專利名稱：一種混合動(dòng)力輕軌車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)電及制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合動(dòng)力輕軌車輛。
背景技術(shù)：
隨著全球城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，城市軌道交通是解決城市交通的主要手段，城 市輕軌車輛的應(yīng)用已成趨勢(shì)，市場(chǎng)潛力廣闊。目前的車型有內(nèi)燃和電力兩種類型，電力驅(qū)動(dòng) 車型占有率較高，內(nèi)燃輕軌車輛目前只是傳統(tǒng)的以柴油機(jī)或汽油機(jī)為單一動(dòng)力，其缺點(diǎn)是 裝車功率大、污染重、制動(dòng)能量不能回收等。傳統(tǒng)內(nèi)燃輕軌車輛是以柴油機(jī)為原動(dòng)力，通過(guò)機(jī)械、液力或電力傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)軌 道車輛運(yùn)行。電力傳動(dòng)方式是采用柴油機(jī)為發(fā)電機(jī)提供能源，由發(fā)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置使得電動(dòng) 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以驅(qū)動(dòng)齒輪箱及輪對(duì)運(yùn)行，從而使得軌道車輛行駛。內(nèi)燃機(jī)的功率、體積、重量較大，直接影響到車輛的布置和整車的動(dòng)力性能和車輛 的排放。制動(dòng)和調(diào)速時(shí)的能量不能回收，以熱量方式逸散到空氣中，不能達(dá)到環(huán)保節(jié)能。車輛?？空緯r(shí)，柴油機(jī)處于低效高排放狀態(tài)運(yùn)行，震動(dòng)、噪音和排放均對(duì)環(huán)境和乘 客舒適度造成影響，并且此時(shí)的燃油消耗率較高，造成運(yùn)營(yíng)成本增加，浪費(fèi)能源。電力輕軌車輛采用的技術(shù)方案，是通過(guò)高架線網(wǎng)或地面軌道將電力引入輕軌車 輛，經(jīng)過(guò)變壓、逆變后驅(qū)動(dòng)輕軌車輛運(yùn)行。其缺點(diǎn)是電力的引入需要大量的地面變電站、線 網(wǎng)等配套設(shè)施，投資巨大；高架線網(wǎng)影響城市景觀和形象，地面受流軌要封閉軌道，不利于 城市規(guī)劃設(shè)計(jì)；并且直接影響城市整體用電負(fù)荷量。不能在其他電氣化線路和內(nèi)燃線路運(yùn) 行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種混合動(dòng)力輕軌車輛，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電池混合供能，可降低發(fā)動(dòng)機(jī) 裝車功率，提高車輛的動(dòng)力性能。本發(fā)明提供的一種混合動(dòng)力輕軌車輛，包括控制單元，用于控制車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)，用于為發(fā)電機(jī)提供能源；發(fā)電機(jī)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)提供的能源產(chǎn)生動(dòng)力電源并輸送給電動(dòng)機(jī)；蓄電池，用于為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力電源；并儲(chǔ)存電能；電動(dòng)機(jī)，用于通過(guò)車輪傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)；在所述控制單元控制下，車輛啟動(dòng)時(shí)，采用蓄電池提供的電源驅(qū)動(dòng)車輛；當(dāng)車輛提升到預(yù)定速度后，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行；車輛速度低于預(yù)定值時(shí)，采用蓄電池提供的電源驅(qū)動(dòng)車輛。綜上所述，本發(fā)明提供的混合動(dòng)力車輛，以蓄電池(超級(jí)電容或鋰電池)和內(nèi)燃機(jī) 組成混合動(dòng)力，混合動(dòng)力輕軌車輛自帶發(fā)動(dòng)機(jī)或電池等動(dòng)力源，取消了電力輕軌車輛所必需的受電或受流設(shè)備，這樣能使裝車功率下降1/3左右，無(wú)須設(shè)置高架線網(wǎng)或地面受流軌 道，克服了電力輕軌車輛影響城市景觀和規(guī)劃的缺陷?；旌蟿?dòng)力輕軌車輛設(shè)置了高能量蓄電池或超級(jí)電容電源，在特殊區(qū)段可以將發(fā)動(dòng) 機(jī)停止運(yùn)行，克服了內(nèi)燃輕軌車輛在低效區(qū)工作時(shí)震動(dòng)、噪聲和排放污染等缺陷，降低廢氣 污染，同時(shí)可回收制動(dòng)時(shí)的能量而用于牽引，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明提供的混合動(dòng)力輕軌車輛，在高牽引力區(qū)段可以電池或電容的能量補(bǔ)充能 量，發(fā)動(dòng)機(jī)的裝車功率相對(duì)減小，克服了內(nèi)燃輕軌車輛大功率柴油機(jī)的體積和重量，對(duì)車輛 的布置和整車的動(dòng)力性能的影響。