CN114475671A - 一种动车组混合动力集成系统 - Google Patents

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曲贵政
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Abstract

本发明公开了一种动车组混合动力集成系统，包括：混合动力传动系统、柴油机辅助系统、冷却系统、电控系统、安装框架及悬挂减振系统。通过安装框架和悬挂减振系统将混合动力传动系统、柴油机辅助系统、冷却系统和电控系统集成动车组混合动力集成系统，为动车组提供多种运行模式的选择系统，将柴油机和动力电池结合起来通过液力机械传动实现混合驱动模式，可根据不同的路况选择不同的驱动模式，以满足对不同的线路实况进行驱动组合的搭配。

Description

一种动车组混合动力集成系统
技术领域
本发明涉及动车组动力集成系统技术领域，尤其涉及一种动车组混合动力集成系统。
背景技术
随着铁路动车组推行混合动力驱动模式，并将逐步取代纯柴油机驱动的发展方向。通过引入动力电池和电机驱动系统，实现油电单独或混合驱动动车组，将动力电池和电机驱动系统控制应用于低油耗、低排放区域，在城市内、隧道内、进出站等低排放、低噪声地区采用纯电驱动的要求，达到动车组高效、节能、绿色、低碳、环保的目的。
目前动车组有内燃液力机械传动、内燃电传动和传统混合动力，内燃液力机械传动的优点是效率高、成本低、方便维护，缺点是无法与弓网系统形成双源动力，无法与电池系统形成混合动力，实现制动能量回收；内燃电传动的优点是能够与弓网系统形成双源动力，易于与电池系统形成混合动力，实现制动能量回收，缺点是效率低，成本高，维护难度大；传统混合动力的优点是纯电传动系统，原理简单，易于实现，缺点是结构复杂，成本高，维护难度大。因此，需要一种可提供多种运行模式选择的系统，将柴油机和动力电池结合起来通过液力机械传动实现混合驱动模式，可以根据不同路况选择不同的驱动模式，使动车组在满足要求速度的基础上，可以选择一种更环保的运行驱动模式，通过对不同的运行选择结合线路实况进行组合搭配。
发明内容
本发明提供一种动车组混合动力集成系统，提供多种运行模式选择的系统，将柴油机和动力电池结合起来通过液力机械传动实现混合驱动模式。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种动车组混合动力集成系统，包括：混合动力传动系统、柴油机辅助系统、冷却系统、电控系统、安装框架及悬挂减振系统；所述安装框架和悬挂减振系统将混合动力传动系统、柴油机辅助系统、冷却系统和电控系统集成动车组混合动力集成系统；所述柴油机辅助系统、所述冷却系统和所述电控系统均与所述混合动力传动系统连接；
所述安装框架包括第一横梁、第二横梁、第一纵梁及第二纵梁，所述第一横梁与所述第二横梁平行，所述第一纵梁和第二纵梁设置在所述第一横梁和第二横梁之间，且第一纵梁和第二纵梁均与所述第一横梁和第二横梁垂直；
所述悬挂减振系统包括动力包吊挂减振器、混合动力传动系统吊挂减振器、冷却装置吊挂减振器及催化反应处理器吊挂减振器；
所述安装框架通过动力包吊挂减振器将动车组混合动力集成系统吊挂在车辆的地板面下方。
进一步地，所述混合动力传动系统包括柴油机、混动箱、变速箱及驱动电机，所述柴油机、混动箱和变速箱同轴连接，所述驱动电机设置在所述混动箱的侧面平行轴线的连接口上。
进一步地，所述柴油机通过弹性联轴器和电磁离合器与所述混动箱同轴连接，所述混动箱通过电磁离合器与所述变速箱同轴连接，所述驱动电机通过花键连接在混动箱侧面平行轴线的连接口。
进一步地，所述冷却系统包括冷却装置、低温水泵、低温水温控阀、变速箱油水热交换器、高温水温控阀、膨胀水箱，所述冷却装置设置在所述第一横梁和第二横梁之间，所述低温水泵和所述低温水温控阀设置在所述第一横梁上，所述变速箱油水热交换器设置在所述变速箱上，所述高温水温控阀设置在第二纵梁上，所述膨胀水箱设置在第二横梁上。
进一步地，所述柴油机辅助系统包括进气空气滤清器、排气后处理单元、燃油单元和机油单元，所述进气空气滤清器设置在所述第一纵梁上，所述排气后处理单元设置在第二横梁上，所述燃油单元和机油单元均设置在所述第二横梁上。
进一步地，所述电控系统包括超级电容箱、驱动电机变流器、高压接线箱、风扇电机变流器、动力包控制单元和车辆控制单元，所述超级电容箱固定在所述第一纵梁上，所述驱动电机变流器和高压接线箱固定在所述第一横梁的一端，所述风扇电机变流器固定在所述第一横梁的另一端，所述动力包控制单元和车辆控制单元均设置在所述风扇电机变流器的侧面。
