CN206067519U - 一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，包括底盘(10)和安装在底盘(10)前部的驾驶室(9)，其特征在于，还包括微型涡轮轴发动机(1)、发电机(3)、电池组(2)和驱动电机(6)，所述的微型涡轮轴发动机(1)安装在驾驶室(9)下的底盘(10)上；所述的发电机(3)转子与微型涡轮轴发动机(1)的输出轴相连；所述的电池组(2)布置安装在卡车底盘(10)结构框架之间；所述的驱动电机(6)驱动用于车轮转动。本实用新型的微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，采用燃气轮机作为动力源，具有能源转换效率高、操作性能好、传动布局合理化程度高、续航里程远和车身结构强度高的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于卡车技术领域，特别涉及一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车。
背景技术
现代卡车主要以柴油发动机为动力源，燃烧燃料产生动力，然后通过传动系驱动车轮带动汽车行驶。柴油机热效率高，功率大，寿命长，燃料单耗低，动力性能好，比较经济，故应用日趋广泛。但是柴油含有的杂质较多，燃烧时容易产生烟尘，造成空气污染，因此近年中在西欧各国包括汽车在内燃烧柴油的机器必须装滤尘器才可使用。在将柴油作为燃料以外，近些年也出现了以天然气(CNG、LNG)作为燃料的卡车，体现出来较好的环保性、安全性、经济性、实用性以及动力性。
纯电动卡车为插电式设计，需要使用充电桩和发电机组进行充电。需要固定充电地点，受充电速度的限制。并且电池组体积重量庞大。
混合动力卡车主要是柴油发动机与电动机并联，柴油机与电动机可以单独或混合工作。它既有传统活塞发动机又有电动机两套动力***的新型卡车。现有的混合动力卡车一般采用机械动力混合结构，具有两套完整的动力***，包括离合器、变速箱、差速器等，结构较复杂，电池能量很小，只起到辅助驱动和刹车能量回收的作用。
而一种串联式的HEV即增程式电动卡车采用电机直驱，结构简单，电池处于良性平台浅充放，保证了电池的使用寿命。电池容量大，能进行纯电模式行驶。发动机一直处于最佳工作状态，排放小、效率高。具有外接充电方式，能利用夜间的低价低谷电充电。现有的增程式电动车，都是以活塞式发动机作为充电机使用，活塞式发动机的热效率与燃气轮机的热效率有着巨大的差异，传统的活塞式内燃机作为动力，发动机结构体积庞大，使得增程式电动车动力***的整体效率低下。因此，使用燃气轮机为增程式电动车发电，拥有广阔的应用前景。
实用新型内容
本实用新型的实用新型目的是提供一种使用空气轴承的高速微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，采用燃气轮机作为动力源并布置在卡车驾驶室下方、底盘前端的对称中心线上的位置，燃气轮机的输出轴纵置，具有能源转换效率高、操作性能好、传动布局合理化程度高、续航里程远和车身结构强度高的特点。
本实用新型的具体技术方案是一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，包括底盘和安装在底盘前部的驾驶室，其特征在于，
还包括微型涡轮轴发动机、发电机、电池组和驱动电机，
所述的微型涡轮轴发动机安装在驾驶室下的底盘上；
所述的发电机转子与微型涡轮轴发动机的输出轴相连；
所述的电池组布置安装在卡车底盘结构框架之间；
所述的驱动电机驱动用于车轮转动。
更进一步地，所述的微型涡轮轴发动机的输出轴轴线位于汽车车身的对称平面上。
更进一步地，还包括储气罐，所述的储气罐安装在驾驶室的后方，位于底盘之上和驾驶室与货箱之间。
更进一步地，还包括两个位于电池两侧的散热器，所述的电池组位于驾驶室之后的底盘中部位置，散热器的进风格栅分别对称地设置在车辆前方车灯的下方，散热器的冷风通道直接通向电池组，利用车辆行驶过程中的冷风对电池组进行实时的冷却降温。
更进一步地，还包括进气箱，所述的进气箱与微型涡轮轴发动机的空气进口连通，进气箱通过管道与驾驶室前端的进气格栅连通。
