具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明一实施例提供了一种柴油动力发电单元，如图1至图5所示，该柴油动力发电单元包括：变海拔自适应模块100、动力模块200及发电模块300；变海拔自适应模块100具有两种工作模式，并包括：第一走气通道111、第二走气通道112及设置在第一走气通道111上的电动空气压缩机120，其中当变海拔自适应模块100处于第一种工作模式时，部气体通过第一走气通道111进入至电动空气压缩机120中进行增压且增压之后流向动力模块200，当变海拔自适应模块100处于第二种工作模式时，时，外部气体通过第二走气通道112流向动力模块200；动力模块200能够利用外部气体或经电动空气压缩机120增压后的外部气体工作，进而带动发电模块300发电。

上述柴油动力发电单元可应用于混合动力车辆上。当车辆行驶在高原地区时，柴油动力发电单元的变海拔自适应模块100的工作模式可调为第一种工作状态；当车辆行驶在平原地区时，变海拔自适应模块100的工作模式可调为第二种工作模式。

作为一种示例，如图1至图5所示，动力模块200包括：废气涡轮增压机210、柴油发动机220；废气涡轮增压机210上具有进气端、出气端、回气端及排气端，废气涡轮增压机210的进气端与第一走气通道111、第二走气通道112的出口连通，废气涡轮增压机210的出气端与柴油发动机220的进气端连通，废气涡轮增压机210的回气端与柴油发电机200的出气端连通。可选地，动力模块200还包括连通于废气涡轮增压机210的出气端与柴油发动机220的进气端之间的第二中冷器230。第二中冷器230，用于降低增压后的高温空气温度以降低柴油发动机220的热负荷，提高进气量，进而增加柴油发动机220的功率。可选地，动力模块200还包括依次连通于第二中冷器230的出气端与柴油发动机220的出气端之间的EGR(ExhaustGas Re-circulation，废气再循环)阀、EGR中冷器250。EGR阀240、EGR中冷器250，用于增加柴油发动机220的功率。

作为一种示例，发电模块300包括发电机。可选地，如图1至图5所示，发电模块300可与外部设备电A连接。

作为一种示例，柴油动力发电单元上设置有第一走气管线及第二走气管线，第一走气管线的管腔构成第一走气通道111且电动空气压缩机120设置在第一走气管线上，第二走气管线的管腔构成第二走气通道112。

如上所述的柴油动力发电单元，通过变海拔自适应模块100的电动空气压缩机120来对外部气体进行增压，保证了进入动力模块200的进气量，第一方面，可便捷高效地实现了柴油动力发电单元的正向高原功率恢复，柴油动力发电单元在高原地区的输出功率接近于在平原地区的输出功率，一般为平原地区的输出功率的90％以上；第二方面，可便捷高效地实现了柴油动力发电单元的反向制动功率恢复，即倒拖制动能力的恢复；第三方面，再结合第一走气通道111、第二走气通道112能够切换开闭，可解决常规二级废气涡轮增压难以兼顾柴油动力发电单元中发动机在平原地区和高原地区进气需求的问题，实现平原与高原地区的快速切换，结构简单可靠性强，可以稳定兼容不同海拔环境；第四方面，对比于现有的使用可调二级废气涡轮增压的方案来说，空气的增压不受发动机工作状态约束，能够根据不同性能目标可灵活调整，控制灵活性更强，节能潜力更大；第五方面，该变海拔自适应模块100也与现有供气系统不存在耦合关系，无需对供气系统进行专门的调校匹配，适用范围广，应用简单方便。

关于如何切换第一走气通道111、第二走气通道112的开与闭，本发明实施例给出两种方式：

第(1)种，如图1至图3及图5所示，变海拔自适应模块100还包括：与电动空气压缩机120电连接的控制器130及与控制器130电连接的第一传感器140、选通阀150；第一传感器140用于获取并向控制器130发送外部气体的压强；控制器130用于基于外部气体的压强，控制选通阀150打开或关闭第一走气通道111、第二走气通道112以及控制电动空气压缩机120的开与关。当混合动力车辆行驶在高原地区时，控制器130可通过第一传感器140所传送的信息判断出需要对外部气体进行增压，此时便启动电动空气压缩机120以及控制选通阀150打开第一走气通道111与关闭第二走气通道112，使得外部气体先经电动空气压缩机120增压之后再流向动力模块200。当混合动力车辆行驶在平原地区时，控制器130可通过第一传感器140所传送的信息判断出无需对外部气体进行增压此时便关闭电动空气压缩机120以及控制选通阀150打开第二走气通道112与关闭第一走气通道111，使得外部气体直接再流向动力模块200。

