一種混合推進系統（8），用于在正常載荷條件和高速公路速度下給例如美國交通部8級半拖車卡車的車輛（V）提供動力，該系統包括內燃發動機（14），由內燃發動機（14）供給動力的AC發電機（20），DC電池組（26，28），AC/DC控制器（22），和動力系輛（V）的動力系（33）的AC電動馬達（32）。AC發電機（20）和DC電池組（26，28）對AC/DC控制器（22）提供輸入，該AC/DC控制器又從DC電池組（26，28）經由DC電路將DC輸入到AC，從而從AC/DC控制器（22）輸出到電動馬達（32）的輸出是用于給車輛（V）提供動力的AC。DC電池組（26，28）可以包括薄板富液式鉛酸電池并且可以串連、平行和串連和平行的組合式連接。車輛（V）可以被重新改裝以結合推進系統（8）。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于給車輛供電的碳氫燃料電系列混合推進系統，尤其涉及用于給重型車輛，例如在正常載荷條件和高速下的8級運輸(8D0T classified)半拖車卡車供電的這種推進系統。
技術介紹
混合電車(HEV)是通過電動馬達和內燃(IC)發動機供電的車輛，包括柴油發動機或其他碳氫或化石燃料發動機。在柴油電系列混合推進系統中，柴油發動機不直接連接到用于機械驅動動力的變速器。而是，由IC發動機產生的能量通過發電機轉換為電能，該發 電機重新使得電池充電，以便對一個或多個電動馬達提供電力。電動馬達系統提供使車輪轉動的扭矩。因為IC發動機不直接連接到車輪，IC發動機可以在最優速率下進行操作并且能自動地或手動地切斷，用于車輛的臨時全電子零排放操作。傳統的柴油電系列混合推進系統通常被很好地用于輕量型往返車輛和起停運輸公交車。目前，沒有諸如半拖車卡車的美國運輸部8級公路運輸車輛，該半拖車卡車在正常載荷(重力)條件下使用柴油電系列混合推進系統作為動力源，其中正常載荷(能力)條件能夠在一延長的時間段內保持高速。這部分地由于運輸工業的動力要求，并且部分地代表沒有滿足美國運輸部8級車輛要求的目前電池技術。當前，考慮到具有IC發動機動力系系統的這種車輛的操作的可靠性和成本優點，運輸工業依賴于IC發動機動力系系統作為美國運輸部8級車輛的推進系統。
技術實現思路
傳統的美國運輸部8級車輛IC發動機動力系在它們使用化石燃料用于產生機械能時不是非常有效，例如，效率為38%或者更少。傳統的美國運輸部8級車輛在正常載荷條件和高速公路速度下每加侖柴油燃料平均行駛5. 5公里。相反，目前獲得的大多數電子裝置在它們將電力轉換為機械能的轉換中具有例如92% - 97%的范圍的相對高的效率范圍。通過移除馬達動力系輛中的IC發動機驅動馬達并且使用外電力對電子驅動馬達供電，可以從給定的化石燃料中獲得更大的燃料效率。在最佳功率曲線和rpm設置下操作動力，同時產生由驅動馬達使用的電流并且通過計算機驅動馬達控制器控制電流，可以導致與典型的IC發動機動力系相比的最佳效率。因此，需要提供一種系統，該系統在有利的功率曲線和rpm設置下操作動力，同時產生由驅動馬達使用的電流并且通過計算機驅動馬達控制器控制電流，可以導致與典型的IC發動機動力系相比的有利效率，以便獲得與典型的IC發動機動力系相比的有利效率。通常，柴油電系列混合車輛的當前設計使用電池組作為主電源來驅動馬達。然而，目前的電池技術典型地為柴油電系列混合推進系統的有限設計結構。為了克服這些限制，外用電池材料通常用于這些電動推進系統。外用電池材料的示例包括鋰鈷氧化物、鋰錳、鎳鎘合金和鎳鈷錳合金。設計有這些外用材料的電池組導致用于推進系統的深的電池排放循環。設計有這些外用材料的電池組已經用作用于電動車輛的主電源，或者功率被引導通過電池組直到電動驅動馬達。以這種方式使用電池需要單個電池的深的排放循環能力，以便在正常速度和范圍下動力系輛。這對于需要越來越多的外用材料的電池來說提供了很大的需求，以便增加電池的性能。這些外用材料，當對電動推進系統提供一些益處的同時，是昂貴的并且給電池管理系統帶來復雜性。至今，傳統的柴油電混合推進系統被限制在電子模式上操作的大約35mph的速度。典型地，柴油電機保持連接到驅動系統并且以大于35mph的速度動力系輛，而電動馬達以大于35mph的速度切斷動力系并且在車輛在35mph以上運行時可以僅僅提供很少量的電力。由于電力馬達即使在它不用于給車輛提供電力的情況下也持續運轉，因而該類型的混合設計給動力系增加了額外的負載。需要提供用于美國交通部8級車輛，諸如在與傳統類型車輛相比具有更大效率下運行的公路卡車的碳氫燃料電系列混合推進系統。本專利技術可以提供IC發動機供電的車輛，該IC發動機供電的車輛導致與傳統IC發動機供電的美國交通部8級車輛相比燃料使用率的50%或者甚至65%或者更大的減小。 傳統美國交通部8級車輛一般由IC發動機供電，其中扭矩和速度通過使用手動或自動變速器和動力系差速器齒輪比來控制。這種傳統系統一般是復雜的并且由于維持給定速度同時承載不同構造和重量的載荷時的驅動循環要求而易于損壞和斷裂。當重型拖運車輛的駕駛員在山谷地帶行駛時，用于使IC動力系系統中的齒輪變化的恒定速度是駕駛疲勞的主要原因。 因此，需要提供碳氫燃料的電系列混合推進系統，該推進系統對使模仿自動變速器的分速器維持恒定的扭矩和速度，而沒有這種差速器的關聯的機械能量損失和關聯的流體動力傳送損失，并且沒有導致駕駛員的疲勞。一般，傳統的美國交通部8級車輛使用優選的為“Jake制動”，以便使重型車輛減速，而不需要使用空氣制動系統或者在使車輛減速或停止時輔助空氣制動系統。這是主要的安全特征并且在大多數重型車輛中是標準的。車輛的減速或停止通過使用IC發動機的背壓完成。當很好地運行該功能時，Jake制動的操作很響。許多城市被禁止使用Jake制動或者在使用Jake制動的禁止車輛處理中，并且規定噪聲條例，籍此阻止在車輛中使用Jake制動。因此，進一步需要提供碳氫燃料的電系列混合推進系統，該推進系統消除了 Jake制動并且使車輛能夠與Jake制動一樣的被減速，但是在動力方面具有非常小的噪聲或者沒有噪聲。本專利技術滿足上述需要。提供了一種用于給車輛，諸如包括半拖車卡車、在正常載荷條件下并且在大于35mph的高速公路速度下的美國交通部8級車輛提供動力的碳氫燃料電系列混合推進系統。在本專利技術的一個實施例中，該系統包括碳氫燃料的內燃(IC)發動機、由IC發動機提供動力的AC發電機、一個或更多個DC電池組、AC/DC控制器，和AC電驅動馬達。在本專利技術的一個實施例中，由IC發動機驅動的AC發電機給AC/DC控制器提供AC輸入。在需要時，DC電池組對AC/DC控制器提供了增強的DC輸入。AC/DC控制器從DC電池組經由DC電路將DC輸入轉換成AC，從而從AC/DC控制器至電驅動馬達的總輸出為AC。AC電驅動馬達可以機械地直接連接到軸間差速器，而沒有使用對車輛提供動力的變速器。本專利技術的一個實施例有效地使用了小型AC發電機，以便將電流提供給AC電驅動馬達。DC電池組保持大約80%充電，從而當制動或滑行時允許由AC驅動馬達發電。這對DC電池提供了可控的、再生電力，該電力在由AC驅動馬達所需時又對AC/DC控制器提供了附加電力，用于加速和不同的載荷條件。在本專利技術的一個實施例中，當制動被施加或者處于滑行狀態時，與AC/DC控制器連接的AC驅動馬達產生DC電流，同時提供再生式制動。該電力的一部分被用來將DC電池組保持在大約80%的充電水平，并且剩余或者超出可獲得的DC電流可以被輸送給各個電子系統，諸如氫發電機、液壓蓄電池充電系統，或者其他有用設備。