CN1160217C - 一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆 - Google Patents

Abstract

一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆，涉及一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆的结构设计。其特点是在电控柴油发动机飞轮处设置一取力器(或变速箱中间轴上设置一取力滑动齿轮)，在车箱下方暇余空间内增设发电机和液压传动系统，通过液压传动系统为发电机提供动力，实现停车发电或行车发电功能。本发明的优点是发动机一机两用，可有效降低制造和运行成本；减少了运动体，可使汽车运动更加机动灵活；无需对汽车进行大的改动，可以方便应用于各类特种车辆，提供达到国家III类电站标准质量的电能。同时由于采用液压传动系统，其发电机转速波动进一步减小，可实现行车小功率发电，为行车功能车部分用电设备提供不间断电能。

Description

一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆

技术领域

本发明属于一种装有电控柴油发动机的车辆，特别涉及一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆的结构设计。

背景技术

可移动电站和行车功能的车辆无论国防或民用都已有很多年历史了。传统的移动电站通常由一辆汽车拖带一辆挂车，在挂车上装载一台发电用柴油机和一台发电机(通常是组装好的发电机组)，在汽车停车驻扎时能够给用电设备供电。传统的移动电站主要有以下缺点：①额外增加了一辆挂车，提高了制造和运行成本，不经济；②增加了运动体，运动笨重，不满足机动灵活的要求；③发电机组的机械调速器制造精度要求高，且不易在受冲击载荷时进行恒速控制，达到较高的发电质量；④拖车与挂车为两个运动体，电源的连接不方便也不安全；⑤发电机组的体积庞大，重量大，装载不方便。

近年来，先进的电子控制技术已在传统产业成功运用，新型电控柔性动力系统已成功应用于柴油发动机的调速控制，在东风汽车公司的电控汽车上成功完成了5万公里道路试验，并申请了国家专利《一种车用柴油发动机柔性控制系统及其控制方法》，申请号为00121440.3，公开号为CN1275675。新型电控柔性动力控制系统主要由电子控制单元、发动机转速传感器、油门位置传感器以及电子油门执行器组成。新型电控柔性动力系统由电子控制单元可以根据汽车的不同运行工况(发动机转速、油门位置等)进行MAP控制，使汽车的动力性和经济性在全工况范围内达到最佳，而且还可以对汽车进行巡航控制。与此同时，交流发电机的技术的不断发展，使得其体积和重量都减小了许多，电压调整率低。而且，电控液压元件也已形成批量生产，并已商品化。有了新型电控柔性动力系统、轻便高质量发电机以及可供灵活选用的电控液压元件，为我们具有移动电站和行车功能的一体化车辆的液压传动设计提供了基础。

发明内容

本发明的目的和任务是设计和验证一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆，将发电机安装在特种车上，使发电与行车共用一台柴油发动机，使系统的传统结构最简化，综合性能更高，并降低制造和运行成本。

本发明是的目的是通过如下技术方案实现的：

一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆，主要包括电控柴油发动机，变速箱，放有设备的车箱以及由电控单元、发动机转速传感器、油门位置传感器和电子油门执行器组成的电控柔性动力控制系统，其特征在于：在电控柴油发动机飞轮处设置一取力器，在车箱下方的暇余空间内增设发电机和液压传动系统，该液压传动系统主要由高压油泵、单向阀、先导式溢流阀、带有开度位置传感器的电磁驱动二通调速阀、液压马达、油箱、滤清器及连接管路组成，所述的取力器通过一组变速齿轮与电控柴油发动机的飞轮相连，所述的高压油泵通过常开型摩擦片与所述取力器连接，所述的液压马达通过联轴节与发电机连接。

本发明目的还可通过如下技术方案实现：

一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆，主要包括电控柴油发动机，变速箱，装有设备的车箱以及由电控单元、发动机转速传感器、油门位置传感器和电子油门执行器组成的电控柔性动力控制系统，其特征在于：在电控柴油发动机变速箱的中间轴上设置一个取力滑动齿轮，在车箱下方的暇余空间内增设发电机和液压传动系统，该液压传动系统主要由高压油泵、单向阀、先导式溢流阀、带有开度位置传感器的电磁驱动二通调速阀、液压马达、油箱、滤清器及连接管路组成，所述的取力滑动齿轮的输出轴通过一联轴节与所述的高压油泵相连，所述的液压马达通过联轴节与发电机连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：一是减少了运动体，运动轻便，使车辆更加机动灵活；二是减少了部件，行车和发电共用一台柴油发动机，提高了利用率，降低了系统的制造和运行成本；三是一体化后电源的连接更加方便、安全。同时采用液压技术后，其发电机的转速波动进一步减小，即频率波动率小，电能质量进一步提高；可以实现行车小功率发电，为车辆部分用电设备提供不间断电能。

