一種混合動力輕軌車輛的製作方法

2024-02-07 02:08:15 1

專利名稱：一種混合動力輕軌車輛的製作方法
技術領域：
本發明涉及機電及製造技術領域，具體涉及一種混合動力輕軌車輛。
背景技術：
隨著全球城市化進程的快速發展，城市軌道交通是解決城市交通的主要手段，城 市輕軌車輛的應用已成趨勢，市場潛力廣闊。目前的車型有內燃和電力兩種類型，電力驅動 車型佔有率較高，內燃輕軌車輛目前只是傳統的以柴油機或汽油機為單一動力，其缺點是 裝車功率大、汙染重、制動能量不能回收等。傳統內燃輕軌車輛是以柴油機為原動力，通過機械、液力或電力傳動裝置，驅動軌 道車輛運行。電力傳動方式是採用柴油機為發電機提供能源，由發電機通過傳動裝置使得電動 機運轉，以驅動齒輪箱及輪對運行，從而使得軌道車輛行駛。內燃機的功率、體積、重量較大，直接影響到車輛的布置和整車的動力性能和車輛 的排放。制動和調速時的能量不能回收，以熱量方式逸散到空氣中，不能達到環保節能。車輛停靠站時，柴油機處於低效高排放狀態運行，震動、噪音和排放均對環境和乘 客舒適度造成影響，並且此時的燃油消耗率較高，造成運營成本增加，浪費能源。電力輕軌車輛採用的技術方案，是通過高架線網或地面軌道將電力引入輕軌車 輛，經過變壓、逆變後驅動輕軌車輛運行。其缺點是電力的引入需要大量的地面變電站、線 網等配套設施，投資巨大；高架線網影響城市景觀和形象，地面受流軌要封閉軌道，不利於 城市規劃設計；並且直接影響城市整體用電負荷量。不能在其他電氣化線路和內燃線路運 行。

發明內容
本發明提供一種混合動力輕軌車輛，採用發動機和電池混合供能，可降低發動機 裝車功率，提高車輛的動力性能。本發明提供的一種混合動力輕軌車輛，包括控制單元，用於控制車輛的運轉；發動機，用於為發電機提供能源；發電機，利用發動機提供的能源產生動力電源並輸送給電動機；蓄電池，用於為電動機提供動力電源；並儲存電能；電動機，用於通過車輪傳動裝置驅動車輪運轉；在所述控制單元控制下，車輛啟動時，採用蓄電池提供的電源驅動車輛；當車輛提升到預定速度後，由發動機提供動力源驅動車輛運行；車輛速度低於預定值時，採用蓄電池提供的電源驅動車輛。綜上所述，本發明提供的混合動力車輛，以蓄電池(超級電容或鋰電池)和內燃機 組成混合動力，混合動力輕軌車輛自帶發動機或電池等動力源，取消了電力輕軌車輛所必需的受電或受流設備，這樣能使裝車功率下降1/3左右，無須設置高架線網或地面受流軌 道，克服了電力輕軌車輛影響城市景觀和規劃的缺陷。混合動力輕軌車輛設置了高能量蓄電池或超級電容電源，在特殊區段可以將發動 機停止運行，克服了內燃輕軌車輛在低效區工作時震動、噪聲和排放汙染等缺陷，降低廢氣 汙染，同時可回收制動時的能量而用於牽引，提高燃油經濟性。本發明提供的混合動力輕軌車輛，在高牽引力區段可以電池或電容的能量補充能 量，發動機的裝車功率相對減小，克服了內燃輕軌車輛大功率柴油機的體積和重量，對車輛 的布置和整車的動力性能的影響。


圖1為本發明實施例中的混合動力輕軌車輛構成示意圖。
具體實施例方式鑑於現有城市輕軌採用的技術存在的缺點和不足，本發明提供了一種混合動力輕 軌車輛，採用發動機和電池混合供能，可降低發動機裝車功率，從而減低車上發動機的體積 和重量，利於車輛的總體布局，提高車輛的動力性能，同時降低了柴油機的排量，降低了對 城市的汙染回收了制動和調速時的能量，達到了節能環保的目的。車輛停靠站時將發動機 關閉，可利用蓄電池提供車輛啟動和用電設備的能量，提高乘客舒適度，減少對環境的汙 染。由於採用發動機和電池混合供能，不用設置龐大的電力供電網站，減少基建投入。為使本發明的原理、特性和優點更加清楚，下面對本發明的實現方案進行詳細描 述。