进一步地，所述第一横梁、第二横梁、第一纵梁及第二纵梁均为板焊箱型梁。
本发明公开了一种动车组混合动力集成系统，通过安装框架和悬挂减振系统将混合动力传动系统、柴油机辅助系统、冷却系统和电控系统集成动车组混合动力集成系统，为动车组提供多种运行模式的选择系统，将柴油机和动力电池结合起来通过液力机械传动实现混合驱动模式，可根据不同的路况选择不同的驱动模式，使动车组不仅在满足速度要求的基础上，还可以根据实际运行选择一种更环保的运行驱动模式，以满足对不同的线路实况进行驱动组合的搭配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明动车组混合动力集成系统结构示意图。
1、混合动力传动系统，2、柴油机辅助系统，3、冷却系统，4、电控系统，5、悬挂减振系统，6、安装框架，11、柴油机，12、混动箱，13、变速箱，14、驱动电机，21、进气空气滤清器，22、排气后处理单元，23、燃油单元，24、机油单元，31、冷却装置，32、低温水泵，33、低温水温控阀，34、变速箱油水热交换器，35、高温水温控阀，36、膨胀水箱，41、超级电容箱，42、驱动电机变流器，43、高压接线箱，44、风扇电机变流器，45、动力包控制单元，46、车辆控制单元，51、混合动力传动系统吊挂减振器，52、冷却装置吊挂减振器，53、催化反应处理器吊挂减振器，54、动力包吊挂减振器，61、第一横梁，62、第二横梁，63、第一纵梁，64、第二纵梁，221、尿素罐，222、尿素泵，223、计量控制单元，224、混合器，225、催化反应处理器，231、燃油粗滤器，232、燃油精滤器，233、手动泵，241、机油加注管，242、机油油尺，311、低温水散热器，312、高温水散热器，313、空空中冷器，314、风扇电机，315、冷却风扇，316、冷却装置框架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为动车组混合动力集成系统，包括：混合动力传动系统1、柴油机辅助系统2、冷却系统3、电控系统4、安装框架6及悬挂减振系统5；所述安装框架6和悬挂减振系统5将混合动力传动系统1、柴油机辅助系统2、冷却系统3和电控系统4集成动车组混合动力集成系统；所述柴油机辅助系统2、所述冷却系统3和电控系统4均与所述混合动力传动系统1连接；
所述安装框架6包括第一横梁61、第二横梁62、第一纵梁63及第二纵梁64，所述第一横梁61与所述第二横梁62平行，所述第一纵梁63和第二纵梁64设置在所述第一横梁61和第二横梁62之间，且第一纵梁63和第二纵梁64均与所述第一横梁61和第二横梁62垂直；
所述悬挂减振系统5包括动力包吊挂减振器54、混合动力传动系统吊挂减振器51、冷却装置吊挂减振器52及催化反应处理器吊挂减振器53；所述安装框架6通过动力包吊挂减振器54将动车组混合动力集成系统吊挂在车辆的地板面下方。在本实施例中，所述动力包吊挂减振器54、混合动力传动系统吊挂减振器51和冷却装置吊挂减振器52均为弹性橡胶减振器，催化反应处理器吊挂减振器53为钢丝减振器，优选的，混合动力传动系统吊挂减振器51的数量为3个，冷却装置吊挂减振器52的数量为4个，催化反应处理器吊挂减振器53为3个，动力包吊挂减震器54的数量为4个。
进一步地，所述混合动力传动系统1包括柴油机11、混动箱12、变速箱13及驱动电机14，所述柴油机11、混动箱12和变速箱13同轴连接，所述驱动电机14设置在所述混动箱12的侧面平行轴线的连接口上。在本实施例中，优选的，混合动力传动系统吊挂减振器51为3个，其中，柴油机11通过一个混合动力传动系统吊挂减振器51悬挂在第二横梁62上，混动箱12通过一个混合动力传动系统吊挂减振器51悬挂在第二纵梁64上，通过另一个混合动力传动系统吊挂减振器51悬挂在第一纵梁63上。柴油机11中排气的有害污染物经与尿素在混合器224混合后，进入催化反应处理器225中发生化学反应，清除柴油机排气中的有害污染物。尿素罐221中的尿素经尿素泵222泵入混合器224中，其中，通过计量控制单元223控制尿素泵入混合器224中的量；柴油机11首次启动时通过手动泵233将燃油从燃油箱泵入柴油机11内，燃油粗滤器231和燃油精滤器232过滤燃油；机油加注管241用于机油加注，机油油尺242用于机油的油位检测。
