定性。
附图说明
图1为本发明一个实施例中车载液压发电装置的结构框图；
图2为本发明一个实施例中车载液压发电装置的液压系统的结原理图；
图3为本发明一个实施例中车载液压发电装置的自动控制系统的结原理图；
图4为本发明一个实施例中车载液压发电装置的转速稳定控制器方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种车载液压发电装置，包括齿轮箱、自动控制系统和液压系统；其中，齿轮箱包括相互连接的传动轴和电磁离合器，传动轴与柴油发动机连接。自动控制系统包括转速传感器A、转速稳定控制器、转速传感器B和用电功率传感器；其中，转速传感器A与转速稳定控制器连接，转速传感器B、用电功率传感器和转速稳定控制连接。液压系统包括液压变量泵、管路、液压定量马达；其中，液压变量泵分别与电磁离合器、转速稳定控制器连接，液压变量泵与液压定量马达通过管路连接。液压定量马达与发电机连接，发电机与用电功率传感器连接，转速传感器A还连接在电磁离合器、液压变量泵之间，转速传感器B还连接在液压定量马达、发电机之间。
车载液压发电装置的本质是液压传动及控制技术和电气自动控制技术的结合，即该发电设备主要由液压系统和电控系统两部分组成。液压系统为闭式系统，电控系统为转速闭环控制，借助发动机和液压马达转速传感器，将液压马达的输出转速与目标转速实时比较，通过控制器、比例电磁阀控制液压变量泵的排量，从而实现液压马达输出转速的稳定。
当发电机加载时，发电机负载的电流瞬间增加，发电机的输入转速会由于用电负载的增加而降低，电控系统根据转速传感器所反馈的信号，输出更大的电流信号值至液压泵量泵，从而加大液压泵的输出流量，以此减缓发电机因加载而导致的转速下降的趋势。当发电机减载时，发电机电流瞬间变小，其输入转速会增大，电控系统根据转速传感器所反馈的信号，输出较小的电流信号值至液压泵量泵，从而减少液压泵的输出流量，以此保证发电机因减载而导致的转速增加的趋势。当车载平台在加速或减速时，液压柔性调节技术同样介入其中，并实现发电机的输入转速恒定，从而保证较高的用电品质。
如图2所示，电气自动控制技术是该装置中的核心技术之一。当用电负载的突加或突减时，液压系统的实时响应速度没有电气系统快，因此如果只通过液压系统来调节转速，则发电机的瞬态反应较慢，尤其时液压管路较长时，仅依据发电机的输入转速信号来进行闭环控制，其瞬态响应速度达不到设计技术要求。为了加快瞬态响应速度，可以在用电回路中增加用电功率传感器，通过此传感器可以实时检测用电负载的电流信号值，当用电负载突变时，用电功率传感器可在第一时间将负载的电流信号反馈给控制器，控制器将调用自动补偿算法实现液压输出流量的变化，以此保证用电品质。
如图3所示，用电功率传感器、发电机传感器、液压马达传感器与转速稳定控制器连接，该转速稳定控制器与电比例换向阀连接。电控系统采用IFM公司CR0401控制器，该控制器具备4组电压信号(0～32V)输入、4组电流信号(0～20mA)输入和2组电流信号(0～2A)输出功能，满足接口需求。软件利用多函数指令编程，使用分级PID算法，解决了长时间空载与瞬时大负载冲击时发电机转速不稳定的问题。另外，该发电设备可在线实时监测负载的用电功率。
如图4所示，首先打开控制器进入初始化，进行发动机实施转速n，在进行比较发动机目标转速n0电液比例阀、泵输出流量以及马达输出实时转速n，在进行到比较马达目标转速n0，电液比例阀，泵输出实时转速n，在进行马达目标转速n0，至结束。
该新型车载发电装置经过理论分析与试验表明：发电品质满足使用要求；实现了高精度和高响应速度的控制，保证电能的输出性能大幅度的提高；该发电装置空间紧凑、维护成本低且维修难度小，非常适用于车载平台等产品。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车载液压发电装置，其特征在于，包括：
齿轮箱、自动控制系统和液压系统；其中，
所述齿轮箱包括相互连接的传动轴和电磁离合器，所述传动轴与所述柴油发动机连接；
所述自动控制系统包括转速传感器A、转速稳定控制器、转速传感器B和用电功率传感器；其中，
所述转速传感器A与所述转速稳定控制器连接，所述转速传感器B、所述用电功率传感器和所述转速稳定控制连接；
所述液压系统包括液压变量泵、管路、液压定量马达；其中，
所述液压变量泵分别与所述电磁离合器、所述转速稳定控制器连接，所述液压变量泵与所述液压定量马达通过所述管路连接；
所述液压定量马达与所述发电机连接，所述发电机与所述用电功率传感器连接。
2.根据权利要求1所述的车载液压发电装置，其特征在于：所述转速传感器A还连接在所述电磁离合器、所述液压变量泵之间。
3.根据权利要求1所述的车载液压发电装置，其特征在于：所述转速传感器B还连接在所述液压定量马达、所述发电机之间。
4.根据权利要求1所述的车载液压发电装置，其特征在于：所述液压系统闭式系统。
5.根据权利要求1所述的车载液压发电装置，其特征在于：所述自动控制系统为转速闭控制。
6.根据权利要求1所述的车载液压发电装置，其特征在于：所述转速稳定控制器为CR0401控制器。
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