CN105134516B - 闲散动能收集储存发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种闲散动能收集储存发电装置，包含：油箱；至少一组减速板能量收集装置，其通过管路连接油箱，将油箱中的液压油吸入减速板能量收集装置中；至少两路蓄能回路，其管路连接减速板能量收集装置，蓄能回路依次收集减速板能量收集装置提供的高压油，直至达到最大蓄能后开始向发电装置供油；发电装置，其管路连接蓄能回路，依次利用各个蓄能回路收集的高压油持续发电。本发明将车辆的闲散动能通过液压系统有序地储存在蓄能器中，可实现电能的连续输出，发电规模大，发电效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种闲散动能的收集储存发电装置，尤其涉及一种车辆闲散动能的收集储存发电装置。
背景技术
随着全球经济的蓬勃发展，能源供需矛盾日益突出。寻求新能源或能源利用技术是目前新能源技术发展的方向。在众多类型的能源中，闲散动能逐渐受人关注。它包括人体走路跑步、汽车行驶、空气流动等，其特点是范围广，能量分散，收集不易，是一种绿色的可再生能源。而研究如何将此类离散的、闲置的动能采集、储存发电，实现新型能源的高效利用，将为补充能源，节能减排做出重要贡献。
近年来，国内外对闲散动能的回收发电研究比较重视，但大部分仍处于示范阶段，尚未商业性运行示范。国内对闲散动能回收利用主要偏重在利用压电、碾压与压敏等方式在公路上进行发电或再利用。
中国专利号为201010002151的发明专利，是一种碾压发电技术，它通过齿轮系将受压板受到的机械能储存在弹性元件中，并进一步带动电机发电。他的特点是当重物压住后，多个弹性元件会被锁住，待重力过去后即依次释放，将势能带动电机旋转发电。对于车流量过高的情况下，会产生能量浪费，而对于车流量过低的情况，则出现间断发电的情况，间断发电会导致发电机无法正常工作，发电效率低。
中国专利号为 201120541474的实用新型专利，是一种压电陶瓷发电装置。它包含一根传力杆，以及多组压电陶瓷。利用了压电陶瓷的特性，当受外力挤压时可产生电能。对于车辆挤压的情况，吸收的能量有限，产生的电能也是间歇不稳定，这种电流并不适合大范围发电。
中国专利号为201210296390的发明专利，是一种利用道路减速带的自发电装置。其内部含有水袋，液流发电机等。碾压时，水袋内水被挤入储能水袋中，暂时不发电储存能量。车辆离去后弹簧回到原位，储能水袋即释放产生水流，推动发电机发电。它在车辆开过时就马上发电，发电水压较低，只能带动小功率电机，并且无法保证连续发电，没有解决发电效率低的问题。
发明内容
本发明提供一种闲散动能收集储存发电装置，将车辆的闲散动能通过液压系统有序地储存在蓄能器中，可实现电能的连续输出，发电规模大，发电效率高。
为了达到上述目的，本发明提供一种闲散动能收集储存发电装置，包含：
油箱，其储存未进入循环的多余液压油；
至少一组减速板能量收集装置，其通过管路连接油箱，在车辆碾压时将减速板能量收集装置内的液压油压入蓄能回路中，而车辆离去自行弹起时将油箱中的液压油吸入减速板能量收集装置中；
至少两路蓄能回路，其管路连接减速板能量收集装置，蓄能回路依次收集减速板能量收集装置提供的高压油，直至达到最大蓄能后开始向发电装置供油；
发电装置，其管路连接蓄能回路，依次利用各个蓄能回路收集的高压油持续发电。
所述的减速板能量收集装置和油箱之间通过出油管路和回油管路连接，所述的出油管路上设置单向阀，所述的回油管路上设置电磁球阀，电磁球阀为常闭阀门；在工作状态时，单向阀和常闭电磁球阀保证了油箱中的液压油只能单向往减速板能量收集装置中流动，而减速板能量收集装置中的高压油却不能回流入油箱，在非工作状态，电磁球阀打开，使减速板能量收集装置中的高压油回流入油箱。
所述的减速板能量收集装置中含有弹簧，保证其复位吸油的同时需要刚度最小以减少其能量损耗。
所述的出油管路上的单向阀的数量与蓄能回路的数量相等，所述的回油管路上的电磁球阀的数量与蓄能回路的数量相等。
所述的蓄能回路包含：
蓄能回路单向阀，其管路连接所述的减速板能量收集装置，保证了减速板能量收集装置中的高压油只能单向往蓄能器中流动；
