CN106218425A - 具有复用发电系统的车辆多动力源驱动方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有复用发电系统的车辆多动力源驱动方法及系统。它包括至少两个车桥，第一内燃机，所述第一内燃机动力输出连接第一传动装置，所述第一传动装置动力输出连接到第一车桥；第二内燃机动力输出连接到发电装置，所述发电装置的输出通过电缆连接驱动电机，所述驱动电机动力输出连接到第二车桥或连接到车轮；所述发电装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷。本发明特别能满足在野外如草原、沙漠和山区等地区行驶时为车辆提供充沛动力需求，实现快速的机动性和长距离的续航。满足大功率的上装用电负荷需求。实现车载发电机发出的电能的复用，特别是中大功率的发电复用。减小车辆的离地间隙，进而降低车辆高度便于搭载其他运输工具或装备。

Description

具有复用发电系统的车辆多动力源驱动方法及系统
技术领域
本发明属于汽车动力技术领域，具体涉及一种汽车的多动力源驱动技术。
背景技术
车辆多车桥驱动技术已经广泛用于车辆驱动。传统利用内燃发动机实现多车桥驱动具有较好的动力输出以及很好的续航能力，适用于野外复杂路况长时间行驶。但上述多车桥驱动车辆动力是利用内燃发动机通过传动轴系统传递到个车桥的，传动轴系统布置在底盘下，使得底盘的离地间隙较高，在车辆总高度一定时，限制了车厢的高度，从而限制了车辆的搭载能力。
现有多动力源驱动技术应用车辆上，如CN200910040759.1，包括安装在前驱动桥上的发动机和与发动机同轴的前桥ISG电机及前减速器的前驱动单元，安装在后驱动桥上的后桥ISG电机及与后桥ISG电机通过传动装置连接的后减速器的后驱动单元，通过发动机和前、后桥ISG电机同时工作时可以为汽车提供强大的驱动力，提高汽车的动力性能和越野能力，其后桥ISG电机和前桥ISG电机的电源来自于动力电池。再如CN201010257663.3，公开了发动机与第一汽车桥相联接，当发动机工作时能够驱动第一汽车桥工作，第二电机与第二汽车桥相联接，第二电机上联接有与蓄电池，当第二电机处于电能转换为机械能工作状态时能够驱动第二汽车桥工作；第一电机连接在发动机和能够控制第一电机工作且与蓄电池相联的第一电机控制器之间，当发动机处于工作状态时第一电机能够在发动机的带动下向蓄电池充电。再如CN201110035288公开了一台连接的内燃机用于驱动该车辆的一个第一车桥的一个第一车桥驱动装置，以及用于驱动该车辆的一个第二车桥的一个第二车桥驱动装置，该第二车桥驱动装置具有用于驱动该车桥的至少一个车轮的一个电动机器装置，电动机器装置被连接到一个能量存储装置上，该能量存储装置具体是一个电池装置。
上述发动机+电驱动装置虽然实现了多动力源独立驱动，但是电驱动部分均采用动力电池作为电源。以动力电池作为驱动电源存在如下问题：1、动力电池的续航能力差是目前普遍存在的缺陷；2、动力电池充电时间长，即使现在有快充技术，依然不能满足需求；3、更为关键的是现在城市、乡村没有完善的充电系统，使得以动力电池为能源的车辆难以广泛使用，特别是在野外如草原、沙漠和山区没有电力供应的地区上述电驱动装置根本无法实现；4、上述电驱动结构不能满足车辆上具有大功率车载上装用电负荷的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述多车桥驱动技术存在的缺陷，提供一种解决上述缺陷的具有复用发电系统的车辆多动力源驱动方法及系统。
本发明技术方案之一为：基于复用发电系统的车辆多动力源驱动方法，它是利用第一内燃机驱动第一车桥，利用第二内燃机驱动发电装置发电，所述发电装置的输出通过电缆连接驱动电机和车辆上装用电负荷；所述发电装置发出的电能用于驱动车辆上装用电负荷和/或驱动电机，所述驱动电机动力输出连接到第二车桥或连接到车轮。
进一步所述发电装置发出交流电为第一交流发电装置，第一交流发电装置发出的交流电转换为直流电，直流电输出通过电缆连接驱动电机，交流电输出通过电缆连接车辆上装用电负荷；直流电带动驱动电机运行和/或交流电驱动车辆上装用电负荷运行。
进一步所述发电装置为第二交流发电装置和第二直流发电装置，所述第二直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机，所述第二交流发电装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷，所述第二直流发电装置带动驱动电机运行和/或第二交流发电装置驱动车辆上装用电负荷运行。