进一步地，所述柴油机11通过弹性联轴器和电磁离合器与所述混动箱12同轴连接，所述混动箱12通过电磁离合器与所述变速箱13同轴连接，所述驱动电机14通过花键连接在混动箱侧面平行轴线的连接口。在本实施例中，驱动电机14为永磁同步电机，所述驱动电机14可作为驱动车辆的电动机，也可作为动力电池充电的发电机，优选的，电机的数量为2个，分别安装在混动箱侧面平行轴线的2个连接口处，通过与混动箱12内的行星齿轮组配合，分别实现驱动电机14与柴油机11之间的转速解耦和扭矩解耦，其中，驱动电机14通过水冷方式冷却。
进一步地，所述冷却系统3包括冷却装置31、低温水泵32、低温水温控阀33、变速箱油水热交换器34、高温水温控阀35、膨胀水箱36，所述冷却装置31设置在所述第一横梁61和第二横梁62之间，所述低温水泵32和所述低温水温控阀33设置在所述第一横梁61上，所述变速箱油水热交换器34设置在所述变速箱13上，所述高温水温控阀35设置在第二纵梁64上，所述膨胀水箱36设置在第二横梁62上。在本实施例中，冷却装置31通过4个弹性橡胶减振器52悬挂在第一横梁61和第二横梁62之间，变速箱油水热交换器34安装在变速箱13上，高温水温控阀35刚性固定在第二纵梁64上，膨胀水箱36刚性固定在第二横梁62上；冷却系统3包括高温水冷却系统、低温水冷却系统和空空中冷系统，高温水冷却系统包括高温水泵、高温水散热器312、变速箱油水热交换器34、高温水温控阀35和高温水管路，用于冷却柴油机和变速箱，与柴油机冷却水进出口连接，高温水泵由柴油机自带；低温水冷却系统包括低温水泵32、低温水散热器311、低温水温控阀33和低温水管路，低温水冷却系统与驱动电机14、风扇电机314、驱动电机变流器42和风扇电机变流器44连接，用于冷却驱动电机14、风扇电机314、驱动电机变流器42和风扇电机变流器44；空空中冷系统包括空空中冷器313和空气管路，与柴油机11的增压器和进气口连接；冷却装置31包括低温水散热器311、高温水散热器312、空空中冷器313、风扇电机314、冷却风扇315和冷却装置框架316；其中，低温水散热器311、高温水散热器312和空空中冷器313均为铝板翅式结构，其中高温水散热器312和低温水散热器312为并列复合构成，并采用防腐处理；优选的，冷却风扇315为铝合金材质，组装式叶片；风扇电机314为永磁同步电机，冷却采用水冷方式。
进一步地，所述柴油机辅助系统2包括进气空气滤清器21、排气后处理单元22、燃油单元23和机油单元24，所述进气空气滤清器21设置在所述第一纵梁63上，所述排气后处理单元22设置在第二横梁62上，所述燃油单元23和机油单元24均设置在所述第二横梁62上。在本实施例中，进气空气滤清器21刚性固定在第一纵梁63上，排气后处理单元22通过催化反应处理器吊挂减振器53悬挂在第二横梁62上，燃油单元23和机油单元24刚性固定在第二横梁62上；进气空气滤清器21与柴油机11的增压器进气口连接，排气后处理单元22与柴油机11的增压器排气口连接，燃油单元23与柴油机11的燃油进油口连接，机油单元24与柴油机11的机油口连接。
进一步地，所述电控系统4包括超级电容箱41、驱动电机变流器42、高压接线箱43、风扇电机变流器44、动力包控制单元45和车辆控制单元46，所述超级电容箱41固定在所述第一纵梁63上，所述驱动电机变流器42和高压接线箱43固定在所述第一横梁61的一端；所述风扇电机变流器44固定在所述第一横梁61的另一端，所述动力包控制单元45和车辆控制单元46均设置在所述风扇电机变流器44的侧面。在本实施例中，超级电容箱41固定在所述第一纵梁63上，所述驱动电机变流器42和高压接线箱43固定在所述第一横梁61的一端，风扇电机变流器44刚性固定在第一横梁61的另一端；超级电容箱41与柴油机11的启动马达连接；驱动电机变流器42与驱动电机14连接；风扇电机变流器44与风扇电机314连接；动力包控制单元45与柴油机11、混动箱12、变速箱13、驱动电机变流器42和风扇电机变流器44连接；高压接线箱43和车辆控制单元46与车辆连接；驱动电机变流器42用于控制驱动电机14，风扇电机变流器44用于控制风扇电机314，动力包控制单元45控制柴油机的转速、变速箱的转速和冷却风扇的转速，以及变速箱中变矩器的充排油和混动箱中离合器的吸合与分开，并监控系统内油、水、空气温度和压力，监控驱动电机14和风扇电机314的电流和电压，超级电容箱43用于启动柴油机11。
进一步地，所述第一横梁61、第二横梁62、第一纵梁63及第二纵梁64均为板焊箱型梁。
本发明公开了一种动车组混合动力集成系统，通过安装框架和悬挂减振系统将混合动力传动系统、柴油机辅助系统、冷却系统和电控系统集成动车组混合动力集成系统，为动车组提供多种运行模式的选择系统，将柴油机和动力电池结合起来通过液力机械传动实现混合驱动模式，可根据不同的路况选择不同的驱动模式，使动车组不仅在满足速度要求的基础上，还可以根据实际运行选择一种更环保的运行驱动模式，以满足对不同的线路实况进行驱动组合的搭配。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种动车组混合动力集成系统，其特征在于，包括：混合动力传动系统(1)、柴油机辅助系统(2)、冷却系统(3)、电控系统(4)、安装框架(6)及悬挂减振系统(5)；所述安装框架(6)和悬挂减振系统(5)将混合动力传动系统(1)、柴油机辅助系统(2)、冷却系统(3)和电控系统(4)集成动车组混合动力集成系统；所述柴油机辅助系统(2)、所述冷却系统(3)和所述电控系统(4)均与所述混合动力传动系统(1)连接；
所述安装框架(6)包括第一横梁(61)、第二横梁(62)、第一纵梁(63)及第二纵梁(64)，所述第一横梁(61)与所述第二横梁(62)平行，所述第一纵梁(63)和第二纵梁(64)设置在所述第一横梁(61)和第二横梁(62)之间，且第一纵梁(63)和第二纵梁(64)均与所述第一横梁(61)和第二横梁(62)垂直；
所述悬挂减振系统(5)包括动力包吊挂减振器(54)、混合动力传动系统吊挂减振器(51)、冷却装置吊挂减振器(52)及催化反应处理器吊挂减振器(53)；
所述安装框架(6)通过动力包吊挂减振器(54)将动车组混合动力集成系统吊挂在车辆的地板面下方。
2.根据权利要求1所述的一种动车组混合动力集成系统，其特征在于，所述混合动力传动系统(1)包括柴油机(11)、混动箱(12)、变速箱(13)及驱动电机(14)，所述柴油机(11)、混动箱(12)和变速箱(13)同轴连接，所述驱动电机(14)设置在所述混动箱(12)的侧面平行轴线的连接口上。
3.根据权利要求2所述的一种动车组混合动力集成系统，其特征在于，所述柴油机(11)通过弹性联轴器和电磁离合器与所述混动箱(12)同轴连接，所述混动箱(12)通过电磁离合器与所述变速箱(13)同轴连接，所述驱动电机(14)通过花键连接在混动箱侧面平行轴线的连接口。
4.根据权利要求1所述的一种动车组混合动力集成系统，其特征在于，所述冷却系统(3)包括冷却装置(31)、低温水泵(32)、低温水温控阀(33)、变速箱油水热交换器(34)、高温水温控阀(35)、膨胀水箱(36)，所述冷却装置(31)设置在所述第一横梁(61)和第二横梁(62)之间，所述低温水泵(32)和所述低温水温控阀(33)设置在所述第一横梁(61)上，所述变速箱油水热交换器(34)设置在所述变速箱(13)上，所述高温水温控阀(35)设置在第二纵梁(64)上，所述膨胀水箱(36)设置在第二横梁(62)上。
5.根据权利要求1所述的一种动车组混合动力集成系统，其特征在于，所述柴油机辅助系统(2)包括进气空气滤清器(21)、排气后处理单元(22)、燃油单元(23)和机油单元(24)，所述进气空气滤清器(21)设置在所述第一纵梁(63)上，所述排气后处理单元(22)设置在第二横梁(62)上，所述燃油单元(23)和机油单元(24)均设置在所述第二横梁(62)上。
6.根据权利要求1所述的一种动车组混合动力集成系统，其特征在于，所述电控系统(4)包括超级电容箱(41)、驱动电机变流器(42)、高压接线箱(43)、风扇电机变流器(44)、动力包控制单元(45)和车辆控制单元(46)，所述超级电容箱(41)固定在所述第一纵梁(63)上，所述驱动电机变流器(42)和高压接线箱(43)固定在所述第一横梁(61)的一端，所述风扇电机变流器(44)固定在所述第一横梁(61)的另一端，所述动力包控制单元(45)和车辆控制单元(46)均设置在所述风扇电机变流器(44)的侧面。
7.根据权利要求1所述的一种动车组混合动力集成系统，其特征在于，所述第一横梁(61)、第二横梁(62)、第一纵梁(63)及第二纵梁(64)均为板焊箱型梁。
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