蓄能回路进液电磁球阀，其管路连接所述的蓄能回路单向阀，该蓄能回路进液电磁球阀打开，则蓄能器开始蓄能，蓄能回路进液电磁球阀关闭，则蓄能器停止蓄能；
蓄能器，其管路连接所述的蓄能回路进液电磁球阀，存储减速板能量收集装置提供的高压油，直至达到最大蓄能；
蓄能回路出液电磁球阀，其管路连接所述的蓄能器和发电装置，该蓄能回路出液电磁球阀开启，则蓄能器中的高压油流入发电装置，该蓄能回路出液电磁球阀关闭，则蓄能器中的高压油停止流入发电装置；
压力传感器，其设置在蓄能器与发电装置的连接管路上，实时监测蓄能器的压力值；如果监测到蓄能器压力值达到最低压力值，则关闭蓄能回路出液电磁球阀，停止向发电装置供油，开启蓄能回路进液电磁球阀，蓄能器开始蓄能；如果监测到蓄能器压力值达到最高压力值，则关闭蓄能回路进液电磁球阀，停止向蓄能器存储高压油，开启蓄能回路出液电磁球阀，蓄能器向发电装置供油。
所述蓄能器的最低压力值设定为能让发电装置中的液压马达正常工作的最低压力，最高压力值设定为目标车辆能压下的最高压力。
所述的蓄能回路还包含：高压过滤器，其设置在蓄能器与减速板能量收集装置的连接管路上，过滤油路中产生的杂质。
所述的发电装置包含：
比例电磁阀，其管路连接所述的蓄能回路中的蓄能回路出液电磁球阀，该比例电磁阀采用PID控制来控制蓄能器放液速度，保证长时间以较高压力供液，使发电机处于高效发电状态；
液压马达，其管路连接所述的比例电磁阀，利用蓄能器提供的高压油发电，将电能存储在蓄电池中；
编码器，其电性连接液压马达和比例电磁阀，该编码器记录液压马达的转速，实现反馈控制，当编码器显示的液压马达的转速小于液压马达的额定转速时，增大比例电磁阀电流，提高蓄能器的放液速度，当编码器显示的液压马达的转速大于液压马达的额定转速时，减小比例电磁阀电流，降低蓄能器的放液速度。
当发电装置中的液压马达需要急停时，蓄能回路中的蓄能回路出液电磁球阀关闭。
所述的减速板能量收集装置和蓄能回路之间的连接管路上设置溢流阀，当系统压力过高时，溢流阀打开，防止元件受到损坏。
本发明将车辆的闲散动能通过液压系统有序地储存在蓄能器中，可实现电能的连续输出，发电规模大，发电效率高。
附图说明
图1是本发明提供的一种闲散动能收集储存发电装置的实施例的电路示意图。
具体实施方式
以下根据图1具体说明本发明的较佳实施例。
本发明提供一种闲散动能收集储存发电装置，包含：
油箱，其储存未进入循环的多余液压油；
至少一组减速板能量收集装置，其通过管路连接油箱，能够将汽车碾压时多余的动能转换为液压能，在车辆碾压时将减速板能量收集装置内的液压油压入蓄能回路中，而车辆离去自行弹起时将油箱中的液压油吸入减速板能量收集装置中；
至少两路蓄能回路，其管路连接减速板能量收集装置，蓄能回路依次收集减速板能量收集装置提供的高压油，直至达到最大蓄能后开始向发电装置供油；
发电装置，其管路连接蓄能回路，依次利用各个蓄能回路收集的高压油持续发电。
所述的减速板能量收集装置和油箱之间通过出油管路和回油管路连接，所述的出油管路上设置单向阀，所述的回油管路上设置电磁球阀，电磁球阀为常闭阀门；在工作状态时，单向阀和常闭电磁球阀保证了油箱中的液压油只能单向往减速板能量收集装置中流动，而减速板能量收集装置中的高压油却不能回流入油箱，在非工作状态，电磁球阀打开，使减速板能量收集装置中的高压油回流入油箱；所述的减速板能量收集装置中含有弹簧，保证其复位吸油的同时需要刚度最小以减少其能量损耗；所述的出油管路上的单向阀的数量与蓄能回路的数量相等，所述的回油管路上的电磁球阀的数量与蓄能回路的数量相等。
所述的蓄能回路包含：
蓄能回路单向阀，其管路连接所述的减速板能量收集装置，保证了减速板能量收集装置中的高压油只能单向往蓄能器中流动；
蓄能回路进液电磁球阀，其管路连接所述的蓄能回路单向阀，该蓄能回路进液电磁球阀打开，则蓄能器开始蓄能，蓄能回路进液电磁球阀关闭，则蓄能器停止蓄能；
蓄能器，其管路连接所述的蓄能回路进液电磁球阀，存储减速板能量收集装置提供的高压油，直至达到最大蓄能；所述蓄能器的最低压力值设定为能让发电装置中的液压马达正常工作的最低压力，最高压力值设定为目标车辆能压下的最高压力；
