CN202541341U

CN202541341U - 行车自发电系统

Info

Publication number: CN202541341U
Application number: CN2012201435971U
Authority: CN
Inventors: 李发均; 董雅丽; 郑笛; 李景辉; 戴永清; 张国安; 郭恒毅
Original assignee: 李发均
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2022-03-29

Abstract

本实用新型涉及一种行车自发电系统，包括传动皮带、发动机、高效发电机、供电模块、变电与控制模块和动力电池，所述发动机通过所述传动皮带带动高效发电机转动发电，发出的电通过变电与控制模块为供电模块供电，和/或同时对动力电池进行充电。本实用新型可广泛应用于各种类型的车辆，尤其是工程车、军用卡车等需要大功率供电的车辆或者场所，为车辆或者对外供电。本系统解决了现有车辆发电系统不能实现大功率行车发电的问题，同时降低了车辆自发电系统的成本，提高了可靠性、经济性，具有巨大的社会、经济和军事效应。

Description

行车自发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种电力电子变电装置，尤其涉及一种采用电力电子变电技术的车辆行车自发电系统。

背景技术

目前带有自发电系统车辆的供电能力主要集中于工频交流电，90％以上的供电功率都在25kw以下，而具有行车自发电系统的供电功率基本都在10kw以下。例如，专利ZL200920288177具有自发电装置的电控燃油系统汽车，介绍了电控燃油系统汽车的自发电系统，采用传统自发电系统思路控制发动机转速控制发电频率，只是应用在电控汽车上而已；专利ZL200920108727一种高原炊事餐车的自发电系统原理也基本类似，只是应用在依维柯上，实现高原炊事餐车供电，在原理上没有突破；专利ZL201010106614车载液压自发电系统，从取力原理上进行了变革，采用发动机驱动液压泵泵高压油，然后由高压油驱动液压马达，通过控制液压马达的转速来控制发电机频率，控制精度和思路有了很大突破，但是其液压系统成本高，维护困难，可靠性还不够，很难实现量产，更难实现大功率自发电系统。

这些车辆自发电系统主要是以车辆底盘发动机为动力源，经过取力传动(机械或液压型式)装置驱动发电机，在没有外接电源的条件下为用电设备提供电能的系统。整体而言，这些车辆自发电系统在通用化、系列化和组合化等“三化”发展水平还不够高，性能质量参差不齐，技术发展还有不足。目前，国内车辆自发电系统技术发展的不足主要表现为：一是自发电系统与其它电气系统之间的电磁兼容性问题，在许多车型还没得有效解决。二是自发电系统的可靠性还有待进一步提高，有相当数量的车辆自发电系统的平均故障间隔时间MTBF不到1000h，故障率较高。三是现有自发电系统基本都是基于驻车发电模型需要，只能在车辆处于非行驶状态发电，尚不能满足部分装备对行车发电的要求。虽然，国内有些单位已开发了或正在研制利用液压驱动的行车自发电系统，但技术成熟度还不高，尚没得到大量应用。

综上所述，针对目前自发电系统存在的：标准和接口不统一、性能质量参差不齐、可靠性低、基本基于驻车发电、电磁兼容性等问题，虽然国内有些单位已开发了利用液压驱动的行车自发电系统，但技术成熟度还不高，系统复杂，造价高，维修保养困难，难以实现大量应用。

实用新型内容

本系统采用最新带传动技术，通过高效启动发电机代替现有常规小功率汽车发电机，实现几十千瓦级发电功率。从而解决接口不统一，改装可靠性低，不能行车发电等问题。同时，增加一定容量的高功率密度电动汽车用动力蓄电池，通过现代电力电子变电技术，实现交直流电之间的变换，从而将高效发电机输出与动力蓄电池输出一起变换为装备所需的12V、24V、48V等直流电和几十千瓦以下工频交流电，以及一些特殊中高频电。从而满足社会经济及军事装备用电需求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种行车自发电系统，包括传动皮带、发动机、高效发电机、供电模块、变电与控制模块和动力电池，所述发动机通过所述传动皮带带动高效发电机转动发电，发出的电通过变电与控制模块为供电模块供电，和/或同时对动力电池进行充电。

在上述技术方案中，所述高效发电机发出的电与所述动力电池输出的电通过所述变电与控制模块进行并联供电。

在上述技术方案中，所述供电模块内设置有工频供电接口、中频供电接口、直流供电接口中的一个或多个。

在上述技术方案中，所述发动机上还设置有油门调节器。

在上述技术方案中，所述高效发电机为稀土永磁交流发电机。

在上述技术方案中，所述动力电池为铅酸电池或者锂电池。

本实用新型取得了以下技术效果：

1.技术成熟，结构简单。减少了传统自发电系统复杂的取力结构及控制系统，通过更换原车发电机简单实现。本系统所用核心三个技术，高效电机、电力电子技术和带传动技术，都是成熟的技术。

2.通过电力电子变电技术，将发出的交流电整流成直流，再变换为所需的交直流电，发电频率和品质与发动机转速基本无关，因此可实现行车发电功能，且对行车基本没有影响，不影响原车的操作方式与习惯。