进一步所述发电装置为第一直流发电装置，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机，所述第一直流发电装置发出的直流电转换为交流电，交流电输出通过电缆连接车辆上装用电负荷；直流电带动驱动电机运行和/或交流电驱动车辆上装用电负荷运行。
进一步所述发电装置为第一直流发电装置，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机和第三交流发电装置，第三交流发电装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷；第一直流发电装置带动驱动电机运行和/或第三交流发电机驱动车辆上装用电负荷运行。
本发明的技术方案之二为：具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，它包括第一车桥，第一内燃机，所述第一内燃机动力输出连接第一传动装置，所述第一传动装置动力输出连接到第一车桥；其特征在于：它还包括第二内燃机，所述第二内燃机动力输出连接到发电装置，所述发电装置的输出通过电缆连接驱动电机和车辆上装用电负荷，所述驱动电机动力输出连接到第二车桥或连接到车轮。
进一步所述第一内燃机动力设置在靠近第一车桥的车架上。
进一步所述驱动电机设置在靠近第二车桥的车架上。
所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第一交流发电装置，第一交流发电装置的输出通过电缆连接交直流电转换装置，交直流电转换装置的输出通过电缆连接驱动电机，第一交流发电装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷。进一步所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第二交流发电装置和第二直流发电装置，第二交流发电装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷，第二直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机。
进一步所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第一直流发电装置，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接直交流转换装置，直交流装换装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷。
进一步所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第一直流发电装置，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接发电电动机，发电电动机动力连接第三交流发电装置，所述第三交流发电装置输出通过电缆连接车辆上装用电负荷。
进一步所述驱动电机为轮式驱动电机。
进一步所述第一内燃机和第二内燃机电连接一个整车控制器。
进一步所述在车辆上装用电负荷的电源输入端与电源选择开关的输出端连接，电源选择开关具有至少两个输入端，一个选择输入端连接发电装置的输出端，另一个选择输入端可以连接外部电源。
由于发电装置与驱动电机通过电缆连接，因此第二内燃机和发电装置可以根据要求设置在车辆上的任何位置。
本发明采用两个内燃机，一个用于直接驱动一个车桥，另一个用于驱动发电装置发电为驱动电机提供电源驱动另一个车桥或另一组车轮，同时发出的电还作为车辆上的车载上装用电负荷的电源，特别是大功率的上装用电负荷，实现车载发电装置发出的电能的复用，特别是中大功率的发电复用。它适用于各种车辆的多动力源驱动及对车载上装用电器供电，特别是多动力源驱动重载车辆及中大功率车载上装用电器供电。
本发明一方面实现多动力源独立或共同驱动车辆，满足车辆在复杂路况下行驶动力需求；能利用城市乡村的固定加油网络或移动燃油供给车辆能保证车辆的续航能力，特别是满足在野外如草原、沙漠和山区等地区行驶时为车辆提供充沛动力需求，实现快速的机动性和长距离的续航。
