CN103742491B - 电控液压式动能回收再释放装置 - Google Patents

电控液压式动能回收再释放装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电控液压式动能回收再释放装置，包括液压蓄能器、限压阀、散热器、换向阀、液压泵/马达、离合变速机构、变速箱、液压油箱、电控单元、传感器，离合变速机构一端与变速箱相连接，另一端与液压泵/马达的动力轴连接，液压蓄能器、限压阀、散热器、换向阀、液压油箱与液压泵/马达通过管路连接，电控单元与传感器、液压泵/马达上的控制器部分、换向阀上的控制器部分通过导线连接。本发明采用液压蓄能的方法把运动物体的动能转化成分子势能后储存起来，当物体重新运动或加速时再把储存的分子势能转变成运动体的动能，从而达到再次利用，降低能量损耗，提高能源利用率的目的。

Description

电控液压式动能回收再释放装置
技术领域
本发明涉及能量回收利用领域，尤其涉及一种电控液压式动能回收再释放装置。
背景技术
现在一些车辆、电机和一些复杂的运动机械的制动大部分采用机械式摩擦制动法，即它们的动能通过物体之间的摩擦转变成热能然后消失，使动能在制动过程中被浪费，并且长时间的摩擦易转变成的大量热能还会使制动温度升高，这又会影响制动的制动效果，甚至更有可能使其失去制动能力，从而带来机械故障和人身安全问题；还有一些电机制动采用给电机供直流电的方法，让其减速或静止，这样不仅要增加直流设备，还要浪费一些电能；再者，现有大部分摩擦片中的成分中含有金属元素，如铜、铁，它们被磨损后无法被回收再利用，并且被磨损后的物质还污染环境，刹车引起的高温，易使车辆爆胎，从而引发交通事故。
发明内容
为弥补上述技术的不足之处，本发明提供了一种对机械的惯性动能进行回收利用的电控液压式动能回收再释放装置，以有效节约能耗。
本发明电控液压式动能回收再释放装置，包括液压蓄能器、限压阀、散热器、换向阀、液压泵/马达、离合变速机构、变速箱、液压油箱、电控单元、传感器，所述离合变速机构一端与变速箱相连接，另一端与液压泵/马达的动力轴连接，所述液压蓄能器、限压阀、散热器、换向阀、液压油箱与液压泵/马达通过管路连接，所述电控单元包括主机部分和显示部分，所述主机部分和显示部分通过线路连接，通过显示部分显示该系统的工作状态以及进行系统控制，所述电控单元的主机部分与传感器、液压泵/马达上的控制器部分、离合变速机构上的控制器部分、换向阀上的控制器部分通过导线连接，所述电控单元的主机部分对液压泵/马达的排量进行控制与适时调节，所述电控单元的主机部分安装有加速度传感器，以对动能的回收和释放作出反馈调节。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述液压油箱可换成负压蓄能器或低压蓄能器或隔膜式油箱，所述液压蓄能器可换成负压蓄能器。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述换向阀可换为控制阀，这时液压油箱直接与液压泵/马达相连接，回收与释放，由电控单元控制液压泵/马达来实现，控制阀位置可任意选择。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述管路中任意处可加装带单向阀的过滤器。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当回收动能时，可给液压油箱中的液压油进行加压，从而提高液压泵/马达的容积效率。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述液压蓄能器可替换为气压蓄能器，液压泵/马达可替换为空气压缩泵和气动马达。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述电控液压式动能回收再释放装置还包括第二液压泵/马达、第二离合变速机构、变速箱的主动轴，所述第二离合变速机构一端与变速箱的主动轴相连接，另一端与第二液压泵/马达的动力轴连接，所述第二液压泵/马达与换向阀通过管路连接，所述第二液压泵/马达的控制器部分与第二离合变速机构的控制器部分通过线路与电控单元的主机部分连接，车辆需要慢行时，常按下释放按钮，电控单元收到此信号后，离合变速机构和第二离合变速机构同时闭合，控制换向阀转换，使第二液压泵/马达具有液压泵的作用，液压泵/马达为液压马达作用，利用发动机怠速驱动第二液压泵/马达，从而带动液压泵/马达实现慢速前进。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当采用气压蓄能器时，变速箱的主动轴与变速箱可相同，并且第二液压泵/马达为气动马达，液压泵/马达为空气压缩泵，回收时空气压缩泵工作，释放时，气动马达工作，液压油箱为空滤，直接与空气压缩泵相连。