專利名稱：一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種裝有電控柴油發(fā)動機的車輛，特別涉及一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
近年來，先進的電子控制技術(shù)已在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)成功運用，新型電控柔性動力系統(tǒng)已成功應(yīng)用于柴油發(fā)動機的調(diào)速控制，在東風(fēng)汽車公司的電控汽車上成功完成了5萬公里道路試驗，并申請了國家專利《一種車用柴油發(fā)動機柔性控制系統(tǒng)及其控制方法》，申請?zhí)枮?0121440.3，公開號為CN1275675。新型電控柔性動力控制系統(tǒng)主要由電子控制單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器以及電子油門執(zhí)行器組成。新型電控柔性動力系統(tǒng)由電子控制單元可以根據(jù)汽車的不同運行工況(發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門位置等)進行MAP控制，使汽車的動力性和經(jīng)濟性在全工況范圍內(nèi)達(dá)到最佳，而且還可以對汽車進行巡航控制。與此同時，交流發(fā)電機的技術(shù)的不斷發(fā)展，使得其體積和重量都減小了許多，電壓調(diào)整率低。而且，電控液壓元件也已形成批量生產(chǎn)，并已商品化。有了新型電控柔性動力系統(tǒng)、輕便高質(zhì)量發(fā)電機以及可供靈活選用的電控液壓元件，為我們具有移動電站和特種用途的一體化車輛的液壓傳動設(shè)計提供了基礎(chǔ)。
本發(fā)明是的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛，主要包括電控柴油發(fā)動機，變速箱，放有特種用途設(shè)備的車箱以及由電控單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器和電子油門執(zhí)行器組成的電控柔性動力控制系統(tǒng)，其特征在于在電控柴油發(fā)動機飛輪處設(shè)置一取力器，在車箱下方的暇余空間內(nèi)增設(shè)發(fā)電機和液壓傳動系統(tǒng)，該液壓傳動系統(tǒng)主要由高壓油泵、單項閥、先導(dǎo)式溢流閥、帶有開度位置傳感器的電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥、液壓馬達(dá)、油箱、濾清器及連接管路組成，所述的取力器通過一組變速齒輪與電控柴油發(fā)動機的飛輪相連，所述的高壓油泵通過常開型摩擦片與所述取力器連接，所述的液壓馬達(dá)通過聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機連接。
本發(fā)明目的還可通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛，主要包括電控柴油發(fā)動機，變速箱，裝有特種用途設(shè)備的車箱以及由電控單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器和電子油門執(zhí)行器組成的電控柔性動力控制系統(tǒng)，其特征在于在電控柴油發(fā)動機變速箱的中間軸上設(shè)置一個取力滑動齒輪，在車箱下方的暇余空間內(nèi)增設(shè)發(fā)電機和液壓傳動系統(tǒng)，該液壓傳動系統(tǒng)主要由高壓油泵、單項閥、先導(dǎo)式溢流閥、帶有開度位置傳感器的電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥、液壓馬達(dá)、油箱、濾清器及連接管路組成，所述的取力滑動齒輪的輸出軸通過一聯(lián)軸節(jié)與所述的高壓油泵相連，所述的液壓馬達(dá)通過聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果一是減少了運動體，運動輕便，使車輛更加機動靈活；二是減少了部件，行車和發(fā)電共用一臺柴油發(fā)動機，提高了利用率，降低了系統(tǒng)的制造和運行成本；三是一體化后電源的連接更加方便、安全。同時采用液壓技術(shù)后，其發(fā)電機的轉(zhuǎn)速波動進一步減小，即頻率波動率小，電能質(zhì)量進一步提高；可以實現(xiàn)行車小功率發(fā)電，為特種用途車部分用電設(shè)備提供不間斷電能。
本發(fā)明的工作過程如下在特種用途車不需要電能時，高壓油泵與取力器脫開，液壓傳動系統(tǒng)不工作，發(fā)電機不發(fā)電；在特種用途車需要發(fā)電機提供電能時，高壓油泵與取力器或取力滑動齒輪接合，液壓傳動系統(tǒng)開始工作，帶動發(fā)電機為用電設(shè)備提供電能。
圖2為

圖1的局部放大圖，表示在發(fā)動機的飛輪軸上取力時的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的另一種實施例，該實施例是在發(fā)動機變速箱的二軸上取力時的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為液壓馬達(dá)與發(fā)電機連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5a為液壓傳動系統(tǒng)的第一種實施例，表示液壓馬達(dá)與電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥采用并聯(lián)方式。
圖5b為液壓傳動系統(tǒng)第二種實施例示意圖，表示液壓馬達(dá)與電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥采用串聯(lián)方式。
圖5C為液壓傳動系統(tǒng)第三種實施例示意圖，表示液壓馬達(dá)與電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥采用并聯(lián)和串聯(lián)可換方式。
圖1和圖2為一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛一種實施例的整體布置圖，它是在發(fā)動機的飛輪處設(shè)置一取力器7，在取力器7與飛輪之間設(shè)有變速齒輪組6，該取力器安裝在變速齒輪組6的輸出軸上。通過常開型摩擦片8與高壓油泵2相連。液壓傳動系統(tǒng)和發(fā)動機布置在車廂的下方。
圖3為本發(fā)明的另一種實施例，該實施例是在發(fā)動機變速箱的二軸上安裝一個取力滑動齒輪12。發(fā)動機1的動力驅(qū)動變速箱4的主動軸9，通過主動齒輪10將動力傳給常嚙合齒輪11，當(dāng)需要發(fā)電時，將滑動齒輪12與常嚙合齒輪11相嚙合，動力將通過聯(lián)軸節(jié)13輸送給高壓油泵2；當(dāng)不需要發(fā)電時，將滑動齒輪12與常嚙合齒輪11相脫離，高壓油泵2不工作。
圖4表示液壓馬達(dá)14通過連軸節(jié)15與發(fā)電機16連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5a、圖5b、圖5c表示出本發(fā)明采用的三種不同的液壓傳動系統(tǒng)。該液壓傳動系統(tǒng)主要由高壓油泵2、單項閥19、先導(dǎo)式溢流閥22、帶有開度位置傳感器的電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21、液壓馬達(dá)14、油箱17、濾清器18儲能器20及連接管路組成。液壓油從油箱17經(jīng)濾清器18進入高壓油泵2，壓力提高到一定水平。高壓油通過單項閥19后，在電子控制單元的調(diào)控下，通過先導(dǎo)式溢流閥22和電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21的動作從而實現(xiàn)對經(jīng)過液壓馬達(dá)14的液體流量的控制，實現(xiàn)對液壓馬達(dá)14轉(zhuǎn)速的控制。通過聯(lián)軸器15，液壓馬達(dá)14與發(fā)電機16相連，從而最終實現(xiàn)對發(fā)電機16轉(zhuǎn)速的控制。蓄能器20在高壓回路中起降低液體壓力波動的作用。
第一種(圖5a所示)能方便實現(xiàn)停車發(fā)電功能。其電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21與液壓馬達(dá)14并聯(lián)，電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21控制旁通油量，可以控制高壓管路中的液體壓力，降低高壓油泵2的功率消耗。同時，在停車狀態(tài)下，由于發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速可以由電控柔性動力系統(tǒng)自由調(diào)節(jié)，通過液壓馬達(dá)14的流量可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速即調(diào)節(jié)高壓油泵2的泵油量來實現(xiàn)，這樣可以盡可能地降低旁通油量，降低電控發(fā)動機1的能量消耗，提高經(jīng)濟效率。
第二種(圖5b所示)不僅能方便實現(xiàn)停車發(fā)電，更能方便實現(xiàn)行車發(fā)電功能。其電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21與液壓馬達(dá)14串聯(lián)，電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21直接控制通過液壓馬達(dá)14的油量。在汽車處于行車狀態(tài)時，電控發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速波動非常大，而液壓馬達(dá)14需要的高壓油量相對比較固定，由電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21直接控制通過液壓馬達(dá)14的油量，能方便實現(xiàn)行車發(fā)電功能。但是，此時高壓油路內(nèi)的液壓油壓力由先導(dǎo)式溢流閥22決定，壓力水平較高，使得高壓油泵2消耗的能量較多，同時電控發(fā)動機1消耗的能量較多，經(jīng)濟效率不如第一種回路，但是車輛的運動更加方便靈活。
第三種(圖5c所示)能方便實現(xiàn)停車發(fā)電和行車發(fā)電功能，為第一和第二種回路的綜合。通過選擇設(shè)置在高壓油路上的三個開關(guān)，可實現(xiàn)電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21與液壓馬達(dá)14并聯(lián)或串聯(lián)連接。當(dāng)只需要停車發(fā)電功能時，開啟開關(guān)23、25，關(guān)閉開關(guān)24，采用并聯(lián)方式可以降低系統(tǒng)的功率消耗，提高經(jīng)濟性；當(dāng)要實現(xiàn)行車發(fā)電時，開啟開關(guān)24，關(guān)閉開關(guān)23、25，采用串聯(lián)方式可以方便實現(xiàn)對發(fā)電機轉(zhuǎn)速的控制，保證發(fā)電質(zhì)量。
本發(fā)明實現(xiàn)的工作過程如下在特種用途車需要電能時，通過操縱桿將常開型摩擦片8與取力器7緊密貼合(或者將取力滑動齒輪12與常嚙合齒輪11嚙合)，并將設(shè)置在汽車駕駛室的工況選擇開關(guān)旋至發(fā)電工況，可以選擇行車發(fā)電或停車發(fā)電。當(dāng)選取停車發(fā)電時，電控單元進入停車發(fā)電模式，通過對電控發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速和電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥21的開關(guān)位置的聯(lián)合調(diào)節(jié)實現(xiàn)對發(fā)電機16轉(zhuǎn)速的控制。此時電控發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速直接由電子控制單元調(diào)節(jié)，汽車油門踏板失效。當(dāng)選取行車發(fā)電時，電控單元進入行車發(fā)電模式，通過對電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥13的開關(guān)位置的快速調(diào)節(jié)實現(xiàn)對發(fā)電機20轉(zhuǎn)速的控制。此時汽車處于行駛中，電控發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速由實際工況決定，汽車油門踏板有效。采用液壓傳動方式后，電控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速相互獨立，通過液體流量來實現(xiàn)其傳遞關(guān)系。
實施例在實際驗證性試驗中選用的現(xiàn)有商業(yè)化發(fā)電機為額定功率為40kW的同步無刷交流發(fā)電機，其性能參數(shù)為額定轉(zhuǎn)速1500r/min，額定電流72.2A，功率因數(shù)0.8，輸出電壓400V，頻率50Hz，采用諧波勵磁的方式，并裝有DTW5型電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)整率為±2.5％。選用帶取力器的現(xiàn)有商業(yè)化發(fā)動機，其額定功率為147kW，變速齒輪組6的速比為1∶1.14，最佳油耗點在1700r/min附近，其長×寬×高＝720×540×620mm3；選取的液壓油泵的工作壓力為20MPa，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min，所以發(fā)動機的轉(zhuǎn)速可選為2000/1.14＝1754r/min。高壓油泵2的長×寬×高＝233×215×190mm3；液壓馬達(dá)的工作壓力為20MPa，工作轉(zhuǎn)速由發(fā)電機決定，為1500r/min。液壓馬達(dá)15的長×寬×高＝245.8×212×188mm3；根據(jù)40kW能量傳遞的要求及系統(tǒng)各部件的效率選擇泵和馬達(dá)的排量。
本發(fā)明的適用范圍發(fā)電功率要求不大于40kW的特種車輛，本車輛的電能質(zhì)量可以在行車/停車發(fā)電時達(dá)到國家III類電站標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛，主要包括電控柴油發(fā)動機，變速箱，裝有特種用途設(shè)備的車箱以及由電控單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器和電子油門執(zhí)行器組成的電控柔性動力控制系統(tǒng)，其特征在于在電控柴油發(fā)動機飛輪處設(shè)置一取力器，在車箱下方的暇余空間內(nèi)增設(shè)發(fā)電機和液壓傳動系統(tǒng)，該液壓傳動系統(tǒng)主要由高壓油泵、單項閥、先導(dǎo)式溢流閥、帶有開度位置傳感器的電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥、液壓馬達(dá)、油箱、濾清器及連接管路組成，所述的取力器通過一組變速齒輪與電控柴油發(fā)動機的飛輪相連，所述的高壓油泵通過常開型摩擦片與所述取力器連接，所述的液壓馬達(dá)通過聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機連接。
2.一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛，主要包括電控柴油發(fā)動機，變速箱，裝有特種用途設(shè)備的車箱以及由電控單元、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器和電子油門執(zhí)行器組成的電控柔性動力控制系統(tǒng)，其特征在于在電控柴油發(fā)動機變速箱的中間軸上設(shè)置一個取力滑動齒輪，在車箱下方的暇余空間內(nèi)增設(shè)發(fā)電機和液壓傳動系統(tǒng)，該液壓傳動系統(tǒng)主要由高壓油泵、單項閥、先導(dǎo)式溢流閥、帶有開度位置傳感器的電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥、液壓馬達(dá)、油箱、濾清器及連接管路組成，所述的取力滑動齒輪的輸出軸通過一聯(lián)軸節(jié)與所述的高壓油泵相連，所述的液壓馬達(dá)通過聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一體化車輛，其特征在于所述的液壓傳動系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)與電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥采用并聯(lián)方式。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一體化車輛，其特征在于所述液壓傳動系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)與電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥采用串聯(lián)方式。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一體化車輛，其特征在于所述液壓傳動系統(tǒng)中，還設(shè)有三個控制開關(guān)，其液壓馬達(dá)與電磁驅(qū)動二通調(diào)速閥采用并聯(lián)和串聯(lián)可換的方式。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一體化車輛，其特征在于在所述的液壓傳動系統(tǒng)中還裝有蓄能器。
全文摘要
一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛,涉及一種具有移動電站和特種用途的一體化車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計。其特點是在電控柴油發(fā)動機飛輪處設(shè)置一取力器(或變速箱中間軸上設(shè)置一取力滑動齒輪),在車箱下方暇余空間內(nèi)增設(shè)發(fā)電機和液壓傳動系統(tǒng),通過液壓傳動系統(tǒng)為發(fā)電機提供動力,實現(xiàn)停車發(fā)電或行車發(fā)電功能。本發(fā)明的優(yōu)點是發(fā)動機一機兩用,可有效降低制造和運行成本;減少了運動體,可使汽車運動更加機動靈活;無需對汽車進行大的改動,可以方便應(yīng)用于各類特種車輛,提供達(dá)到國家III類電站標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的電能。同時由于采用液壓傳動系統(tǒng),其發(fā)電機轉(zhuǎn)速波動進一步減小,可實現(xiàn)行車小功率發(fā)電,為特種用途車部分用電設(shè)備提供不間斷電能。
文檔編號B62D63/00GK1374209SQ02116680
公開日2002年10月16日 申請日期2002年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
發(fā)明者夏勝枝, 周明, 李進, 李建秋, 李希浩, 歐陽明高 申請人:清華大學(xué)