CN117755500A - 一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，包括冲压空气风门、供电子系统、电制冷子系统、液压制冷子系统、三个温差发电子系统、三个温差供液子系统、液压发电子系统等；电制冷子系统消耗电能转化为制冷量，液压制冷子系统消耗液压能转化为制冷量，温差发电子系统回收余热转化为电能，温差供液子系统回收余热转化为液压能，液压发电子系统消耗液压能转化为电能，当采用机械驱动液压泵进行供液时，齿轮箱带动机械驱动液压泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液；当采用电动泵进行供液时，发电机产生的电能同时为电动泵供电，电动泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，解决了机上资源浪费问题。

Description

一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统

技术领域

本发明涉及航空机电技术领域，具体而言，涉及一种冲基于冲压空气进行电液热互补的机电系统。

背景技术

机载大功率设备给飞机平台带来了大幅增加的电能、液压能和制冷量需求。大功率设备系统实现机载应用需要解决与飞机平台一体化集成的问题，必须综合考虑飞机平台所能提供的空间、重量、供电、供液、散热等约束。为了保证大功率设备稳定运行并减小其对飞机平台的影响，需要对大功率设备供电、供液和热管理系统的体积、重量、电能/液压能供给、热管理等开展优化设计。

机载大功率设备运行时，根据具体工作需求，其供电功率、供液功率和发热功率均为时变。如果大功率设备供电、供液和热管理系统的设计方式与常规方式相同，最大供电功率必须不小于大功率设备的峰值电能需求，最大供液功率必须不小于大功率设备的峰值液压能需求，最大制冷量必须不小于大功率设备的峰值制冷量需求，将使得供电系统、供液系统和热管理系统的体积重量较大。同时，在负荷脉动周期内的大部分时间，电能、液压能和制冷量需求远低于设计峰值，供电系统、供液系统和热管理系统的运行效率大幅降低，造成了能力的浪费。然而，现有机载大功率设备供电、供液和热管理系统以分立式设计为主，采用独立的能源体系，各子系统的能量流相互独立，导致各子系统的闲置能源无法相互利用，供电系统、供液系统和热管理系统中可回收利用的能量被直接耗散。

此外，供电系统的供电量、供液系统的供液量和热管理系统的制冷量在设计时为固定值，针对一定范围内波动的供电、供液和散热需求，需要设计多套架构去满足。在工作时，通过冲压空气风口进入系统的冲压空气流量需要同时满足作为能量源时的供电量和供液量需求和作为热沉时的制冷量需求。当供电和供液需求过大时，流量过大的冲压空气会造成热沉冗余，而当制冷量需求过大时，则会造成能量源冗余。在工作时，由于冲压空气先推动冲压空气涡轮转动，随后，经过供液系统的液压油换热器和热管理系统的冷凝器作为热沉，因此，冲压空气的流量同时决定了供电量、供液量和制冷量，当作为热沉时的制冷量足够，但作为能量源时的供电量和供液量不足时，需要对进入冲压空气涡轮的冲压空气进行流量补充，同时，增大的流量需要在进入冷凝器前排放以避免对散热量的影响；当作为能量源时的供电量和供液量足够，但作为热沉时的制冷量不足时，需要额外增加流道以增大进入液压油换热器和冷凝器的冲压空气流量。同一架构尚缺少电、液与热的统一调控形式和自主适应性调控能力，难以达到整体能效最优，无法满足机载大功率设备按照负载周期进行精准控制的设计需求；同一架构无法灵活与飞机平台匹配，需要根据不同功率需求装备不同架构的供电系统、供液系统和热管理系统，限制了应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的不足，为解决上述的问题，本发明提供了一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统。

第一方面，本发明提供了一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，包括：冲压空气风门、供电子系统、电制冷子系统、液压制冷子系统、第一温差发电子系统、第二温差发电子系统、第三温差发电子系统、第一温差供液子系统、第二温差供液子系统、第三温差供液子系统、液压发电子系统、第一液冷循环子系统、第二液冷循环子系统以及蒸发循环子系统；所述供电子系统包括冲压空气涡轮、发电机、储能装置和汇流条；所述冲压空气经所述冲压空气风门输送至所述冲压空气涡轮，推动所述空气涡轮做功，带动发电机发电，作为电液热互补系统供电的能量源，所述冲压空气流过所述蒸发循环子系统，吸收所述蒸发循环子系统的热量，或者，所述冲压空气先流过所述电制冷子系统，吸收所述电制冷子系统的热量，再流过所述蒸发循环子系统，吸收所述蒸发循环子系统的热量，作为电液热互补系统热管理的热沉；所述电制冷子系统消耗电能转化为制冷量，所述液压制冷子系统消耗液压能转化为制冷量，第一温差发电子系统、第二温差发电子系统和第三温差发电子系统回收余热转化为电能，第一温差供液子系统、第二温差供液子系统和第三温差供液子系统回收余热转化为液压能，所述液压发电子系统消耗液压能转化为电能，其中，当采用机械驱动液压泵进行供液时，齿轮箱带动机械驱动液压泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为电液热互补系统供液的能量源；当采用电动泵进行供液时，发电机产生的电能同时为电动泵供电，电动泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为电液热互补系统供液的能量源。

在一些实施例中，所述第一液冷循环子系统包括：高热流密度冷却装置、第一液体泵、第一储液罐；大功率设备工作过程中产生热量，热量传递给所述高热流密度冷却装置，所述第一储液罐内的第一载冷剂通过所述第一液体泵输送至所述高热流密度冷却装置，所述第一载冷剂吸收所述大功率设备产生的热量后温度升高，所述第一载冷剂经过所述第一换热器被带走部分热量后温度降低，所述第一载冷剂经过相变储热换热器被带走剩余热量，回到所述第一储液罐，所述第一液冷循环子系统完成第一液冷循环回路。

在一些实施例中，所述第二液冷子系统包括：相变储热换热器、第二液体泵、第二储液罐；第二储液罐内的第二载冷剂通过第二液体泵输送至所述相变储热换热器，所述第二载冷剂吸收相变储热换热器存储的热量后温度升高，所述第二载冷剂经过第三换热器被带走部分热量后温度降低，所述第二载冷剂经过蒸发器被带走剩余热量，回到第二储液罐，所述第二液冷循环子系统完成第二液冷循环回路。

在一些实施例中，所述蒸发循环子系统包括：蒸发器、节流阀、冷凝器和压缩机；蒸发器中的液态制冷剂吸收第二液冷循环子系统传递给蒸发器的热量后蒸发变成气态制冷剂，所述气态制冷剂进入压缩机后压缩成高压气体，高压气态制冷剂进入冷凝器放出热量变成液态制冷剂，液态制冷剂进入节流阀后节流膨胀成低压液体，所述蒸发循环子系统完成蒸发循环回路。

在一些实施例中，所述电制冷子系统包括：电制冷装置、第一换热器和第二换热器；所述电制冷装置消耗电能，将热量从温度较低的第一换热器传递到温度较高的第二换热器，作为热管理系统的补充制冷量。

在一些实施例中，所述第一温差发电子系统包括：第一温差发电装置、第三换热器和第四换热器；第一温差发电装置利用第三换热器和第四换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口；所述第二温差发电子系统包括第二温差发电装置、第五换热器和第六换热器，第二温差发电装置利用第五换热器和第六换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口；所述第三温差发电子系统包括第三温差发电装置、第八换热器和第九换热器，第三温差发电装置利用第八换热器和第九换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口，实现热能的回收利用。

在一些实施例中，第一温差供液子系统包括第一温差供液装置，第一温差供液子系统包括第一温差供液装置，温差供液装置利用第三换热器和第四换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统；第二温差供液子系统包括第二温差供液装置，温差供液装置利用第五换热器和第六换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统；第三温差供液子系统包括第三温差供液装置，温差供液装置利用第八换热器和第九换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统，实现热能的回收利用。

在一些实施例中，所述汇流条包括六个入口和五个出口，第一入口与所述第二温差发电子系统连接，第二入口与第一发电机连接，第三入口与第一温差发电子系统连接，第四入口与第二发电机连接，第五入口与储能装置连接，第六入口与第三温差发电子系统连接，第一出口与大功率设备连接，第二出口与第一液体泵连接，第三出口与第二液体泵连接，第四出口与电制冷装置连接，第五出口与压缩机连接。

在一些实施例中，所述液压制冷子系统包括液压制冷装置，所述液压制冷装置消耗供液系统的液压能，将热量从温度较低的第一换热器传递到温度较高的第二换热器中，作为热管理系统的补充制冷量。

在一些实施例中，所述液压发电子系统包括蓄压器、液压马达和第一发电机。蓄压器储存有高压油液，高压油液带动液压马达转动产生机械能，液压马达带动第一发电机转动发电，将机械能转换为电能，将电能输送至汇流条入口，作为供电系统的补充电能。

本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明增加了电制冷方案，以实现消耗电能补充制冷量；增加了液压制冷方案，以实现消耗液压能补充制冷量；增加了三个温差发电方案，以实现废热回收利用补充电能；增加了三个温差供液方案，以实现废热回收利用补充液压能；增加了一个液压发电方案，以实现消耗液压能补充电能。

本发明针对一定范围内波动的供电、供液和散热需求，通过判断供电系统的供电量是否满足总需求、供液系统的供液量是否满足总需求、热管理系统的散热量是否满足需求、温差发电装置补充制冷量是否满足总需求差值、温差供液装置补充液压能是否满足总需求差值、电制冷装置消耗的电能是否小于系统电能的冗余量、液压制冷装置消耗的液压能是否小于系统液压能的冗余量、液压发电装置消耗的液压能是否小于系统液压能的冗余量等多项判别标准，采用不同步骤实现电能、液压能与热能的相互转换与利用，避免重新设计系统架构，可以灵活与一定范围内不同功率的设备进行匹配，扩展了应用范围。

本发明通过调节阀的开度，可以调整进入换热器的流量，可以灵活调控电制冷装置的补充制冷量和需要消耗的电能，可以灵活调控液压制冷装置的补充制冷量和需要消耗的液压能，可以灵活调控温差发电装置的补充制冷量和补充电能，可以灵活调控温差供液装置的补充制冷量和补充液压能，可以灵活调控液压马达驱动发电机的补充电能，在同一架构下增加了电、液与热的统一调控形式和提高了自主适应性调控能力，有助于实现整体能效最优，以满足机载大功率设备按照负载周期进行精准控制的需求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1示出了本发明基于冲压空气进行电液热互补的机电系统的示意图；

图2示出了本发明另一基于冲压空气进行电液热互补的机电系统的示意图。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。

以冲压空气同时作为供电系统和供液系统的能量源和热管理系统的热沉。设置冲压空气风门，冲压空气通过风门进入，流过换热器进行预冷，随后，冲压空气推动涡轮转动，涡轮带动齿轮箱，齿轮箱带动发电机转动产生电能，为机上大功率设备供电，作为供电系统的能量源。当采用机械驱动液压泵进行供液时，齿轮箱带动机械驱动液压泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为供液系统的能量源；当采用电动泵进行供液时，发电机转动产生的电能同时为电动泵供电，电动泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为供液系统的能量源。经过涡轮膨胀做功后冲压空气的温度和压力下降，随后，温度较低的冲压空气流过液压油换热器，吸收供液系统产生的热量后继续流过冷凝器，吸收热管理系统传递给冷凝器的热量后排出机外，作为热管理系统的热沉。采用能量(电能和液压能)源和热沉一体化设计集成了供电系统、供液系统和热管理系统，解决了大功率设备搭载空间有限、供电有限、供液有限、热沉不足的问题。

但是，现有设计中系统产生的电能、液压能与热能仍旧没有相互转换与利用，当系统中制冷量不足时，供电系统无法消耗电能去补充制冷量，供液系统无法消耗液压能去补充制冷量；当系统中电能不足时，热管理系统无法回收利用废热去补充电能，供液系统无法消耗液压能去补充电能；在系统中液压能不足时，热管理系统无法回收利用废热去补充液压能。

因此，本发明实施例公开了一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，包括：冲压空气风门、供电子系统、电制冷子系统、液压制冷子系统、第一温差发电子系统、第二温差发电子系统、第三温差发电子系统、第一温差供液子系统、第二温差供液子系统、第三温差供液子系统、液压发电子系统、第一液冷循环子系统、第二液冷循环子系统以及蒸发循环子系统；所述供电子系统包括冲压空气涡轮、发电机、储能装置和汇流条；所述冲压空气经所述冲压空气风门输送至所述冲压空气涡轮，推动所述空气涡轮做功，带动发电机发电，作为电液热互补系统供电的能量源，所述冲压空气流过所述蒸发循环子系统，吸收所述蒸发循环子系统的热量，或者，所述冲压空气先流过所述电制冷子系统，吸收所述电制冷子系统的热量，再流过所述蒸发循环子系统，吸收所述蒸发循环子系统的热量，作为电液热互补系统热管理的热沉；所述电制冷子系统消耗电能转化为制冷量，所述液压制冷子系统消耗液压能转化为制冷量，第一温差发电子系统、第二温差发电子系统和第三温差发电子系统回收余热转化为电能，第一温差供液子系统、第二温差供液子系统和第三温差供液子系统回收余热转化为液压能，所述液压发电子系统消耗液压能转化为电能，其中，当采用机械驱动液压泵进行供液时，齿轮箱带动机械驱动液压泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为电液热互补系统供液的能量源；当采用电动泵进行供液时，发电机产生的电能同时为电动泵供电，电动泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为电液热互补系统供液的能量源。

在一些实施例中，所述第一液冷循环子系统包括：高热流密度冷却装置、第一液体泵、第一储液罐；大功率设备工作过程中产生热量，热量传递给所述高热流密度冷却装置，所述第一储液罐内的第一载冷剂通过所述第一液体泵输送至所述高热流密度冷却装置，所述第一载冷剂吸收所述大功率设备产生的热量后温度升高，所述第一载冷剂经过所述第一换热器被带走部分热量后温度降低，所述第一载冷剂经过相变储热换热器被带走剩余热量，回到所述第一储液罐，所述第一液冷循环子系统完成第一液冷循环回路。

在一些实施例中，所述第二液冷子系统包括：相变储热换热器、第二液体泵、第二储液罐；第二储液罐内的第二载冷剂通过第二液体泵输送至所述相变储热换热器，所述第二载冷剂吸收相变储热换热器存储的热量后温度升高，所述第二载冷剂经过第三换热器被带走部分热量后温度降低，所述第二载冷剂经过蒸发器被带走剩余热量，回到第二储液罐，所述第二液冷循环子系统完成第二液冷循环回路。

在一些实施例中，所述蒸发循环子系统包括：蒸发器、节流阀、冷凝器和压缩机；蒸发器中的液态制冷剂吸收第二液冷循环子系统传递给蒸发器的热量后蒸发变成气态制冷剂，所述气态制冷剂进入压缩机后压缩成高压气体，高压气态制冷剂进入冷凝器放出热量变成液态制冷剂，液态制冷剂进入节流阀后节流膨胀成低压液体，所述蒸发循环子系统完成蒸发循环回路。

在一些实施例中，所述电制冷子系统包括：电制冷装置、第一换热器和第二换热器；所述电制冷装置消耗电能，将热量从温度较低的第一换热器传递到温度较高的第二换热器，作为热管理系统的补充制冷量。

在一些实施例中，所述第一温差发电子系统包括：第一温差发电装置、第三换热器和第四换热器；第一温差发电装置利用第三换热器和第四换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口；所述第二温差发电子系统包括第二温差发电装置、第五换热器和第六换热器，第二温差发电装置利用第五换热器和第六换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口；所述第三温差发电子系统包括第三温差发电装置、第八换热器和第九换热器，第三温差发电装置利用第八换热器和第九换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口，实现热能的回收利用。

在一些实施例中，所述第一温差供液子系统包括第一温差供液装置，温差供液装置利用第三换热器和第四换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统；第二温差供液子系统包括第二温差供液装置，温差供液装置利用第五换热器和第六换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统；第三温差供液子系统包括第三温差供液装置，温差供液装置利用第八换热器和第九换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统，实现热能的回收利用。

在一些实施例中，所述汇流条包括六个入口和五个出口，第一入口与所述第二温差发电子系统连接，第二入口与第一发电机连接，第三入口与第一温差发电子系统连接，第四入口与第二发电机连接，第五入口与储能装置连接，第六入口与第三温差发电子系统连接，第一出口与大功率设备连接，第二出口与第一液体泵连接，第三出口与第二液体泵连接，第四出口与电制冷装置连接，第五出口与压缩机连接。

在一些实施例中，所述液压制冷子系统包括液压制冷装置，所述液压制冷装置消耗供液系统的液压能，将热量从温度较低的第一换热器传递到温度较高的第二换热器中，作为热管理系统的补充制冷量。

在一些实施例中，所述液压发电子系统包括蓄压器、液压马达和发电机。蓄压器储存有高压油液，高压油液带动液压马达转动产生机械能，液压马达带动发电机转动发电，将机械能转换为电能，将电能输送至汇流条入口，作为供电系统的补充电能。

在一些实施例中，所述燃油作为能量源和热沉的电液热互补系统包括三十九个阀门，其中，第一阀设于所述高热流密度冷却装置与相变储热换热器之间，第二阀设于所述高热流密度冷却装置与第一换热器之间，第三阀设于所述相变储热换热器与蒸发器之间，第四阀设于所述相变储热换热器与第三换热器之间，第五阀设于所述节流阀与第四换热器之间，第六阀设于所述节流阀与蒸发器之间，第七阀设于冲压空气涡轮与外界环境之间，第八阀设于第一换热器和电制冷装置之间，第九阀设于电制冷装置和第二换热器之间，第十阀设于第一换热器和液压制冷装置之间，第十一阀设于液压制冷装置和第二换热器之间，第十二阀设于第三换热器和第一温差发电装置之间，第十三阀设于第一温差发电装置和第四换热器之间，第十四阀设于第三换热器和第一温差供液装置之间，第十五阀设于第一温差供液装置和第四换热器之间，第十六阀设于第六换热器与第二换热器之间，第十七阀设于第五换热器与大功率设备执行机构之间，第十八阀设于大功率设备执行机构与液压油换热器之间，第十九阀设于第五换热器与第二温差发电装置之间，第二十阀设于第二温差发电装置与第六换热器之间，第二十一阀设于第五换热器与第二供液装置之间，第二十二阀设于第二供液装置与液压油换热器之间，第二十三阀设于第二供液装和油滤之间，第二十四阀设于第六换热器和液压油换热器之间，第二十五阀设于蓄压器和液压制冷装置之间，第二十六阀设于第一温差供液装置和油滤之间，第二十七阀设于蓄压器和液压马达之间，第二十八阀设于油滤和第三温差供液装置之间，第二十九阀设于冲压空气涡轮和第七换热器之间，第三十阀设于冲压空气涡轮和第九换热器之间，第三十一阀设于冲压空气涡轮和第八换热器之间，第三十二阀设于第七换热器和第八换热器之间，第三十三阀设于冲压空气风门和第七换热器之间，第三十四阀设于冲压空气风门和第八换热器之间，第三十五阀设于第八换热器和第三温差供液装置之间，第三十六阀设于第三温差供液装置和第九换热器之间，第三十七阀设于第八换热器和第三温差发电装置之间，第三十八阀设于第三温差发电装置和第九换热器之间，第三十九阀设于冲压空气风门和液压油换热器之间、第四十阀设于液压油换热器和冷凝器之间。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行第一温差发电时，第一阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第十二阀、第十三阀、第十八阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第三入口、第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行第二温差发电时，第一阀、第三阀、第六阀、第十七阀、第十八阀、第十九阀、第二十阀、第二十四阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行第三温差发电时，第一阀、第三阀、第六阀、第十八阀、第二十九阀、第三十阀、第三十一阀、第三十二阀、第三十三阀、第三十四阀、第三十七阀、第三十八阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口和第三入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第六入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行液压发电时，第一阀、第三阀、第六阀、第十八阀、第二十七阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第二入口、第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行第一温差供液时，第一阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第十四阀、第十五阀、第十八阀、第二十六阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行第二温差供液时，第一阀、第三阀、第六阀、第十七阀、第十八阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十九阀、第二十阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行第三温差供液时，第一阀、第三阀、第六阀、第十八阀、第二十八阀、第二十九阀、第三十阀、第三十一阀、第三十二阀、第三十三阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行电制冷时，第一阀、第二阀、第三阀、第六阀、第八阀、第九阀、第十六阀、第十八阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第四阀、第五阀、第七阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口、第四出口和第五出口处于打开状态。

在一些实施例中，所述基于冲压空气进行电液热互补的机电系统单独进行液压制冷时，第一阀、第二阀、第三阀、第六阀、第十阀、第十一阀、第十六阀、第十八阀、第二十五阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

基于同一发明构思，本发明引入电制冷、液压制冷、温差发电、温差供液和液压发电，可具备电能、液压能和热能的相互转换与利用的能力。提供一种基于冲压空气进行电热液互补的方法，包括以下步骤：

条件一、当供电系统的供电量低于总需求，即发电系统发电量W_D+储能设备供电量W_E<大功率设备电能需求W₁+第一液体泵电能需求W₂+第二液体泵电能需求W₃+压缩机电能需求W₅；同时，供液系统的供液量高于总需求，即机械驱动液压泵液压能输出P_{液压泵液压能输出}>P_{大功率设备执行机构需求}；热管理系统的制冷量高于总需求，即冷凝器换热量Q_lnq+液压油换热器换热量Q_{液压油换热器}>大功率设备制冷量需求Q_{大功率设备需求}+供液系统制冷量需求Q_{供液系统需求}。

步骤一：单独进行第一温差发电，第一阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第十二阀、第十三阀、第十八阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第三入口、第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的制冷量高于总需求。对于第一液冷循环回路，大功率设备发热量等于相变储热换热器换热量，即Q_{大功率设备}＝Q_xbhrq；对于第二液冷循环回路，相变储热换热器存储的热量一部分通过第三换热器带走后进行回收利用发电，剩余热量通过蒸发器传递给蒸发循环回路，即Q_xbhrq＝Q_hrq3+Q_zfq。对于温差发电方案，第三换热器带走的热量中有一部分回收进行发电，剩余通过第四换热器传递给蒸发循环回路，即Q_hrq3＝W_C+Q_hrq4。假设温差发电的效率为η₁，则温差发电量W_C＝Q_hrq3*η₁，第四换热器带走的热量Q_hrq4＝Q_hrq3-W_C＝Q_hrq3(1-η₁)。对于蒸发循环回路，蒸发器和第四换热器的热量传递给冷凝器，再通过热沉带走，即Q_lnq＝Q_zfq+Q_hrq4＝Q_zfq+Q_hrq3(1-η₁)＝Q_xbhrq-Q_hrq3*η₁。对于液压油循环回路，供液系统工作时，液压泵的机械摩擦、控制阀及管路的液压摩擦等均会产生热量，液压油吸收上述热量后温度升高。温度升高的液压油流过液压油换热器，将供液系统中的热量传递给冲压空气后回到油箱，完成液压油循环回路，即Q_{液压油换热器}＝Q_供液系统。综上所述，对于热管理系统，采用第一温差发电方案，补充了Q_hrq3*η₁的制冷量。

供液系统方面，机械驱动液压泵将辅助动力装置产生的机械能转换为液压能，将液压油从油箱抽入并输出高压油液，高压油液经过油滤清除固体杂质，再经过控制阀调整压力和流量后，推动大功率设备执行机构做功。在忽略各类损失情况下，机械驱动液压泵输出的液压能均用于推动大功率设备执行元做功，即P_{液压泵液压能输出}＝P_{大功率设备执行机构}。采用第一温差发电方案，对供液系统的供液量无影响。

供电系统方面，采用第一温差发电方案，补充了温差发电量W_C＝Q_hrq3*η₁，总供电量为W_C+W_D+W_E。

如果Q_hrq3*η₁≥W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则补充发电量可以满足系统供电量需求，通过引入第一温差发电方案即可实现电能补充。通过调节第三阀和第四阀的开度，可以调整Q_hrq3的范围(Q_hrq3+Q_zfq＝Q_xbhrq)，即可以在0～Q_xbhrq之间灵活调控，可以灵活调控补充的发电量。此时，因为供液系统的供液量大于等于总需求；热管理系统的制冷量大于等于总需求，且进行了制冷量补充。故此时调控范围只取决于大功率设备系统的电能需求，无需考虑大功率设备系统的液压能和制冷量需求。如果Q_hrq3*η₁<W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则采用第一温差发电方案不能满足需求，需要继续进行步骤二。

步骤二：单独进行第二温差发电，第一阀、第三阀、第六阀、第十七阀、第十八阀、第十九阀、第二十阀、第二十四阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的制冷量高于总需求。对于液压油循环回路，供液系统工作时，液压泵的机械摩擦、控制阀及管路的液压摩擦等均会产生热量，液压油吸收上述热量后温度升高。温度升高的液压油先流过第五换热器，部分热量通过第五换热器带走后进行回收利用发电，随后，温度降低的液压油流过第六换热器，剩余热量通过液压油换热器传递给冲压空气，即Q_供液系统＝Q_hrq5+Q_{液压油换热器}。对于第二温差发电方案，第五换热器带走的热量中有一部分回收进行发电，剩余通过第六换热器传递给冲压空气，即Q_hrq5＝W_A+Q_hrq6。假设第二温差发电装置的效率为η₂，则温差发电量W_A＝Q_hrq5*η₂，即第六换热器带走的热量Q_hrq6＝Q_hrq5-W_A＝Q_hrq5(1-η₂)。综上所述，采用第二温差发电方案，补充了Q_hrq5*η₂的制冷量。

供液系统方面，采用第二温差发电方案，对供液系统的供液量无影响。

供电系统方面，采用第二温差发电方案，补充了温差发电量W_A＝Q_hrq5*η₂，总供电量为W_A+W_D+W_E。

如果Q_hrq5*η₂≥W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则补充发电量可以满足系统供电量需求，通过引入第二温差发电方案即可实现电能补充。通过调节第十七阀和第十八阀的开度，可以调整Q_hrq5的范围(Q_hrq5+Q_{液压油换热器}＝Q_供液系统)，即可以在0～Q_供液系统之间灵活调控，可以灵活调控补充的发电量。此时，因为供液系统的供液量大于等于总需求；热管理系统的制冷量大于等于总需求。故此时调控范围只取决于大功率设备系统的电能需求，无需考虑大功率设备系统的液压能和制冷量需求。如果Q_hrq5*η₂<W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则采用第二温差发电方案不能满足需求，需要继续进行步骤三。

步骤三：单独进行第三温差发电时，第一阀、第三阀、第六阀、第十八阀、第二十九阀、第三十阀、第三十一阀、第三十二阀、第三十三阀、第三十四阀、第三十七阀、第三十八阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口和第三入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第六入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的制冷量高于总需求。在进入冲压空气涡轮之前的冲压空气需要进行预冷，采用第三温差发电方案，同时采用第七换热器和第八换热器进行预冷。其中，第八换热器对冲压空气预冷的换热量中的一部分回收进行发电，剩余通过第七换热器传递给经过冲压空气涡轮降温降压后的冲压空气。总的冲压空气预冷换热量保持不变。故采用第三温差发电方案对热管理系统的制冷量无影响。

供液系统方面，采用第三温差发电方案，对供液系统的供液量无影响。

供电系统方面，采用第三温差发电方案，在进入冲压空气涡轮之前的冲压空气需要进行预冷，同时采用第七换热器和第八换热器进行预冷。其中，第八换热器对冲压空气预冷的换热量中的一部分回收进行发电，剩余通过第九换热器传递给经过冲压空气涡轮降温降压后的冲压空气，即Q_hrq8＝W_F+Q_hrq9。采用第三温差发电方案，假设第三温差发电装置的效率为η₃，则温差发电量W_F＝Q_hrq8*η₃，总供电量为W_D+W_E+W_F。

如果Q_hrq8*η₃≥W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则补充发电量可以满足系统供电量需求，通过引入第三温差发电方案即可实现电能补充。通过调节第三十三阀和第三十四阀的开度，可以调整Q_hrq8的范围(Q_hrq7+Q_hrq8＝Q_{冲压空气预热换热量})，即可以在0～Q_{冲压空气预热换热量}之间灵活调控，可以灵活调控补充的发电量。此时，因为供液系统的供液量大于等于总需求；热管理系统的制冷量大于等于总需求。故此时调控范围只取决于大功率设备系统的电能需求，无需考虑大功率设备系统的液压能和制冷量需求。如果Q_hrq8*η₃<W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则采用第三温差发电方案不能满足需求，需要继续进行步骤四。

步骤四：单独进行液压发电，第一阀、第三阀、第六阀、第十八阀、第二十七阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第二入口、第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的制冷量高于总需求。对于第一液冷循环回路，大功率设备发热量等于相变储热换热器换热量，即Q_{大功率设备}＝Q_xbhrq；对于第二液冷循环回路，相变储热换热器存储的热量通过蒸发器传递给蒸发循环回路，即Q_xbhrq＝Q_zfq。对于蒸发循环回路，蒸发器的热量传递给冷凝器，再通过冲压空气带走，即Q_lnq＝Q_{大功率设备}。对于液压油循环回路，供液系统工作时，液压泵的机械摩擦、控制阀及管路的液压摩擦等均会产生热量，液压油吸收上述热量后温度升高。温度升高的液压油流过液压油换热器，将供液系统中的热量传递给冲压空气后回到液压油箱，完成液压油循环回路，即Q_{液压油换热器}＝Q_供液系统。综上，对于热管理系统，采用液压发电方案，对热管理系统的制冷量无影响

供液系统方面，机械驱动液压泵将辅助动力装置产生的机械能转换为液压能，将液压油从油箱抽入并输出高压油液，高压油液经过油滤清除固体杂质，再经过控制阀调整压力和流量后，推动大功率设备执行机构做功。蓄压器内储存的高压油液推动液压马达产生机械能，带动发电机转动发电。对于液压发电方案，机械驱动液压泵输出的液压能中有一部分储存到蓄压器，剩余通过油滤和控制阀后推动大功率设备执行机构做功，即P_{液压泵液压能输出}＝P_蓄压器+P_{大功率设备执行机构}。假设液压发电的总工作效率为η₄，则液压发电量W_B＝P_蓄压器*η₄。综上所述，采用液压发电方案，供液系统提供给执行机构的输出功率减少了P_蓄压器，补充了液压发电量W_B＝P_蓄压器*η₄。

供电系统方面，采用液压发电方案，补充了液压发电量W_A＝P_蓄压器*η₄，总供电量为W_B+W_D+W_E。

如果P_蓄压器*η₄≥W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则补充发电量可以满足系统电能需求，通过引入液压发电方案即可实现电能补充。通过调节第二十七阀的开度，可以调整P_蓄压器的范围(P_蓄压器+P_{大功率设备执行机构}＝P_{液压泵液压能输出})，即可以灵活调控补充的发电量。此时，因为供液系统的供液量大于等于总需求，且进行了液压能消耗，需要满足P_{液压泵液压能输出}-P_蓄压器≥P_{大功率设备执行机构需求}，即液压发电装置消耗的液压能不大于系统液压能的冗余量。如果P_{液压泵液压能输出}-P_蓄压器<P_{大功率设备执行机构需求}或者P_蓄压器*η₄<W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则采用液压发电方案不能满足需求，需要重新设计冲压空气流量，通过增大风门开度增加冲压空气流量。

条件二、当供液系统的供液量低于总需求，即机械驱动液压泵液压能输出P_{液压泵液压能输出}<大功率设备执行机构液压能需求P_{大功率设备执行机构需求}；供电系统的供电量高于总需求，即发电系统发电量W_D+储能设备供电量W_E>大功率设备电能需求W₁+第一液体泵电能需求W₂+第二液体泵电能需求W₃+压缩机电能需求W₅；同时，热管理系统的制冷量高于总需求，即冷凝器换热量Q_lnq+液压油换热器换热量Q_{液压油换热器}>大功率设备制冷量需求Q_{大功率设备需求}+供液系统制冷量需求Q_供液^系统需求。

步骤五：单独进行第一温差供液，第一阀、第三阀、第四阀、第五阀、第六阀、第十四阀、第十五阀、第十八阀、第二十六阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的制冷量高于总需求。对于第一液冷循环回路，大功率设备发热量等于相变储热换热器换热量，即Q_{大功率设备}＝Q_xbhrq；对于第二液冷循环回路，相变储热换热器存储的热量一部分通过第三换热器带走后进行回收利用供液，剩余热量通过蒸发器传递给蒸发循环回路，即Q_xbhrq＝Q_hrq3+Q_zfq。对于第一温差供液方案，第三换热器带走的热量中有一部分回收进行供液，剩余通过第四换热器传递给蒸发循环回路。假设第一温差供液的效率为η₅，则第一温差供液装置的液压能输出P_{温差供液装置液压能输出}＝Q_hrq3*η₅，即第四换热器带走的热量Q_hrq4＝Q_hrq3-P_{温差供液装置}＝Q_hrq3(1-η₅)。对于蒸发循环回路，蒸发器和第四换热器的热量传递给冷凝器，再通过热沉带走，即Q_lnq＝Q_zfq+Q_hrq4＝Q_zfq+Q_hrq3(1-η₅)＝Q_xbhrq-Q_hrq3*η₅。对于液压油循环回路，供液系统工作时，液压泵的机械摩擦、控制阀及管路的液压摩擦等均会产生热量，液压油吸收上述热量后温度升高。温度升高的液压油流过液压油换热器，将供液系统中的热量传递给冲压空气后回到油箱，完成液压油循环回路，即Q_{液压油换热器}＝Q_供液系统。综上，对于热管理系统，采用温差供液方案，补充了Q_hrq3*η₅的制冷量。

供液系统方面，机械驱动液压泵将辅助动力装置产生的机械能转换为液压能，将液压油从油箱抽入并输出高压油液；第一温差供液装置利用载冷剂第三换热器入口和制冷剂蒸发器入口之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，输出高压油液。机械驱动液压泵和第一温差供液装置共同输出的高压油液经过油滤清除固体杂质，再经过控制阀调整压力和流量后，推动大功率设备执行机构做功。在忽略各类损失情况下，机械驱动液压泵输出的液压能和第一温差供液装置输出的液压能共同用于推动大功率设备执行元做功，即P_{大功率设备执行机构}＝P_{液压泵液压能输出}+P_{温差供液装置液压能输出}。采用温差供液方案，补充了液压能输出P_{温差供液装置液压能输出}＝Q_hrq3*η₅。

供电系统方面，采用温差供液方案，对供电系统的发电量无影响。

如果Q_hrq3*η₅≥P_{大功率设备执行机构需求}-P_{液压泵液压能输出}，则补充液压能可以满足系统液压能需求，通过引入第一温差供液方案即可实现液压能补充。通过调节第三阀和第四阀的开度，可以调整Q_hrq3的范围(Q_hrq3+Q_zfq＝Q_xbhrq)，即可以在0～Q_xbhrq之间灵活调控，可以灵活调控温差供液的补充供液量。此时，因为供电系统的供电量大于等于总需求；热管理系统的制冷量大于等于总需求，且进行了制冷量补充。故此时调控范围只取决于大功率设备系统的液压能需求，无需考虑大功率设备系统的电能和制冷量需求。如果Q_hrq3*η₅<P_{大功率设备执行机构需求}-P_{液压泵液压能输出}，则采用温差供液方案不能满足需求，需要继续进行步骤六。

步骤六：单独进行第二温差供液，第一阀、第三阀、第六阀、第十七阀、第十八阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十九阀、第二十阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的制冷量高于总需求。对于液压油循环回路，供液系统工作时，液压泵的机械摩擦、控制阀及管路的液压摩擦等均会产生热量，液压油吸收上述热量后温度升高。温度升高的液压油先流过第五换热器，部分热量通过第五换热器带走后进行回收利用供液，随后，温度降低的液压油流过第六换热器，剩余热量通过液压油换热器传递给冲压空气，即Q_供液系统＝Q_hrq5+Q_{液压油换热器}。对于第二温差发电方案，第五换热器带走的热量中有一部分回收进行供液，剩余通过第六换热器传递给冲压空气。假设第二温差供液装置的效率为η₆，则温差供液装置的液压能输出P_{温差供液装置液压能输出}＝Q_hrq5*η₆，第六换热器带走的热量Q_hrq6＝Q_hrq5-W_A＝Q_hrq5(1-η₆)。综上所述，采用第二温差供液方案，补充了Q_hrq5*η₆的制冷量。

供电系统方面，采用第二温差供液方案，对供电系统的供电量无影响。

供液系统方面，机械驱动液压泵将辅助动力装置产生的机械能转换为液压能，将液压油从油箱抽入并输出高压油液；第二温差供液装置利用第五换热器和第六换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，输出高压油液。机械驱动液压泵和第二温差供液装置共同输出的高压油液经过油滤清除固体杂质，再经过控制阀调整压力和流量后，推动大功率设备执行机构做功。在忽略各类损失情况下，机械驱动液压泵输出的液压能和温差供液装置输出的液压能共同用于推动大功率设备执行元做功，即P_{大功率设备执行机构}＝P_{液压泵液压能输出}+P_{温差供液装置液压能输出}。采用温差供液方案，补充了液压能输出P_{温差供液装置液压能输出}＝Q_hrq5*η₆。

如果Q_hrq5*η₆≥P_{大功率设备执行机构需求}-P_{液压泵液压能输出}，则补充液压能可以满足系统液压能需求，通过引入第二温差供液方案即可实现液压能补充。通过调节第十七阀和第十八阀的开度，可以调整Q_hrq5的范围(Q_hrq5+Q_{液压油换热器}＝Q_供液系统)，即可以在0～Q_供液系统之间灵活调控，可以灵活调控第二温差供液方案的补充供液量。此时，因为供电系统的供电量大于等于总需求；热管理系统的制冷量大于等于总需求，且进行了制冷量补充。故此时调控范围只取决于大功率设备系统的液压能需求，无需考虑大功率设备系统的电能和制冷量需求。如果Q_hrq5*η₆<P_{大功率设备执行机构需求}-P_{液压泵液压能输出}，则采用第二温差供液方案不能满足需求，需要继续进行步骤七。

步骤七：单独进行第三温差供液时，第一阀、第三阀、第六阀、第十八阀、第二十八阀、第二十九阀、第三十阀、第三十一阀、第三十二阀、第三十三阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第四十阀处于打开状态，第二阀、第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十六阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的制冷量高于总需求。在进入冲压空气涡轮之前的冲压空气需要进行预冷，采用第三温差供液方案，同时采用第七换热器和第八换热器进行预冷。其中，第八换热器对冲压空气预冷的换热量中的一部分回收进行供液，剩余通过第七换热器传递给经过冲压空气涡轮降温降压后的冲压空气。总的冲压空气预冷换热量保持不变。故采用第三温差供液方案对热管理系统的制冷量无影响。

供电系统方面，采用第三温差供液方案，对供电系统的供电量无影响。

供液系统方面，机械驱动液压泵将辅助动力装置产生的机械能转换为液压能，将液压油从油箱抽入并输出高压油液；第三温差供液装置利用第七换热器和第八换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，输出高压油液。机械驱动液压泵和第三温差供液装置共同输出的高压油液经过油滤清除固体杂质，再经过控制阀调整压力和流量后，推动大功率设备执行机构做功。在忽略各类损失情况下，机械驱动液压泵输出的液压能和温差供液装置输出的液压能共同用于推动大功率设备执行元做功，即P_{大功率设备执行机构}＝P_{液压泵液压能输出}+P_{温差供液装置液压能输出}。采用温差供液方案，假设第三温差供液装置的效率为η₇，补充了液压能输出P_{温差供液装置液压能输出}＝Q_hrq8*η₇。

如果Q_hrq8*η₇≥P_{大功率设备执行机构需求}-P_{液压泵液压能输出}，则补充液压能可以满足系统液压能需求，通过引入第三温差供液方案即可实现液压能补充。通过调节第三十三阀和第三十四阀的开度，可以调整Q_hrq8的范围(Q_hrq7+Q_hrq8＝Q_{冲压空气预热换热量})，即可以在0～Q_{冲压空气预热换热量}之间灵活调控，可以灵活调控第三温差供液方案的补充供液量。此时，因为供电系统的供电量大于等于总需求；热管理系统的制冷量大于等于总需求。故此时调控范围只取决于大功率设备系统的液压能需求，无需考虑大功率设备系统的电能和制冷量需求。如果Q_hrq8*η₇<P_{大功率设备执行机构需求}-P_{液压泵液压能输出}，则采用第三温差供液方案不能满足需求，需要重新设计冲压空气流量，通过增大风门开度增加冲压空气流量。

条件三、当热管理系统的制冷量低于总需求，即冷凝器换热量Q_lnq+液压油换热器换热量Q_{液压油换热器}<大功率设备制冷量需求Q_{大功率设备需求}+供液系统制冷量需求Q_{供液系统需求}。供电系统的供电量高于总需求，即发电系统发电量W_D+储能设备供电量W_E>大功率设备电能需求W₁+第一液体泵电能需求W₂+第二液体泵电能需求W₃+压缩机电能需求W₅；同时，供液系统的供液量高于总需求，即机械驱动液压泵液压能输出P_{液压泵液压能输出}>大功率设备执行机构液压能需求P_{大功率设备}执行机构需求。

步骤八：单独进行电制冷，第一阀、第二阀、第三阀、第六阀、第八阀、第九阀、第十六阀、第十八阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第四阀、第五阀、第七阀、第十阀、第十一阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十五阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口、第四出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的散热量低于总需求。对于第一液冷循环回路，大功率设备发热量一部分通过第一换热器带走后经过电制冷装置传递给第二换热器，剩余热量存储在相变储热换热器，即Q_{大功率设备需求}＝Q_hrq2+Q_xbhrq；对于电制冷方案，电制冷装置消耗电能，将第一换热器换走的热量全部传递至第二换热器，再通过温度较高的热沉带走，即Q_hrq1＝Q_hrq2。假设电制冷的效率为η₈，消耗的电能W₄＝Q_hrq1/η₈。补充了Q_hrq1＝Q_hrq2制冷量。对于第二液冷循环回路，相变储热换热器存储的热量通过蒸发器传递给蒸发循环回路，即Q_xbhrq＝Q_zfq。对于蒸发循环回路，蒸发器的热量传递给冷凝器，再通过热沉带走。即Q_zfq＝Q_lnq。对于热管理系统，采用电制冷方案，消耗了Q_hrq1/η₈电能，补充了Q_hrq1的制冷量。对于液压油循环回路，液压油换热器换热量等于供液系统制冷量需求，即Q_{液压油换热器}＝Q_供液^系统。

供电系统方面，采用电制冷方案，消耗了电制冷装置供电量W₄，总需求为W₁+W₂+W₃+W₄+W₅。

供液系统方面，采用电制冷方案，对供液系统的供液量无影响。

如果Q_hrq1≥Q_{大功率设备需求}-Q_lnq，则补充制冷量可以满足系统制冷量需求，通过引入电制冷方案即可实现制冷量补充。由于制冷量不足，因此第一阀全开，Q_xbhrq大小不变，始终为最大值，通过调节第二阀的开度，可以调整Q_hrq1的范围(Q_hrq1＝Q_{大功率设备需求}-Q_xbhrq)，即可以在0～Q_{大功率设备需求}-Q_xbhrq之间灵活调控，可以灵活调控补充制冷量，时刻满足制冷量需求。此时，供电系统的供电量大于等于总需求，且进行了电能消耗，需要满足W₄≤W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，即电制冷装置消耗的电能不大于系统电能的冗余量。如果Q_hrq1<Q_{大功率设备需求}-Q_lnq，或者W₄>W₁+W₂+W₃+W₅-(W_D+W_E)，则采用电制冷方案不能同时满足制冷量需求和供电量需求，需要继续进行步骤九。

步骤九：单独进行液压制冷，第一阀、第二阀、第三阀、第六阀、第十阀、第十一阀、第十六阀、第十八阀、第二十五阀、第二十九阀、第三十二阀、第三十三阀、第四十阀处于打开状态，第四阀、第五阀、第七阀、第八阀、第九阀、第十二阀、第十三阀、第十四阀、第十五阀、第十七阀、第十九阀、第二十阀、第二十一阀、第二十二阀、第二十三阀、第二十四阀、第二十六阀、第二十七阀、第二十八阀、第三十阀、第三十一阀、第三十四阀、第三十五阀、第三十六阀、第三十七阀、第三十八阀、第三十九阀处于关闭状态；汇流条的第四出口处于关闭状态，汇流条的第一入口、第二入口、第三入口和第六入口处于关闭状态，汇流条的第四入口、第五入口、第一出口、第二出口、第三出口和第五出口处于打开状态。

热管理系统方面，热管理系统的散热量低于总需求。对于第一液冷循环回路，大功率设备发热量一部分通过第一换热器带走后经过液压制冷装置传递给第二换热器，剩余热量存储在相变储热换热器，Q_{大功率设备}＝Q_hrq2+Q_xbhrq；对于液压制冷方案，液压制冷装置消耗液压能，将第一换热器换走的热量全部传递至第二换热器，再通过温度较高的热沉带走。假设液压制冷的效率为η₉，消耗的液压能P_{液压制冷装置}＝Q_hrq1/η₉。补充了Q_hrq1＝Q_hrq2制冷量。对于第二液冷循环回路，相变储热换热器存储的热量通过蒸发器传递给蒸发循环回路，即Q_xbhrq＝Q_zfq。对于蒸发循环回路，蒸发器的热量传递给冷凝器，再通过热沉带走，即Q_zfq＝Q_lnq。对于热管理系统，采用液压制冷方案，消耗了Q_hrq1/η₉的液压能，补充了Q_hrq1的制冷量

供电系统方面，采用液压制冷方案，对供电系统的供电量无影响。

供液系统方面，机械驱动液压泵将辅助动力装置产生的机械能转换为液压能，将液压油从油箱抽入并输出高压油液，高压油液一部分经过油滤清除固体杂质，再经过控制阀调整压力和流量后，推动大功率设备执行机构做功。高压油液另一部分经过供液制冷装置，消耗液压能，将第一换热器换走的热量全部传递至第二换热器，再通过温度较高的冲压空气带走。采用液压制冷方案，供液系统消耗了Q_hrq1/η₉液压能，补充了液压制冷量Q_hrq1。

如果Q_hrq1≥Q_{大功率设备需求}-Q_lnq，则补充制冷量可以满足系统制冷量需求，通过引入液压制冷方案即可实现制冷量补充。由于制冷量不足，因此第一阀全开，Q_xbhrq大小不变，始终为最大值，通过调节第二阀的开度，可以调整Q_hrq1的范围(Q_hrq1＝Q_{大功率设备需求}-Q_xbhrq)，即可以在0～Q_{大功率设备需求}-Q_xbhrq之间灵活调控，可以灵活调控补充制冷量，时刻满足制冷量需求。此时，供液系统的供液量大于等于总需求，且进行了液压能消耗，需要满足P_{液压制冷装置}≤P_{液压泵液压能输出}-P_{大功率设备执行机构需求}，即液压制冷装置消耗的液压能不大于系统液压能的冗余量。如果Q_hrq1<Q_{大功率设备需求}-Q_lnq，或者P_{液压制冷装置}>P_{液压泵液压能输出}-P_{大功率设备执行机构需求}，则采用液压制冷方案不能同时满足制冷量需求和供液量需求，需要重新设计冲压空气流量，通过增大风门开度和调节第三十九阀增加冲压空气流量。

当采用电动泵进行供液时，如图2所示，发电系统发电量W_D和储能设备供电量W_E需要满足大功率设备电能需求W₁、第一液体泵电能需求W₂、第二液体泵电能需求W₃、压缩机电能需求W₅和电动泵电能需求W₆。相较于采用机械驱动液压泵进行供液，增加了电动泵电能需求W₆，其他的应用方案均与采用机械驱动液压泵一致。

Claims (10)

1.一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，包括：冲压空气风门、供电子系统、电制冷子系统、液压制冷子系统、第一温差发电子系统、第二温差发电子系统、第三温差发电子系统、第一温差供液子系统、第二温差供液子系统、第三温差供液子系统、液压发电子系统、第一液冷循环子系统、第二液冷循环子系统以及蒸发循环子系统；所述供电子系统包括冲压空气涡轮、发电机、储能装置和汇流条；所述冲压空气经所述冲压空气风门输送至所述冲压空气涡轮，推动所述空气涡轮做功，带动发电机发电，作为电液热互补系统供电的能量源，所述冲压空气流过所述蒸发循环子系统，吸收所述蒸发循环子系统的热量，或者，所述冲压空气先流过所述电制冷子系统，吸收所述电制冷子系统的热量，再流过所述蒸发循环子系统，吸收所述蒸发循环子系统的热量，作为电液热互补系统热管理的热沉；所述电制冷子系统消耗电能转化为制冷量，所述液压制冷子系统消耗液压能转化为制冷量，第一温差发电子系统、第二温差发电子系统和第三温差发电子系统回收余热转化为电能，第一温差供液子系统、第二温差供液子系统和第三温差供液子系统回收余热转化为液压能，所述液压发电子系统消耗液压能转化为电能，其中，

当采用机械驱动液压泵进行供液时，齿轮箱带动机械驱动液压泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为电液热互补系统供液的能量源；

当采用电动泵进行供液时，发电机产生的电能同时为电动泵供电，电动泵工作产生液压能，为大功率设备执行机构供液，作为电液热互补系统供液的能量源。

2.根据权利要求1所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述第一液冷循环子系统包括：高热流密度冷却装置、第一液体泵、第一储液罐；大功率设备工作过程中产生热量，热量传递给所述高热流密度冷却装置，所述第一储液罐内的第一载冷剂通过所述第一液体泵输送至所述高热流密度冷却装置，所述第一载冷剂吸收所述大功率设备产生的热量后温度升高，所述第一载冷剂经过所述第一换热器被带走部分热量后温度降低，所述第一载冷剂经过相变储热换热器被带走剩余热量，回到所述第一储液罐，所述第一液冷循环子系统完成第一液冷循环回路。

3.根据权利要求2所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述第二液冷子系统包括：相变储热换热器、第二液体泵、第二储液罐；第二储液罐内的第二载冷剂通过第二液体泵输送至所述相变储热换热器，所述第二载冷剂吸收相变储热换热器存储的热量后温度升高，所述第二载冷剂经过第三换热器被带走部分热量后温度降低，所述第二载冷剂经过蒸发器被带走剩余热量，回到第二储液罐，所述第二液冷循环子系统完成第二液冷循环回路。

4.根据权利要求3所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述蒸发循环子系统包括：蒸发器、节流阀、冷凝器和压缩机；蒸发器中的液态制冷剂吸收第二液冷循环子系统传递给蒸发器的热量后蒸发变成气态制冷剂，所述气态制冷剂进入压缩机后压缩成高压气体，高压气态制冷剂进入冷凝器放出热量变成液态制冷剂，液态制冷剂进入节流阀后节流膨胀成低压液体，所述蒸发循环子系统完成蒸发循环回路。

5.根据权利要求4所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述电制冷子系统包括：电制冷装置、第一换热器和第二换热器；所述电制冷装置消耗电能，将热量从温度较低的第一换热器传递到温度较高的第二换热器，作为热管理系统的补充制冷量。

6.根据权利要求5所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述第一温差发电子系统包括：第一温差发电装置、第三换热器和第四换热器；第一温差发电装置利用第三换热器和第四换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口；所述第二温差发电子系统包括第二温差发电装置、第五换热器和第六换热器，第二温差发电装置利用第五换热器和第六换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口；所述第三温差发电子系统包括第三温差发电装置、第八换热器和第九换热器，第三温差发电装置利用第八换热器和第九换热器之间的温差，通过温差发电将热能转换为电能，将电能输送至汇流条入口，实现热能的回收利用。

7.根据权利要求6所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，第一温差供液子系统包括第一温差供液装置，温差供液装置利用第三换热器和第四换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统；第二温差供液子系统包括第二温差供液装置，温差供液装置利用第五换热器和第六换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统；第三温差供液子系统包括第三温差供液装置，温差供液装置利用第八换热器和第九换热器之间的温差驱动，通过温差供液技术将热能转换为液压能，将液压能输送至供液系统，实现热能的回收利用。

8.根据权利要求7所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述汇流条包括六个入口和五个出口，第一入口与所述第二温差发电子系统连接，第二入口与第一发电机连接，第三入口与第一温差发电子系统连接，第四入口与第二发电机连接，第五入口与储能装置连接，第六入口与第三温差发电子系统连接，第一出口与大功率设备连接，第二出口与第一液体泵连接，第三出口与第二液体泵连接，第四出口与电制冷装置连接，第五出口与压缩机连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述液压制冷子系统包括液压制冷装置，所述液压制冷装置消耗供液系统的液压能，将热量从温度较低的第一换热器传递到温度较高的第二换热器中，作为热管理系统的补充制冷量。

10.根据权利要求9所述的一种基于冲压空气进行电液热互补的机电系统，其特征在于，所述液压发电子系统包括蓄压器、液压马达和第一发电机，蓄压器储存有高压油液，高压油液带动液压马达转动产生机械能，液压马达带动第一发电机转动发电，将机械能转换为电能，将电能输送至汇流条入口，作为供电系统的补充电能。