一种利用汽车进行恒频发电的系统及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用汽车恒频发电的动力电力技术领域，具体涉及一种利用汽车进行 恒频发电的系统及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 汽车技术与电源技术对于改变人们的生活和推动社会进步发挥了巨大的作用。汽 车技术和电源技术等多学科技术的结合不仅可以创新汽车产品，也可以创新发明移动电源 产品。
[0003] 传统的移动电源也称移动电站、移动发电机组、可携式发电机组等，通常采用汽车 拖挂牵引和装载在汽车车厢上的方式组成挂车电站和汽车电站，或以方舱、集装箱的汽车 装载运输移动方式组成方舱电站。其传统移动电源的动力特点是汽车和发电机动力来源于 各自的发动机，安装在不同的车架或底盘上，利用各自的能源供给装置，分别提供行驶和发 电动力。
[0004] 有的汽车为了具有恒频发电供电功能，采用了所谓的自发电技术，但这种技术使 用的动力取力装置增加了皮带、齿轮、连轴器等机械结构，发动机主轴和发电机轴不是同轴 心，使得电源发电的功率受到限制，或产生相应的机械结构问题，明显降低了发电的功率和 效果，汽车的结构空间也会受到不利影响，影响了汽车和电源的性能及功能发挥。
[0005] 在一些既能使用发动机动力行驶，又能纯电动动力行驶的新能源类型汽车上，具 有了为动力电池充电的发电能力，但其发电频率和电压随汽车行驶的速度不同而动态变 化，其发电的目的是为动力电池充电，以驱动电动机使汽车在不同工况下行驶。其发电和供 电的频率和电压是随机变化的，不能满足恒频发电供电的频率、电压等技术参数要求。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提供一种既能利用汽车的发动机驱动汽车照常行驶，又可 在需要的时候驻车驱动发电机恒频发电的系统及其制作方法。
[0007] 为解决上述问题，本发明采取的技术方案为:一种利用汽车进行恒频发电的系统， 包括依次连接的发动机、离合器、发电机及变速器，其中发动机主轴、电机轴及变速器输入 轴同轴心连接，变速器输出轴连接至传动轴;汽车的发动机通过输出装置飞轮、离合器与发 电机相连，驱动发电机旋转，驻车需要恒频发电时，以空档设定调控的发电转速，将机械动 力转换为恒频电力;所述的发动机具有恒频发电的动力调控装置，所述的发电机具有恒频 供电制式的电力控制装置。
[0008] 将选定汽车的离合器和变速器之间串装发电机并使发动机主轴、电机轴、变速器 输入轴同轴心连接，变速器输出轴连接至传动轴，形成新的动力和电力驱动传动系统，以使 汽车的发动机驱动汽车按道路工况需求照常行驶，又可在驻车时，空档驱动发电机恒频发 电供电。
[0009] 发动机通过离合器与发电机连接，达到发动机主轴与电机轴同轴心，离合器实现 发动机与发电机之间的离合过程，同时也实现了与变速器的离合过程，使汽车发动机的动 力即可驱动汽车行驶，又可在需要时驻车驱动发电机发电。
[0010] 发电机轴与变速器输入轴同轴心连接，变速器输出轴与转动轴连接，完成驱动和 传动系统的连接，保障汽车发动机的动力驱动汽车在各档位变速行驶。在需要恒频发电供 电时，将汽车驻车，置变速器于空档，调控发动机在必要的转速下，驱动发电机恒频发电。
[0011] 连接于离合器与变速器之间的可为一个发电机或同轴串在一起的两个发电机。离 合器与变速器之间为一个发电机时，也可在发电机内设置可发出两种频率和电压的绕组， 从而实现双频发电。离合器与变速器之间同轴的两个发电机时，同轴的两个发电机可采用 不同的定子、绕组结构，从而实现双频发电。