本发明的工作过程如下：在车辆不需要电能时，高压油泵与取力器脱开，液压传动系统不工作，发电机不发电；在车辆需要发电机提供电能时，高压油泵与取力器或取力滑动齿轮接合，液压传动系统开始工作，带动发电机为用电设备提供电能。

附图说明

图1为一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆一种实施例的整体布置图。

图2为图1的局部放大图，表示在发动机的飞轮轴上取力时的结构示意图。

图3为本发明的另一种实施例，该实施例是在发动机变速箱的二轴上取力时的一种结构示意图。

图4为液压马达与发电机连接结构示意图。

图5a为液压传动系统的第一种实施例，表示液压马达与电磁驱动二通调速阀采用并联方式。

图5b为液压传动系统第二种实施例示意图，表示液压马达与电磁驱动二通调速阀采用串联方式。

图5C为液压传动系统第三种实施例示意图，表示液压马达与电磁驱动二通调速阀采用并联和串联可换方式。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体结构、工作过程及实施例。

图1和图2为一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆一种实施例的整体布置图，它是在发动机的飞轮处设置一取力器7，在取力器7与飞轮之间设有变速齿轮组6，该取力器安装在变速齿轮组6的输出轴上。通过常开型摩擦片8与高压油泵2相连。液压传动系统和发动机布置在车厢的下方。

图3为本发明的另一种实施例，该实施例是在发动机变速箱的二轴上安装一个取力滑动齿轮12。发动机1的动力驱动变速箱4的主动轴9，通过主动齿轮10将动力传给常啮合齿轮11，当需要发电时，将滑动齿轮12与常啮合齿轮11相啮合，动力将通过联轴节13输送给高压油泵2；当不需要发电时，将滑动齿轮12与常啮合齿轮11相脱离，高压油泵2不工作。

图4表示液压马达14通过连轴节15与发电机16连接结构示意图。

图5a、图5b、图5c表示出本发明采用的三种不同的液压传动系统。该液压传动系统主要由高压油泵2、单向阀19、先导式溢流阀22、带有开度位置传感器的电磁驱动二通调速阀21、液压马达14、油箱17、滤清器18储能器20及连接管路组成。液压油从油箱17经滤清器18进入高压油泵2，压力提高到一定水平。高压油通过单向阀19后，在电子控制单元的调控下，通过先导式溢流阀22和电磁驱动二通调速阀21的动作从而实现对经过液压马达14的液体流量的控制，实现对液压马达14转速的控制。通过联轴器15，液压马达14与发电机16相连，从而最终实现对发电机16转速的控制。蓄能器20在高压回路中起降低液体压力波动的作用。

第一种(图5a所示)能方便实现停车发电功能。其电磁驱动二通调速阀21与液压马达14并联，电磁驱动二通调速阀21控制旁通油量，可以控制高压管路中的液体压力，降低高压油泵2的功率消耗。同时，在停车状态下，由于发动机1的转速可以由电控柔性动力系统自由调节，通过液压马达14的流量可以通过调节发动机1的转速即调节高压油泵2的泵油量来实现，这样可以尽可能地降低旁通油量，降低电控发动机1的能量消耗，提高经济效率。

第二种(图5b所示)不仅能方便实现停车发电，更能方便实现行车发电功能。其电磁驱动二通调速阀21与液压马达14串联，电磁驱动二通调速阀21直接控制通过液压马达14的油量。在汽车处于行车状态时，电控发动机1的转速波动非常大，而液压马达14需要的高压油量相对比较固定，由电磁驱动二通调速阀21直接控制通过液压马达14的油量，能方便实现行车发电功能。但是，此时高压油路内的液压油压力由先导式溢流阀22决定，压力水平较高，使得高压油泵2消耗的能量较多，同时电控发动机1消耗的能量较多，经济效率不如第一种回路，但是车辆的运动更加方便灵活。