3.系统布置灵活，除发电机与发动机之间通过传动带连接外，电力部件可随意布置，只是增加电线长短位置而已，对系统的实现提供了根本性保障。

4.可实现几千瓦至几十千瓦的功率，根据需要进行选择，由于电控发动机有自调节功能，直喷式柴油机有怠速调节功能，因此在一定范围内基本不需干预油门控制；如果发电功率相对发动机功率比较大时候，增设一套油门调节器，提高发动机工作稳定性。

5.可靠性高，整套系统机械部分基本没有增加，只是将原有小功率车用发电机换成高效发电机，将传动带适当增强，提高传动功率；电力电子部分通过模块化设计，很容易实现换件修理，而且电力电子部分本身在设计中就可以通过自保护自诊断功能实现较高的可靠性。因此，相对传统复杂的自发电机电系统而言，可靠性和三化水平将大大提高。

6.批量生产成本低，本系统主要成本在高效发电机、动力电池和变电模块，无论任何自发电系统发电机是无法省略的，动力电池可根据需要选配，而变电模块属于电子器件，当设计成熟后，量产成本大幅降低，因此，本套系统量产后，供电功率10kw以内型号的整套成本有望控制在10000人民币内，而且安装成本可几乎不计。

7.社会经济价值和军事价值高，本系统对车辆和发动机没有任何特殊要求，因此可适用于任何需要发供电车辆或者有车场合，对社会经济，尤其是野战军事等领域具有重大意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中标记：1-皮带、2-发动机、3-变速器、4-主减速器、5-高效发电机、6-供电模块、7-工频供电接口、8-中频供电接口、9-直流供电接口、10-变电与控制模块、11-动力电池。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

采用电力电子变电技术的的混合行车自发电系统如图1所示，包括传动皮带1、发动机2、变速器3、主减速器4、高效发电机5、供电模块6、工频供电接口7、中频供电接口8、直流供电接口9、变电与控制模块10和动力电池11等主要部件。

在车辆行驶过程中，发动机2一方面通过变速器3、主减速器4，将动力传输到车辆驱动轮上，为车辆行驶提供动力保障。原车其它部件不做任何改动，本系统通过直流模块对汽车原车用电器、启动蓄电池等供电，不改变原车操作习惯。

发动机2的另一方面通过传动带1带动高效发电机5转动发电，发出的电通过变电与控制模块10为供电模块6供电，或者同时对动力电池11进行充电。当高效发电机5停止发电，或者发出的电力不足时，通过变电与控制模块10将动力电池11输出的直流电转换为所需的交直流电给供电模块6，即变电与控制模块10能够将高效发电机5发出的电力与动力电池11输出的电力进行并联，通过供电模块6的不同接口为外部实现高效定制供电。

供电模块6中设置有工频供电接口7、中频供电接口8、直流供电接口9以方便将行车自发电系统的输出连接到不同电源形式需求的外部电路接口上。

由此可见，发动机2为整个系统提供动力，由于车用发动机的功率一般都在50kw以上，因此整个行车自发电系统可实现几kw至几十kw的供电功率，并且可以根据需要进行选择。由于电控发动机有自调节功能，直喷式柴油机有怠速调节功能，因此在一定供电功率范围内基本不需干预油门控制；如果发电功率相对发动机输出功率比较大的时候，可以增设一套油门调节器，以增加发动机的输出功率，提高发动机工作的稳定性。

高效发电机5实现能量的变换，将发动机输出的机械能转换为电能，由于发动机舱空间有限，因此必须选用高效发电机，优选采用稀土永磁交流发电机，其自带整流和电压调节功能，可以实现对外直流电(几十伏至几百伏)输出，给变电系统供电或者给动力电池充电。

动力电池11实现电能的存储和供电，可降低发电机的最大功率需求，同时可实现发动机停机供电，实现稳定快速的供电，也可以相当于一稳定直流电的电容，此模块可进行选配。可以根据实际应用场合需要选用成本低廉的普通铅酸电池或者能量密度大的锂电池等。

变电与控制模块10将直流电转换为所需的交直流电给供电模块，其核心功能就是实现蓄电池和发电机输出的直流电变换为所需的工频、中频和直流电等，以满足对外供电和汽车用电，包括直流变交流、直流变直流功能模块，可根据需要进行涉及和选配，优选地选配成熟的逆变器产品。

以上实施例仅为本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种行车自发电系统，包括传动皮带、发动机、高效发电机、供电模块、变电与控制模块和动力电池，其特征在于，所述发动机通过所述传动皮带带动高效发电机转动发电，发出的电通过变电与控制模块为供电模块供电，和/或同时对动力电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的行车自发电系统，其特征在于，所述高效发电机发出的电与所述动力电池输出的电通过所述变电与控制模块进行并联供电。

3.根据权利要求2所述的行车自发电系统，其特征在于，所述供电模块内设置有工频供电接口、中频供电接口、直流供电接口中的一个或多个。

4.根据权利要求3所述的行车自发电系统，其特征在于，所述发动机上还设置有油门调节器。

5.根据权利要求4所述的行车自发电系统，其特征在于，所述高效发电机为稀土永磁交流发电机。

6.根据权利要求5所述的行车自发电系统，其特征在于，所述动力电池为铅酸电池或者锂电池。