另一方面用于发电的第二内燃机发出的电能满足车辆行进时，车载中大功率上装用电负荷的用电需求；同时，也能满足车辆驻车时，特别是在草原、沙漠和山区等地区车辆驻车时，车辆上的车载中大功率上装用电负荷的用电需求。
本发明取消原有利用一台大功率发动机实现多桥驱动的纵向传动轴系统，可减小车辆的离地间隙，进而降低车辆高度便于搭载其他运输工具或装备；有利于驱动车辆行驶用第一内燃机的选型，减小驱动车辆行驶用第一内燃机的体积，利于驱动车辆行驶用第一内燃机在车辆上的布置，以及整车布置。
本发明第二内燃机动力连接发电装置具有多种选型，一方面满足不同的电力需求，另一方面可形成多种车型满足不同客户的需求。发电装置发出的电能可以全部用于驱动驱动电机也可以部分用于驱动驱动电机，发电装置发出的电能可以全部用于驱动车辆上装用电负荷也可以部分应予驱动车辆上装用电负荷。
附图说明
图1本发明实施例1结构示意图。
图2本发明实施例2结构示意图。
图3本发明实施例3结构示意图。
图4本发明实施例4结构示意图。
具体实施方式
基于本发明技术方案之核心采用两个内燃机驱动车辆，其中一个内燃机工作直接驱动车辆一个车桥，另一个内燃机工作间接驱动车辆车桥或车轮------该内燃机工作直接驱动发电装置发电，利用发电装置发出的电能驱动电机工作从而驱动车辆其他车桥或车轮实现车辆多动力源驱动的具体实施方案不限于下列的实施例；本领域的技术人员在本发明技术方案下完成的不同于下列实施例的其他技术方案也是本发明的保护范围，下列具体实施例用于对本发明技术方案的解释及保护。
本发明涉及的内燃机可以使车辆上可选型的汽油内燃机或是柴油内燃机。发电装置可以各种可选型的直流发电装置或交流发电装置。本发明涉及多车桥驱动至少是两个车桥，对于更多的车桥，其中一个车桥由一个内燃机直接驱动，其他车桥都可以利用另一个内燃机及发电装置发出的电能，通过设置于该车桥上或该车桥旁的驱动电动机驱动。特别的，还可以采用轮式驱动电机直接驱动车轮。下面以各种发电装置及两车桥驱动加以说明。包括车桥及车桥上的传动结构1和车桥车桥及车桥上的传动结构2。车辆上装用电负荷14是车辆上搭载的车载用电装备，车载用电装备可以是中大功率用电设备。
实施例1
如图1所示，第一内燃机3设置在第一车桥及车桥上的传动结构1设置在靠近第一车桥及车桥上的传动结构1的车架上。第一内燃机3的动力输出连接传动装置4，传动装置4包括变速箱，传动装置4的动力输出连接车桥上的传动结构。这样第一内燃机3可以直接驱动第一车桥。当然可以根据需求在第一内燃机3与变速箱之间，或变速箱与车桥上的传动结构之间设置离合器。
驱动电机11设置在靠近第二车桥及车桥上的传动结构2的车架上。第二内燃机5的动力输出通过第三传动装置16连接第一交流发电装置10，第三传动装置16为第三变速箱；第一交流发电装置10发出的一部分电能通过调压整流装置13电连接驱动电机11，驱动电机11的动力输出连接传动装置12，传动装置12可以是变速箱，传动装置12的动力输出连接第二车桥上的传动结构，实现第二车桥的电机驱动。交流发电装置10发出的另一部分电能作为输出作为车辆上装用电负荷14的电源。采用独立交流发电装置具有发电的波形畸变小等优点。
实施例2
如图2所示，第一内燃机3设置在第一车桥及车桥上的传动结构1设置在靠近第一车桥及车桥上的传动结构1的车架上。第一内燃机3的动力输出连接传动装置4，传动装置4包括变速箱，传动装置4的动力输出连接车桥上的传动结构。这样第一内燃机3可以直接驱动第一车桥。当然可以根据需求在第一内燃机3与变速箱之间，或变速箱与车桥上的传动结构之间设置离合器。
驱动电机11设置在靠近第二车桥及车桥上的传动结构2的车架上。第二内燃机5的动力输出通过第三传动装置16输出连接第二交流发电装置20和第二直流发电装置21，第三传动装置16为第三变速箱，可采用第二内燃机5动力输出后并列连接第二交流发电装置20和第二直流发电装置21。其中，第二交流发电装置20发出的交流电源作为作为车辆上装用电负荷14的电源，第二直流发电装置21的电力输出电连接驱动电机11，驱动电机11的动力输出连接传动装置12，传动装置12可以是变速箱，传动装置12的动力输出连接第二车桥上的传动结构，实现第二车桥的电机驱动。上述交直流发电装置的设置结构能够提供更大功率的电源，有利于提高驱动电机11选型功率，增加电驱动第二车桥的动力。同时有利于提高交流电和直流电隔离度，减小对交流用电器的干扰。
实施例3