[0012] 所述的发电机设计制作成能够恒频发电，供电制式为恒频交流工频、交流中频、交 流双频，三相、单相制式，或选定的频率及电压制式。选定的频率及电压制式是指按市场和 用户使用要求确定供电制式，即确定频率、电压、单相或三相及相应的技术参数。
[0013] 动力调控是将汽车发动机的动力调控到满足恒频发电的动力需求，其作用是在恒 频发电所要求的转速范围内，根据供电负荷情况，自动调节发动机供能量，以保持发动机转 速基本不变，限制最高转速，稳定发电速度，使发动机动力和转速适应负荷变化，以能够保 证发电频率和电压在允许的变化范围内；
[0014] 所述的发动机恒频发电的动力调控装置为机械式或/和电子式调控装置，可以利 用汽车的动力调控装置选择进行恒频发电的速度，如同设置怠速相似，进行相应的改装;有 定速巡航装置的，可利用其原理、结构，按恒频发电对发动机速度的需求，进行利用定速巡 航装置的发电功能的设计改装。
[0015]所述的恒频供电制式的电力控制装置包括检测、控制、保护、显示、调整装置。
[0016] 电力控制装置的目的是用来接收发电机输出的电能，对受电负载分配电能，是对 发电机和用电装备、设备等进行保护、测量、显示、控制、调整等工作的系统设备。
[0017] 所述的电力控制装置可根据恒频发电的制式、功率、品质等技术要求进行设计制 作。利用汽车进行恒频发电的发电机电力控制装置，可分布式灵活地安装在汽车的驾驶室、 车厢、车梁或车架底盘上。
[0018] 所述的发电机设置有降温装置。例如，可采用流体和栗，以及风扇组成降温装置。
[0019] 发动机和发电机安装在同一车梁或车架底盘上，并共用同一供能装置，使用相同 能源。
[0020] 电力控制装置可根据操控的方便，分布式灵活地安装在驾驶室、车厢、车梁或车架 底盘上。
[0021] -种利用汽车进行恒频发电系统的制作方法，包括如下步骤：
[0022]步骤一、设计或选择利用的汽车及底盘
[0023] 根据市场和用户的需求，依据汽车的主要技术参数，例如外形尺寸、轴距、发动机 型号、能源种类、排放执行标选择确定利用的汽车及底盘；同理，也可创新设计具有恒频发 电能力的汽车；
[0024] 步骤二、以发动机功率确定发电功率
[0025] 以确定利用的汽车发动机功率估算确定汽车发电的功率，实践得出，发电机功率 按发动机功率的40-50 %取值为佳，并将发电机的重量、体积、结构、效率考虑在内以避免产 生结构和效率问题；同理，也可按发电机功率需求选择发动机功率，选择或设计具有恒频发 电能力的汽车；
[0026] 步骤三、确定供电制式和技术参数
[0027] 按市场和用户要求确定供电制式，即确定频率、电压、单相或三相及相应的技术参 数，利用汽车进行恒频发电的技术参数要求，主要是频率和电压的调整率、稳定时间和波动 率，原则上满足使用即可，如有较高的技术指标要求，可采用电力电子技术进一步提升；
[0028] 步骤四、设计制作可恒频发电的发电机
[0029] 根据步骤三中确定的供电制式和技术参数要求，设计电机的磁极、定子、转子、绕 组、结构及部件，按恒频发电和电压需求制作发电机;发电机的外壳、端面要适合设计或选 择的汽车及底盘恒频发电的结构、安装要求。
[0030] 步骤五、设计改装恒频发电驱动系统
[0031] 将选定汽车的离合器和变速器之间串装发电机，并使发动机主轴、电机轴、变速器 输入轴同轴心连接，变速器输出轴连接至传动轴，形成新的动力和电力驱动传动系统； [0032]新的动力和电力驱动传动系统，使汽车具有了将机械力转变为电力的恒频发电能 力，但不能影响汽车的行驶和通过性。
[0033 ]步骤六、动力调控电力控制的设计制作
[0034] 动力调控是将汽车发动机的动力调控到满足恒频发电的动力需求，即发动机的动 力和转速要保证发电频率和电压在允许变化范围内，且在负载变化时，发动机的动力和转 速依然要保证发电频率