更进一步地，所述的电动卡车具有两组后轮，所述的驱动电机有二个，分别位于两组后轮之间的底盘上，分别通过二个变速器驱动两组后轮转动。
更进一步地，还包括整车控制器、电池控制器、逆变器和燃气控制器，所述的整车控制器包含变流器，所述的发电机为三相高速永磁电机，该三相高速永磁电机的三相输出端与所述的变流器的三相端连接，变流器的直流端分别与所述的电池控制器和所述的逆变器的直流输入端连接，逆变器的三相输出端与所述的驱动电机的三相端连接；
所述的燃气控制器控制微型涡轮轴发动机燃烧室燃气的添加。
更进一步地，所述的电动卡车的前悬架为单前桥用前悬架，后悬架为双后驱动桥用悬架。
本实用新型的有益效果是本实用新型的微型涡轮轴发动机增程的电动卡车与现有技术相比，具有如下优点：
1)提供电能的发电机组是微型燃气轮机，通过创新与优化，具有高功重比，低功耗，低排放，低噪音震动，易于维护寿命长的特性。燃气轮机还具有功率密度、能量密度大，运转平顺噪音低的优势。在一般情况下，同等能量效率的燃气轮机总成体积只有活塞式发动机的一半左右，这是由燃气轮机本身所具有的连续热力学循环本质所决定的。其热效率甚至可达到30％—60％，远远高于活塞式发动机；
2)本实用新型完全不需要使用尾气处理***。在微型涡轮轴发动机的整个燃烧过程中，柴油发动机的燃烧过程被连续的、不间断的涡轴燃烧室所替代，燃烧过程是没有间断的。同样，燃烧室具有一定的长度，整个燃烧室可以提供足够长的时间供给燃油充分的燃烧，且氧气充足，足够整个氧化反应完全进行。因此，微型涡轮轴发动机的燃烧排放产物结构是大大优于传统活塞式发动机的，大约相当于欧五标准的1/10-1/20。同时也避免了活塞式发动机的一整套尾气处理***，更无需维护和保养尾气处理***。因而，也规避了因车辆尾气处理***失效而造成的环境污染，真正做到了从根源上改善排放，提高环保性能；
3)在保证长距离续航的前提下，可以大幅削减整车携带电池的总量。最终，可以用电动卡车约四分之一的电池量，满足车辆的电能存储需要。整车重量增加了发电机和燃料***，但是电池大量削减，总质量减轻；
4)在燃气轮机空气进口前采用了进气箱，能够快速足量地为微型涡轮轴发动机发动机补充燃烧所需空气，满足使用要求；
5)如果还是采用一般的直线形式布置微型涡轮轴发动机和发电机，即在一条直线上布置进气、压缩、燃烧、涡轮及涡轮输出轴后的发电机，会造成布置空间需求过大，无法满足卡车上的布置要求。因此，将发电机布置在微型涡轮轴发动机进气口处，可极大地减少微型涡轮轴发动机和发电机的整个安装体积；
6)发动机置于卡车前方、驾驶室下方，采用增程式模式，由发电机用电缆将电能输送到后轮的驱动电机，没有了多余的变离合、变速装置和转动轴，结构简单。同事将锂电池置于卡车车架中间，更加安全、可靠；
7)本实用新型拥有2-4个驱动电机，布置在卡车后轮；通过变速器可分别驱动两组后轮独立转动。驱动电机在整车控制器的控制下，实现转速的变化，进而实现对一种增程式电动车的驱动；
8)所述的前悬架为单前桥用前悬架，后悬架为双后驱动桥用悬架。横向刚度大、抗侧倾性能优异、抓地性能好、路感清晰。
附图说明
图1为本实用新型的微型涡轮轴发动机增程的电动卡车的俯视图；
图2为本实用新型的微型涡轮轴发动机增程的电动卡车的正视图；
图3为本实用新型的微型涡轮轴发动机增程的电动卡车的立体示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步地描述。
如附图1－3所示，本实用新型的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，包括微型涡轮轴发动机1、电池组2、发电机3、整车控制器4、燃气控制器5、驱动电机6、电池控制器7、储气罐8、散热器11、进气箱12、发动机控制器13、逆变器14和解压阀15。
所述的驾驶室9、底盘10形成卡车车身。驾驶室为金属钣金制作，卡车底盘由铸钢制造。卡车前悬架为单前桥用前悬架，后悬架为双后驱动桥用悬架。