如图3所示，第一内燃机3设置在第一车桥及车桥上的传动结构1设置在靠近第一车桥及车桥上的传动结构1的车架上。第一内燃机3的动力输出连接传动装置4，传动装置4包括变速箱，传动装置4的动力输出连接车桥上的传动结构。这样第一内燃机3可以直接驱动第一车桥。当然可以根据需求在第一内燃机3与变速箱之间，或变速箱与车桥上的传动结构之间设置离合器。
驱动电机11设置在靠近第二车桥及车桥上的传动结构2的车架上。第二内燃机5的动力通过第三传动装置16输出连接连接第一直流发电装置31，第一直流发电装置31的一部分电力输出电连接驱动电机11，驱动电机11的动力输出连接传动装置12，传动装置12可以是变速箱，传动装置12的动力输出连接第二车桥上的传动结构，实现第二车桥的电机驱动。第一直流发电装置31的另一部分电力输出通过转换装置17转换为交流电源输出交流电源输出作为车辆上装用电负荷14的电源。这里所述的转换装置可采用逆变器，并通过变频处理转换为交流电源。该技术方案具有发电功率达，可以为驱动电机提供较大的动力，模块化程度高等特点。
实施例4
如图4所示，第一内燃机3设置在第一车桥及车桥上的传动结构1设置在靠近第一车桥及车桥上的传动结构1的车架上。第一内燃机3的动力输出连接传动装置4，传动装置4包括变速箱，传动装置4的动力输出连接车桥上的传动结构。这样第一内燃机3可以直接驱动第一车桥。当然可以根据需求在第一内燃机3与变速箱之间，或变速箱与车桥上的传动结构之间设置离合器。
驱动电机11设置在靠近第二车桥及车桥上的传动结构2的车架上。第二内燃机5的动力通过第三传动装置16连接第一直流发电装置31，第一直流发电装置31的一部分电力输出电连接驱动电机11，驱动电机11的动力输出连接传动装置12，传动装置12可以是变速箱，传动装置12的动力输出连接第二车桥上的传动结构，实现第二车桥的电机驱动。第一直流发电装置31的另一部分电力输出电连接发电电动机32，发电电动机32动力连接第三交流发电装置30，第三交流发电装置30输出电作为车辆上装用电负荷14的电源。第三交流发电装置30的发电变频处理后输出。该技术方案的特点是为驱动电机提供较大的动力，旋转变频(交流变频)的交流电品质高，交流电和直流电隔离度，减小对交流用电器的干扰。
对于上述各实施例的技术方案中，对于第一内燃机和第二内燃机的控制可以采用同一个整车控制器40，图1-4所示，这样有利于两内燃机的动力控制及分配。对于电机驱动11和发电电动机32的控制可采用电机控制器41、42实现，图1-4所示。
为了满足车辆上装用电负荷即车辆上搭载的车载用电装备用电的多种需求，在车辆上装用电负荷的电源输入端与电源选择开关50的输出端连接，电源选择开关50具有至少两个输入端，一个选择输入端连接发电装置的输出端，另一个选择输入端可以连接外部电源15，外部电源可以是市电，分布式电站等的电源，如图1所示。
上述系统有多种工作模式：
1、车辆在需要起步、越障、爬坡等大扭矩、大功率行驶驱动时，第一内燃机通过第一传动装置驱动第一车桥；第二内燃机驱动发电装置发电，发出的电能带动驱动电机驱动第二车桥。车辆的两动力源通过整车控制器协调进行多驱方式的实时驱动，实现扭矩控制的车辆多动力源输入。
2、在行进中需要向车载装备供电时，通过整车控制器控制，第二内燃机驱动发电装置发电输出向车载装备所需功率需求直接供电，在满足供电功率的情况和工况下，剩余电能经过直接或通过转换为直流电带动驱动电机，驱动电机驱动第二车桥或车轮，与第一内燃机通过传动装置4驱动第一车桥，共同进行适时多驱方式的驱动。
3、车辆驻车状态向车载装备供电时，第二内燃机驱动发电装置发电输出向车载装备所需功率需求直接供电，此时第一内燃机处于静止状态，驱动电机不工作。
4、车辆驻车状态外部供电时，转换车辆上的电源选择开关50，切换到外部供电状态，此时车辆上装及相应附件等车载装备的能源全部由外部供给，第一内燃机和第二内燃机均处于静止状态。

Claims (15)

1.一种基于复用发电系统的车辆多动力源驱动方法，其特征是，利用第一内燃机驱动第一车桥，利用第二内燃机驱动发电装置发电，所述发电装置的输出通过电缆连接驱动电机和车辆上装用电负荷；所述发电装置发出的电能用于驱动车辆上装用电负荷和/或驱动电机，所述驱动电机动力输出连接到第二车桥或连接到车轮。
2.如权利要求1所述基于复用发电系统的车辆多动力源驱动方法，其特征是所述发电装置为第一交流发电装置；第一交流发电装置发出的交流电转换为直流电，直流电输出通过电缆连接驱动电机；交流电的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷；直流电带动驱动电机运行和/或交流电驱动车辆上装用电负荷运行。
