CN116696701A - 机电液联控升降式减速带发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机电液联控升降式减速带发电装置，包括底座以及减速带主体，所述减速带主体与底座之间设有机‑液能量转换机构，且还包括液压蓄能机构、液‑电能量转换机构和发电控制机构，所述液压蓄能机构与机‑液能量转换机构连接，所述液压蓄能机构与液‑电能量转换机构，且所述机‑液能量转换机构、液压蓄能机构、液‑电能量转换机构之间形成液压回路；本发明将车辆驶过时的重力势能转化为压力能，再将压力能转化为电能，发电系统高效；本发明通过设置液压蓄能机构，将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，延长电池寿命，减少能量损失。

Description

机电液联控升降式减速带发电装置

技术领域

本发明涉及减速带发电相关技术领域，具体为机电液联控升降式减速带发电装置。

背景技术

减速带是一种广泛使用的交通安全设施，通过对车辆造成冲击而产生颠簸，降低车辆驶过时的平顺性来强迫驾驶员减速慢行,当前减速带在世界范围内得到了广泛的使用。

然而传统减速带虽然能起到明显的减速效果，但传统减速带并不会将减速过程中的能量加以利用，故利用闲置的道路资源进行压力发电的装置及衍生产品具有巨大的市场潜力。

国内已有减速带发电装置根据发电方式可主要分为：压电效应(压电陶瓷)、液压式、气动式、电磁式和机械式发电等,机械式为弹簧发生形变后带动曲柄滑块，进而块带动具有三级变速功能的齿轮组做圆周运动，齿轮组的末端就会得到较高的转速或用弧形齿条、与弧形齿条相接的齿轮和发电机，但机械式发电齿轮要求较高的制造和安装精度，成本较高，同时齿轮的疲劳强度较低，设备的耐久性差，不适用于安装在车流量较高的高速路口,气动式承载能力较低，当高速路口经过大型货车时可能造成设备损坏。

发明内容

为解决现有技术存在机械式发电齿轮要求较高的制造和安装精度，成本较高，同时齿轮的疲劳强度较低，设备的耐久性差，不适用于安装在车流量较高的高速路口。气动式承载能力较低，当高速路口经过大型货车时可能造成设备损坏的缺陷，本发明提供机电液联控升降式减速带发电装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明机电液联控升降式减速带发电装置，包括底座以及减速带主体，所述减速带主体与底座之间设有机-液能量转换机构，且所述减速带主体与底座之间升降机构，所述减速带主体与底座之间设有限制减速带主体直线升降运动的限位机构，且还包括液压蓄能机构、液-电能量转换机构和发电控制机构，所述液压蓄能机构与机-液能量转换机构连接，所述液压蓄能机构与液-电能量转换机构连接，且所述机-液能量转换机构、液压蓄能机构、液-电能量转换机构之间形成液压回路，且所述发电控制机构控制液压蓄能机构对液-电能量转换机构供液进行发电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述升降机构包括设置在述减速带主体与底座之间的气弹簧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述机-液能量转换机构包括设置在减速带主体与底座之间的液压缸，还包括油箱，且所述油箱与液压缸的进液端设有单向进液阀，且所述液压缸的出液端经导油管与液压蓄能机构的进液端连接，且所述导油管上设有出液单向阀。

作为本发明的一种优选技术方案，所述液压蓄能机构包括储液罐，且所述储液罐的内腔设有沿储液罐内腔移动的活塞块，且所述活塞块与储液罐的内壁之间设有橡胶密封圈，且所述储液罐的顶部设有定位架，所述定位架与活塞块之间设有蓄能弹簧，所述储液罐的底部设有进液管和出液管。

作为本发明的一种优选技术方案，所述液-电能量转换机构包括液压马达，且液压马达的进液端经导管与液压蓄能机构的出液端连接，所述液压马达的出液端经导管与油箱连通，所述液压马达的输出轴经传动机构连接有发电机，所述发电机所发的电由蓄电池进行存储。

作为本发明的一种优选技术方案，所述发电控制机构包括控制器，以及设置在储液罐上的且对储液罐内部液体压强进行检测的压力表，以及串联在液压蓄能机构与液-电能量转换机构的之间的开关阀；所述压力表以及开关阀均与控制器；当压力表检测到储液罐内的液压油压力达到设定值时，并将压力数据传递给控制器，则控制器则开启开关阀，利用带有压力的液体带动液压马达转动，则带动发电机进行发电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述开关阀与液压马达之间还设有溢流阀。

作为本发明的一种优选技术方案，所述液压缸的底部经安装座与底座相固定，且所述液压缸的上端经滑动件与减速带主体的底部滑动连接；且所述滑动件的滑动方向与车辆行程的方向平行。

作为本发明的一种优选技术方案，所述滑动件包括设置在减速带主体底部的限位滑轨，且所述限位滑轨上设有沿限位滑轨滑动的滑动座，且所述液压缸的伸缩端与滑动座相固定。

作为本发明的一种优选技术方案，所述限位机构包括设置在底座上的且竖直向上的多个导杆，且所述减速带主体的底部经定位件固定有沿导杆移动的滑套。

本发明的有益效果是：

1、该种机电液联控升降式减速带发电装置在车辆对减速带主体进行碾压时，则减速带主体向下移动，则对机-液能量转换机构进行按压，则将转化成液压能，然后机-液能量转换机构将转化后的液压能存入到液压蓄能机构中进行存储，而当液压蓄能机构的能量蓄到设定的范围内后，则通过发电控制机构将液压蓄能机构与液-电能量转换机构连通，来进行发电，从而实现减速发电。本发明将车辆驶过时的重力势能转化为压力能，再将压力能转化为电能，发电系统高效。本发明通过设置液压蓄能机构，将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，延长电池寿命，减少能量损失。

2、该种机电液联控升降式减速带发电装置中的气弹簧速度相对缓慢、动态力变化不大的特点应用在减速带时可减少车辆通过时因液压缸下压而产生的驾驶员的颠簸感。

3、该种机电液联控升降式减速带发电装置通过设置特定的储液罐来对液压油进行存储，其中在活塞块沿着储液罐移动来对储液罐的有效容积进行调整，并且通过设置蓄能弹簧来对活塞块进行抵触，当储液罐液压达到设定值时，则储液罐向液-电能量转换机构供液进行发电，同时在蓄能弹簧的弹性回复的作用下，将活塞块沿着储液罐向内推动，从而将储液罐内的液压油向外排放，具有较好的蓄能效果。

4、该种机电液联控升降式减速带发电装置中液压缸的底部经安装座与底座相固定，且所述液压缸的上端经滑动件与减速带主体的底部滑动连接；且所述滑动件的滑动方向与车辆行程的方向平行，使得在车辆压过减速带主体时，对减速带主体有个向前或向后作用力，从而使得减速带主体发生前后晃动，液压缸的上端经滑动件与减速带主体的底部滑动连接，这样避免晃动的减速带对液压缸有个侧向扭力，避免造成液压缸扭曲变形，从而提高了液压缸的使用寿命。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明机电液联控升降式减速带发电装置的结构示意图；

图2是本发明机电液联控升降式减速带发电装置的系统框图；

图3是本发明机电液联控升降式减速带发电装置的限位机构的结构示意图；

图4是本发明机电液联控升降式减速带发电装置的滑动件的结构示意图；

图5是本发明机电液联控升降式减速带发电装置的液压蓄能机构的结构示意图。

图中：1、底座；2、减速带主体；3、机-液能量转换机构；4、升降机构；5、限位机构；6、液压蓄能机构；7、液-电能量转换机构；8、发电控制机构；9、气弹簧；10、液压缸；11、油箱；12、单向进液阀；13、导油管；14、出液单向阀；15、储液罐；16、活塞块；17、橡胶密封圈；18、定位架；19、蓄能弹簧；21、液压马达；22、发电机；23、蓄电池；24、控制器；25、压力表；26、溢流阀；27、安装座；28、滑动件；29、限位滑轨；30、滑动座；31、导杆；32、定位件；33、滑套；34、开关阀；35、进液管；36、出液管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1至5所示，本发明机电液联控升降式减速带发电装置，包括底座1以及减速带主体2，所述减速带主体2与底座1之间设有机-液能量转换机构3，且所述减速带主体2与底座1之间升降机构4，所述减速带主体2与底座1之间设有限制减速带主体2直线升降运动的限位机构5，且还包括液压蓄能机构6、液-电能量转换机构7和发电控制机构8，所述液压蓄能机构6与机-液能量转换机构3连接，所述液压蓄能机构6与液-电能量转换机构7连接，且所述机-液能量转换机构3、液压蓄能机构6、液-电能量转换机构7之间形成液压回路，且所述发电控制机构8控制液压蓄能机构6对液-电能量转换机构7供液进行发电。在车辆对减速带主体2进行碾压时，则减速带主体2向下移动，则对机-液能量转换机构3进行按压，则将转化成液压能，然后机-液能量转换机构3将转化后的液压能存入到液压蓄能机构6中进行存储，而当液压蓄能机构6的能量蓄到设定的范围内后，则通过发电控制机构8将液压蓄能机构6与液-电能量转换机构7连通，来进行发电，从而实现减速发电。本发明将车辆驶过时的重力势能转化为压力能，再将压力能转化为电能，发电系统高效。本发明通过设置液压蓄能机构6，将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，延长电池寿命，减少能量损失。

其中，所述升降机构4包括设置在述减速带主体2与底座1之间的气弹簧9。气弹簧9速度相对缓慢、动态力变化不大的特点应用在减速带时可减少车辆通过时因液压缸下压而产生的驾驶员的颠簸感、

其中，所述机-液能量转换机构3包括设置在减速带主体2与底座1之间的液压缸10，还包括油箱11，且所述油箱11与液压缸10的进液端设有单向进液阀12，且所述液压缸10的出液端经导油管13与液压蓄能机构6的进液端连接，且所述导油管13上设有出液单向阀14。其中在对液压缸进行下压时，则液压缸内的液压有在单向进液阀以及单向出液阀的作用下，只能从液压缸的出液端进入到液压蓄能机构内，而气弹簧复位的过程助攻，则带动液压缸延伸，在此过程中液压缸进行吸液，出液单向阀闭合，进液单向阀开启，则对液压缸进行供液，同时进入到液压蓄能机构不会回流。

其中，所述液压蓄能机构6包括储液罐15，且所述储液罐15的内腔设有沿储液罐15内腔移动的活塞块16，且所述活塞块16与储液罐15的内壁之间设有橡胶密封圈17，且所述储液罐15的顶部设有定位架18，所述定位架18与活塞块16之间设有蓄能弹簧19，所述储液罐15的底部设有进液管35和出液管36。通过设置特定的储液罐15来对液压油进行存储，其中在活塞块16沿着储液罐15移动来对储液罐15的有效容积进行调整，并且通过设置蓄能弹簧19来对活塞块16进行抵触，当储液罐15液压达到设定值时，则储液罐15向液-电能量转换机构7供液进行发电，同时在蓄能弹簧19的弹性回复的作用下，将活塞块16沿着储液罐15向内推动，从而将储液罐15内的液压油向外排放，具有较好的蓄能效果。

其中，所述液-电能量转换机构7包括液压马达21，且液压马达21的进液端经导管与液压蓄能机构6的出液端连接，所述液压马达21的出液端经导管与油箱11连通，所述液压马达21的输出轴经传动机构连接有发电机22，所述发电机22所发的电由蓄电池23进行存储。

其中，所述发电控制机构8包括控制器24，以及设置在储液罐20上的且对储液罐20内部液体压强进行检测的压力表25，以及串联在液压蓄能机构6与液-电能量转换机构7的之间的开关阀34；所述压力表25以及开关阀34均与控制器24；当压力表25检测到储液罐20内的液压油压力达到设定值时，并将压力数据传递给控制器24，则控制器24则开启开关阀34，利用带有压力的液体带动液压马达21转动，则带动发电机22进行发电。

其中，所述开关阀34与液压马达21之间还设有溢流阀26。

所述液压缸10的底部经安装座27与底座1相固定，且所述液压缸10的上端经滑动件28与减速带主体2的底部滑动连接；且所述滑动件28的滑动方向与车辆行程的方向平行。

所述滑动件28包括设置在减速带主体2底部的限位滑轨29，且所述限位滑轨29上设有沿限位滑轨29滑动的滑动座30，且所述液压缸10的伸缩端与滑动座30相固定。液压缸10的底部经安装座27与底座1相固定，且所述液压缸10的上端经滑动件28与减速带主体2的底部滑动连接；且所述滑动件28的滑动方向与车辆行程的方向平行，使得在车辆压过减速带主体2时，对减速带主体2有个向前或向后作用力，从而使得减速带主体2发生前后晃动，液压缸10的上端经滑动件28与减速带主体2的底部滑动连接，这样避免晃动的减速带对液压缸10有个侧向扭力，避免造成液压缸10扭曲变形，从而提高了液压缸10的使用寿命。

所述限位机构5包括设置在底座1上的且竖直向上的多个导杆31，且所述减速带主体2的底部经定位件32固定有沿导杆31移动的滑套33，起到直线限位稳定作用，保证减速带主体做直线升降运动。

