基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統的製作方法
2023-11-09 20:16:22
基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統，為解決載重卡車空駛費油問題，在標配大發動機的載重卡車上配置與空載負荷相匹配的配置電動輔助力裝置的小發動機，小發動機與所述標配大發動機以可選擇替換的方式驅動載重卡車：載重行駛時，由標配大發動機驅動，空車行駛時，由小發動機驅動；在小發動機驅動空載卡車行駛時，在遇到小發動機驅動力不足的情況下，電動輔助力裝置由手動或者自動開啟對小發動機進行助力，待到小發動機驅動力不足情況解除時，電動輔助力裝置由手動或者自動停止對小發動機助力；電動輔助力裝置配有存儲智能電網低谷電的由超級電容蓄電站充電的超級電容蓄電電源裝置。具有能夠充分利用電網低谷電富餘優勢，拓展清潔無汙染電力能源新內需、優化能源結構，顯著節省燃油，又不降低行車性能，顯著提高運輸效益的優點。
【專利說明】 基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種載重卡車，特別是涉及一種基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統。
【背景技術】
[0002]專家指出:一般來說，汽車重量每減少10%，其燃油消耗將降低8%左右。對於卡車來說，自重每減輕一噸，其百公裡油耗就減少一升一這對於飽嘗重卡「油老虎」之苦的用戶來說無疑具有巨大的吸引力。另外，在計重收費下，車輛自重每降低一噸，用戶每年將會增加10萬元的淨收益。為此各汽車生產商，特別是重卡汽車廠商都在努力研發和推出自重輕的車型，例如某廠推出的輕重車自重10噸，載貨重量30噸，自重載重比達到1: 3，也就是空車重10噸，滿載總重達到40噸，隨著技術進步和市場需要的推動，目前大部分車型的自重載重比都能夠超過1: 2，也就空車10噸，滿載總重達到或者超過30噸。由於汽車發動機必須按總重負荷配置，汽車大幅度減自重後，必然突顯空載時大馬拉小車，浪費燃油的問題，對於跑長途運輸的重卡來說，單程長途空駛造成的燃油浪費必然會更加嚴重。另外，柴油卡車是PM2.5 一大排放汙染源之一，隨著我國北方空氣汙染的加重和霧霾天氣頻發，減少載重卡車柴油消耗，不但能夠提高運營經濟效益，更重要的是能夠減輕大氣汙染，特別是減輕霧霾，實現經濟效益環境效益豐收。
[0003]智能電網(smart power grids)，就是電網的智能化，也被稱為「電網2.0」，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標，其主要特徵包括自愈、激勵和包括用戶、抵禦攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。特別是智能電網還能夠以科學合理高效可靠的方式向用戶提供廉價的電網低谷電，為深度開發電能利用技術提供支持和保障。
【發明內容】
[0004]本發明目的在於克服現有技術的上述缺陷，提供一種能夠顯著節省燃油，增加運輸效益，又不降低行車性能的基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統。
[0005]為實現上述目的，本發明基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統是在標配大發動機的載重卡車上配置與空載負荷相匹配的配有電動輔助力裝置的小發動機，所述小發動機與所述標配大發動機以可選擇替換的方式驅動載重卡車:載重行駛時，由標配大發動機驅動，空車行駛時，由小發動機驅動；在小發動機驅動空載卡車行駛時，在遇到小發動機驅動力不足的情況下，所述電動輔助力裝置由手動或者自動開啟對小發動機進行助力，待到小發動機驅動力不足情況解除時，所述電動輔助力裝置由手動或者自動停止對小發動機助力；所述電動輔助力裝置配有存儲智能電網低谷電的由超級電容蓄電站或者蓄電裝置充電的超級電容蓄電電源裝置。即以小發動機為空車主動力源，電動輔助力裝置輔助小發動機驅動，實現了優化的驅動效率。目前我國鋼鐵產能嚴重過剩，急需要開發科學合理的鋼鐵內需，而主要使用鋼鐵製造的載重車發動機生產業，也存在產能過剩問題，電網在用電低谷也存在電能浪費問題，同時，載重車燃油在我國即屬於稀缺資源，經載重車燃燒排放的尾氣又是我國大氣主要汙染源，載重汽車的高燃油消耗，即增加了載重車運營商戶的運營成本和陸路運輸商品的物流成本，又抬高了物價，限制了內需，不利於物質資源的合理配置，更不利於產業結構優化和造成商品經濟低效運行。雖然加配小發動機會增加車輛購置成本，但是因為與空載負荷相匹配的小發動機驅動空載車與原有的大發動機驅動空載車相比，能夠節省大量的燃油成本，據初步估算正常行駛的載重車，不足半年最多一年就能省出小發動機增配的成本。同時，即使為了進一步節省燃油，使小發動機驅功率與空載負荷嚴格匹配，因為電動輔助力裝置輔助驅動，在任何路況條件下都會能夠滿足車輛正常行駛的動力需要。所以，本發明技術不但消化了上述各種過剩產能，解決了上述各種問題，而且能夠以電部分取代燃油，也有利於減少PM2.5和其它燃油汙染物排放，改善大氣環境。存儲智能電網低谷電一方面可以提高電網運行效率和效益，另一方面，使所述充電站或者經營所述充電裝置的商戶有可觀利潤可賺，有利於廣布充電站和充電裝置，也有利於降低充電成本，鼓勵充分利用電助力裝置，是保障該技術得到推廣應用的最關鍵條件。因此，具有能夠顯著節省燃油，增加運輸效益，又不降低行車性能，優化能源結構，降低物流成本和穩定物價，改善大氣環境的優點。
[0006]作為優化，所述小發動機根據所配卡車空載負荷精確配置經濟省油功率，這樣因為所述電動輔助力裝置輔助作用，不會出現動力不足，行駛性能差的問題；電動輔助力裝置的驅動與所述小發動機的驅動為串聯式驅動、或者並聯式驅動、或者混聯式驅動。所述超級電容蓄電站或者蓄電裝置儘可能多地配置在載重貨車依靠的停車場、加油站、路邊飯店、維修站、高速公路服務區、路邊專門設置的充電站，或者利用閒置建築物和停車空間專門設置的載重貨車充電、停車、維護等多功能服務站。更優選所述小發動機根據所配卡車空載在常規道路上的行駛負荷精確配置經濟省油功率。
[0007]作為優化，所述載重卡車配有能夠回收車在制動或慣性滑行中釋放出的多餘能量的制動能量回收系統，所述制動能量回收系統向所述超級電容蓄電電源裝置補充電能。所述載重卡車的貨箱為帶頂棚的貨箱時，貨箱頂棚上配置有太陽能電池板，所述太陽能電池板通過必要的充電電路向所述超級電容蓄電電源裝置充電。所述帶頂棚的貨箱兩側壁上半部配置有太陽能電池板，所述太陽能電池板通過所述充電電路向所述超級電容蓄電電源裝置充電。優選所述貨箱兩側壁太陽能電池板配置在鉸接在貨箱頂棚與側壁之間的鉸接軸上的翻轉式鉸接架上，所述翻轉式鉸接架配有自動翻轉驅動機構，所述自動翻轉驅動機構為液壓驅動或者氣壓驅動或者為電機帶動機構支撐機構驅動，所述電機帶動機構支撐機構驅動為電機驅動配置在貨箱側壁內的螺杆，所述螺杆制有相對布置的兩段絲扣，每段絲扣上各自配置一個位於滑配限位槽內的絲帽，所述滑配限位槽只允許絲帽沿螺杆軸向方向滑動，不允許線帽繞軸轉動。每個絲帽上各自鉸接一個頂杆，兩個頂杆頂部共同鉸接一個固裝在所述翻轉式鉸接架上的鉸接頭上。所述螺杆順時針旋轉時，所述兩個絲帽之間距離縮短，帶動頂杆頂起鉸接頭，鉸接頭進一步頂起翻轉式鉸接架和其上面的太陽能電池板，直至太陽電池板翻轉到水平狀態為止，這樣在停車空間允許時，可以展開太陽能電池板，最大限度地為所述超級電容蓄電電源裝置充電，當然，如果太陽照度允許不展開時，側壁上的太陽能電池板也可以進行充電。需要放下側壁太陽能電池板時，只需要逆時針旋轉螺杆即可，非常方便使用。更優選翻轉式鉸接架與貨箱側壁之間配置手動鎖定機構，即翻轉式鉸接架與貨箱側壁扣合時，手動鎖定或者手動解鎖，所述手動鎖定機構優選帶回位彈簧的手動鎖銷。
[0008]作為優化，所述動能量回收系統包括與車型相適配的發電機，所述超級電容蓄電電源裝置以及可以監視蓄電電源裝置電量的智能電源管理系統。
[0009]作為優化，所述制動能量回收系統只有在應用制動時或發動機處於超速狀態時才會將發動機輸出的動能轉化成電能向所述超級電容蓄電電源裝置充電；所述發電機會在發動機輸出功率，即加速或牽引汽車時自動與發動機脫離:所述發動機為大發動機或者小發動機或者小發動機和大發動機。當所述制動能量回收系統只配置在小發動機上時，即以小發動機為整車主動力源，電動輔助力裝置輔助小發動機驅動與所述制動能量回收系統共同配合起對動力和負載「消峰平谷」的作用，實現了最優的驅動效率。當大小發動機都配置所述制動能量回收系統時，優選所述大發動機與小發動機並列配置電動輔助力裝置；優選所述大發動機精確按照所述載重卡車滿載總質量的行駛負荷配置發動機功率，更優選優選所述大發動機按照所述載重卡車滿載總質量在常規道路上的行駛負荷精確配置發動機功率。這樣能夠在保障正常行駛性能的前提下，進一步節省燃油。
[0010]作為優化，所述電動輔助力裝置的驅動電機通過超越傳動機構與所述小發動機的曲軸相連或者與所述小發動機驅動的變速箱輸出軸相連。所述超越傳動機構的作用是當所述小發動機的曲軸或者所述小發動機驅動的變速箱輸出軸轉速低於驅動電機轉速時，所述超越傳動機構起正常的傳動作用；所述超越傳動機構的作用是當所述小發動機的曲軸或者所述小發動機驅動的變速箱輸出軸轉速高於驅動電機轉速時，所述超越傳動機構起非正常的非傳動作用，即所述小發動機的曲軸或者所述小發動機驅動的變速箱輸出軸超越驅動電機速度，所述超越傳動機構斷開前後傳動關係。
[0011]作為優化，所述電動輔助力裝置的驅動電機為ISG電機；所述小發動機曲軸端配置被動皮帶輪或者所述小發動機驅動的變速箱輸出軸配置被動皮帶輪，所述電動輔助力裝置的驅動電機輸出軸端配置主動皮帶輪，所述主動皮帶輪通過傳動皮帶驅動所述被動皮帶輪，所述主動皮帶輪和被動皮帶輪其中一個為具有超越傳動功能的超越皮帶輪。
[0012]作為優化，所述小發動機輸出端配置有扭矩傳感器:當扭矩傳感器測得的扭矩達到或者大於設定值時，扭矩傳感器即通過所述電動輔助力裝置配置的控制器啟動所述電動輔助力裝置的驅動電機對所述小發動機進行輔助驅動；當扭矩傳感器測得的扭矩降到或者小於設定值時，扭矩傳感器即通過所述電動輔助力裝置配置的控制器關閉所述電動輔助力裝置的驅動電機，停止對所述小發動機進行的輔助驅動。
[0013]作為優化，所述載重卡車包括車梁和配置在車梁上的駕駛室和貨箱，所述駕駛室底部配置所述大發動機和變速箱，所述小發動機和所述超級電容蓄電電源裝置及所述電動輔助力裝置配置在所述駕駛室與貨箱之間的車梁上。優選所述電動輔助力裝置和所述小發動機在所述車梁的橫向一邊上下配置，所述超級電容蓄電電源裝置配置在與之相對的另一邊。兩邊之間配置隔熱板。兩邊設備各自配置外罩箱體。為提供配置所述所述小發動機和所述超級電容蓄電電源裝置及所述電動輔助力裝置的空間，可以將貨箱向後適當位移。所述超級電容蓄電電源裝置可以配置方便與蓄電站替換的模塊化的電容蓄電組，這樣就可以不用等待充電，到充電站直接更換模塊化的電容蓄電組即可。所述駕駛室頂棚上配置太陽能電池板，所述太陽能電池板通過必要的充電電路向所述超級電容蓄電電源裝置充電。
[0014]作為優化，所述大發動機通過大離合器連接所述變速箱的輸入軸前端，所述小發動機通過小離合器連接所述變速箱的輸入軸後端，輸入軸前端段和所述輸入軸後端段或者所述大離合器與輸入軸前端之間和所述小離合器與輸入軸後端之間都分別配置有前後各一個能夠切斷或者建立大發動機、小發動機與變速箱傳動關係的傳動轉換器，所述前後傳動轉換器配置有手控或者電控聯動操控機構，所述聯動是所述聯動操控機構操作前傳動轉換器建立所述大離合器與所述變速箱之間的前傳動關係時，必然同時操作後傳動轉換器切斷所述小離合器與所述變速箱之間的後傳動關係；所述聯動操控機構操作前傳動轉換器切斷所述大離合器與所述變速箱之間的前傳動關係時，必然同時操作後傳動轉換器建立所述小離合器與所述變速箱之間的後傳動關係；所述大小離合器通過並聯傳動連接配置同一離合器踏板或者所述大小離合器通過可手動選擇大小離合器的可變傳動連接配置同一離合器踏板。即通過手動可以選擇離合器踏板僅操控大離合器或者僅操控小離合器。所述大小發動機共用同一變速箱，還並列配用同一油門踏板、變速箱。所述大小發動機共用同一儀錶盤和其它操控設備，但是行車電腦根據適用的發動機自動切換需要特別針對大小發動機的程序和數據系統。當然還可以大小發動機分別通過超速傳動裝置和各自離合裝置及傳動轉換器連接變速箱，這樣可以在載重量大時並用大小發動機和所述電動輔助力裝置三種驅動，還可相應減小大發動機的功率，根據載重負荷精確選擇小發動機單獨驅動、小發動機加電動輔助力裝置雙驅動、小發動機加電動輔助力裝置和大發動機三驅動，能夠進一步減少燃油消耗，使載重上車更為經濟環保！
[0015]採用上述技術方案後，本發明基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統具有能夠充分利用載重發動機的過剩產能優勢和電網低谷電富餘優勢，拓展清潔無汙染電力能源新內需、優化能源結構，顯著節省燃油，減輕汙染，解決燃油短缺問題，又不降低行車性能，顯著提高運輸效益，實現產業結構優化及獲得經濟效益和環境效益雙贏的優點。
【具體實施方式】
[0016]本發明基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統在標配大發動機的載重卡車上配置與空載負荷相匹配的配有電動輔助力裝置的小發動機，優選所述小發動機根據所配卡車空載負荷精確配置經濟省油功率；所述小發動機與所述標配大發動機以可選擇替換的方式驅動載重卡車:載重行駛時，由標配大發動機驅動，空車行駛時，由小發動機驅動；在小發動機驅動空載卡車行駛時，在遇到小發動機驅動力不足的情況下，所述電動輔助力裝置由手動或者自動開啟對小發動機進行助力，待到小發動機驅動力不足情況解除時，所述電動輔助力裝置由手動或者自動停止對小發動機助力；所述電動輔助力裝置配有存儲智能電網低谷電的由超級電容蓄電站或者蓄電裝置充電的超級電容蓄電電源裝置。
