專利名稱：壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力裝置，具體為一種壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，世界汽車保有量超過10億輛，并以每年3. 6%的速度遞增。汽車污染排放給人類環(huán)境帶來極大的壓力，且不斷消耗大量的不可再生的礦物資源，人類一直在探索一種污染少而經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型汽車?，F(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了多種使用油電混合動(dòng)力裝置的汽車，例如電池內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力汽車或燃料電池混合動(dòng)力汽車等。這些混合動(dòng)力裝置是將發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助動(dòng)力單元進(jìn)行組合，共同驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車輪運(yùn)動(dòng)。油電混合動(dòng)力裝置包括電動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)系統(tǒng)中的電池為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)，可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗，減少污染排放。但是車用電池存在功率小、體積大的特點(diǎn)，循環(huán)壽命低，充電時(shí)間長，造價(jià)高， 而且電池本身也存在著嚴(yán)重的二次污染，限制了油電混合動(dòng)力裝置的廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能環(huán)保、安全可靠的壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，它包括由壓縮空氣儲氣罐內(nèi)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)泵/馬達(dá)組、第一液壓泵/馬達(dá)、高壓蓄能器、第二液壓泵 /馬達(dá)、低壓蓄能器和負(fù)載，其中氣動(dòng)泵/馬達(dá)組用于驅(qū)動(dòng)第一液壓泵/馬達(dá)，第一液壓泵/ 馬達(dá)、高壓蓄能器、第二液壓泵/馬達(dá)和低壓蓄能器串聯(lián)設(shè)置構(gòu)成液壓循環(huán)回路，且第二液壓泵/馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。壓縮空氣儲氣罐提供高壓空氣，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)泵/馬達(dá)組運(yùn)轉(zhuǎn)，將氣壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，氣動(dòng)泵/馬達(dá)組驅(qū)動(dòng)第一液壓泵/馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，使液壓循環(huán)回路中的液體受壓，驅(qū)動(dòng)第二液壓泵/馬達(dá)運(yùn)動(dòng)，液體進(jìn)入低壓蓄能器內(nèi)儲存或直接返回第一液壓泵/馬達(dá)受壓縮，這樣，通過液體將機(jī)械能傳遞給負(fù)載，同時(shí)受壓后的液體可以儲存在高壓蓄能器內(nèi)，在加速或需要高扭矩工況時(shí)，通過釋放高壓蓄能器內(nèi)的液體，進(jìn)而提高負(fù)載處的扭矩，增加動(dòng)力；當(dāng)減速或制動(dòng)時(shí)，在慣性作用下，負(fù)載驅(qū)動(dòng)第二液壓泵/馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，將液體從低壓蓄能器內(nèi)抽出并壓縮后送入高壓蓄能器內(nèi)儲存，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收，以減少制動(dòng)器的使用次數(shù)和強(qiáng)度。整個(gè)系統(tǒng)以壓縮空氣為動(dòng)力源，無污染，節(jié)能環(huán)保，液壓回路功率密度大，充放能量速度高，使用安全可靠。在所述第一液壓泵/馬達(dá)和所述高壓蓄能器之間的液壓循環(huán)回路上設(shè)有換熱器。 用于降低液體溫度，防止氣泡產(chǎn)生，提高其使用壽命和效能。所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組的壓縮空氣入口管道通過所述換熱器，用于提高入口壓縮空氣的溫度。利用膨脹降溫后的低壓壓縮空氣將液壓循環(huán)回路中的液體降溫，防止氣泡產(chǎn)生， 提高其使用壽命和效能。低壓壓縮空氣吸熱后升溫，提高了做功能力，避免了空氣過度降溫造成的結(jié)冰等問題，利用壓縮空氣降溫，也避免了液壓循環(huán)回路冷卻風(fēng)扇的損耗，提高了系統(tǒng)效率。它還設(shè)有用于控制所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組、第一液壓泵/馬達(dá)和第二液壓泵/馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)?？梢杂脕磉M(jìn)行動(dòng)力分配和調(diào)節(jié)。它還設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組的輔助動(dòng)力裝置。