CN208006695U - 一种军用车辆用ipu集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轮式底盘主战武器装备分布式混合动力电推进系统，具体涉及一种轻量化、模块化的军用车辆用IPU集成装置，IPU集成装置包括方舱及安装于方舱内的发电机组、集成控制器、散热系统、进气系统和排气系统，发电机组包括高功率密度水冷发电机、发动机，集成控制器包括电机控制器、协调控制器、冷却控制器和发动机控制器，散热系统包括中冷散热模块、发动机散热模块、发电机散热模块和水泵及冷却管路，进气系统和排气系统包括消音器、排烟管路、空滤及空滤管路，方舱采用整体框架结构，舱体包括内外铝蒙皮、中间吸音层，实现降噪，方舱内由中隔板分为控制室、机组室和消声室，实现有效电磁屏蔽和散热。

Description

一种军用车辆用IPU集成装置

技术领域

本实用新型涉及轮式底盘主战武器装备分布式混合动力电推进系统，具体涉及一种满足轮式底盘主战武器装备的作战应用要求，实现低油耗、高可靠性、轻量化、模块化的军用车辆用IPU集成装置。

背景技术

自“十五”以来，在国家863计划等重点支持下，国内在混合动力电推进系统相关的电池、电机和电控等关键技术方面取得了一系列创新成果，完成了分布式电驱动关键技术的工程化研制，但是基于电池、电机和电控工程基础的小型化车载野战智能电站未研制成功，急需解决。

结合轮式底盘主战武器装备的作战应用要求，并考虑不同任务情况下底盘驱动、上装仪器设备测试与自检、伺服机构等部件的功率需求，需研发大功率、高功率密度、结构紧凑、体积小、重量轻、高可靠性新型野战化车载电源以满足轮式底盘主战武器装备动力的发展要求。

发明内容

本实用新型的的目的在于克服现有技术中存在的不足，而提供一种满足轮式底盘主战武器装备的作战应用要求，实现低油耗、高可靠性、轻量化、模块化的军用车辆用IPU集成装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种军用车辆用IPU集成装置，IPU集成装置包括方舱及设置于方舱内的发电机组、集成控制器、散热系统、进气系统和排气系统，所述的发电机组包括高功率密度水冷发电机、发动机、排气制动、减震器和离合器，所述的集成控制器包括集成壳体以及集成于集成壳体内的电机控制器、协调控制器、冷却控制器和发动机控制器，所述的集成壳体上设置有圆孔的蜂窝式屏蔽通风网，所述的散热系统包括中冷散热模块、发动机散热模块、发电机散热模块和水泵及冷却管路，其中，中冷散热模块、发动机散热模块和发电机散热模块组成集成散热器，所述的进气系统和排气系统包括消音器、排烟管路、空滤及空滤管路，所述的方舱的厢体采用整体框架结构，厢体由底框、中柱和舱顶焊接而成，方舱的壁板包括外层铝蒙皮、中间层环保吸音棉、聚酯纤维吸音板、减震降噪阻尼板，壁板上还涂覆有减震降噪阻尼涂料，所述的方舱的左侧顶部设置有方舱削角，所述的方舱内通过中隔板分为控制室、机组室和消声室，所述的机组室的左侧舱板上设置有机组室维修对开门，机组室的右侧舱板上设置有第一机组室进风百叶窗，所述的消声室的各舱板内均设置有隔热板，消声室内安装消音器，消声室的左侧舱板上设置有消音器排烟口，消音器上连接排烟管路，排烟管路延伸到消音器排烟口，所述的方舱的前舱板上设置有控制室固定维修门，方舱的后舱板上设置有消声室固定维修门。

所述的控制室内设置集成散热器、集成控制器、空滤和高功率密度水冷发电机，集成散热器安装在左侧舱板内壁，集成控制器安装在控制室前部，空滤靠近集成控制器安装，空滤连接空滤管路，空滤管路的另一端连接发动机涡轮增压进气口，高功率密度水冷发电机安装在发动机输出端，控制室的左侧舱板上设置有控制室排风百叶窗，控制室的顶部舱板上设置有第一控制室进风百叶窗，第一控制室进风百叶窗的一侧设置有集成散热器加水口，控制室的右侧舱板上设置有第二控制室进风百叶窗，机组室内设置发动机，发动机排气管连接排气制动，发动机的输出端连接离合器，所述的机组室维修对开门上设置有排风孔，排风孔上设置有静音风扇，机组室的顶部舱板上设置有第二机组室进风百叶窗，所述的消声室的左侧舱板上还设置有散热百叶窗，