[0017]電動輔助力裝置的驅動與所述小發動機的驅動為串聯式驅動、或者並聯式驅動、或者混聯式驅動。優選所述電動輔助力裝置的驅動電機通過超越傳動機構與所述小發動機的曲軸相連或者與所述小發動機驅動的變速箱輸出軸相連。更優選所述電動輔助力裝置的驅動電機為ISG電機；所述小發動機曲軸端配置被動皮帶輪或者所述小發動機驅動的變速箱輸出軸配置被動皮帶輪，所述電動輔助力裝置的驅動電機輸出軸端配置主動皮帶輪，所述主動皮帶輪通過傳動皮帶驅動所述被動皮帶輪，所述主動皮帶輪和被動皮帶輪其中一個為具有超越傳動功能的超越皮帶輪。最優選所述小發動機輸出端配置有扭矩傳感器:當扭矩傳感器測得的扭矩達到或者大於設定值時，扭矩傳感器即通過所述電動輔助力裝置配置的控制器啟動所述電動輔助力裝置的驅動電機對所述小發動機進行輔助驅動；當扭矩傳感器測得的扭矩降到或者小於設定值時，扭矩傳感器即通過所述電動輔助力裝置配置的控制器關閉所述電動輔助力裝置的驅動電機，停止對所述小發動機進行的輔助驅動。
[0018]所述載重卡車配有能夠回收車在制動或慣性滑行中釋放出的多餘能量的制動能量回收系統，所述制動能量回收系統向所述超級電容蓄電電源裝置補充電能。優選所述動能量回收系統包括與車型相適配的發電機，所述超級電容蓄電電源裝置以及可以監視蓄電電源裝置電量的智能電源管理系統。最優選所述制動能量回收系統只有在應用制動時或發動機處於超速狀態時才會將發動機輸出的動能轉化成電能向所述超級電容蓄電電源裝置充電:所述發電機會在發動機輸出功率，即加速或牽引汽車時自動與發動機脫離；所述發動機為大發動機或者小發動機和大發動機。
[0019]所述載重卡車包括車梁和配置在車梁上的駕駛室和貨箱，所述駕駛室底部配置所述大發動機和變速箱，所述小發動機和所述超級電容蓄電電源裝置及所述電動輔助力裝置配置在所述駕駛室與貨箱之間的車梁上。具體是所述大發動機通過大離合器連接所述變速箱的輸入軸前端，所述小發動機通過小離合器連接所述變速箱的輸入軸後端，輸入軸前端段和所述輸入軸後端段或者所述大離合器與輸入軸前端之間和所述小離合器與輸入軸後端之間都分別配置有前後各一個能夠切斷或者建立大發動機、小發動機與變速箱傳動關係的傳動轉換器，所述前後傳動轉換器配置有手控或者電控聯動操控機構，所述聯動是所述聯動操控機構操作前傳動轉換器建立所述大離合器與所述變速箱之間的前傳動關係時，必然同時操作後傳動轉換器切斷所述小離合器與所述變速箱之間的後傳動關係；所述聯動操控機構操作前傳動轉換器切斷所述大離合器與所述變速箱之間的前傳動關係時，必然同時操作後傳動轉換器建立所述小離合器與所述變速箱之間的後傳動關係:所述大小離合器通過並聯傳動連接配置同一離合器踏板或者所述大小離合器通過可手動選擇大小離合器的可變傳動連接配置同一離合器踏板。
【權利要求】
1.一種基於智能電網的節能增效載重卡車運輸系統，其特徵在於在標配大發動機的載重卡車上配置與空載負荷相匹配的配有電動輔助力裝置的小發動機，所述小發動機與所述標配大發動機以可選擇替換的方式驅動載重卡車:載重行駛時，由標配大發動機驅動，空車行駛時，由小發動機驅動；在小發動機驅動空載卡車行駛時，在遇到小發動機驅動力不足的情況下，所述電動輔助力裝置由手動或者自動開啟對小發動機進行助力，待到小發動機驅動力不足情況解除時，所述電動輔助力裝置由手動或者自動停止對小發動機助力；所述電動輔助力裝置配有存儲智能電網低谷電的由超級電容蓄電站或者蓄電裝置充電的超級電容蓄電電源裝置。
2.根據權利要求1所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述小發動機根據所配卡車空載負荷精確配置經濟省油功率；電動輔助力裝置的驅動與所述小發動機的驅動為串聯式驅動、或者並聯式驅動、或者混聯式驅動。
3.根據權利要求1所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述載重卡車配有能夠回收車在制動或慣性滑行中釋放出的多餘能量的制動能量回收系統，所述制動能量回收系統向所述超級電容蓄電電源裝置補充電能。
