附油車使用特定電源的研究

徐赫男　游剛

摘? 要：陸軍航空兵團(tuán)用附油車的特種裝備經(jīng)常需要采用直流、交流混合形式的電源，相關(guān)設(shè)備用電設(shè)計(jì)功率通常為4千瓦左右。這樣的要求使得原型車輛搭載的供電電源如果沒能采用科學(xué)合理的改裝及加裝特殊設(shè)計(jì)的裝置，是不能符合陸軍航空兵團(tuán)用附油車的設(shè)備日常使用功率要求的。因此超大功率的直流、交流用電需求現(xiàn)已成為陸軍航空兵團(tuán)用附油車的主要供/配電相關(guān)制約因素。文章綜合附油車使用的專用電源系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)附油車專用電源近期的技術(shù)突破作簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：陸軍航空兵團(tuán)用附油車;配電瓶頸;專用電源

中圖分類號(hào)：U469.6? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）23-0072-02

Abstract： The special equipment of oil-attached vehicles used in the army air corps often requires DC and AC hybrid power supply， and the design power of related equipment is usually about 4kW. Such requirements make the power supply carried by the prototype vehicle unable to meet the daily power requirements of the equipment used by the army air corps if it does not adopt scientific and reasonable modification and installation of specially designed devices. Therefore， the super-power DC and AC power demand has become the main restricting factor of power supply/distribution of oil-attached vehicles used in the army air corps. Based on the experience of the special power supply system used in oil-attached vehicles， this paper briefly introduces the recent technical breakthroughs in the special power supply of oil-attached vehicles.

Keywords： army air corps oil-attached vehicles; power distribution bottleneck; special power supply

引言

特種車輛使用的專用電源解決方案是當(dāng)代電源裝備研究范疇中備受矚目的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一，相比于市場(chǎng)應(yīng)用非常廣泛的常規(guī)電源應(yīng)用技術(shù)，專用電源與現(xiàn)代物理、精細(xì)化工、高新材料科技與工藝學(xué)、環(huán)境保護(hù)、生物工程、醫(yī)療保健、先進(jìn)裝備制造、航天工程等高新科技、軍事工業(yè)、先進(jìn)制造工程等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和科技發(fā)展聯(lián)系更加密切。最近一個(gè)階段，在高新科技、先進(jìn)裝備制造等等的技術(shù)推動(dòng)下，專用電源裝備發(fā)展綜合了電工學(xué)、電子科學(xué)、材料科學(xué)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)等等若干科研領(lǐng)域獲得飛躍性的技術(shù)突破，技術(shù)投入和行業(yè)保有量飛速提升。

1 附油車主要功能

（1）將滿足吸油條件的外部容器中的附屬油料吸注到本車油箱內(nèi)。

（2）可對(duì)油箱內(nèi)的航空潤(rùn)滑油、航空液壓油進(jìn)行循環(huán)、攪拌、脫水和過濾。

（3）以壓力或重力的方式為飛機(jī)加注航空液壓油、航空潤(rùn)滑油和洗滌汽油。

（4）在低溫環(huán)境時(shí)為航空潤(rùn)滑油加溫。

（5）為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)提供脫水的油封用航空潤(rùn)滑油。

（6）可攜帶小包裝附屬油料。

（7）將加油膠管內(nèi)的附屬油料抽回到油箱內(nèi)。

2 規(guī)劃設(shè)計(jì)潛力

結(jié)合上述相關(guān)參數(shù)研究，陸軍航空兵團(tuán)用附油車上配備的供電、配電裝備系統(tǒng)直觀上顯得比較簡(jiǎn)單，然而實(shí)際來(lái)講內(nèi)部控制策略及其繁瑣?？赡苁怯捎陉戃姾娇毡鴪F(tuán)用附油車系統(tǒng)中搭載的電子設(shè)備能耗損耗相當(dāng)大，而且整體車輛電磁波抗干擾性的標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)苛。針對(duì)采用某車型二類底盤改裝而成“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”來(lái)講，需要注意在原始車型動(dòng)力總成缸體左翼已經(jīng)配備一部14伏發(fā)電設(shè)備的前提下，進(jìn)一步想方設(shè)法在動(dòng)力總成缸體的左翼（即為該原車型初始配備了14伏發(fā)電設(shè)備的下部）增加一部特定的14伏沒有碳刷的交流發(fā)電設(shè)備，并且在車輛駕駛室內(nèi)另外匹配一部88Ah每12伏免保養(yǎng)式小電瓶，此操作方式才能夠出現(xiàn)2套彼此互不干擾的供電系統(tǒng)獨(dú)立供應(yīng)基礎(chǔ)型車輛的自帶裝備和后期改裝完成的“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”的電子設(shè)備，相對(duì)完善地滿足“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”的電子設(shè)備額定用電量。

