用于移动应用的发电设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电动车辆的发电设备。根据本发明专利技术的实施例，所述发电设备包括：框架；固定于所述框架上的内燃机，该内燃机具有曲轴，其旋转轴在工作中大致在垂直方向上延伸；以及利用所述内燃机驱动的发电机，用于产生电流。

【技术实现步骤摘要】
用于移动应用的发电设备
本专利技术涉及发电设备领域，用于移动应用，特别是用于电动车辆。
技术介绍
不仅具有蓄能器(例如蓄电池)而且具有直接供电系统(例如空中架线)的电动车辆有赖于蓄能器或者存在直接供电系统。为了减轻这种依赖性，提高灵活度或活动范围，可以使用具有内燃机的发电设备。针对自重较大的电动车辆(例如有轨机动车)而言，蓄能器(例如，借助于蓄电池)因功率需求量较高而并不实用。针对需要空中架线的车辆而言，在非电轨路段中行驶时(在例如铁路调车场的铁路区域内或者在利用绕行路段的公交服务区域内)，需借助发电设备来产生驱动车辆所需的电功率或者借用不依赖于电网的单独车辆来牵引车辆(在铁路区域内，例如柴油机车作为调车机车)。鉴于挂钩和脱钩牵引车(例如调车机车)耗费时间，这就需要文初所述的变型方案(借助于发电设备来发电)。具有电力驱动装置的车辆通常并不设计成柴油发动机的车辆，而是设计成纯电动车(例如电机车、无轨电车)，因此，无论可用的结构空间还是发电设备的额外重量(这种发电设备也不必配置成持续运行)都时常受到极大限制。出于实际原因，可用的空间结构通常是长方形箱体，其中需放置发电设备的全部主要组件(柴油发动机、发电机、冷却系统)。在此情形下，应符合噪声发射和废气排放相关的规定，还应注意热边界条件(在功率较高且结构尺寸较小的情况下，冷却可能成为重大挑战)。根据应用，还有其他不可忽视的要求，诸如灭火系统和装配状况方面的特殊环境条件。总之，需致力于整个系统的高度复杂性与小型结构尺寸相结合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种发电设备，用于移动应用，特别是用于高自重的电动车辆(例如有轨机动车)，这种发电设备能够在结构空间相对较小的情况下获得相对较高的输出电功率。上述目的通过权利要求1所述的发电设备得以达成。各种实施例及改进方案参阅从属权利要求的主题内容。下面说明用于电动车辆的发电设备。根据本专利技术的实施例，所述发电设备包括：框架；固定于所述框架上的内燃机，该内燃机具有曲轴，其旋转轴在工作中大致在垂直方向上延伸；以及利用所述内燃机驱动的发电机，用于产生电流。在某些实施例中，所述内燃机包括水冷式排气歧管。在某些实施例中，所述发电设备包括使内燃机与发电机互连的传动机构，其中，所述内燃机的所述曲轴的旋转轴与所述发电机的驱动轴平行，并且所述发电机被布置于所述内燃机旁。在其他实施例中，所述内燃机的所述曲轴与所述发电机的驱动轴在同轴上彼此相连。在某些实施例中，在所述曲轴的上水平面上布置有通风装置。根据另一实施例，所述发电设备包括：框架；具有曲轴的内燃机，其旋转轴在工作中大致在水平方向上延伸；以及利用所述内燃机驱动的发电机，用于产生电流，其中，所述发电机被布置于所述内燃机之下，并且所述内燃机的所述曲轴的旋转轴与所述发电机的驱动轴平行。所述设备还包括变换成较高转速的传动机构，其使所述内燃机与所述发电机耦合。所述传动机构可以在同一侧上包括驱动端和从动端。在某些实施例中，所述内燃机可以通过发电机壳体和/或传动机构壳体(和/或飞轮壳体)而与所述框架相连接。根据又一实施例，所述发电设备包括：框架；具有曲轴的内燃机，其旋转轴在工作中大致在水平方向上延伸，其中，所述内燃机被布置成围绕与所述曲轴的旋转轴平行的水平轴倾斜；以及利用所述内燃机驱动的发电机，用于产生电流，其中，所述发电机被布置于所述内燃机之下，并且所述内燃机的所述曲轴的旋转轴与所述发电机的驱动轴平行。所述设备还包括变换成较高转速的传动机构，其使所述内燃机与所述发电机耦合。在某些实施例中，所述内燃机可以相对于垂直方向倾斜60°至90°。附图说明下面根据附图中所示的示例对本专利技术加以详述。附图不一定是按比例绘制并且本专利技术不仅限于所图示的方面。确切而言，重点是呈现本专利技术的基本原理。在附图中：图1示意性示出发电设备的可用结构空间(“箱体”)的两种变型方案。图2示出根据图1的箱体中的系统组件装配的不同变型方案。图3示出限定发电设备的可用结构空间(参见图1中的箱体A)的框架的示例。图4示出类似于图2e的示例的内燃机的倾斜结构。具体实施方式下文的描述主要涉及将发电设备用于电动车辆(例如无轨电车、电机车等)的应用。然而，基于本文所述概念的发电设备也能够易于用在会在非常有限的结构空间内达到很高功率的其他移动或静态应用中。发电设备可以用于其他电动车辆中，取代有轨机动车或无轨电车。