提供后備動(dòng)力源。所述輔助動(dòng)力裝置為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)。技術(shù)成熟，可靠性高。所述輔助動(dòng)力裝置為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，且天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道通過所述換熱器，用于提高所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組入口壓縮空氣的溫度。壓縮空氣還可以通過吸收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的熱量升溫，進(jìn)一步提高了做功能力。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是無污染，節(jié)能環(huán)保；液壓蓄能功率密度大，充放能量速度快，高效回收制動(dòng)能，價(jià)格便宜，而且使用壽命長，可在各型機(jī)動(dòng)車輛以及游艇、農(nóng)用機(jī)械等動(dòng)力裝置上使用，應(yīng)用前景廣闊。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意1、壓縮空氣儲氣罐，2、氣動(dòng)泵/馬達(dá)組，3、控制系統(tǒng)，4、第一液壓泵/馬達(dá)，5、換熱器，
6、高壓蓄能器，7、第二液壓泵/馬達(dá)，8、低壓蓄能器，9、負(fù)載，10、輔助動(dòng)力裝置。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
參閱圖1，一種壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，它包括由壓縮空氣儲氣罐1內(nèi)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2、第一液壓泵/馬達(dá)4、換熱器5、高壓蓄能器6、第二液壓泵/馬達(dá)
7、低壓蓄能器8和負(fù)載9，其中氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2用于驅(qū)動(dòng)第一液壓泵/馬達(dá)4，第一液壓泵/馬達(dá)4、換熱器5、高壓蓄能器6、第二液壓泵/馬達(dá)7和低壓蓄能器8串聯(lián)設(shè)置構(gòu)成液壓循環(huán)回路，且第二液壓泵/馬達(dá)7用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載9。換熱器5設(shè)置在第一液壓泵/馬達(dá)4 和高壓蓄能器6之間的液壓傳動(dòng)回路上。它還設(shè)有用于控制氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2、第一液壓泵 /馬達(dá)4和第二液壓泵/馬達(dá)7運(yùn)轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)。本實(shí)施例中，氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2、第一液壓泵/馬達(dá)4和第二液壓泵/馬達(dá)7均為現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，相互之間的連接也均為常規(guī)技術(shù)。液壓循環(huán)回路中使用液壓油作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)。以汽車為實(shí)施例，汽車啟動(dòng)，爬坡和加速時(shí)，壓縮空氣儲氣罐1向氣動(dòng)泵/馬達(dá)組 2提供壓縮空氣；氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2向第一液壓泵/馬達(dá)4提供驅(qū)動(dòng)力；第一液壓泵/馬達(dá) 4、換熱器5、高壓蓄能器6、第二液壓泵/馬達(dá)7和低壓蓄能器8組成液壓循環(huán)回路；在第一液壓泵/馬達(dá)4驅(qū)動(dòng)和高壓蓄能器6釋放能量驅(qū)動(dòng)力下，液壓油從第一液壓泵/馬達(dá)4，經(jīng)過換熱器5和高壓蓄能器6，驅(qū)動(dòng)第二液壓泵/馬達(dá)7，并經(jīng)過低壓蓄能器回流第一液壓泵/ 馬達(dá)4，第二液壓泵/馬達(dá)7將機(jī)械能傳遞給負(fù)載9，可滿足汽車啟動(dòng)和加速時(shí)的間歇式大功率需求。換熱器5連接在液壓循環(huán)回路上，回收液壓油熱量，實(shí)現(xiàn)液壓油降溫，確保油路循環(huán)系統(tǒng)正常工作。本實(shí)施例中，氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2的壓縮空氣入口管道通過換熱器5，相當(dāng)于換熱器5同時(shí)連接氣動(dòng)回路和液壓循環(huán)回路；利用膨脹降溫后的低壓壓縮空氣將液壓回路中的液體降溫，防止氣泡產(chǎn)生，提高其使用壽命和效能。低壓壓縮空氣吸熱后升溫，提高了做功能力，避免了空氣過度降溫造成的結(jié)冰等問題。利用壓縮空氣降溫，也避免了液壓系統(tǒng)冷卻風(fēng)扇的損耗，提高了系統(tǒng)效率。所述的控制系統(tǒng)3對氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2、第一液壓泵/馬達(dá)4和第二液壓泵/馬達(dá)7進(jìn)行動(dòng)力分配和調(diào)節(jié)。汽車減速或制動(dòng)時(shí)，液壓油在第二液壓泵/馬達(dá)7驅(qū)動(dòng)下從低壓蓄能器8經(jīng)過第二液壓泵/馬達(dá)7，輸送給高壓蓄能器6和第一液壓泵/馬達(dá)4，回收制動(dòng)能。第一液壓泵 /馬達(dá)4在液壓油壓力下，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2，向壓縮空氣儲氣罐1輸送壓縮空氣，儲存部分制動(dòng)能。通過高壓蓄能器6和氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2，制動(dòng)能得到高效回收，減少對制動(dòng)器的使用次數(shù)和強(qiáng)度。實(shí)施例2:
參閱圖2，為另一種壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于，設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)泵/馬達(dá)組2的輔助動(dòng)力裝置10。該輔助動(dòng)力裝置10為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)，在壓縮空氣儲氣罐能量不足時(shí)，向氣動(dòng)泵/馬達(dá)組提供后備動(dòng)力。當(dāng)輔助動(dòng)力裝置10為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或燃油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道通過換熱器5，用于提高所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組入口壓縮空氣的溫度。利用內(nèi)燃機(jī)等輔助動(dòng)力裝置10的排氣熱量加熱壓縮空氣使其升溫后膨脹做功，提高做功能力。簡單實(shí)用，可在農(nóng)用機(jī)車上采用，提高實(shí)用性。上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于它包括由壓縮空氣儲氣罐內(nèi)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)泵/馬達(dá)組、第一液壓泵/馬達(dá)、高壓蓄能器、第二液壓泵/馬達(dá)、低壓蓄能器和負(fù)載，其中氣動(dòng)泵/馬達(dá)組用于驅(qū)動(dòng)第一液壓泵/馬達(dá)，第一液壓泵/馬達(dá)、高壓蓄能器、第二液壓泵/馬達(dá)和低壓蓄能器串聯(lián)設(shè)置構(gòu)成液壓循環(huán)回路，且第二液壓泵/馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于在所述第一液壓泵/馬達(dá)和所述高壓蓄能器之間的液壓循環(huán)回路上設(shè)有用于為液體降溫的換熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述氣動(dòng)泵/ 馬達(dá)組的壓縮空氣入口管道通過所述換熱器，用于提高入口壓縮空氣的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于它還設(shè)有用于控制所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組、第一液壓泵/馬達(dá)和第二液壓泵/馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于它還設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組的輔助動(dòng)力裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述輔助動(dòng)力裝置為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述輔助動(dòng)力裝置為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，且天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道通過所述換熱器，用于提高所述氣動(dòng)泵/馬達(dá)組入口壓縮空氣的溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓縮空氣和液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，它包括由壓縮空氣儲氣罐內(nèi)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)泵/馬達(dá)組、第一液壓泵/馬達(dá)、高壓蓄能器、第二液壓泵/馬達(dá)、低壓蓄能器和車輪，其中氣動(dòng)泵/馬達(dá)組用于驅(qū)動(dòng)第一液壓泵/馬達(dá)，第一液壓泵/馬達(dá)、高壓蓄能器、第二液壓泵/馬達(dá)和低壓蓄能器串聯(lián)設(shè)置構(gòu)成液壓循環(huán)回路，且第二液壓泵/馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是無污染，節(jié)能環(huán)保；液壓蓄能功率密度大，充放能量速度快，高效回收制動(dòng)能；本系統(tǒng)還可回收內(nèi)燃機(jī)排氣熱能，簡單實(shí)用，可在各型機(jī)動(dòng)車輛以及游艇、農(nóng)用機(jī)械等動(dòng)力裝置上使用，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號B60K6/12GK102501752SQ201110364339
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者丁樺, 張克武, 曲延濤, 陳守良 申請人:廣州中國科學(xué)院工業(yè)技術(shù)研究院