如圖1所示，本發明實施例提供的一種混合動力輕軌車輛100，包括控制單元110，用於控制車輛的運轉；發動機120，用於為發電機提供能源；本發明實施例中採用的發動機可以是現常用的內燃機，通過燃燒燃料(燃油、燃 氣等)將化學能轉換為機械能。發電機130，利用發動機提供的能源產生動力電源並輸送給電動機；發動機120帶動發電機130輸出的電力，一部分用於驅動車輛，一部分用於電池充 電，在控制單元和電池管理單元控制下進行工作。蓄電池140，用於為車輛的電動機提供動力電源；並儲存電能；
本發明實施例中採用的蓄電池為可充電電池或超級電容。發動機120帶動發電機130產生的電力經過整流變為直流後輸送給電動機驅動裝 置，電池或超級電容輸出的是直流電力。在需要同時工作的模式時，控制單元110將信號提 供給發動機控制模塊和蓄電池管理模塊，控制發動機和蓄電池的協同工作。電動機150，用於通過車輪傳動裝置(即圖中所示齒輪箱170)驅動車輪運轉；發動機120帶動發電機發出的電力或蓄電池(超級電容)提供的電力，經過電力 驅動裝置後驅動電動機，再經過車輪傳動裝置(齒輪箱)變速後帶動車輪轉動，驅動車輛行 駛。在控制單元110控制下，車輛啟動時，採用蓄電池提供的電源驅動車輛；
當車輛提升到預定速度後，由發動機120提供動力源驅動車輛運行；車輛速度低於預定值時，採用蓄電池提供的電源驅動車輛。在由發動機120提供動力源驅動機車運行過程中，發動機120在高效區工作，並為 蓄電池140充電。該混合動力輕軌車輛，還包括電力驅動裝置160，與電動機150相連接，發電機或電池通過該電力驅動裝置160 將動力電源輸送給電動機。車輛加速需要大的牽引功率時，在控制單元110控制下，發動機和電池同時為電 動機提供動力電源。車輛減速或制動時，電動機150轉換為發電狀態，對蓄電池140進行充電。車輛停靠站時，在控制單元控制下，發動機關閉，蓄電池為車輛用電設備提供能 源。本發明提供的混合動力輕軌車輛在具體運行過程中，車輛啟動時，為了減低對環 境的噪聲、排放汙染，可以單獨由蓄電池(或超級電容)提供的電力驅動車輛。而傳統內燃 輕軌車輛只能由發動機驅動，此時由於車輛速度較低，發動機在低速段運行，由於發動機特 性決定此狀態震動、排放均屬於較差狀態，直接影響旅客的乘坐舒適性和對環境造成汙染。在車輛加速、爬坡需要大的牽引力時，由發動機和蓄電池同時為電力裝置提供電 力，驅動車輛。由於加入了蓄電池的電力補充，發動機的裝車功率配置可以較傳統的內燃輕 軌車輛減少近1/3，從而減低發動機的體積和重量，利於車輛的總體布局，提高車輛的動力 性能，同時降低了柴油機的排量，降低了對城市的汙染。當車輛提升到一定速度後運行時，可單獨由發動機驅動車輛運行，發動機可以運 行在高效區段運轉，降低燃油的消耗。車輛制動時，電動機轉換為發電狀態，對蓄電池或電容充電將制動能量回收。而傳 統內燃輕軌由於沒有蓄電池儲能裝置，無法將制動能量進行回收儲存後再利用。車輛停靠站時將發動機關閉，利用車輛蓄電池或超級電容為車輛用電設備提供能 量，提高乘客舒適度，減少對環境的汙染。而傳統內燃輕軌只能靠發動機提供，此時發動機 處於怠速工況，排放汙染嚴重，同時震動噪聲影響旅客的舒適度。以上幾種運行模式的轉換，依靠車輛配備的控制系統進行控制，蓄電池的充放電 工作模式轉換和電池荷電狀態由電池管理系統進行檢測和控制。整車控制系統根據路況和運用要求進行運行模式的切換和發動機與蓄電池的協 調工作的控制。 車倆啟動、加速、坡道時由超級電容或蓄電池驅動。車輛正常運行時，靠發動機驅動，使發動機在高效區工作，同時為蓄電池和電容充 電，也可以在特殊地帶關閉發動機，而由超級電容或蓄電池提供動力，達到低噪音段時(通 常不大於2公裡)運行。