3.如权利要求1所述基于复用发电系统的车辆多动力源驱动方法，其特征是所述发电装置为第二交流发电装置和第二直流发电装置，所述第二直流发电装置输出通过电缆连接驱动电机，所述第二交流发电装置输出通过电缆连接车辆上装用电负荷；所述第二直流发电装置带动驱动电机运行和/或第二交流发电装置驱动车辆上装用电负荷运行。
4.如权利要求1所述基于复用发电系统的车辆多动力源驱动方法，其特征是所述发电装置为第一直流发电装置，所述第一直流发电装置输出通过电缆连接驱动电机；所述第一直流发电装置发出的直流电转换为交流电，交流电输出通过电缆连接车辆上装用电负荷；直流电带动驱动电机运行和/或交流电驱动车辆上装用电负荷运行。
5.如权利要求1所述基于复用发电系统的车辆多动力源驱动方法，其特征是所述发电装置为第一直流发电装置，所述第一直流发电装置输出通过电缆连接驱动电机和第三交流发电装置，第三交流发电装置输出通过电缆连接车辆上装用电负荷；第一直流发电装置带动驱动电机运行和/或第三交流发电机驱动车辆上装用电负荷运行。
6.一种具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，它包括第一车桥，第一内燃机，所述第一内燃机动力输出连接第一传动装置，所述第一传动装置动力输出连接到第一车桥；其特征在于：它还包括第二内燃机，所述第二内燃机动力输出连接到发电装置，所述发电装置的输出通过电缆连接驱动电机和车辆上装用电负荷，所述驱动电机动力输出连接到第二车桥或连接到车轮。
7.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述第一内燃机动力设置在靠近第一车桥的车架上。
8.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述驱动电机设置在靠近第二车桥的车架上。
9.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第一交流发电装置，第一交流发电装置的输出通过电缆连接交直流电转换装置，交直流电转换装置的输出通过电缆连接驱动电机；第一交流发电装置的输出还通过电缆连接车辆上装用电负荷。
10.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第二交流发电装置和第二直流发电装置，第二交流发电装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷，第二直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机。
11.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第一直流发电装置，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接直交流转换装置，直交流装换装置的输出通过电缆连接车辆上装用电负荷。
12.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述发电装置包括与第二内燃机动力连接的第一直流发电装置，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接驱动电机，所述第一直流发电装置的输出通过电缆连接发电电动机，发电电动机动力连接第三交流发电装置，所述第三交流发电装置输出通过电缆连接车辆上装用电负荷。
13.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述驱动电机为轮式驱动电机。
14.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述第一内燃机和第二内燃机电连接一个整车控制器。
15.如权利要求6所述具有复用发电系统的车辆多动力源驱动系统，其特征在于所述在车辆上装用电负荷的电源输入端与电源选择开关的输出端连接，电源选择开关具有至少两个输入端，一个选择输入端连接发电装置的输出端，另一个选择输入端可以连接外部电源。
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