3 規(guī)劃設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.1 手動(dòng)控制發(fā)電設(shè)備發(fā)電時(shí)機(jī)

在“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”上選裝一部特定的發(fā)電設(shè)備與匹配一部免保養(yǎng)式鉛酸蓄小電瓶，必然會(huì)干涉到“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”的瞬時(shí)提速性能、總體動(dòng)力性能、越野能力最優(yōu)狀態(tài)與提升燃料消耗率，造成 “陸軍航空兵團(tuán)用附油車”的燃油經(jīng)濟(jì)性欠佳，所以，該車輛要求手動(dòng)地來(lái)操控“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”上特定加裝的這臺(tái)定制的發(fā)電設(shè)備在合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn)開啟。利用特定的電磁感應(yīng)離合器，就可以實(shí)現(xiàn)在車輛行駛過程中可以手動(dòng)操控這輛改裝的發(fā)電裝備在特定的時(shí)間啟動(dòng)。不過電磁感應(yīng)沒有碳刷發(fā)電機(jī)（交流電），因?yàn)槠涫且环N高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件，發(fā)生問題的概率相對(duì)很高，所以在規(guī)劃中不緊需要注意沒有碳刷的交流發(fā)設(shè)備（轉(zhuǎn)子）主傳動(dòng)軸設(shè)置在發(fā)電設(shè)備前端、后端蓋內(nèi)的橫向跳動(dòng)量≤0.15毫米，用來(lái)消除沒有碳刷的發(fā)電設(shè)備（交流電）在發(fā)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生噪聲，還需要特別關(guān)注電磁感應(yīng)離合器與發(fā)電裝備結(jié)合面必須有特定的空間，不過該間隙必須大小適中，如果間隙超過理論設(shè)計(jì)的合理范圍，震動(dòng)載荷也將隨之增加;如果間隙小于理論設(shè)計(jì)的合理范圍，電磁感應(yīng)離合器在運(yùn)行狀態(tài)下還可能會(huì)和發(fā)電設(shè)備的接觸面兩者之間發(fā)生運(yùn)動(dòng)軌跡干涉現(xiàn)象，造成不必要的噪音。

3.2 利用免保養(yǎng)式小電瓶

利用免保養(yǎng)式小電瓶當(dāng)作成的蓄冷裝置，第一點(diǎn)原因是免保養(yǎng)式小電瓶具備放電時(shí)電流量大、自身?yè)p耗小、充電速度快、工作穩(wěn)定性強(qiáng)和具備優(yōu)秀的低溫環(huán)境工作性能等等一系列的優(yōu)勢(shì);第二點(diǎn)是該小電瓶既能綜合電路系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的浪涌式電壓、浪涌式電流，還能夠和發(fā)電設(shè)備一起協(xié)同負(fù)擔(dān)起為 “陸軍航空兵團(tuán)用附油車”提供電源/配送電源的功能。

3.3 重視規(guī)劃計(jì)算系統(tǒng)的卓越性能

配合解決方案有關(guān)要點(diǎn)的制約及限制，按照常規(guī)的設(shè)計(jì)思路去規(guī)劃設(shè)計(jì)很難取得理想的設(shè)計(jì)效果，需要注重規(guī)劃設(shè)計(jì)的諸多細(xì)節(jié)，專攻于真實(shí)關(guān)鍵規(guī)劃設(shè)計(jì)的功能安全系數(shù)，才可以使成品車輛滿足性能優(yōu)良而且成本相對(duì)低廉（即性價(jià)比高）。相關(guān)技術(shù)人員研制出來(lái)特定的發(fā)電設(shè)備提供電瓶充電、放電功能的太陽(yáng)能蓄電池、電磁感應(yīng)離合的發(fā)電設(shè)備發(fā)電系統(tǒng)智能型操控裝置（見圖1）。光伏電池（太陽(yáng)能）模組釋放的電流（直流）與電磁發(fā)電設(shè)備釋放出的電流（交流）在自身整合成為電流（直流）以后，通過智慧型控制單元對(duì)小電瓶進(jìn)行補(bǔ)充電能。在小電瓶電量沒到飽和時(shí)，控制單元的功能是最大程度地對(duì)小電瓶補(bǔ)充電能。并且一起負(fù)擔(dān)對(duì)直流/交流負(fù)載的供電/配電的作用。