所述的微型涡轮轴发动机1安装在卡车前端、驾驶室下方的卡车车架上，微型涡轮轴发动机的输出轴轴线位于汽车车身的对称平面上，微型涡轮轴发动机的空气进口朝向车头；并且发电机3也是位于微型涡轮轴发动机1的后侧，这样，微型涡轮轴发动机1的空气进口实际为一个环形的套管，套管的中心位置布置发电机3，经套管吸入的空气通过微型涡轮轴发动机1的压气机压缩进入燃烧室燃烧，推动涡轮作功，涡轮的输出轴与发电机3的转子轴相连，微型涡轮轴发动机1的转轴和发电机3的转子轴安装在空气轴承上。
所述的进气箱12布置在微型涡轮轴发动机1的前方，与微型涡轮轴发动机1的空气进口连通，进气箱12通过管道与驾驶室前端的车身覆盖件上的进气格栅连通，通过对称的两根管道与进气箱12连通。
所述的发电机3转子与微型涡轮轴发动机1)的输出轴相连。
所述的电池组2布置安装底盘10中间的卡车车架上。
发电机3将电力存储在电池组2中，电池组2分别与电池控制器7和驱动电机6相连，电池控制器7用于对电池输出功率的调节和控制。
电池组2频繁充放电的过程中会产生的大量的热，因此，还设置了散热器11，两个散热器的进风格栅分别设置在车辆的左右两侧，散热器11的冷风通道直接通向电池组2，利用车辆行驶过程中的冷风，对电池组进行实时的冷却降温。
所述的驱动电机6有两个，分别布置在卡车两组后轮之间，通过变速器可分别驱动两组后轮独立转动。驱动电机6为高压直流高扭电机。驱动电机6的电机控制器在整车控制器4的控制下，实现转速的变化，进而实现对一种增程式电动卡车的驱动。
所述的储气罐8布置安装在驾驶室9后方的汽车车架上，并且通过支架架起，安全、稳定。
本实用新型的电动卡车可采用液态燃料或气态燃料两种能源***，包括汽油、柴油和压缩天然气CNG和液化天然气LNG等。对于CNG***，储气罐8为高压容器，储存压力为20MPa。储气罐8通过管路与发动机天然气进气口连接，在发动机天然气进气口之前具有防冻泄压阀，该防冻泄压阀使用水浴循环加热，热源来自于本车上其它发热部件。对于LNG***，储气罐8为保温罐，发动机需要进气时打开热阀，使液化气吸热后气化，并采用增加器加压至0.5MPa，热阀的给热量用电子控制。
所述的整车控制器4位于驾驶室下方、底盘前方的车架上。电池控制器7位于电池组2的附近。所述的整车控制器4除了控制整车的转向***和制动***，还通过电机控制器分别对三个驱动电机6的扭矩的分配以控制整车的行驶***，以及连接微型涡轮轴发动机1的燃气控制器5以控制微型涡轮轴发动机1燃烧室燃气的添加来改变微型涡轮轴发动机1的动力输出，所述的燃气控制器5位于所述的微型涡轮轴发动机1前方。
整车控制器4还与电池控制器7的控制端连接。整车控制器4包含变流器，所述的发电机3为三相高速永磁电机，发电机3的轴承为空气轴承。该三相高速永磁电机的三相输出端与所述的变流器的三相端连接，变流器的直流端分别与所述的电池控制器7和所述的逆变器14的直流输入端连接，逆变器14的三相输出端与所述的驱动电机6的三相端连接。在微型涡轮轴发动机1启动时，由电池组2经电池控制器7和变流器驱动发电机3转动，以使微型涡轮轴发动机1获得初始启动的转速。
发电机3主要提供整车的电力，能量流向有两条途径，分别为电池组2和驱动电机6。这就意味着，微型涡轮轴发动机1可以单独给电池组2充电，不供应驱动电机6电能；发电机3或者按照电控比例整车控制器4的中央控制电路运算控制，同时把额定功率的电能输送给驱动电机6和电池组2；甚至在电池组2完全没有电能储备，有要求最大功率使用驱动电机6的情况下，发电机3可以完全将所有电能提供给驱动电机6使用，暂时不进行电池充电，以保障最强动力性能。因此，本实用新型所示的增程式电动卡车分为一下几种工作模式：
1.静止充电模式，在驱动电机6不工作，车辆停止的状态下，通过整车控制器4的中央控制电路让发电机3对电池组2进行缓冲电或快充电(取决于使用者的需求)。
2.行进充电模式，驱动电机6标准功率工作，发电机3对电池组2供电，当驱动电机6超高功率工作，发电机3和电池组2同时对驱动电机6供电，瞬间爆发极高整车性能。
3.电池耗尽，但要求高性能行驶(高速公路路况)，发电机3的60-100kw大功率直流直接驱动电动机，提供80-100km/h定工况巡航速度，不对电池组2充电，待驱动电机6能量消耗需求降低，车辆自动转入行进充电模式，车辆停止后，自动转入静止充电模式。
Claims (8)
