CN104608576B - 一种汽车振动能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车振动能量回收装置，用于回收汽车行驶过程中因振动而耗散的机械能。通过汽车减震器的伸张和压缩行程带动液压马达工作，再由液压马达驱动空气压缩机压缩空气，并将压缩的空气充入储气罐内，当储气罐内的气体压力达到系统设定的阈值时，释放气体，驱动气动马达工作，进而再由气动马达带动发电机旋转发电，最终将振动产生的机械能转化为电能；而当储气罐内的气体压力低于系统设定的阈值时，停止释放气体，即发电机停止发电，储气罐进入蓄能状态，如此往复，即可将更多的因振动而消耗的机械能能量转化为可再利用的电能。

Description

一种汽车振动能量回收装置

技术领域

本发明属于汽车节能技术领域，具体涉及一种汽车振动能量回收装置。

背景技术

环境恶化和资源短缺对汽车行业的发展形成了严峻挑战，如何在保证汽车原有功效的基础上更好地节能减排便成为了当前亟需解决的关键问题。目前，新能源汽车的发展从源头上解决了汽车减排的问题，纯电动汽车更是可以实现零排放。相比于减排技术的快速发展，汽车节能技术领域还未有较大突破。

在汽车在行驶过程中，频繁的制动会消耗汽车的动能，车身的振动会消耗机械能，而这些被消耗的能量最初都是由动力装置产生，在无形中便增加了动力装置的燃油消耗，若能将这些被消耗的能量进行回收再利用，便可减少汽车的能量消耗，达到节能的目的。而相比于制动能量的回收，汽车振动所产生的能量具有持续性，更利于回收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：回收汽车行驶过程中因振动而产生的能量，并将其转化为电能再利用。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种汽车振动能量回收装置，包括液压减振器、单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d、单向阀e、液压马达、第一控制阀、空气压缩机、储气罐、第二控制阀、气动马达、发电机；

所述液压减振器、单向阀a、液压马达、第一控制阀、单向阀d、通过液压管路形成闭合油路；所述液压减振器的上腔与单向阀a的进口连接，所述单向阀a的出口与液压马达的进口连接，所述液压马达的出口与第一控制阀的进口连接，所述第一控制阀的出口与单向阀d的进口连接，所述单向阀d的出口与液压减振器的下腔相连；

所述液压减振器、单向阀b、液压马达、第一控制阀、单向阀c、通过液压管路形成闭合油路；所述液压减振器的下腔与单向阀b的进口连接，所述单向阀b的出口与液压马达的进口连接，所述液压马达的出口与第一控制阀的进口连接，所述第一控制阀的出口与单向阀c的进口连接，所述单向阀c的出口与液压减振器的上腔相连；

所述液压马达的输出轴与空气压缩机刚性连接；

所述空气压缩机，储气罐，第二控制阀和气动马达，通过气体管路依次连接；空气压缩机的出口与储气罐的进口连接，储气罐的出口与第二控制阀的进口连接，第二控制阀的出口和气动马达的进口连接；

所述气动马达出口与单向阀e连接，直接将空气排入大气，单向阀e用于产生背压；气动马达的输出轴与发电机刚性连接，并驱动发电机发电。

所述第一控制阀为两位三通电磁阀；所述第二控制阀为两位两通电磁阀。

所述装置还包括流量计，所述流量计置于液压减振器上腔出油口与单向阀a之间。

所述装置还包括空气干燥器，所述空气干燥器的输入端与空气压缩机的输出端连接，空气干燥器的输出端与储气罐的输入端连接。

所述装置还包括气体压力传感器，所述气体压力传感器置于储气罐出口与第二控制阀之间。

所述装置还包括控制单元，所述控制单元的气体压力传感器输入端①与气体压力传感器电气连接；第二控制阀控制输出端③与第二控制阀电气连接；所述控制单元的流量计输入端②与流量计电气连接；第一控制阀控制输出端④与第一控制阀电气连接。

所述发电机与蓄电池连接，所述蓄电池与电气设备连接。

所述空气压缩机由液压马达驱动，压缩的空气经气体管路进入空气干燥器，干燥后充入储气罐；

储气罐经两位两通电磁阀(气压)与气动马达相连，电磁阀导通时，储气罐中释放的气体驱动气动马达工作，电磁阀断开时，气动马达停止工作；

发电机产生的电能存于蓄电池中，为其它电气设备供电；

减振器处于压缩行程时，液压油经单向阀a、液压马达、电磁换向阀、单向阀d进入下腔；减振器处于拉伸行程时，液压油经单向阀b、液压马达、电磁换向阀、单向阀c进入上腔；从而保证了液压马达始终按照相同方向旋转；

减振器上腔出油口处装有流量计，用于测量液压油流量的大小，并将所测结果实时传给控制单元，进而控制两位三通电磁阀的工位，以保证液压马达始终按相同的方向旋转；当流量计所测数据不断增大时，减振器处于压缩状态，液压油由上腔进入下腔，此时控制两位三通电磁阀处于右位；当流量计所测数据不断减小时，减振器处于拉伸状态，液压油由下腔进入上腔，此时控制两位三通电磁阀处于左位；