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的混合動(dòng)力輕軌車輛構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施例方式鑒于現(xiàn)有城市輕軌采用的技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種混合動(dòng)力輕 軌車輛，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電池混合供能，可降低發(fā)動(dòng)機(jī)裝車功率，從而減低車上發(fā)動(dòng)機(jī)的體積 和重量，利于車輛的總體布局，提高車輛的動(dòng)力性能，同時(shí)降低了柴油機(jī)的排量，降低了對(duì) 城市的污染回收了制動(dòng)和調(diào)速時(shí)的能量，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。車輛?？空緯r(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī) 關(guān)閉，可利用蓄電池提供車輛啟動(dòng)和用電設(shè)備的能量，提高乘客舒適度，減少對(duì)環(huán)境的污 染。由于采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電池混合供能，不用設(shè)置龐大的電力供電網(wǎng)站，減少基建投入。為使本發(fā)明的原理、特性和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行詳細(xì)描 述。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種混合動(dòng)力輕軌車輛100，包括控制單元110，用于控制車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)120，用于為發(fā)電機(jī)提供能源；本發(fā)明實(shí)施例中采用的發(fā)動(dòng)機(jī)可以是現(xiàn)常用的內(nèi)燃機(jī)，通過(guò)燃燒燃料(燃油、燃 氣等)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。發(fā)電機(jī)130，利用發(fā)動(dòng)機(jī)提供的能源產(chǎn)生動(dòng)力電源并輸送給電動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)120帶動(dòng)發(fā)電機(jī)130輸出的電力，一部分用于驅(qū)動(dòng)車輛，一部分用于電池充 電，在控制單元和電池管理單元控制下進(jìn)行工作。蓄電池140，用于為車輛的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力電源；并儲(chǔ)存電能；
本發(fā)明實(shí)施例中采用的蓄電池為可充電電池或超級(jí)電容。發(fā)動(dòng)機(jī)120帶動(dòng)發(fā)電機(jī)130產(chǎn)生的電力經(jīng)過(guò)整流變?yōu)橹绷骱筝斔徒o電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝 置，電池或超級(jí)電容輸出的是直流電力。在需要同時(shí)工作的模式時(shí)，控制單元110將信號(hào)提 供給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊和蓄電池管理模塊，控制發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池的協(xié)同工作。電動(dòng)機(jī)150，用于通過(guò)車輪傳動(dòng)裝置(即圖中所示齒輪箱170)驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)120帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力或蓄電池(超級(jí)電容)提供的電力，經(jīng)過(guò)電力 驅(qū)動(dòng)裝置后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)過(guò)車輪傳動(dòng)裝置(齒輪箱)變速后帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)車輛行 駛。在控制單元110控制下，車輛啟動(dòng)時(shí)，采用蓄電池提供的電源驅(qū)動(dòng)車輛；
當(dāng)車輛提升到預(yù)定速度后，由發(fā)動(dòng)機(jī)120提供動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行；車輛速度低于預(yù)定值時(shí)，采用蓄電池提供的電源驅(qū)動(dòng)車輛。在由發(fā)動(dòng)機(jī)120提供動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)120在高效區(qū)工作，并為 蓄電池140充電。該混合動(dòng)力輕軌車輛，還包括電力驅(qū)動(dòng)裝置160，與電動(dòng)機(jī)150相連接，發(fā)電機(jī)或電池通過(guò)該電力驅(qū)動(dòng)裝置160 將動(dòng)力電源輸送給電動(dòng)機(jī)。