1.一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，包括底盘(10)和安装在底盘(10)前部的驾驶室(9)，其特征在于，
还包括微型涡轮轴发动机(1)、发电机(3)、电池组(2)和驱动电机(6)，
所述的微型涡轮轴发动机(1)安装在驾驶室(9)下的底盘(10)上；
所述的发电机(3)转子与微型涡轮轴发动机(1)的输出轴相连；
所述的电池组(2)布置安装在卡车底盘(10)结构框架之间；
所述的驱动电机(6)驱动用于车轮转动。
2.如权利要求1所述的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，其特征在于，所述的微型涡轮轴发动机(1)的输出轴轴线位于汽车车身的对称平面上。
3.如权利要求1所述的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，其特征在于，还包括储气罐(8)，所述的储气罐(8)安装在驾驶室(9)的后方，位于底盘(10)之上和驾驶室(9)与货箱之间。
4.如权利要求1所述的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，其特征在于，还包括两个位于电池两侧的散热器(11)，所述的电池组(2)位于驾驶室(9)之后的底盘(10)中部位置，散热器(11)的进风格栅分别对称地设置在车辆前方车灯的下方，散热器(11)的冷风通道直接通向电池组(2)，利用车辆行驶过程中的冷风对电池组进行实时的冷却降温。
5.如权利要求1所述的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，其特征在于，还包括进气箱(12)，所述的进气箱(12)与微型涡轮轴发动机(1)的空气进口连通，进气箱(12)通过管道与驾驶室(9)前端的进气格栅连通。
6.如权利要求1所述的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，其特征在于，所述的电动卡车具有两组后轮，所述的驱动电机(6)有二个，分别位于两组后轮之间的底盘(10)上，分别通过二个变速器驱动两组后轮转动。
7.如权利要求1-6任一一项所述的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，其特征在于，还包括整车控制器(4)、电池控制器(7)、逆变器(14)和燃气控制器(5)，所述的整车控制器(4)包含变流器，所述的发电机(3)为三相高速永磁电机，该三相高速永磁电机的三相输出端与所述的变流器的三相端连接，变流器的直流端分别与所述的电池控制器(7)和所述的逆变器(14)的直流输入端连接，逆变器(14)的三相输出端与所述的驱动电机(6)的三相端连接；
所述的燃气控制器(5)控制微型涡轮轴发动机(1)燃烧室燃气的添加。
8.如权利要求7所述的一种微型涡轮轴发动机增程的电动卡车，其特征在于，所述的电动卡车的前悬架为单前桥用前悬架，后悬架为双后驱动桥用悬架。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109435708A (zh) * | 2018-07-06 | 2019-03-08 | 至玥腾风科技投资集团有限公司 | 一种增程式电动客车 |
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2016
- 2016-09-28 CN CN201621090525.XU patent/CN206067519U/zh active Active
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| CN109435708A (zh) * | 2018-07-06 | 2019-03-08 | 至玥腾风科技投资集团有限公司 | 一种增程式电动客车 |
| CN109435708B (zh) * | 2018-07-06 | 2024-03-19 | 刘慕华 | 一种增程式电动客车 |
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