本发明安装在高速公路路口车流量密集且需要汽车减速的路段。减速带主体下安装有多个(2个)并联的液压缸作为换能器，液压缸有杆腔直接与油箱相连，在车辆经过时，减速带主体受压，液压缸无杆腔压缩，因为开关阀关闭，油液流向液压蓄能机构内压力能升高；由于液压缸压缩一次流量较小且不稳定，不足以让液压马达稳定工作，所以将液压缸多次压缩的液压能存储在液压蓄能机构中，在液压蓄能机构中压力达到一定值时，控制器控制开关阀打开，使液压蓄能机构内的油液流向液压马达，通过回路中加入溢流阀使液压回路的压力稳定，使液压马达稳定工作，液压马达工作时通过齿轮传动带动发电机工作，发电机产生的电能存储到蓄电池中，油液流经液压马达后回流至油箱。液压缸在车辆经过后在气弹簧的推力下复位，在油箱中的油液经单向阀流回液压缸无杆腔进行下一次工作，以备下一次压缩进程。

液压马达转速开始下降,为了使得与液压马达相连的发电机工作在额定工况,系统最低压力必须大于3.7MPa。从实验曲线上可知:该装置单次发电时间在60s左右,单次发电量在30kJ,如果每天有30000辆车经过减速带,则大概可以产生5kW*h的电量，具有显著的发电效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，包括底座(1)以及减速带主体(2)，所述减速带主体(2)与底座(1)之间设有机-液能量转换机构(3)，且所述减速带主体(2)与底座(1)之间升降机构(4)，所述减速带主体(2)与底座(1)之间设有限制减速带主体(2)直线升降运动的限位机构(5)，且还包括液压蓄能机构(6)、液-电能量转换机构(7)和发电控制机构(8)，所述液压蓄能机构(6)与机-液能量转换机构(3)连接，所述液压蓄能机构(6)与液-电能量转换机构(7)连接，且所述机-液能量转换机构(3)、液压蓄能机构(6)、液-电能量转换机构(7)之间形成液压回路，且所述发电控制机构(8)控制液压蓄能机构(6)对液-电能量转换机构(7)供液进行发电。

2.根据权利要求1所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述升降机构(4)包括设置在述减速带主体(2)与底座(1)之间的气弹簧(9)。

3.根据权利要求1所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述机-液能量转换机构(3)包括设置在减速带主体(2)与底座(1)之间的液压缸(10)，还包括油箱(11)，且所述油箱(11)与液压缸(10)的进液端设有单向进液阀(12)，且所述液压缸(10)的出液端经导油管(13)与液压蓄能机构(6)的进液端连接，且所述导油管(13)上设有出液单向阀(14)。

4.根据权利要求1所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述液压蓄能机构(6)包括储液罐(15)，且所述储液罐(15)的内腔设有沿储液罐(15)内腔移动的活塞块(16)，且所述活塞块(16)与储液罐(15)的内壁之间设有橡胶密封圈(17)，且所述储液罐(15)的顶部设有定位架(18)，所述定位架(18)与活塞块(16)之间设有蓄能弹簧(19)，所述储液罐(15)的底部设有进液管(35)和出液管(36)。

5.根据权利要求1所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述液-电能量转换机构(7)包括液压马达(21)，且液压马达(21)的进液端经导管与液压蓄能机构(6)的出液端连接，所述液压马达(21)的出液端经导管与油箱(11)连通，所述液压马达(21)的输出轴经传动机构连接有发电机(22)，所述发电机(22)所发的电由蓄电池(23)进行存储。

6.根据权利要求4所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述发电控制机构(8)包括控制器(24)，以及设置在储液罐(20)上的且对储液罐(20)内部液体压强进行检测的压力表(25)，以及串联在液压蓄能机构(6)与液-电能量转换机构(7)的之间的开关阀(34)；所述压力表(25)以及开关阀(34)均与控制器(24)；当压力表(25)检测到储液罐(20)内的液压油压力达到设定值时，并将压力数据传递给控制器(24)，则控制器(24)则开启开关阀(34)，利用带有压力的液体带动液压马达(21)转动，则带动发电机(22)进行发电。

7.根据权利要求6所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述开关阀(34)与液压马达(21)之间还设有溢流阀(26)。

8.根据权利要求1所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述液压缸(10)的底部经安装座(27)与底座(1)相固定，且所述液压缸(10)的上端经滑动件(28)与减速带主体(2)的底部滑动连接；且所述滑动件(28)的滑动方向与车辆行程的方向平行。

9.根据权利要求8所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述滑动件(28)包括设置在减速带主体(2)底部的限位滑轨(29)，且所述限位滑轨(29)上设有沿限位滑轨(29)滑动的滑动座(30)，且所述液压缸(10)的伸缩端与滑动座(30)相固定。

10.根据权利要求1所述的机电液联控升降式减速带发电装置，其特征在于，所述限位机构(5)包括设置在底座(1)上的且竖直向上的多个导杆(31)，且所述减速带主体(2)的底部经定位件(32)固定有沿导杆(31)移动的滑套(33)。