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，对于一些特殊车辆要求，离合变速机构与第二离合变速机构也可以只为速度器或离合器或直接省去，液压泵/马达直接与变速箱连接，第二液压泵/马达直接与变速箱的主动轴连接。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当此系统给电机制动时，所述变速箱可为电机轴或减速器齿轮轴。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用液压蓄能或气压蓄能的方法把运动物体的动能转化成分子势能后储存起来，从而实现运动物体的减速或静止，当物体重新运动或加速时再把储存的分子势能转变成运动体的动能，从而达到再次利用，降低能量损耗，提高能源利用率的目的，可广泛应用于车辆、电梯、地铁、卷扬机、轻轨、船舶等机械设备领域。
2、本发明采用电控液压式动能回收再释放装置与原机械制动系统相结合的复合制动方式，通过电控液压式动能回收再释放装置配合原机械制动系统，从而使机械的制动、减速、加速更迅速、灵敏，从而提高机械的运输能力和生产效率。
3、本发明由于采用复合制动方式，能量被转化成另一种形式，可有效避免因机械制动器过度发热而失灵的情况，从而避免车轮轮胎因过热而爆胎的现象发生，从而使制动系统更加安全可靠，大大提高了机械的安全性。
4、由于电控液压式动能回收再释放装置与一些车辆的转向轮无关，并且分配到两驱动轮的回收力距相等，这都不会造成车辆减速时的跑偏现象的发生，回收力距不会过大，车辆减速时从而也不会使制动轮在回收能量时出现与地面打滑现象特别是雨雪地面，由此更能提高了车辆在减速时的安全性能。
5、复合制动使制动距离缩短，配合ABS等使用更加明显，在紧急制动时提高了安全性能，由于轮胎很少与地面打滑，这就大大增加了轮胎的使用寿命，从而节省成本，提高运输效益。
6、由于回收的能量可以再次释放，一定程度上增加了车辆或电机的最大输出功率，从而增强了车辆的运输能力，能更好的适应复杂的路况。
7、当蓄能器压力达到最高值时，此系统还可充当液压缓速器的作用继续参与车辆制动，反可省去司机安装水刹和多次加水的费用。
8、对于城市公交车可以实现红灯发动机熄火功能，重新起步时，用液压能坐燃发动机，这样不仅节能减排，还延长了发动机使用寿命，降低了维修和保养成本。
9、对于车辆而言，可以降低驾驶员在行车中的换挡频率，从而使驾驶员减少疲劳度，保持精力旺盛。
10、减少了原机械摩擦片的使用次数，节省了材料成本和维修费用。
11、对于纯电动车而言，无需起步大电流放电，从而延长电池使用寿命和行驶里程。
12、在节能省油、省煤、省天然气的同时又可减少了车辆和发电厂对大气的污染。
13、柔性液压回收动能，使车辆减速更加平稳、舒适、无摩擦噪音的产生。
14、可以把车辆下坡时的重力势能收集起来，为其它路段提供动能。
15、用液压能回收动能，效率高达97%以上，高于超级电容。
16、对于有变速器的车辆而言，延长了离合器的使用寿命，和维修成本。
17、从而节省了一些非可再生资源的浪费，如铜、铁。
18、对地球变暖有一定的减缓作用。
附图说明
图1为本发明电控液压式动能回收再释放装置实施例1的原理方框示意图；
图2为本发明电控液压式动能回收再释放装置实施例2的原理方框示意图。
其中：1、液压蓄能器；2、限压阀；3、散热器；4、液压油换向阀；5、液压泵/马达；6、离合变速机构；7、变速箱；8、液压油箱；9、主机部分；10、显示部分；11、传感器；12、第二液压泵/马达；13、第二离合变速机构；14、变速箱的主动轴。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明电控液压式动能回收再释放装置作进一步的说明和阐述。
实施例1：参见图1，本发明电控液压式动能回收再释放装置，包括液压蓄能器1、限压阀2、散热器3、换向阀4、液压泵/马达5、离合变速机构6、变速箱7、液压油箱8、电控单元、传感器11，所述离合变速机构6一端与变速箱7相连接，另一端与液压泵/马达5的动力轴连接，所述液压蓄能器1、限压阀2、散热器3、换向阀4、液压油箱8与液压泵/马达5通过管路连接，所述电控单元包括主机部分9和显示部分10，所述主机部分9和显示部分10通过线路连接，通过显示部分10显示该系统的工作状态以及进行系统控制，所述电控单元的主机部分9与传感器11、液压泵/马达5上的控制器部分、离合变速机构6上的控制器部分、换向阀4上的控制器部分通过导线连接，所述电控单元的主机部分9对液压泵/马达5的排量进行控制与适时调节，所述电控单元的主机部分9安装有加速度传感器，以对动能的回收和释放作出反馈调节。
当此装置安装于车辆上时，车辆行驶中须要减速或静止时，电控单元收到制动信号后，控制离合变速机构6闭合，使液压泵/马达5与变速箱7连接，车辆动能驱动液压泵/马达5，使其转动，液压油箱8中的液压油经换向阀4、液压泵/马达5、换向阀4、散热器3、限压阀2最后到达液压蓄能器1，从而实现动能转变成液压能，实现制动目的，再当电控单元收到加速信号时，电控单元又会控制控向阀4对液压管路进行换向，这时液压泵/马达5充当液压马达的作用，液压蓄能器1内的高压液压油又会经过限压阀2、散热器3、换向阀4、液压泵/马达5、换向阀4、回到液压油箱8中，从而驱动液压泵/马达5转动，液压泵/马达5的转动又会通过离合变速机构6驱动变速箱7，从而实现液压能转变成动能，再当电控单元收到液压蓄压器1内液压能全部释放后，又会控制离合变速机构6使液压泵/马达5与变速箱7动力分离，同时控制换向阀4回位，使系统为下次回收做好准备，这时，完成一个回收再释放的一个工作循环。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述液压油箱8可换成负压蓄能器或低压蓄能器或隔膜式油箱，所述液压蓄能器1可换成负压蓄能器。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述换向阀4可换为控制阀，这时液压油箱8直接与液压泵/马达5相连接，回收与释放，由电控单元控制液压泵/马达5来实现，控制阀位置可任意选择。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述管路中任意处可加装带单向阀的过滤器。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当回收动能时，可给液压油箱8中的液压油进行加压，从而提高液压泵/马达5的容积效率。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述液压蓄能器1可替换为气压蓄能器，液压泵/马达5可替换为空气压缩泵和气动马达。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当此系统给电机制动时，所述变速箱7可为电机轴或减速器齿轮轴。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，对于一些特殊车辆要求，离合变速机构6可以只为变速器或离合器或直接省去，液压泵/马达5直接与变速箱7连接。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，对于四驱车来说，变速箱7可为分动箱，对于前驱动的车辆，变速箱7可为后轮从动机构，此系统要装在后轮上，变速箱7还可为差速器，后轮从动桥。
操纵步骤：
自动控制：安装于车辆上时驾驶员只需向平常驾驶一样，制动时踏下制动踏板，加速时踏下油门踏板，即可实现动能的回收与释放。
手动控制：电控单元的显示部分可安装在驾驶室内仪表台附近，上面设有回收和释放按钮，并且方向盘上也可设有回收和释放按钮，减速时按下回收按钮，即可回收动能，加速时按下释放按钮，即可释放动能。
复合控制：行车中电控单元无论收到制动踏板的制动信号，还是收到回收按钮的信号，都会控制系统进行动能回收，同样当电控单元收到油门踏板加速信号或释放按钮的信号时，又会控制系统自动释放能量。
对于电机动能的回收与释放的控制，只与被制动电机的原控制装置连接即可，无需外加操作装置。
实施例2：参见图2，本发明电控液压式动能回收再释放装置，包括液压蓄能器1、限压阀2、散热器3、换向阀4、液压泵/马达5、离合变速机构6、变速箱7、液压油箱8、电控单元、传感器11、第二液压泵/马达12、第二离合变速机构13、变速箱的主动轴14，所述离合变速机构6一端与变速箱7相连接，另一端与液压泵/马达5的动力轴连接，所述液压蓄能器1、限压阀2、散热器3、换向阀4、液压油箱8与液压泵/马达5通过管路连接，所述电控单元包括主机部分9和显示部分10，所述主机部分9和显示部分10通过线路连接，通过显示部分10显示该系统的工作状态以及进行系统控制，所述电控单元的主机部分9与传感器11、液压泵/马达5上的控制器部分、离合变速机构6上的控制器部分、换向阀4上的控制器部分通过导线连接，所述电控单元的主机部分9对液压泵/马达5的排量进行控制与适时调节，所述电控单元的主机部分9安装有加速度传感器，以对动能的回收和释放作出反馈调节，所述第二离合变速机构13一端与变速箱的主动轴14相连接，另一端与第二液压泵/马达12的动力轴连接，所述第二液压泵/马达12与换向阀4通过管路连接，所述第二液压泵/马达12的控制器部分与第二离合变速机构13的控制器部分通过线路与电控单元的主机部分9连接。