車輛加速需要大的牽引功率時(shí)，在控制單元110控制下，發(fā)動(dòng)機(jī)和電池同時(shí)為電 動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力電源。車輛減速或制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)150轉(zhuǎn)換為發(fā)電狀態(tài)，對(duì)蓄電池140進(jìn)行充電。車輛?？空緯r(shí)，在控制單元控制下，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，蓄電池為車輛用電設(shè)備提供能 源。本發(fā)明提供的混合動(dòng)力輕軌車輛在具體運(yùn)行過(guò)程中，車輛啟動(dòng)時(shí)，為了減低對(duì)環(huán) 境的噪聲、排放污染，可以單獨(dú)由蓄電池(或超級(jí)電容)提供的電力驅(qū)動(dòng)車輛。而傳統(tǒng)內(nèi)燃 輕軌車輛只能由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)由于車輛速度較低，發(fā)動(dòng)機(jī)在低速段運(yùn)行，由于發(fā)動(dòng)機(jī)特 性決定此狀態(tài)震動(dòng)、排放均屬于較差狀態(tài)，直接影響旅客的乘坐舒適性和對(duì)環(huán)境造成污染。在車輛加速、爬坡需要大的牽引力時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池同時(shí)為電力裝置提供電 力，驅(qū)動(dòng)車輛。由于加入了蓄電池的電力補(bǔ)充，發(fā)動(dòng)機(jī)的裝車功率配置可以較傳統(tǒng)的內(nèi)燃輕 軌車輛減少近1/3，從而減低發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量，利于車輛的總體布局，提高車輛的動(dòng)力 性能，同時(shí)降低了柴油機(jī)的排量，降低了對(duì)城市的污染。當(dāng)車輛提升到一定速度后運(yùn)行時(shí)，可單獨(dú)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)可以運(yùn) 行在高效區(qū)段運(yùn)轉(zhuǎn)，降低燃油的消耗。車輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電狀態(tài)，對(duì)蓄電池或電容充電將制動(dòng)能量回收。而傳 統(tǒng)內(nèi)燃輕軌由于沒(méi)有蓄電池儲(chǔ)能裝置，無(wú)法將制動(dòng)能量進(jìn)行回收儲(chǔ)存后再利用。車輛?？空緯r(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，利用車輛蓄電池或超級(jí)電容為車輛用電設(shè)備提供能 量，提高乘客舒適度，減少對(duì)環(huán)境的污染。而傳統(tǒng)內(nèi)燃輕軌只能靠發(fā)動(dòng)機(jī)提供，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī) 處于怠速工況，排放污染嚴(yán)重，同時(shí)震動(dòng)噪聲影響旅客的舒適度。以上幾種運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換，依靠車輛配備的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，蓄電池的充放電 工作模式轉(zhuǎn)換和電池荷電狀態(tài)由電池管理系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和控制。整車控制系統(tǒng)根據(jù)路況和運(yùn)用要求進(jìn)行運(yùn)行模式的切換和發(fā)動(dòng)機(jī)與蓄電池的協(xié) 調(diào)工作的控制。 車倆啟動(dòng)、加速、坡道時(shí)由超級(jí)電容或蓄電池驅(qū)動(dòng)。車輛正常運(yùn)行時(shí)，靠發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在高效區(qū)工作，同時(shí)為蓄電池和電容充 電，也可以在特殊地帶關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，而由超級(jí)電容或蓄電池提供動(dòng)力，達(dá)到低噪音段時(shí)(通 常不大于2公里)運(yùn)行。車輛加速需要大的牽引功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電池同時(shí)工作，可以減低發(fā)動(dòng)機(jī)的裝車功率。綜上所述，本發(fā)明提供的混合動(dòng)力輕軌車輛，以蓄電池(超級(jí)電容或鋰電池)和內(nèi) 燃機(jī)組成混合動(dòng)力，混合動(dòng)力輕軌車輛自帶發(fā)動(dòng)機(jī)或電池等動(dòng)力源，取消了電力輕軌車輛所必需的受電或受流設(shè)備，無(wú)須設(shè)置高架線網(wǎng)或地面受流軌道，克服了電力輕軌車輛影響 城市景觀和規(guī)劃的缺陷。本發(fā)明提供的混合動(dòng)力輕軌車輛設(shè)置了高能量蓄電池或超級(jí)電容電源，在特殊區(qū) 段可以將發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，克服了內(nèi)燃輕軌車輛在低效區(qū)工作時(shí)震動(dòng)、噪聲和排放污染等 缺陷，降低廢氣污染，同時(shí)提高了燃油經(jīng)濟(jì)性能。