4.根據權利要求3所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述動能量回收系統包括與車型相適配的發電機，所述超級電容蓄電電源裝置以及可以監視蓄電電源裝置電量的智能電源管理系統。
5.根據權利要求4所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述制動能量回收系統只有在應用制動時或發動機處於超速狀態時才會將發動機輸出的動能轉化成電能向所述超級電容蓄電電源裝置充電；所述發電機會在發動機輸出功率，即加速或牽弓丨汽車時自動與發動機脫離；所述發動機為大發動機或者小發動機或者小發動機和大發動機。
6.根據權利要求1或者2或者3或者4或者`5所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述電動輔助力裝置的驅動電機通過超越傳動機構與所述小發動機的曲軸相連或者與所述小發動機驅動的變速箱輸出軸相連。
7.根據權利要求6所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述電動輔助力裝置的驅動電機為ISG電機；所述小發動機曲軸端配置被動皮帶輪或者所述小發動機驅動的變速箱輸出軸配置被動皮帶輪，所述電動輔助力裝置的驅動電機輸出軸端配置主動皮帶輪，所述主動皮帶輪通過傳動皮帶驅動所述被動皮帶輪，所述主動皮帶輪和被動皮帶輪其中一個為具有超越傳動功能的超越皮帶輪。
8.根據權利要求7所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述小發動機輸出端配置有扭矩傳感器:當扭矩傳感器測得的扭矩達到或者大於設定值時，扭矩傳感器即通過所述電動輔助力裝置配置的控制器啟動所述電動輔助力裝置的驅動電機對所述小發動機進行輔助驅動；當扭矩傳感器測得的扭矩降到或者小於設定值時，扭矩傳感器即通過所述電動輔助力裝置配置的控制器關閉所述電動輔助力裝置的驅動電機，停止對所述小發動機進行的輔助驅動。
9.根據權利要求1或者2或者3或者4或者5所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述載重卡車包括車梁和配置在車梁上的駕駛室和貨箱，所述駕駛室底部配置所述大發動機和變速箱，所述小發動機和所述超級電容蓄電電源裝置及所述電動輔助力裝置配置在所述駕駛室與貨箱之間的車梁上。
10.根據權利要求9所述載重卡車運輸系統，其特徵在於所述大發動機通過大離合器連接所述變速箱的輸入軸前端，所述小發動機通過小離合器連 接所述變速箱的輸入軸後端，輸入軸前端段和所述輸入軸後端段或者所述大離合器與輸入軸前端之間和所述小離合器與輸入軸後端之間都分別配置有前後各一個能夠切斷或者建立大發動機、小發動機與變速箱傳動關係的傳動轉換器，所述前後傳動轉換器配置有手控或者電控聯動操控機構，所述聯動是所述聯動操控機構操作前傳動轉換器建立所述大離合器與所述變速箱之間的前傳動關係時，必然同時操作後傳動轉換器切斷所述小離合器與所述變速箱之間的後傳動關係:所述聯動操控機構操作前傳動轉換器切斷所述大離合器與所述變速箱之間的前傳動關係時，必然同時操作後傳動轉換器建立所述小離合器與所述變速箱之間的後傳動關係；所述大小離合器通過並聯傳動連接配置同一離合器踏板或者所述大小離合器通過可手動選擇大小離合器的可變傳動連接配置同一離合器踏板。
【文檔編號】B60K6/24GK103522888SQ201310373000
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】張金波 申請人:國網吉林省電力有限公司遼源供電公司, 國家電網公司