車輛加速需要大的牽引功率時，發動機和電池同時工作，可以減低發動機的裝車功率。綜上所述，本發明提供的混合動力輕軌車輛，以蓄電池(超級電容或鋰電池)和內 燃機組成混合動力，混合動力輕軌車輛自帶發動機或電池等動力源，取消了電力輕軌車輛所必需的受電或受流設備，無須設置高架線網或地面受流軌道，克服了電力輕軌車輛影響 城市景觀和規劃的缺陷。本發明提供的混合動力輕軌車輛設置了高能量蓄電池或超級電容電源，在特殊區 段可以將發動機停止運行，克服了內燃輕軌車輛在低效區工作時震動、噪聲和排放汙染等 缺陷，降低廢氣汙染，同時提高了燃油經濟性能。本發明提供的混合動力輕軌車輛，在高牽引力區段可以電池或電容的能量補充能 量，發動機的裝車功率減小1/3左右，克服了內燃輕軌車輛大功率柴油機的體積和重量，對 車輛的布置和整車的動力性能的影響。本發明提供的混合動力輕軌車輛，回收了車輛制動、調速時的能量，對環保、節能、 低碳經濟將起到巨大作用。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技 術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保 護範圍應當以本發明權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種混合動力輕軌車輛，其特徵在於，包括 控制單元，用於控制車輛的運轉；發動機，用於為發電機提供能源；發電機，利用發動機提供的能源產生動力電源並輸送給電動機； 蓄電池，用於為電動機提供動力電源；並儲存電能； 電動機，用於通過車輪傳動裝置驅動車輪運轉； 在所述控制單元控制下，車輛啟動時，採用蓄電池提供的電源驅動車輛； 當車輛提升到預定速度後，由發動機提供動力源驅動車輛運行； 車輛速度低於預定值時，採用蓄電池提供的電源驅動車輛。
2.如權利要求1所述的混合動力輕軌車輛，其特徵在於，在由發動機提供動力源驅動車輛運行過程中，所述發動機在高效區工作，並為蓄電池 充電。
3.如權利要求1所述的混合動力輕軌車輛，其特徵在於，還包括電力驅動裝置，與電動機相連接，所述發電機或電池通過所述電力驅動裝置將動力電 源輸送給電動機。
4.如權利要求1所述的混合動力輕軌車輛，其特徵在於，車輛加速需要大的牽引功率時，在所述控制單元控制下，所述發動機和電池同時為電 動機提供動力電源。
5.如權利要求1所述的混合動力輕軌車輛，其特徵在於，車輛減速或制動時，所述電動機轉換為發電狀態，對所述蓄電池進行充電。
6.如權利要求1所述的混合動力輕軌車輛，其特徵在於，車輛停靠站時，在所述控制單元控制下，所述發動機關閉，所述蓄電池為車輛用電設備 提供能源。
全文摘要
本發明公開一種混合動力輕軌車輛，包括控制單元、發動機、可同時或分別為電動機提供動力電源的發電機和蓄電池以及電動機；在控制單元控制下，車輛提升到預定速度後，由發動機提供動力源驅動車輛運行；車輛速度低於預定值時，採用蓄電池供電驅動車輛。本發明提供的混合動力輕軌車輛自帶發動機或電池等動力源，取消了電力輕軌車輛所必需的受電或受流設備，無須設置高架線網或地面受流軌道。該輕軌車輛設置了高能量蓄電池，克服了內燃輕軌車輛在低效區工作時震動、噪聲和排放汙染等缺陷，該混合動力輕軌車輛，在高牽引力區段可以電池或電容的能量補充能量，發動機的裝車功率相對減小，有利於車輛的布置並可提高整車的動力性能。
文檔編號B61C7/04GK102060024SQ20101060631
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者孫梅雲, 郭勇, 黃烈威 申請人:唐山軌道客車有限責任公司