蓄能回路出液电磁球阀，其管路连接所述的蓄能器和发电装置，该蓄能回路出液电磁球阀开启，则蓄能器中的高压油流入发电装置，该蓄能回路出液电磁球阀关闭，则蓄能器中的高压油停止流入发电装置；
压力传感器，其设置在蓄能器与发电装置的连接管路上，实时监测蓄能器的压力值；如果监测到蓄能器压力值达到最低压力值，则关闭蓄能回路出液电磁球阀，停止向发电装置供油，开启蓄能回路进液电磁球阀，蓄能器开始蓄能；如果监测到蓄能器压力值达到最高压力值，则关闭蓄能回路进液电磁球阀，停止向蓄能器存储高压油，开启蓄能回路出液电磁球阀，蓄能器向发电装置供油；
高压过滤器，其设置在蓄能器与减速板能量收集装置之间的连接管路上，可以过滤油路中产生的杂质。
所述的发电装置包含：
比例电磁阀，其管路连接所述的蓄能回路中的蓄能回路出液电磁球阀，该比例电磁阀采用PID（比例-积分-微分，Proportion Integration Differentiation）控制来控制蓄能器放液速度，保证长时间以较高压力供液，使发电机处于高效发电状态；
液压马达，其管路连接所述的比例电磁阀，利用蓄能器提供的高压油发电，将电能存储在蓄电池中；
编码器，其电性连接液压马达和比例电磁阀，该编码器记录液压马达的转速，实现反馈控制，当编码器显示的液压马达的转速小于液压马达的额定转速时，增大比例电磁阀电流，提高蓄能器的放液速度，当编码器显示的液压马达的转速大于液压马达的额定转速时，减小比例电磁阀电流，降低蓄能器的放液速度。
所述的减速板能量收集装置和蓄能回路之间的连接管路上设置溢流阀，当系统压力过高时，溢流阀打开，防止元件受到损坏。
所述的电磁球阀在断电状态下处于闭合状态，这样可以节省整个系统的电能消耗。
如图1所示，是本发明的一个具体实施例，采用一组减速板能量收集装置2和两路蓄能回路，设定蓄能初始处于低压状态，此时一路蓄能回路打开，另一路蓄能回路关闭，此时，高压油间歇性压入一路蓄能回路中，待蓄能器压力达到最高压力值后，关闭这一路蓄能回路的进液电磁球阀，并开启这一路蓄能回路的出液电磁球阀，同时关闭另一路蓄能回路的出液电磁球阀，开启另一路蓄能回路的进液电磁球阀。如此交替往复，将本来离散间断的能量通过两路蓄能回路循环发电，极大地改善发电效率，并能得到大功率的稳定电能。
工作时，电磁球阀4-1和电磁球阀4-2关闭，减速板能量收集装置2压下时高压油不能返回油箱1，减速板能量收集装置2抬起时，油箱1内的液压油可在弹簧作用力下经单向阀3-3和单向阀3-4被吸入减速板能量收集装置2中。初始状态时，第一路蓄能回路中的蓄能器5-1和第二路蓄能回路中的蓄能器5-2都处于待充压状态，打开第一路蓄能回路中的进液电磁球阀4-3，关闭第一路蓄能回路中的出液电磁球阀4-5、第二路蓄能回路中的进液电磁球阀4-4和第二路蓄能回路中的出液电磁球阀4-6，减速板能量收集装置2中的高压油经过单向阀3-1、单向阀3-2和高压过滤器10-1全部充入第一路蓄能回路中的蓄能器5-1，待其压力传感器6-1达到最高压力值后，关闭进液电磁球阀4-3，开启第二路蓄能回路中的进液电磁球阀4-4和第一路蓄能回路中的出液电磁球阀4-5，此时后续高压油逐渐往第二路蓄能回路中的蓄能器5-2内充液，而第一路蓄能回路中的蓄能器5-1中的高压油经比例电磁阀7带动液压马达9旋转，待其压力传感器6-1达到最低压力值后，关闭第一路蓄能回路中的出液电磁球阀4-5，当第二路蓄能回路中的压力传感器6-2达到最高压力值后，关闭进液电磁球阀4-4，开启第一路蓄能回路中的进液电磁球阀4-3和第二路蓄能回路中的出液电磁球阀4-6。如此往复，可实现对所收集能量的循环收集以及长时间发电。在发电过程中，调节比例电磁阀7开口大小可控制蓄能器放液速度，来达到恒转速驱动。当液压马达9需要急停时，不管系统处于何种状态，第一路蓄能回路的出液电磁球阀4-5和第二路蓄能回路的出液电磁球阀4-6都必须关闭。当机械系统需要维修拆卸，电磁球阀4-1和电磁球阀4-2打开，受压液压油直接返回油箱1。电磁球阀4-1~4-2和比例电磁阀7可全由独立电源供电，当系统压力过高时，溢流阀8打开，防止元件受到损坏。具体设置多少组减速板能量收集装置2，以及设置多少路蓄能回路可根据实际路况而定。