储气罐出口处装有气体压力传感器，用于测量储气罐内部的气体压力，并将所测结果实时传给控制单元，进而控制两位两通电磁阀的工作状态，一般情况下，两位两通电磁阀处于断开状态；

储气罐蓄能时，设定系统阈值为Mmax，储气罐释放气体时，设定系统阈值为Mmin；当气体压力传感器所测结果达到Mmax时，控制单元控制两位两通电磁阀导通，储气罐释放气体以驱动气动马达工作，释放过程中，当储气罐内部气体压力低于Mmin时，控制单元控制两位两通电磁阀断开，使储气罐重新蓄能；

设定储气罐系统阈值Mmax和系统阈值Mmin的目的是为了保证发电机始终工作在较高的发电效率区间；

控制单元的输入端分别用于接收流量计和气体压力传感器的测量信号；输出端分别用于控制两位三通电磁阀换向阀和两位两通电磁阀的工作状态。

附图说明

图1为发明的结构示意图。

附图标记说明如下：1-液压减振器，2-液压管路，3-流量计，4-单向阀a，5-液压马达，6-第一控制阀，7-单向阀d，8-单向阀b，9-单向阀c，10-空气压缩机，11-气体管路，12-空气干燥器，13-储气罐，14-气体压力传感器，15-第二控制阀，16-气动马达，17-单向阀e，18-发电机，19-蓄电池，20-电气设备，21-控制单元，①-气体压力传感器输入端，②-流量计输入端，③-第二控制阀控制输出端，④-第一控制阀控制输出端。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

该种汽车振动能量回收装置的液压减振器1上腔经液压管路2与单向阀a4和单向阀c9相连，下腔与单向阀b8和单向阀d7相连，单向阀a4和单向阀c9经液压管路2与液压马达5的进口相连，单向阀b8和单向阀d7经液压管路2、两位三通电磁阀6与液压马达5的出口相连；

空气压缩机10与液压马达5的输出轴刚性连接，由液压马达5驱动，压缩的空气经气体管路11进入空气干燥器12，干燥后充入储气罐13；

储气罐13经两位两通电磁阀(气压)15与气动马达16相连，电磁阀15导通时，储气罐13中释放的气体驱动气动马达16工作，电磁阀15断开时，气动马达16停止工作；

气动马达16出口经单向阀e17直接将空气排入大气，单向阀e17用于产生背压；

气动马达16的输出轴与发电机18刚性连接，并驱动发电机18发电；

发电机18产生的电能存于蓄电池19中，为其它电气设备20供电；

减振器1处于压缩行程时，液压油经单向阀a4、液压马达5、电磁换向阀6、单向阀d7进入下腔；减振器1处于拉伸行程时，液压油经单向阀b8、液压马达5、电磁换向阀6、单向阀c9进入下腔；从而保证了液压马达5始终按照相同方向旋转；

减振器1上腔出油口处装有流量计3，用于测量液压油流量的大小，并将所测结果实时传给控制单元21，进而控制两位三通电磁阀6的工位，以保证液压马达6始终按相同的方向旋转；当流量计3所测数据不断增大时，减振器1处于压缩状态，液压油由上腔进入下腔，此时控制两位三通电磁阀6处于右位；当流量计3所测数据不断减小时，减振器1处于拉伸状态，液压油由下腔进入上腔，此时控制两位三通电磁阀6处于左位；

储气罐13出口处装有气体压力传感器14，用于测量储气罐13内部的气体压力，并将所测结果实时传给控制单元21，进而控制两位两通电磁阀15的工作状态，一般情况下，两位两通电磁阀15处于断开状态；

储气罐13蓄能时，设定系统阈值为Mmax，储气罐13释放气体时，设定系统阈值为Mmin；当气体压力传感器14所测结果达到Mmax时，控制单元21控制两位两通电磁阀15导通，储气罐13释放气体以驱动气动马达16工作，释放过程中，当储气罐13内部气体压力低于Mmin时，控制单元21控制两位两通电磁阀15断开，使储气罐13重新蓄能；

定储气罐13系统阈值Mmax和系统阈值Mmin的目的是为了保证发电机18始终工作在较高的发电效率区间；

控制单元21的输入端分别用于接收流量计3和气体压力传感器14的测量信号；输出端分别用于控制两位三通电磁阀换向阀6和两位两通电磁阀15的工作状态。

下面结合附图对本发明具体实施过程作进一步说明。

汽车行驶过程过，车身的振动使得减振器被反复地压缩和拉伸。当减振器受压时，安装在减振器上腔的流量计所测的数值不断增大，控制单元获得此测量结果后控制两位三通电磁阀位于右位，使得液压油经单向阀a、液压马达、两位三通电磁阀和单向阀d流入减振器下腔，从而完成压缩行程；当减振器受拉时，安装在减振器上腔的流量计所测的数值不断减小，控制单元获得此测量结果后控制两位三通电磁阀位于左位，使得液压油经单向阀b、液压马达、两位三通电磁阀和单向阀c流入减振器上腔，从而完成拉伸行程。

在减振器振动的过程中，液压油的流动驱动液压马达旋转，通过对两位三通电磁阀的控制，使得液压马达始终按照相同的方向的旋转，从而带动空气压缩机压缩空气，压缩的空气经空气干燥器干燥后被充入储气罐内。储气罐出口处装有气体压力传感器，用于测量储气罐内部的气体压力，并将所测结果实时传给控制单元。控制单元将气体压力传感器所测值与设定的系统阈值进行比较，根据比较结果控制两位两通电磁阀的工作状态(一般情况下，两位两通电磁阀处于断开状态)。系统阈值的设定如下：储气罐蓄能时，设定系统阈值为Mmax，当气体压力传感器所测值达到Mmax时，控制单元控制两位两通电磁阀导通，储气罐释放气体，驱动气动马达旋转，此时，即储气罐释放气体时，设定系统阈值为Mmin，当储气罐因释放气体而使得内部气体压力低于Mmin时，即气体压力传感器所测值小于Mmin时，控制单元控制两位两通电磁阀断开，使储气罐停止释放气体以重新蓄能。

储气罐释放气体时，驱动气动马达旋转，从而带动发电机旋转发电，给蓄电池充电，蓄电池储存的电能为其它电气设备供电。

经过上述过程，将汽车行驶过程中振动消耗的能量最终转化为可二次利用的电能，其中，储气罐作为中间装置用于储存气压能，目的是为了将离散的振动能量进行集中，从而进行集中释放，以提高发电机的发电效率。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种汽车振动能量回收装置，其特征在于，包括液压减振器(1)、单向阀a(4)、单向阀b(8)、单向阀c(9)、单向阀d(7)、单向阀e(17)、液压马达(5)、第一控制阀(6)、空气压缩机(10)、储气罐(13)、第二控制阀(15)、气动马达(16)、发电机(18)；

所述液压减振器(1)、单向阀a(4)、液压马达(5)、第一控制阀(6)、单向阀d(7)、通过液压管路形成闭合油路；所述液压减振器(1)的上腔与单向阀a(4)的进口连接，所述单向阀a(4)的出口与液压马达(5)的进口连接，所述液压马达(5)的出口与第一控制阀(6)的进口连接，所述第一控制阀(6)的出口与单向阀d(7)的进口连接，所述单向阀d(7)的出口与液压减振器(1)的下腔相连；

所述液压减振器(1)、单向阀b(8)、液压马达(5)、第一控制阀(6)、单向阀c(9)、通过液压管路形成闭合油路；所述液压减振器(1)的下腔与单向阀b(8)的进口连接，所述单向阀b(8)的出口与液压马达(5)的进口连接，所述液压马达(5)的出口与第一控制阀(6)的进口连接，所述第一控制阀(6)的出口与单向阀c(9)的进口连接，所述单向阀c(9)的出口与液压减振器(1)的上腔相连；

所述液压马达(5)的输出轴与空气压缩机(10)刚性连接；

所述空气压缩机(10)，储气罐(13)，第二控制阀(15)和气动马达(16)，通过气体管路依次连接；

所述气动马达(16)出口与单向阀e(17)连接；气动马达(16)的输出轴与发电机(18)刚性连接。

2.如权利要求1所述的一种汽车振动能量回收装置，其特征在于，所述第一控制阀(6)为两位三通电磁阀；所述第二控制阀(15)为两位两通电磁阀。

3.如权利要求1所述的一种汽车振动能量回收装置，其特征在于，还包括流量计(3)，所述流量计(3)置于液压减振器(1)上腔出油口与单向阀a(4)之间。

4.如权利要求1所述的一种汽车振动能量回收装置，其特征在于，还包括空气干燥器(12)，所述空气干燥器(12)的输入端与空气压缩机(10)的输出端连接，空气干燥器(12)的输出端与储气罐(13)的输入端连接。

5.如权利要求1所述的一种汽车振动能量回收装置，其特征在于，还包括气体压力传感器(14)，所述气体压力传感器(14)置于储气罐(13)出口与第二控制阀(15)之间。

6.如权利要求1～3中任意一项所述的一种汽车振动能量回收装置，其特征在于，还包括控制单元(21)，所述控制单元(21)的气体压力传感器输入端①与气体压力传感器(14)电气连接；第二控制阀控制输出端③与第二控制阀(15)电气连接；

所述控制单元(21)的流量计输入端②与流量计(3)电气连接；第一控制阀控制输出端④与第一控制阀(6)电气连接。

7.如权利要求1所述的一种汽车振动能量回收装置，其特征在于，所述发电机(18)与蓄电池(19)连接，所述蓄电池(19)与电气设备(20)连接。