专利名称：压缩空气和液压混合动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力装置，具体为一种压缩空气和液压混合动力系统。
背景技术：
目前，世界汽车保有量超过10亿辆，并以每年3. 6%的速度递增。汽车污染排放给人类环境带来极大的压力，且不断消耗大量的不可再生的矿物资源，人类一直在探索一种污染少而经济实用的新型汽车。现有技术中出现了多种使用油电混合动力装置的汽车，例如电池内燃机混合动力汽车或燃料电池混合动力汽车等。这些混合动力装置是将发动机和辅助动力单元进行组合，共同驱动传动装置带动车轮运动。油电混合动力装置包括电动系统和发动机，电动系统中的电池为电动机提供动力，辅助发动机驱动车轮运转，可以有效降低发动机的功耗，减少污染排放。但是车用电池存在功率小、体积大的特点，循环寿命低，充电时间长，造价高， 而且电池本身也存在着严重的二次污染，限制了油电混合动力装置的广泛使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能环保、安全可靠的压缩空气和液压混合动力系统。本发明的技术解决方案是一种压缩空气和液压混合动力系统，它包括由压缩空气储气罐内压缩空气驱动的气动泵/马达组、第一液压泵/马达、高压蓄能器、第二液压泵 /马达、低压蓄能器和负载，其中气动泵/马达组用于驱动第一液压泵/马达，第一液压泵/ 马达、高压蓄能器、第二液压泵/马达和低压蓄能器串联设置构成液压循环回路，且第二液压泵/马达用于驱动负载。压缩空气储气罐提供高压空气，驱动气动泵/马达组运转，将气压能转换成机械能，气动泵/马达组驱动第一液压泵/马达运转，使液压循环回路中的液体受压，驱动第二液压泵/马达运动，液体进入低压蓄能器内储存或直接返回第一液压泵/马达受压缩，这样，通过液体将机械能传递给负载，同时受压后的液体可以储存在高压蓄能器内，在加速或需要高扭矩工况时，通过释放高压蓄能器内的液体，进而提高负载处的扭矩，增加动力；当减速或制动时，在惯性作用下，负载驱动第二液压泵/马达转动，将液体从低压蓄能器内抽出并压缩后送入高压蓄能器内储存，从而实现制动能量的回收，以减少制动器的使用次数和强度。整个系统以压缩空气为动力源，无污染，节能环保，液压回路功率密度大，充放能量速度高，使用安全可靠。在所述第一液压泵/马达和所述高压蓄能器之间的液压循环回路上设有换热器。 用于降低液体温度，防止气泡产生，提高其使用寿命和效能。所述气动泵/马达组的压缩空气入口管道通过所述换热器，用于提高入口压缩空气的温度。利用膨胀降温后的低压压缩空气将液压循环回路中的液体降温，防止气泡产生， 提高其使用寿命和效能。低压压缩空气吸热后升温，提高了做功能力，避免了空气过度降温造成的结冰等问题，利用压缩空气降温，也避免了液压循环回路冷却风扇的损耗，提高了系统效率。它还设有用于控制所述气动泵/马达组、第一液压泵/马达和第二液压泵/马达运转的控制系统。可以用来进行动力分配和调节。它还设有用于驱动所述气动泵/马达组的辅助动力装置。提供后备动力源。所述辅助动力装置为天然气发动机、燃油发动机或电动机。技术成熟，可靠性高。所述辅助动力装置为天然气发动机或燃油发动机，且天然气发动机或燃油发动机的排气管道通过所述换热器，用于提高所述气动泵/马达组入口压缩空气的温度。压缩空气还可以通过吸收发动机排气的热量升温，进一步提高了做功能力。本发明的优点是无污染，节能环保；液压蓄能功率密度大，充放能量速度快，高效回收制动能，价格便宜，而且使用寿命长，可在各型机动车辆以及游艇、农用机械等动力装置上使用，应用前景广阔。
附图1为本发明实施例1的结构示意图； 附图2为本发明实施例2的结构示意1、压缩空气储气罐，2、气动泵/马达组，3、控制系统，4、第一液压泵/马达，5、换热器，
6、高压蓄能器，7、第二液压泵/马达，8、低压蓄能器，9、负载，10、辅助动力装置。
具体实施例方式实施例1
参阅图1，一种压缩空气和液压混合动力系统，它包括由压缩空气储气罐1内压缩空气驱动的气动泵/马达组2、第一液压泵/马达4、换热器5、高压蓄能器6、第二液压泵/马达
7、低压蓄能器8和负载9，其中气动泵/马达组2用于驱动第一液压泵/马达4，第一液压泵/马达4、换热器5、高压蓄能器6、第二液压泵/马达7和低压蓄能器8串联设置构成液压循环回路，且第二液压泵/马达7用于驱动负载9。换热器5设置在第一液压泵/马达4 和高压蓄能器6之间的液压传动回路上。它还设有用于控制气动泵/马达组2、第一液压泵 /马达4和第二液压泵/马达7运转的控制系统。本实施例中，气动泵/马达组2、第一液压泵/马达4和第二液压泵/马达7均为现有技术设备，相互之间的连接也均为常规技术。液压循环回路中使用液压油作为动力传递介质。以汽车为实施例，汽车启动，爬坡和加速时，压缩空气储气罐1向气动泵/马达组 2提供压缩空气；气动泵/马达组2向第一液压泵/马达4提供驱动力；第一液压泵/马达 4、换热器5、高压蓄能器6、第二液压泵/马达7和低压蓄能器8组成液压循环回路；在第一液压泵/马达4驱动和高压蓄能器6释放能量驱动力下，液压油从第一液压泵/马达4，经过换热器5和高压蓄能器6，驱动第二液压泵/马达7，并经过低压蓄能器回流第一液压泵/ 马达4，第二液压泵/马达7将机械能传递给负载9，可满足汽车启动和加速时的间歇式大功率需求。换热器5连接在液压循环回路上，回收液压油热量，实现液压油降温，确保油路循环系统正常工作。本实施例中，气动泵/马达组2的压缩空气入口管道通过换热器5，相当于换热器5同时连接气动回路和液压循环回路；利用膨胀降温后的低压压缩空气将液压回路中的液体降温，防止气泡产生，提高其使用寿命和效能。低压压缩空气吸热后升温，提高了做功能力，避免了空气过度降温造成的结冰等问题。利用压缩空气降温，也避免了液压系统冷却风扇的损耗，提高了系统效率。所述的控制系统3对气动泵/马达组2、第一液压泵/马达4和第二液压泵/马达7进行动力分配和调节。汽车减速或制动时，液压油在第二液压泵/马达7驱动下从低压蓄能器8经过第二液压泵/马达7，输送给高压蓄能器6和第一液压泵/马达4，回收制动能。第一液压泵 /马达4在液压油压力下，驱动气动泵/马达组2，向压缩空气储气罐1输送压缩空气，储存部分制动能。通过高压蓄能器6和气动泵/马达组2，制动能得到高效回收，减少对制动器的使用次数和强度。实施例2:
参阅图2，为另一种压缩空气和液压混合动力系统，其与实施例1的区别在于，设有用于驱动气动泵/马达组2的辅助动力装置10。该辅助动力装置10为天然气发动机、燃油发动机或电动机，在压缩空气储气罐能量不足时，向气动泵/马达组提供后备动力。当辅助动力装置10为天然气发动机或燃油发动机时，天然气发动机或燃油发动机的排气管道通过换热器5，用于提高所述气动泵/马达组入口压缩空气的温度。利用内燃机等辅助动力装置10的排气热量加热压缩空气使其升温后膨胀做功，提高做功能力。简单实用，可在农用机车上采用，提高实用性。上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求
1.一种压缩空气和液压混合动力系统，其特征在于它包括由压缩空气储气罐内压缩空气驱动的气动泵/马达组、第一液压泵/马达、高压蓄能器、第二液压泵/马达、低压蓄能器和负载，其中气动泵/马达组用于驱动第一液压泵/马达，第一液压泵/马达、高压蓄能器、第二液压泵/马达和低压蓄能器串联设置构成液压循环回路，且第二液压泵/马达用于驱动负载。
2.根据权利要求1所述的压缩空气和液压混合动力系统，其特征在于在所述第一液压泵/马达和所述高压蓄能器之间的液压循环回路上设有用于为液体降温的换热器。
3.根据权利要求2所述的压缩空气和液压混合动力系统，其特征在于所述气动泵/ 马达组的压缩空气入口管道通过所述换热器，用于提高入口压缩空气的温度。
4.根据权利要求1或2或3所述的压缩空气和液压混合动力系统，其特征在于它还设有用于控制所述气动泵/马达组、第一液压泵/马达和第二液压泵/马达运转的控制系统。
5.根据权利要求4所述的压缩空气和液压混合动力系统，其特征在于它还设有用于驱动所述气动泵/马达组的辅助动力装置。
6.根据权利要求5所述的压缩空气和液压混合动力系统，其特征在于所述辅助动力装置为天然气发动机、燃油发动机或电动机。
7.根据权利要求5所述的压缩空气和液压混合动力系统，其特征在于所述辅助动力装置为天然气发动机或燃油发动机，且天然气发动机或燃油发动机的排气管道通过所述换热器，用于提高所述气动泵/马达组入口压缩空气的温度。
全文摘要
本发明公开了一种压缩空气和液压混合动力系统，它包括由压缩空气储气罐内压缩空气驱动的气动泵/马达组、第一液压泵/马达、高压蓄能器、第二液压泵/马达、低压蓄能器和车轮，其中气动泵/马达组用于驱动第一液压泵/马达，第一液压泵/马达、高压蓄能器、第二液压泵/马达和低压蓄能器串联设置构成液压循环回路，且第二液压泵/马达用于驱动负载。本发明的优点是无污染，节能环保；液压蓄能功率密度大，充放能量速度快，高效回收制动能；本系统还可回收内燃机排气热能，简单实用，可在各型机动车辆以及游艇、农用机械等动力装置上使用，应用前景广阔。
文档编号B60K6/12GK102501752SQ201110364339
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者丁桦, 张克武, 曲延涛, 陈守良 申请人:广州中国科学院工业技术研究院