4 特定的規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）針對(duì)“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”特種裝置的若干特殊器械來(lái)講，其很可能需要配備直流電源設(shè)備輸出高素質(zhì)、高性價(jià)比、高功率效率、高恒定電流，因此在理論規(guī)劃該電源設(shè)備的時(shí)候必須考慮同步整流的效應(yīng)，適當(dāng)減少導(dǎo)線連通的能量損失、提高相關(guān)開關(guān)電源裝置的能效和電流能量密度。（2）針對(duì)“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”附帶的供電（交流電）需求的空調(diào)設(shè)備、軍用便攜式電腦、自動(dòng)化抽油機(jī)等等特種設(shè)備來(lái)講，上述裝備必須配備交流電源輸出高品質(zhì)、正弦波形式的、高能效比的電流，眾所周知，優(yōu)質(zhì)的車載逆向變壓電源裝備可以滿足上述需求。不過需要特別注意的是現(xiàn)階段燃料處于比較匱乏的情況，并且當(dāng)前新能源手段發(fā)電造價(jià)比較昂貴，電池基板（太陽(yáng)能）成本高昂。所以提升車輛配備的逆向變化電源裝置的能率，首先能夠減少油耗，其次能夠縮小電池板（太陽(yáng)能）的體積，進(jìn)而降低造價(jià)。然而相關(guān)工程技術(shù)人員在規(guī)劃核心電路時(shí)利用了智能控制能效模塊化芯片，并使用英特爾的特定微型處理器芯片操控車輛配備的逆變器獲得了非常理想的結(jié)果。（3）針對(duì)“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”配用的專用特種電源裝備的質(zhì)量需要高于常規(guī)設(shè)備一個(gè)檔位，該設(shè)備供電、配電裝備系統(tǒng)中搭載的太陽(yáng)能電池基板、相關(guān)發(fā)電機(jī)性能要素緊密相關(guān)，本文的規(guī)劃方案是根據(jù)相關(guān)技術(shù)參數(shù)的規(guī)定，依照符合下述規(guī)定來(lái)選定電池（太陽(yáng)能）電路板和發(fā)電設(shè)備的能耗：

pv小于po小于等于pz

當(dāng)中pv-陸軍航空兵團(tuán)用附油車的設(shè)備持續(xù)一直供電與斷續(xù)供電的實(shí)際使用功率總量;po-發(fā)電設(shè)備裝置額定功率;pz-陸軍航空兵團(tuán)用附油車的裝備耗電功率總和。

5 理論規(guī)劃設(shè)計(jì)校核

（1）發(fā)電機(jī)裝置的額定功率是制約“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”搭載的專用特種電源質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。（2）文章根據(jù)實(shí)際情況選用改進(jìn)型的電磁感應(yīng)離合式無(wú)碳刷發(fā)電機(jī)裝置。（3）“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”利用的電源設(shè)備（交流電）的性能由“安全穩(wěn)定的直流電源”配合“安全系數(shù)高的高性能逆向變壓電流裝置”，因此對(duì)高性能逆向變壓電流裝置的能效比必須達(dá)到95%以上。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，上述“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”采用的專用特種電源裝置規(guī)劃設(shè)計(jì)的一些總結(jié)和思路，為“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”充分發(fā)揮車輛電子解決方案帶來(lái)了嶄新的設(shè)計(jì)理念、對(duì)于利用車輛解決方案是“陸軍航空兵團(tuán)用附油車”提供電源/配送電源系統(tǒng)供應(yīng)有效的指引;同時(shí)期望本文可以對(duì)其他改裝汽車的提供電源/配送電源系統(tǒng)利用達(dá)成參考和學(xué)習(xí)的效果。到目前為止仍有數(shù)量較多車輛解決方案在改裝車輛的功能還未被發(fā)掘，真誠(chéng)期待各界同仁一同來(lái)探究。

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