本發(fā)明提供的混合動(dòng)力輕軌車輛，在高牽引力區(qū)段可以電池或電容的能量補(bǔ)充能 量，發(fā)動(dòng)機(jī)的裝車功率減小1/3左右，克服了內(nèi)燃輕軌車輛大功率柴油機(jī)的體積和重量，對(duì) 車輛的布置和整車的動(dòng)力性能的影響。本發(fā)明提供的混合動(dòng)力輕軌車輛，回收了車輛制動(dòng)、調(diào)速時(shí)的能量，對(duì)環(huán)保、節(jié)能、 低碳經(jīng)濟(jì)將起到巨大作用。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力輕軌車輛，其特征在于，包括 控制單元，用于控制車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)，用于為發(fā)電機(jī)提供能源；發(fā)電機(jī)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)提供的能源產(chǎn)生動(dòng)力電源并輸送給電動(dòng)機(jī)； 蓄電池，用于為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力電源；并儲(chǔ)存電能； 電動(dòng)機(jī)，用于通過(guò)車輪傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)； 在所述控制單元控制下，車輛啟動(dòng)時(shí)，采用蓄電池提供的電源驅(qū)動(dòng)車輛； 當(dāng)車輛提升到預(yù)定速度后，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行； 車輛速度低于預(yù)定值時(shí)，采用蓄電池提供的電源驅(qū)動(dòng)車輛。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力輕軌車輛，其特征在于，在由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行過(guò)程中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在高效區(qū)工作，并為蓄電池 充電。
3.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力輕軌車輛，其特征在于，還包括電力驅(qū)動(dòng)裝置，與電動(dòng)機(jī)相連接，所述發(fā)電機(jī)或電池通過(guò)所述電力驅(qū)動(dòng)裝置將動(dòng)力電 源輸送給電動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力輕軌車輛，其特征在于，車輛加速需要大的牽引功率時(shí)，在所述控制單元控制下，所述發(fā)動(dòng)機(jī)和電池同時(shí)為電 動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力電源。
5.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力輕軌車輛，其特征在于，車輛減速或制動(dòng)時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電狀態(tài)，對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電。
6.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力輕軌車輛，其特征在于，車輛?？空緯r(shí)，在所述控制單元控制下，所述發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，所述蓄電池為車輛用電設(shè)備 提供能源。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種混合動(dòng)力輕軌車輛，包括控制單元、發(fā)動(dòng)機(jī)、可同時(shí)或分別為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力電源的發(fā)電機(jī)和蓄電池以及電動(dòng)機(jī)；在控制單元控制下，車輛提升到預(yù)定速度后，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行；車輛速度低于預(yù)定值時(shí)，采用蓄電池供電驅(qū)動(dòng)車輛。本發(fā)明提供的混合動(dòng)力輕軌車輛自帶發(fā)動(dòng)機(jī)或電池等動(dòng)力源，取消了電力輕軌車輛所必需的受電或受流設(shè)備，無(wú)須設(shè)置高架線網(wǎng)或地面受流軌道。該輕軌車輛設(shè)置了高能量蓄電池，克服了內(nèi)燃輕軌車輛在低效區(qū)工作時(shí)震動(dòng)、噪聲和排放污染等缺陷，該混合動(dòng)力輕軌車輛，在高牽引力區(qū)段可以電池或電容的能量補(bǔ)充能量，發(fā)動(dòng)機(jī)的裝車功率相對(duì)減小，有利于車輛的布置并可提高整車的動(dòng)力性能。
文檔編號(hào)B61C7/04GK102060024SQ20101060631
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者孫梅云, 郭勇, 黃烈威 申請(qǐng)人:唐山軌道客車有限責(zé)任公司