在氫氣發生器的情況下，水的電解用來產生氫氣，然后該氫氣可以被注入碳氫燃料發電機內，以便對AC發電機產生附加電力，該AC發電機又對電驅動馬達提供AC電流。氫氣作為燃料混合物結合在碳氫燃料發動機內改進了碳氫燃料的里程性能并且減小了顆粒排放。本專利技術的發電平臺提供了產生有用量氫的充分DC電流，氫用于注入碳氫燃料注射系統內。當氫被添加到恒定的rpm碳氫燃料發動機中的燃料混合物時，容易處理燃料點火時間。這可以導致至多30或40%的燃料本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.01.21 US 61/297,0941.一種用于給車輛(V)供給動力的混合推進系統(8)，該系統包括 碳氫燃料發動機(14)； 由所述碳氫燃料發動機(14)供給動力的AC發電機(20)； 至少一個DC電池(26，28)； AC/DC控制器(22);和 驅動地連接到所述車輛(V)的動力系(33)的AC電動馬達(32)； 其中，所述AC發電機(20)和所述至少一個DC電池(26，28)將輸入供給到所述AC/DC控制器(22 )，并且所述AC/DC控制器(22 )將來自所述至少一個DC電池(26，28 )的DC輸入轉換為AC且將AC輸出到所述AC電動馬達(32)，以便驅動所述車輛(V)的所述動力系(33)。2.如權利要求I所述的混合推進系統(8)，還包括連接到所述AC/DC馬達控制器(22)和所述至少一個DC電池(26，28)的DC脈沖充電的計算機控制器(30)。3.如權利要求I所述的混合推進系統(8)，還包括用于控制所述至少一個DC電池的溫度的控制部件(48，100)。4.如權利要求3所述的混合推進系統(8)，其中，所述至少一個DC電池(26，28)的溫度維持在20°C至35°C的溫度內。5.如權利要求3所述的混合推進系統(8)，其中，所述至少一個DC電池(26，28)的溫度維持在最優電池溫度的± 2 °C的范圍內。6.如權利要求I所述的混合推進系統(8)，還包括連接到所述至少一個DC電池(26，28)的電解液泵送系統(48)，以便加熱和冷卻所述至少一個DC電池(26，28)的電解液，以便維持所述至少一個DC電池(26，28)的電解液的最優溫度范圍。7.如權利要求I所述的混合推進系統(8)，其中，所述至少一個DC電池(26，28)包括薄板富液式鉛酸電池。8.如權利要求I所述的混合推進系統(8)，還包括連接到所述AC發電機(20，200)的磁場削弱電路(206)。9.如權利要求I所述的混合推進系統(8)，其中，所述車輛(V)是能夠在正常載荷條件和至少高度公路速度下操作的美國交通部8級車輛。10.一種由如權利要求I所述的混合推進系統(8)供給動力的車輛(V)。11.一種具有混合推進系統(8)的美國交通部8級車輛(V)，該系統包括 碳氫燃料發動機(14)； 由所述碳氫燃料發動機(14)供給動力的AC發電機(20)； 至少一個DC電池(26，28)； AC/DC控制器(22)，其連接到所述AC發電機(20)和所述至少一個DC電池(26，28)；和 AC電動馬達(32)，其連接到AC/DC控制器(22)并且與所述車輛(V)的動力系(33)驅動接合； 其中，所述美國交通部8級車輛(V)能夠在至少50mph速度下行駛至少5小時。12.如權利要求11所述的美國交通部...
【專利技術屬性】
技術研發人員：J·J·鮑曼，
申請(專利權)人：電子能量發動機系統有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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