可选地，如图1至图5所示，第一走气通道111、第二走气通道112的进气端间的交汇区域连通有进气管线113，第一传感器140设置在进气管线113上，选通阀150设置在第一走气通道111、第二走气通道112的进气端间的交汇区域处。

可选地，第一传感器140为压力传感器。

关于控制器130的用电方式，给出两种方式，第一种，如图2所示，控制器130还与发电模块300电性连接，发电模块300用于向控制器130供电；第二种，如图5所示，控制器130与外部电源B电连接，外部电源B用于向控制器130供电。应用时，可以根据具体情况来选择控制器130的用电方式。当然了，第一传感器140、选通阀150的用电方式也可与控制器130的用电方式相同，此处便不在赘述。

进一步地，如图1至图3及图5所示，变海拔自适应模块100还包括：与控制器130电连接的第二传感器160；第二传感器160用于获取并向控制器130发送经电动空气压缩机120增压后的外部气体的压强；控制器130还用于基于外部气体的压强和经电动空气压缩机120增压后的外部气体的压强，控制电动空气压缩机120的转速。当控制器130通过第二传感器160所传送的信息判断出经电动空气压缩机120增压后的外部气体的压强过大时，此时便降低电动空气压缩机120的转速，以减小经电动空气压缩机120增压后的外部气体的压强；当控制器130通过第二传感器160所传送的信息判断出经电动空气压缩机120增压后的外部气体的压强过小时，此时便增大电动空气压缩机120的转速，以增大经电动空气压缩机120增压后的外部气体的压强。第一传感器140、第二传感器160的配合，使得电动空气压缩机120的增压环路为一个独立的压力闭环控制系统。

可选地，第二传感器160为压力传感器。第二传感器160的用电方式与控制器130的用电方式相同，此处便不在赘述。可选地，如图1至图5所示，第一走气通道111、第二走气通道112的出气端间的交汇区域连通有出气管线114，第二传感器160设置在出气管线114上。

第(2)种，如图4所示，变海拔自适应模块100还包括：与电动空气压缩机120电连接的控制器130及与控制器130电连接的第三传感器170、选通阀150；第三传感器170用于获取并向控制器130发送流经电动空气压缩机120的外部气体的压强；控制器130用于基于电动空气压缩机120的工作状态及经电动空气压缩机120增压后的外部气体的压强，判断是否需要对外部气体进行增压若是控制选通阀150打开第一走气通道111及关闭第二走气通道112，反之控制选通阀150关闭第一走气通道111、打开第二走气通道112以及关闭电动空气压缩机120。可根据电动空气压缩机120的电压、电流、功率等参数来判断空气压缩机的工作状态，从而根据电动空气压缩机120的工作状态及流经电动空气压缩机120的外部气体的压强，来反向推算出外部气体的压强大小，便可判断出是否需要对外部气体进行增压，若是，打开电动空气压缩机120、控制选通阀150打开第一走气通道111及关闭第二走气通道112，反之，关闭电动空气压缩机120、控制选通阀150关闭第一走气通道111及打开第二走气通道112。

其中，控制器130、第三传感器170的结构及用电方式分别与上述第(1)种方式中的控制器130、第二传感器160的相同，选通阀150的用电方式也可与上述第(1)种方式中的选通阀150的相同，此处便不在赘述。

在基于上述如何切换第一走气通道111、第二走气通道112的开与闭的两种方式上，在本发明的一些实施例中，如图1至图5所示，变海拔自适应模块100还包括：空气滤清器180，空气滤清器180位于选通阀150的上游。空气滤清器180起到滤除空气中灰尘、砂粒的作用，保证动力模块中进入足量、清洁的空气。

可选地，空气滤清器180设置于进气管线113上并与第一传感器140沿气体流动方向依次分布。

在基于上述如何切换第一走气通道111、第二走气通道112的开与闭的两种方式上，在本发明的一些实施例中，如图1至图5所示，变海拔自适应模块100还包括：第一中冷器190，第一中冷器190设置于第一走气通道111上并位于电动空气压缩机120的出气端的下游。第一中冷器190用于降低增压后的高温空气温度以降低动力模块200的热负荷，提高进气量，进而增加动力模块200的功率。其中，经过电动空气压缩机120增压和第一中冷器190冷却后的气体压力通常控制为一个大气压。

在本发明的一些实施例中，如图1至图5所示，柴油动力发电单元还包括尾气处理模块400，尾气处理模块400设置于动力模块200的排气端。尾气处理模块400降低柴油动力发电单元所释放的尾气对大气的污染程度。

下面以变海拔自适应模块100包括第一传感器140、第二传感器160为例，就柴油动力发电单元的工作过程进行描述：

当混合动力车辆行驶于高原区域时，如图2所示，外部气体先经过空气滤清器180过滤，之后经选通阀150选通之后经第一走气通道111进入至电动空气压缩机230增压，增压后经第一中冷器190冷却；增压后的外部气体再经废气涡轮增压机210增压，增压之后经第二中冷器230冷却，最后进入柴油发动机中220中。

当混合动力车辆行驶于平原区域时，如图3所示，外部气体先经过空气滤清器180过滤，之后经选通阀150选通之后经第二走气通道112进入至废气涡轮增压机210增压，增压之后经第二中冷器230冷却，最后进入柴油发动机中220中。

综上所述，采用上述所述的柴油动力发电单元，可以高效的实现柴油动力发电单元的高原功率恢复。以下为本发明的高原功率恢复效果。控制中冷后的气体压力为1Bar，可计算出高原功率恢复功能启用后柴油动力发电模块300的输出功率。因为柴油机用于带动发电机发电，所以可持续工作在高负荷、高效率的状态，假设效率为35％，空燃比为17。柴油机输出功率为330kW，发电模块效率91％，电动空气压缩机120电机效率95％、泵头效率70％，空气压缩机控制器130效率98％。中冷器空气压力损失约为2-3kPa。可计算得在平原地区(大气压力1Bar，高原功率恢复功能不启用)工作时柴油动力发电单元输出功率为300kW。在海拔分别为2000m、3000m、4000m、5000m的高原地区进行高原功率恢复，变海拔自适应模块消耗功率分别约为11.3kW，16.9kW、24.8kW、31.2kW，柴油动力发电单元输出功率分别约为288.7kW、283.1kW、275.2kW、268.8kW，为平原地区工作的96.2％、94.3％、91.7％、89.6％。其中，通过柴油机效率、空燃比、柴油热值可计算出柴油机的进气量，不同海拔下的外部气体的压强不同，通过增压前后空气的压强、进气量可得出需要对空气做功的功率，再由空压机泵头效率、空压机电机效率、空压机控制器效率即可算出变海拔自适应模块消耗的功率。

本发明另一实施例提供了一种混合动力车辆，该混合动力车辆包括上述任一项所述的柴油动力发电单元。

如上所述的混合动力车辆，通过变海拔自适应模块100的电动空气压缩机120来对外部气体进行增压，保证了进入动力模块200的进气量，第一方面，可便捷高效地实现了柴油动力发电单元的正向高原功率恢复，柴油动力发电单元在高原地区的输出功率接近于在平原地区的输出功率，一般为平原地区的输出功率的90％以上；第二方面，可便捷高效地实现了柴油动力发电单元的反向制动功率恢复，即倒拖制动能力的恢复；第三方面，再结合第一走气通道111、第二走气通道112能够切换开闭，可解决常规二级废气涡轮增压难以兼顾柴油动力发电单元中发动机在平原地区和高原地区进气需求的问题，实现平原与高原地区的快速切换，结构简单可靠性强，可以稳定兼容不同海拔环境；第四方面，对比于现有的使用可调二级废气涡轮增压的方案来说，空气的增压不受发动机工作状态约束，能够根据不同性能目标可灵活调整，控制灵活性更强，节能潜力更大；第五方面，该变海拔自适应模块100也与现有供气系统不存在耦合关系，无需对供气系统进行专门的调校匹配，适用范围广，应用简单方便。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。