第三种(图5c所示)能方便实现停车发电和行车发电功能，为第一和第二种回路的综合。通过选择设置在高压油路上的三个开关，可实现电磁驱动二通调速阀21与液压马达14并联或串联连接。当只需要停车发电功能时，开启开关23、25，关闭开关24，采用并联方式可以降低系统的功率消耗，提高经济性；当要实现行车发电时，开启开关24，关闭开关23、25，采用串联方式可以方便实现对发电机转速的控制，保证发电质量。

本发明实现的工作过程如下：

在车辆需要电能时，通过操纵杆将常开型摩擦片8与取力器7紧密贴合(或者将取力滑动齿轮12与常啮合齿轮11啮合)，并将设置在汽车驾驶室的工况选择开关旋至发电工况，可以选择行车发电或停车发电。当选取停车发电时，电控单元进入停车发电模式，通过对电控发动机1的转速和电磁驱动二通调速阀21的开关位置的联合调节实现对发电机16转速的控制。此时电控发动机1的转速直接由电子控制单元调节，汽车油门踏板失效。当选取行车发电时，电控单元进入行车发电模式，通过对电磁驱动二通调速阀21的开关位置的快速调节实现对发电机16转速的控制。此时汽车处于行驶中，电控发动机1的转速由实际工况决定，汽车油门踏板有效。采用液压传动方式后，电控发动机的转速与发电机的转速相互独立，通过液体流量来实现其传递关系。

实施例：

在实际验证性试验中：选用的现有商业化发电机为额定功率为40kW的同步无刷交流发电机，其性能参数为：额定转速1500r/min，额定电流72.2A，功率因数0.8，输出电压400V，频率50Hz，采用谐波励磁的方式，并装有DTW5型电压调节器，电压调整率为±2.5％。选用带取力器的现有商业化发动机，其额定功率为147kW，变速齿轮组6的速比为1∶1.14，最佳油耗点在1700r/min附近，其长×宽×高＝720×540×620mm³；

选取的液压油泵的工作压力为20MPa，额定转速为2000r/min，所以发动机的转速可选为2000/1.14＝1754r/min。高压油泵2的长×宽×高＝233×215×190mm³；液压马达的工作压力为20MPa，工作转速由发电机决定，为1500r/min。液压马达15的长×宽×高＝245.8×212×188mm³；根据40kW能量传递的要求及系统各部件的效率选择泵和马达的排量。

本发明的适用范围：发电功率要求不大于40kW的特种车辆，本车辆的电能质量可以在行车/停车发电时达到国家III类电站标准。

Claims (6)

1.一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆，主要包括电控柴油发动机，变速箱，装有设备的车箱以及由电控单元、发动机转速传感器、油门位置传感器和电子油门执行器组成的电控柔性动力控制系统，其特征在于：在电控柴油发动机飞轮处设置一取力器，在车箱下方的暇余空间内增设发电机和液压传动系统，该液压传动系统主要由高压油泵、单向阀、先导式溢流阀、带有开度位置传感器的电磁驱动二通调速阀、液压马达、油箱、滤清器及连接管路组成，所述的取力器通过一组变速齿轮与电控柴油发动机的飞轮相连，所述的高压油泵通过常开型摩擦片与所述取力器连接，所述的液压马达通过联轴节与发电机连接。

2.一种具有移动电站和行车功能的一体化车辆，主要包括电控柴油发动机，变速箱，装有设备的车箱以及由电控单元、发动机转速传感器、油门位置传感器和电子油门执行器组成的电控柔性动力控制系统，其特征在于：在电控柴油发动机变速箱的中间轴上设置一个取力滑动齿轮，在车箱下方的暇余空间内增设发电机和液压传动系统，该液压传动系统主要由高压油泵、单向阀、先导式溢流阀、带有开度位置传感器的电磁驱动二通调速阀、液压马达、油箱、滤清器及连接管路组成，所述的取力滑动齿轮的输出轴通过一联轴节与所述的高压油泵相连，所述的液压马达通过联轴节与发电机连接。

3.按照权利要求1或2所述的一体化车辆，其特征在于：所述的液压传动系统中的液压马达与电磁驱动二通调速阀采用并联方式。

4.按照权利要求1或2所述的一体化车辆，其特征在于：所述液压传动系统中的液压马达与电磁驱动二通调速阀采用串联方式。

5.按照权利要求1或2所述的一体化车辆，其特征在于：所述液压传动系统中，还设有三个控制开关，其液压马达与电磁驱动二通调速阀采用并联和串联可换的方式。

6.按照权利要求1或2所述的一体化车辆，其特征在于：在所述的液压传动系统中还装有蓄能器。

Images