控制室的控制室排风百叶窗、第一控制室进风百叶窗、第二控制室进风百叶窗内侧均设置有通风波导窗。

所述的控制室内设置空滤、集成控制器和高功率密度水冷发电机，空滤连接空滤管路，空滤管路的另一端连接发动机涡轮增压进气口，集成控制器安装在控制室地板上，高功率密度水冷发电机安装在发动机输出端，机组室内设置集成散热器、发动机，集成散热器安装在机组室的顶部，发动机的底部通过减震器安装在地板上，发动机排气管连接排气制动，发动机的输出端连接离合器，控制室的左侧舱板上设置有控制室第二固定维修门，控制室固定维修门上设置有控制室进风百叶窗，控制室的顶部舱板上设置有控制室排风百叶窗，机组室的左侧舱板上设置有第二机组室进风百叶窗，第二机组室进风百叶窗位于机组室维修对开门下方。

控制室的控制室进风百叶窗、散热窗上均设置有通风波导窗。

所述的铝蒙皮的厚度为0.8-1.5㎜。

方舱的舱板的接缝处填充导电衬垫。

所述的高功率密度水冷发电机的功重比为2千瓦/千克，高功率密度水冷发电机为稀土永磁同步发电机。

所述的消音器为阻抗复合式消音器。

所述的消音器排烟口的离地高度满足车辆涉水深度要求。

本实用新型的积极效果是：（1）轻量化设计，方舱的厢体采用整体框架结构，由底框、中柱、舱顶组成，各部件通过焊接组成为一个整体，壁板采用轻墙结构，外层为0.8-1.5mm优质铝蒙皮，中间层嵌入环保吸音棉、聚酯纤维吸音板、减震降噪阻尼板，另外在壁板上涂减震降噪阻尼涂料等，结合舱内降噪措施，该结构降噪效果好；

（2）人机环设计，方舱的各舱板上设置有维修对开门或者固定维修门，方便操作人员对各系统的使用和维修；

（3）可靠性设计，方舱内部利用隔板形式分为三个独立的室：控制室、机组室、消声室，各室具有独立的散热系统，避免相互之间产生干扰，影响IPU的整体散热性能，满足使用环境要求；

方舱的各舱室舱板骨架根据受力不同采用不同材料，保证其足够的强度和刚度的同时减轻重量，保证轮式底盘主战武器装备行驶过程中能正常工作；具体的是根据机组重心及重量，受力较小的舱板采用铝骨架，受力较大的舱板如底板采用钢骨架，满足应力的同时可降低舱体重量；

（4）涉水设计，为了防止对上装安装空间产生影响，一般安装在轮式底盘主战武器装备的底盘两侧，整车底盘对涉水深度都有战术要求，IPU集成设计和车架接口设计时，在满足IPU正常工作的同时还应满足整车的涉水深度要求，特别是IPU的进排气集成设计，消声室排烟口离地高度满足整车涉水深度要求800㎜；

（5）降噪设计，方舱壁板采用轻墙结构，外层为0.8-1.5mm优质铝蒙皮，中间层嵌入环保吸音棉、聚酯纤维吸音板、减震降噪阻尼板，另外在壁板上涂减震降噪阻尼涂料等，使得距离其一米处噪音不大于85db；

（6）电磁兼容设计，根据EMC区域原则把不同的设备规划到不同的区域，方舱内通过隔板分为三个独立的室：控制室、机组室、消声室，其中控制室内安装控制和输出等电器元件；

根据IPU系统中电器元件的类型，将IPU的强电区域和弱电区域分开，保证主回路与控制回路互不干扰，控制回路不受外部信号干扰；

方舱舱体内外部蒙皮采用铝板，加强屏蔽作用；

方舱舱体组装时为减少缝隙的泄露，适当加宽舱体内外角柱、端梁、侧梁的宽度，以增加缝隙深度，加大接触面积；

舱体和门框、舱体与百叶窗、输出口与舱体等接缝处填充导电衬垫，提高舱体屏效；

控制室的进排风百叶窗处安装通风波导窗来进行屏蔽；

集成控制器的散热孔，是以多排小圆孔的蜂窝式屏蔽通风网形式来替代以往的百叶窗孔，显著提高屏蔽效果，保证电磁屏蔽的完整性；

（7）选取高可靠性、重量轻、体积小的发动机，同时去除启动发动机、风扇、空气压缩机等附件；

（8）发电机选用稀土永磁同步发电机，相比电励磁同步发电机，稀土永磁同步发电机由于省去了励磁绕组和容易出问题的集电环和电刷，结构简单，加工和装配费用减少，运行可靠性提高；采用永磁同步发电机，可以显著的缩小电机体积，提高功率密度；由于省去了励磁损耗，发电机的效率显著提高；

（9）结构布局灵活紧凑，为上装设备提供更多空间；不同战术功能的车辆可以使用相同的IPU装置，其中的各部件具有通用性和互换性，能有效降低前期开发及后期维护成本，也能减轻战场的后勤补给压力。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的内部俯视结构示意图。

图2是本实用新型的实施例1的左侧舱板的结构示意图。

图3是本实用新型的实施例1的顶部舱板的结构示意图。

图4是本实用新型的实施例1的右侧舱板的结构示意图。

图5是本实用新型的实施例1的前舱板的结构示意图。

图6是本实用新型的实施例1的后舱板的结构示意图。

图7是本实用新型的实施例2的内部俯视结构示意图。

图8是本实用新型的实施例2 的内部前视结构示意图。

图9是本实用新型的实施例2的左侧舱板的结构示意图。

图10是本实用新型的实施例2的顶部舱板的结构示意图。

图11是本实用新型的实施例2的右侧舱板的结构示意图。

图12是本实用新型的实施例2的前舱板的结构示意图。

图13是本实用新型的实施例2的后舱板的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1到6所示，一种军用车辆用IPU集成装置，IPU集成装置包括方舱及安装于方舱内的发电机组、集成控制器5、散热系统、进气系统和排气系统，所述的发电机组包括高功率密度水冷发电机7、发动机8、排气制动、减震器22和离合器，高功率密度水冷发电机7为稀土永磁同步发电机，高功率密度水冷发电机7的功重比为2千瓦/千克，所述的集成控制器5包括集成壳体以及集成于集成壳体内的电机控制器、协调控制器、冷却控制器和发动机控制器，所述的集成壳体上设有多排小圆孔的蜂窝式屏蔽通风网，所述的散热系统包括中冷散热模块、发动机散热模块、发电机散热模块和水泵及冷却管路，其中，中冷散热模块、发动机8散热模块和发电机散热模块组成集成散热器4，所述的进气系统和排气系统包括消音器10、排烟管路、空滤6及空滤管路，所述的方舱的厢体采用整体框架结构，厢体由底框、中柱和舱顶焊接而成，方舱的舱板的接缝处填充导电衬垫，方舱的壁板包括外层铝蒙皮、中间层环保吸音棉、聚酯纤维吸音板、减震降噪阻尼板，壁板上还涂覆有减震降噪阻尼涂料，铝蒙皮的厚度为0.8-1.5㎜，所述的方舱的左侧顶部设有方舱削角，方舱削角侧为整车底盘大梁侧，该削角能够有效避免IPU装置与整车上装装备干涉；

所述的方舱的前舱板上安装有控制室固定维修门20，方舱的后舱板上安装有消声室固定维修门26，方舱内通过中隔板分为控制室1、机组室2和消声室3；

控制室1内安装集成散热器4、集成控制器5、空滤6和高功率密度水冷发电机7，集成散热器4安装在左侧舱板内壁，集成控制器5安装在控制室前部，空滤6靠近集成控制器5安装，空滤6连接空滤管路，空滤管路的另一端连接发动机涡轮增压进气口，高功率密度水冷发电机7安装在发动机输出端，控制室1的左侧舱板上安装有控制室排风百叶窗11，控制室1的顶部舱板上安装有第一控制室进风百叶窗16，第一控制室进风百叶窗16的一侧设有集成散热器加水口15，控制室1的右侧舱板上安装有第二控制室进风百叶窗19，控制室排风百叶窗11、第一控制室进风百叶窗16、第二控制室进风百叶窗19内侧均安装有通风波导窗，加强屏蔽效果；

机组室2的左侧舱板上安装有机组室维修对开门12，机组室维修对开门12上有排风孔，排风孔上安装有静音风扇9，机组室2的右侧舱板上安装有第一机组室进风百叶窗18，机组室2的顶部舱板上安装有第二机组室进风百叶窗17，机组室2内安装发动机8，发动机排气管连接排气制动，发动机8的输出端连接离合器；

消声室3的各舱板内均安装有隔热板，消声室3内安装消音器10，消音器10为阻抗复合式消音器，消声室3的左侧舱板上留有消音器排烟口14，消音器排烟口14的离地高度满足车辆涉水深度要求，消音器10上连接排烟管路，排烟管路延伸到消音器排烟口14，消声室3的左侧舱板上还安装有消声室散热百叶窗13，消声室散热百叶窗13位于消音器排烟口14下方。

实施例2

如图7所示，一种军用车辆用IPU集成装置，IPU集成装置包括方舱及安装于方舱内的发电机组、集成控制器5、散热系统、进气系统和排气系统，所述的发电机组包括高功率密度水冷发电机7、发动机8、排气制动、减振器22和离合器，高功率密度水冷发电机7为稀土永磁同步发电机，高功率密度水冷发电机7的功重比为2千瓦/千克，所述的集成控制器5包括集成壳体以及集成于集成壳体内的电机控制器、协调控制器、冷却控制器和发动机控制器，所述的集成壳体上设有多排小圆孔的蜂窝式屏蔽通风网，所述的散热系统包括中冷散热模块、发动机散热模块、发电机散热模块和水泵及冷却管路，其中，中冷散热模块、发动机散热模块和发电机散热模块组成集成散热器4，所述的进气系统和排气系统包括消音器10、排烟管路、空滤6及空滤管路，所述的方舱的厢体采用整体框架结构，厢体由底框、中柱和舱顶焊接而成，方舱的舱板的接缝处填充导电衬垫，方舱的壁板包括外层铝蒙皮、中间层环保吸音棉、聚酯纤维吸音板、减震降噪阻尼板，壁板上还涂覆有减震降噪阻尼涂料，铝蒙皮的厚度为0.8-1.5㎜，所述的方舱的左侧顶部设有方舱削角，方舱削角侧为整车底盘大梁侧，该削角能够有效避免IPU装置与整车上装装备干涉；

所述的方舱的前舱板上安装有控制室固定维修门20，方舱的后舱板上安装有消声室固定维修门26，方舱内通过中隔板分为控制室1、机组室2和消声室3；

控制室1内安装空滤6、集成控制器5和高功率密度水冷发电机7，空滤6连接空滤管路，空滤管路的另一端连接发动机涡轮增压进气口，集成控制器5安装在控制室地板上，高功率密度水冷发电机7安装在发动机输出端，控制室1的左侧舱板上装有控制室第二固定维修门23，控制室第二固定维修门23上装有控制室进风百叶窗24，控制室1的顶部舱板上留有控制室排风百叶窗25，控制室、机组室2和消声室3均通过散热窗进行散热，控制室进风百叶窗、散热窗上均安装有通风波导窗进行电磁屏蔽；

机组室2的右侧舱板上安装有第一机组室进风百叶窗18，机组室2的左侧舱板上安装有机组室维修对开门12，机组室2的左侧舱板上还安装有第二机组室进风百叶窗17，第二机组室进风百叶窗17位于机组室维修对开门12下方，机组室2内安装集成散热器4、发动机8，集成散热器4安装在机组室的顶部，发动机8的底部通过减震器22安装在地板上，发动机排气管连接排气制动，发动机8的输出端连接离合器；

所述的消声室3的各舱板内均安装有隔热板，消声室3内安装消音器10，消音器10为阻抗复合式消音器，消声室3的左侧舱板上留有消音器排烟口14，消音器排烟口14的离地高度满足车辆涉水深度要求800㎜，消音器10上连接排烟管路，排烟管路延伸到消音器排烟口14。

本实用新型的IPU方舱结构紧凑，重量轻，功重比高，满足轮式底盘两侧有限空间的安装和整车涉水深度要求；通风散热好，热风均向外侧排放，对整车和上装散热环境依赖小；电磁屏蔽效果好、成本低；维修和保障空间大，便于操作和维护。

Claims (10)

1.一种军用车辆用IPU集成装置，IPU集成装置包括方舱及设置于方舱内的发电机组、集成控制器、散热系统、进气系统和排气系统，其特征在于：所述的发电机组包括高功率密度水冷发电机、发动机、排气制动、减震器和离合器，所述的集成控制器包括集成壳体以及集成于集成壳体内的电机控制器、协调控制器、冷却控制器和发动机控制器，所述的集成壳体上设置有圆孔的蜂窝式屏蔽通风网，所述的散热系统包括中冷散热模块、发动机散热模块、发电机散热模块和水泵及冷却管路，其中，中冷散热模块、发动机散热模块和发电机散热模块组成集成散热器，所述的进气系统和排气系统包括消音器、排烟管路、空滤及空滤管路，所述的方舱的厢体采用整体框架结构，厢体由底框、中柱和舱顶焊接而成，方舱的壁板包括外层铝蒙皮、中间层环保吸音棉、聚酯纤维吸音板、减震降噪阻尼板，壁板上还涂覆有减震降噪阻尼涂料，所述的方舱的左侧顶部设置有方舱削角，所述的方舱内通过中隔板分为控制室、机组室和消声室，所述的机组室的左侧舱板上设置有机组室维修对开门，机组室的右侧舱板上设置有第一机组室进风百叶窗，所述的消声室的各舱板内均设置有隔热板，消声室内安装消音器，消声室的左侧舱板上设置有消音器排烟口，消音器上连接排烟管路，排烟管路延伸到消音器排烟口，所述的方舱的前舱板上设置有控制室固定维修门，方舱的后舱板上设置有消声室固定维修门。

2.根据权利要求1所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：所述的控制室内设置集成散热器、集成控制器、空滤和高功率密度水冷发电机，集成散热器安装在左侧舱板内壁，集成控制器安装在控制室前部，空滤靠近集成控制器安装，空滤连接空滤管路，空滤管路的另一端连接发动机涡轮增压进气口，高功率密度水冷发电机与发动机通过飞轮连接集成为一体，控制室的左侧舱板上设置有控制室排风百叶窗，控制室的顶部舱板上设置有第一控制室进风百叶窗，第一控制室进风百叶窗的一侧设置有集成散热器加水口，控制室的右侧舱板上设置有第二控制室进风百叶窗，机组室内设置发动机，发动机排气管连接排气制动，发动机的输出端连接水冷发电机，所述的机组室维修对开门上设置有排风孔，排风孔上设置有静音风扇，机组室的顶部舱板上设置有第二机组室进风百叶窗，所述的消声室的左侧舱板上还设置有散热百叶窗。

3.根据权利要求2所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：控制室的控制室排风百叶窗、第一控制室进风百叶窗、第二控制室进风百叶窗内侧均设置有通风波导窗。

4.根据权利要求1所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：所述的控制室内设置空滤、集成控制器和高功率密度水冷发电机，空滤连接空滤管路，空滤管路的另一端连接发动机涡轮增压进气口，集成控制器安装在控制室地板上，高功率密度水冷发电机安装在发动机输出端，机组室内设置集成散热器、发动机，集成散热器安装在机组室的顶部，发动机的底部通过减振器安装在地板上，发动机排气管连接排气制动，发动机的输出端连接水冷发电机，控制室的左侧舱板上设置有控制室固定维修门二，控制室固定维修门上设置有控制室进风百叶窗，控制室的顶部舱板上设置有控制室排风百叶窗，机组室的左侧舱板上设置有第二机组室进风百叶窗，第二机组室进风百叶窗位于机组室维修对开门下方。

5.根据权利要求4所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：控制室的控制室进风百叶窗、散热窗上均设置有通风波导窗。

6.根据权利要求1至5任一所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：所述的铝蒙皮的厚度为0.8-1.5㎜。

7.根据权利要求1至5任一所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：方舱的舱板的接缝处填充导电衬垫。

8.根据权利要求1至5任一所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：所述的高功率密度水冷发电机的功重比为2千瓦/千克，高功率密度水冷发电机为稀土永磁同步发电机。

9.根据权利要求1至5任一所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：所述的消音器为阻抗复合式消音器。

10.根据权利要求1至5任一所述的军用车辆用IPU集成装置，其特征在于：所述的消音器排烟口的离地高度满足车辆涉水深度要求。