参见图2、图1，图2与图1不同之处在于多了第二液压泵/马达12、第二离合变速机构13和变速箱的主动轴14，当车辆高速行驶中需要制动时，电控单元收到制动信号后会控制第二离合变速机构13吸合，动能由第二液压泵/马达12转化成液压能，释放时，液压能也是由第二液压泵/马达12转变成动能，此时，液压泵/马达5和离合变速机构6都不参加工作，只有当电控单元收到车速信号低于设定速度时，其离合变速机构6才参加工作，当电控单元收到变速箱空档信号或离合器踏板信号时第二离合变速机构13又会退出工作，或不参加工作，当车辆需要慢行时，常按下释放按钮，电控单元收到此信号后，离合变速机构6和第二离合变速机构13同时闭合，控制换向阀转换，使第二液压泵/马达12具有液压泵的作用，液压泵/马达5为液压马达作用，这时，利用发动机怠速驱动第二液压泵/马达12，从而带动液压泵/马达5实现慢速前进，其它功能与实施例1类似。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述液压油箱8可换成负压蓄能器或低压蓄能器或隔膜式油箱，所述液压蓄能器1可换成负压蓄能器。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述换向阀4可换为控制阀，这时液压油箱8直接与液压泵/马达5相连接，回收与释放，由电控单元的主机部分9控制液压泵/马达5和第二液压泵/马达12来实现，控制阀位置可任意选择。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述管路中任意处可加装带单向阀的过滤器。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当回收动能时，可给液压油箱8中的液压油进行加压，从而提高液压泵/马达5的容积效率。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，所述液压蓄能器1可替换为气压蓄能器，液压泵/马达5可替换为空气压缩泵和气动马达。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当采用气压蓄能器时，变速箱的主动轴14与变速箱7可相同，并且第二液压泵/马达12为气动马达，液压泵/马达5为空气压缩泵，回收时空气压缩泵工作，释放时，气动马达工作，液压油箱（8）为空滤，直接与空气压缩泵相连。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，对于一些特殊车辆要求，离合变速机构6与第二离合变速机构13也可以只为速度器或离合器或直接省去，液压泵/马达5直接与变速箱7连接，第二液压泵/马达12直接与变速箱的主动轴14连接。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明电控液压式动能回收再释放装置，当此系统给电机制动时，所述变速箱7可为电机轴或减速器齿轮轴。
操作步骤与实施例1相同。

Claims (3)

1.电控液压式动能回收再释放装置，包括液压蓄能器（1）、限压阀（2）、散热器（3）、换向阀（4）、液压泵/马达（5）、离合变速机构（6）、变速箱（7）、液压油箱（8）、电控单元、传感器（11），其特征在于：所述离合变速机构（6）一端与变速箱（7）相连接，另一端与液压泵/马达（5）的动力轴连接，所述液压蓄能器（1）、限压阀（2）、散热器（3）、换向阀（4）、液压油箱（8）与液压泵/马达（5）通过管路连接，所述电控单元包括主机部分（9）和显示部分（10），所述主机部分（9）和显示部分（10）通过线路连接，通过显示部分（10）显示该装置的工作状态以及进行控制，所述电控单元的主机部分（9）与传感器（11）、液压泵/马达（5）上的控制器部分、离合变速机构（6）上的控制器部分、换向阀（4）上的控制器部分通过导线连接，所述电控单元的主机部分（9）对液压泵/马达（5）的排量进行控制与适时调节，所述电控单元的主机部分（9）安装有加速度传感器，所述电控液压式动能回收再释放装置还包括第二液压泵/马达（12）、第二离合变速机构（13）、变速箱的动力轴（14），所述第二离合变速机构（13）一端与变速箱的动力轴（14）相连接，另一端与第二液压泵/马达（12）的动力轴连接，所述第二液压泵/马达（12）与换向阀（4）通过管路连接，所述第二液压泵/马达（12）的控制器部分与第二离合变速机构（13）的控制器部分通过线路与电控单元的主机部分（9）连接，当车辆需要慢行时，常按下释放按钮，电控单元收到此信号后，离合变速机构（6）和第二离合变速机构（13）同时闭合，控制换向阀转换，使第二液压泵/马达（12）具有液压泵的作用，液压泵/马达（5）为液压马达作用，利用发动机怠速驱动第二液压泵/马达（12），从而带动液压泵/马达（5）实现慢速前进。
2.根据权利要求1所述的电控液压式动能回收再释放装置，其特征在于：所述液压油箱（8）替换为隔膜式油箱。
3.根据权利要求1所述的电控液压式动能回收再释放装置，其特征在于：对于四驱车来说，所述变速箱（7）替换为分动箱。
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