如前所述，根据应用，除相对较小的结构尺寸及较小重量之外，还需符合噪声发射和废气排放相关的标准并且注意热边界条件。在热方面，挑战主要在于将整个排气系统整合于现有结构空间内的散热问题。需将内燃机冷却、增压空气冷却、发电机冷却、换流器冷却以及其他系统组件的冷却加以整合。根据应用，冷却系统可以由车辆来提供或者完全独立地容纳于现有的结构空间中。废气排放主要涉及遵守法律规定以及将完备的废气后处理系统(颗粒过滤器、催化净化器等)整合于现有的结构空间中。就噪声发射而言，需虑及内燃机的通风装置及燃烧噪声。在此，噪声发射在很大程度上取决于整体设备的功率。通常，需要采取隔音措施，这也需要空间并且相应增加设备的总重量。在电气方面，根据应用，可能要求几伏到几千伏的电压。特别是，在电压较高的情况下，在现有的结构空间中，需遵照各项技术法规(接地、绝缘距离、泄漏电流蔓延等)。在实践中，可用的结构空间(用于安装发电设备的“箱体”)主要在高度或长度上受到严格限制。图1示意性示出电力设备的可用结构空间(“箱体”)的两种变型方案。在标有“箱体A”的变型方案中，可用高度H为可用长度L的110％至170％(换言之，长度仅为可用高度的大约60％至90％)。在标有“箱体B”的变型方案中，可用高度H为可用长度L的50％至70％(“扁平”箱体)。在这两种结构空间中，与长度L和高度H相比，尺寸B是最小的测度(B<L且B<H)。由于供装配发电设备所用的空间有限，首先考虑能够达到的(内燃机)功率密度。假如需要在箱体中整合冷却系统，则功率密度可以达到70kW/m3至100kW/m3。在冷却系统外置的情况下，能够达到较高的功率(99kW/m3至200kW/m3)。由于需要紧凑的结构方式，故需要将以相对较高转速(达到额定功率时的转速为3000转/分钟以上)工作的柴油发动机(达到额定功率时的额定转速为不小于3000转/分钟)可以与同样在柴油发动机的较高转速下工作的发电机相结合。替选地，常规(或高速运行)的柴油发动机通过中间传动机构与高速运转的(超过3000转/分钟)发电机耦合。就可维护性而言，在将系统组件装配于箱体中时，需确保待维护的组件保持可接触状态。而箱体的至少一侧是无法触及的。在某些情况下，只有触及箱体的一侧。图2a和图3示出容纳发电设备的箱体以及柴油发动机和发电机在该箱体中的安装位置的变型方案。箱体1及可用于安装的空间基本上通过框架10来限定。框架可以例如(大概)限定长方体(箱体1)的边缘，由此界定可用空间的边界。在常规的配置中，发电机12直接与内燃机11的曲轴相连接(曲轴的旋转轴与发电机轴同轴)，为此，由于包封的结构空间，通常缺少足够的空位。图2b示出布置于箱体1中的内燃机11，其中，由点划线指出曲轴的旋转轴KW的位置。在功率较大的情况下，与长度L(或宽度B)相比，内燃机11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动车辆的发电设备，其包括：框架(10)；固定于所述框架上的内燃机(11)，该内燃机(11)具有曲轴，其旋转轴在工作中大致在垂直方向上延伸；以及利用所述内燃机驱动的发电机(12)，用于产生电流。

【技术特征摘要】
2016.03.15 DE 102016104807.01.一种用于电动车辆的发电设备，其包括：框架(10)；固定于所述框架上的内燃机(11)，该内燃机(11)具有曲轴，其旋转轴在工作中大致在垂直方向上延伸；以及利用所述内燃机驱动的发电机(12)，用于产生电流。2.根据权利要求1所述的发电设备，其中，所述内燃机(11)包括水冷式排气歧管。3.根据权利要求1或2所述的发电设备，其进一步包括传动机构(13)，其使所述内燃机(11)与所述发电机(12)互连，其中，所述内燃机(11)的所述曲轴的旋转轴与所述发电机(12)的驱动轴平行，并且所述发电机(12)被布置于所述内燃机(11)旁。4.根据权利要求1或2所述的发电设备，其中，所述内燃机(11)的所述曲轴与所述发电机(12)的驱动轴在同轴上彼此相连。5.根据权利要求1至4中任一项所述的发电设备，其中，在所述曲轴的上水平面上布置有通风装置。6.一种用于电动车辆的发电设备，其包括：框架(10)；具有曲轴的内燃机(11)，其旋转轴在工作中大致在水平方向上延伸；以及利用所述内燃机驱动的发电机(12)，用于产生电流，其中，所述发电机(12)被布置于所述内燃机(11)之下，并且所述内燃机(11)的所述曲轴的旋转轴与所述发电机(12)的驱动轴平行；变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·阿沙伯，
申请(专利权)人：斯太尔动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT