CN115596723B - 一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿山机械和工程机械技术领域，特别是指一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，包括：多容器式循环储能器和发动机冷却系统，所述多容器式循环储能器包括储气瓶；所述多容器式循环储能器通过气体散热器与所述发动机冷却系统耦合，当发动机处于反拖状态时，所述发动机冷却系统通过所述气体散热器，对所述多容器式循环储能器进入所述储气瓶的气体进行预降温；当发动机处于工作状态时，所述发动机冷却系统通过所述气体散热器，对所述储气瓶进入所述多容器式循环储能器的气体进行预加热。本发明将多容器式循环储能器和发动机冷却系统进行耦合，提高了电动轮矿用汽车制动能量回收利用效率。

Description

一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统

技术领域

本发明涉及矿山机械和工程机械技术领域，特别是指一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统。

背景技术

电动轮矿用自卸车具有载重量大、运输效率高等特点，是大型露天矿山、露天煤矿和水利设施等大型施工现场的主要运输设备，其行驶路线固定，其中典型的运行工况通常为满载上坡，空载下坡。

在上坡工况中，发动机输出机械能，带动发电机发电，转化的交流电经整流器输入直流母线至逆变器，由逆变器驱动电机输出牵引力；下坡制动工况中，由车辆的重力势能驱动，发动机被反拖，并且通常电动轮的机械制动能通过驱动电机转化为电能，再经制动电阻转变为热能耗散掉。

针对电动轮矿用自卸车下坡工况中制动能量回收的问题，申请人已提出一种多容器式循环蓄能器及其储释能方法(ZL201710257553.9)，该多容器式循环蓄能器只需存储少量液压油，就可以极大提高液压储能系统的能量密度。该多容器式循环蓄能器储能和释能工作过程中，需要压缩气体或气体膨胀做功，受热力学过程的影响，气体的温度会显著升高或下降，导致多容器式循环蓄能器压力过高，或在温度急剧下降中导致气动原件阀口结霜等问题，严重影响多容器式循环蓄能器的可靠性以及储释能过程的效率。

发明内容

为了解决现有技术中多容器式循环蓄能器工作过程中气体温度显著升高或下降导致的可靠性和效率降低的技术问题，本发明的一个实施例提供了一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，所述耦合式散热系统包括：多容器式循环储能器和发动机冷却系统，所述多容器式循环储能器包括储气瓶；

所述多容器式循环储能器通过气体散热器与所述发动机冷却系统耦合，当发动机处于反拖状态时，所述发动机冷却系统通过所述气体散热器，对所述多容器式循环储能器进入所述储气瓶的气体进行预降温；

当发动机处于工作状态时，所述发动机冷却系统通过所述气体散热器，对所述储气瓶进入所述多容器式循环储能器的气体进行预加热。

在一个较佳的实施例中，所述多容器式循环储能器还包括：储能液压泵/马达、液压油箱、液压阀组、活塞式蓄能器、气动阀组；

所述活塞式蓄能器通过所述液压阀组，将所述活塞式蓄能器的液压油腔与储能液压泵/马达和所述液压油箱连通；

所述活塞式蓄能器通过所述气动阀组，将所述活塞式蓄能器的气体腔与所述气体散热器的一端连通，所述气体散热器的另一端连通所述储气瓶。

在一个较佳的实施例中，所述活塞式蓄能器至少为一个。

在一个较佳的实施例中，所述发动机冷却系统包括：发动机、冷却风扇和冷却水散热器，

所述发动机连接所述冷却水散热器，通过所述冷却水散热器对工作状态下的所述发动机进行冷却；

所述冷却水散热器面向所述气体散热器布置。

在一个较佳的实施例中，所述冷却风扇布置于所述发动机与所述冷却水散热器之间。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明提出一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，针对电动轮矿用自卸车多容器式循环蓄能器，解决工作过程中气体温度显著升高或下降导致的可靠性和效率降低的问题，通过气体散热器耦合多容器式循环储能器和发动机冷却系统，在上坡和下坡过程中对气体进行预加热和预散热处理，使气体温度基本维持稳定，提高多容器式循环储能器的可靠性和循环效率，提升矿用自卸车制动能量回收系统的可靠性和循环效率。

本发明提出一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，通过在发动机冷却系统中增加一个与多容器式循环储能器管路相连的气体散热器，多容器式循环储能器在储能时，由发动机冷却系统对压缩气体进行散热，多容器式循环储能器在释能时，由发动机冷却系统对高压气体进行加热，实现多容器式循环储能器不同工况下的气体预散热或预加热，从而提高多容器式循环储能器循环效率，同时避免结霜问题，提高系统可靠性。

本发明提出一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，将多容器式循环储能器和发动机冷却系统进行耦合，提高了电动轮矿用汽车制动能量回收利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例中一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统的结构示意图。

图2是下坡工况下本发明一个实施例中一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统的预降温示意图。

图3是上坡工况下本发明一个实施例中一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统的预加热示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示本发明一个实施例中一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统的结构示意图，根据本发明的实施例，提供一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，包括：多容器式循环储能器和发动机冷却系统。

多容器式循环储能器包括，储能液压泵/马达1、液压油箱2、液压阀组3、活塞式蓄能器、气动阀组5和储气瓶6。发动机冷却系统包括，发动机10、冷却风扇9和冷却水散热器8。

多容器式循环储能器通过气体散热器7与发动机冷却系统耦合，当发动机10处于反拖状态时，发动机冷却系统通过气体散热器7，对多容器式循环储能器进入储气瓶6的气体进行预降温。

当发动机10处于工作状态时，发动机冷却系统通过气体散热器7，对储气瓶6进入多容器式循环储能器的气体进行预加热。

根据本发明的实施例，活塞式蓄能器至少为一个，本实施例中示例性的给出三个活塞式蓄能器，即第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)。

第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)通过液压阀组3，将第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)的液压油腔与储能液压泵/马达1和液压油箱2连通。

第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)通过气动阀组5，将第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)的气体腔与气体散热器7的一端连通，气体散热器7的另一端连通储气瓶6。

根据本发明的实施例，发动机10连接冷却水散热器8，通过冷却水散热器8对工作状态下的发动机10进行冷却。冷却水散热器8面向气体散热器7布置，冷却风扇9布置于发动机10与冷却水散热器8之间。

如图2所示下坡工况下本发明一个实施例中一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统的预降温示意图，在下坡工况下，发动机10处于反拖状态(发动机10不工作)。

储能液压泵/马达1处于液压泵工况，将液压油箱2中的液压油泵入活塞式蓄能器，通过控制液压阀组3和气动阀组5，实现液压油在第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)之间的循环利用，并将第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)的气体分别压缩进入气体散热器7，冷却风扇9向气体散热器7吹风冷却，使压缩气体提前进行预降温散热，预降温散热后的压缩气体进入储气瓶6，从而降低整个储气瓶6内气体温度，降低可用能量的损失。

在下坡工况下，车辆的重力势能通过液压能最终转化为气体压力能，实现能量回收存储。

如图3所示上坡工况下本发明一个实施例中一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统的预加热示意图，在上坡工况下，发动机10处于高功率工作状态，与多容器式循环储能器一起为驱动系统供能。

储能液压泵/马达1处于马达工况，储气瓶6中的高压气体，进入气体散热器7。发动机10高功率状态下，冷却水散热器8向外释放高温热量，冷却风扇9将该部分热量吹向气体散热器7，对高压气体进行提前预加热，预加热后的高压气体依次进入第一活塞式蓄能器4(a)、第二活塞式储能器4(b)和第三活塞式蓄能器4(c)，运动活塞推动液压油，驱动储能液压泵/马达1。

本发明将冷却水散热器8向外释放高温热量，通过气体散热器7对高压气体进行提前预加热，避免气体膨胀过程中过冷产生的结霜问题，且使活塞式蓄能器中做功的气体温度升高，气体充分膨胀，气体压力能充分释放，多容器式循环储能器充分释能，提高了多容器式循环储能器的循环效率，进而提高制动能量的回收利用率。

在上坡工况下，储气瓶6的气体压力能先转化为液压能，后转化为机械能，进而向整车驱动系统输出动力。

本发明提供的一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，电动轮矿用自卸车下坡过程中，发动机10处于反拖状态，多容器式循环储能器储能；储能过程中气体压缩产生热量，致使气体温度急剧升高，发动机10反拖时不生热，而发动机冷却系统正常运转，发动机冷却系统通过冷却风扇9对压缩气体进行降温散热，从而使储气瓶6温度保持基本恒定。电动轮矿用自卸车上坡过程中，发动机10处于大功率工作状态，多容器式循环储能器释能；释能过程中储气瓶6中的高压气体膨胀，温度急剧下降，发动机10大功率工作时产热，使冷却水散热器8的冷却水温度快速升高，冷却水散热器8的热量加热气体散热器7，使高压气体提前加热，从而使多容器式循环储能器温度在释能过程中也保持恒定，避免气体膨胀过程中过冷产生的结霜问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，其特征在于，所述耦合式散热系统包括：多容器式循环储能器和发动机冷却系统，所述多容器式循环储能器包括储气瓶；

所述多容器式循环储能器通过气体散热器与所述发动机冷却系统耦合，所述发动机冷却系统包括：发动机、冷却风扇和冷却水散热器，

所述发动机连接所述冷却水散热器，通过所述冷却水散热器对工作状态下的所述发动机进行冷却；

所述冷却水散热器面向所述气体散热器布置；所述冷却风扇布置于所述发动机与所述冷却水散热器之间；

当发动机处于反拖状态时，所述发动机冷却系统通过所述气体散热器，对所述多容器式循环储能器进入所述储气瓶的气体进行预降温；

当发动机处于工作状态时，所述发动机冷却系统通过所述气体散热器，对所述储气瓶进入所述多容器式循环储能器的气体进行预加热。

2.根据权利要求1所述的适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，其特征在于，所述多容器式循环储能器还包括：储能液压泵/马达、液压油箱、液压阀组、活塞式蓄能器、气动阀组；

所述活塞式蓄能器通过所述液压阀组，将所述活塞式蓄能器的液压油腔与所述储能液压泵/马达和所述液压油箱连通；

所述活塞式蓄能器通过所述气动阀组，将所述活塞式蓄能器的气体腔与所述气体散热器的一端连通，所述气体散热器的另一端连通所述储气瓶。

3.根据权利要求2所述的适于多容器式循环储能器的耦合式散热系统，其特征在于，所述活塞式蓄能器至少为一个。