本发明可以把原本间断离散的下压机械能转变为较长时间的连续电能输出，可实现电能的连续输出，发电规模大，发电效率高。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (6)
1.一种闲散动能收集储存发电装置，其特征在于，包含：
油箱，其储存未进入循环的多余液压油；
至少一组减速板能量收集装置，其通过管路连接油箱，在车辆碾压时将减速板能量收集装置内的液压油压入蓄能回路中，而车辆离去自行弹起时将油箱中的液压油吸入减速板能量收集装置中；
至少两路蓄能回路，其管路连接减速板能量收集装置，蓄能回路依次收集减速板能量收集装置提供的高压油，直至达到最大蓄能后开始向发电装置供油；
发电装置，其管路连接蓄能回路，依次利用各个蓄能回路收集的高压油持续发电；
所述的减速板能量收集装置和油箱之间通过出油管路和回油管路连接，所述的出油管路上设置单向阀，所述的回油管路上设置电磁球阀，电磁球阀为常闭阀门；在工作状态时，单向阀和常闭电磁球阀保证了油箱中的液压油只能单向往减速板能量收集装置中流动，而减速板能量收集装置中的高压油却不能回流入油箱，在非工作状态，电磁球阀打开，使减速板能量收集装置中的高压油回流入油箱；
所述的减速板能量收集装置中含有弹簧，保证其复位吸油的同时需要刚度最小以减少其能量损耗；
所述的出油管路上的单向阀的数量与蓄能回路的数量相等，所述的回油管路上的电磁球阀的数量与蓄能回路的数量相等；
所述的蓄能回路包含：
蓄能回路单向阀，其管路连接所述的减速板能量收集装置，保证了减速板能量收集装置中的高压油只能单向往蓄能器中流动；
蓄能回路进液电磁球阀，其管路连接所述的蓄能回路单向阀，该蓄能回路进液电磁球阀打开，则蓄能器开始蓄能，蓄能回路进液电磁球阀关闭，则蓄能器停止蓄能；
蓄能器，其管路连接所述的蓄能回路进液电磁球阀，存储减速板能量收集装置提供的高压油，直至达到最大蓄能；
蓄能回路出液电磁球阀，其管路连接所述的蓄能器和发电装置，该蓄能回路出液电磁球阀开启，则蓄能器中的高压油流入发电装置，该蓄能回路出液电磁球阀关闭，则蓄能器中的高压油停止流入发电装置；
压力传感器，其设置在蓄能器与发电装置的连接管路上，实时监测蓄能器的压力值；如果监测到蓄能器压力值达到最低压力值，则关闭蓄能回路出液电磁球阀，停止向发电装置供油，开启蓄能回路进液电磁球阀，蓄能器开始蓄能；如果监测到蓄能器压力值达到最高压力值，则关闭蓄能回路进液电磁球阀，停止向蓄能器存储高压油，开启蓄能回路出液电磁球阀，蓄能器向发电装置供油。
2.如权利要求1所述的闲散动能收集储存发电装置，其特征在于，所述蓄能器的最低压力值设定为能让发电装置中的液压马达正常工作的最低压力，最高压力值设定为目标车辆能压下的最高压力。
3.如权利要求2所述的闲散动能收集储存发电装置，其特征在于，所述的蓄能回路还包含：高压过滤器，其设置在蓄能器与减速板能量收集装置的连接管路上，过滤油路中产生的杂质。
4.如权利要求3所述的闲散动能收集储存发电装置，其特征在于，所述的发电装置包含：
比例电磁阀，其管路连接所述的蓄能回路中的蓄能回路出液电磁球阀，该比例电磁阀采用PID控制来控制蓄能器放液速度，保证长时间以较高压力供液，使发电机处于高效发电状态；
液压马达，其管路连接所述的比例电磁阀，利用蓄能器提供的高压油发电，将电能存储在蓄电池中；
编码器，其电性连接液压马达和比例电磁阀，该编码器记录液压马达的转速，实现反馈控制，当编码器显示的液压马达的转速小于液压马达的额定转速时，增大比例电磁阀电流，提高蓄能器的放液速度，当编码器显示的液压马达的转速大于液压马达的额定转速时，减小比例电磁阀电流，降低蓄能器的放液速度。
5.如权利要求4所述的闲散动能收集储存发电装置，其特征在于，当发电装置中的液压马达需要急停时，蓄能回路中的蓄能回路出液电磁球阀关闭。
6.如权利要求5所述的闲散动能收集储存发电装置，其特征在于，所述的减速板能量收集装置和蓄能回路之间的连接管路上设置溢流阀，当系统压力过高时，溢流阀打开，防止元件受到损坏。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |