[发明专利]一种电-机械-液压混合储能单元

说明书

本发明公开了一种电‑机械‑液压混合储能单元。本发明的蓄电池通过电机控制器与电机电连接，电机的输出轴与液压泵马达的输出轴同轴连接，液压泵马达的输出轴还与飞轮的输出轴同轴连接，液压泵马达与液压蓄能器之间通过三通油管相连通，液压泵马达的第一进出油口与液压油箱连通，液压泵马达的第二进出油口与液压蓄能器的进出油口分别与三通油管的第一连接口和第二连接口相连通，三通油管的第三连接口作为混合储能单元的进出油口。本发明通过液压泵马达完成机械能与液压能的互相转化，通过液压蓄能器提供短时间的大功率液压能充放。与传统的液压蓄能器储能相比，可实现高功率密度和高能量密度的混合储能。

技术领域

本发明涉及一种液压储能单元，尤其是涉及一种电-机械-液压混合储能单元。

背景技术

液压储能单元广泛应用于工程机械、车辆、海洋能利用等领域，其中最常用的液压储能单元是液压蓄能器，它的功率密度很高，但具有以下几个缺点：1)能量密度较低，储能容量小，不能长时间放能；2)液压蓄能器的输出液压压力随着储存能量的释放快速降低到系统所需压力以下，影响系统工作稳定性；3)其充能依赖于主动力源，蓄能状态较低时需分配一部分动力为蓄能器充能，会影响到负载端的动力输出。电静液泵可以由电机驱动工作在泵送工况，或者工作在马达工况反拖电机作为发电机运行，将液压能与电能进行相互转换。电储能方法能量密度较高，但功率密度较低，不能提供大功率能量充放，而液压蓄能器和飞轮的功率密度较大，可以提供瞬时的大功率充放，但能量密度较低。

发明内容

针对技术中的上述问题，本发明提出了一种电-机械-液压混合储能单元，将高功率密度的飞轮储能，液压蓄能器储能与具有高能量密度的电驱动系统结合起来，实现具有高能量密度和高功率密度的混合储能单元。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括飞轮、蓄电池、电机控制器、电机、液压泵马达、液压油箱和液压蓄能器；

蓄电池通过电机控制器与电机电连接，电机的输出轴与液压泵马达的输出轴同轴连接，液压泵马达的输出轴还与飞轮的输出轴同轴连接，液压泵马达与液压蓄能器之间通过三通油管相连通，液压泵马达设置有两个进出油口，液压泵马达的第一进出油口通过油管与液压油箱连通，液压泵马达的第二进出油口与液压蓄能器的进出油口分别与三通油管的第一连接口和第二连接口相连通，三通油管的第三连接口作为混合储能单元的第一进出油口，液压泵马达的第一进出油口作为或者不作为混合储能单元的第二进出油口。

所述的液压泵马达由电机驱动，液压泵马达作为电静液泵，混合储能单元的流量和液压蓄能器、电静液泵的流量满足如下关系：

Q＝Q_a+Q_p

其中，Q为混合储能单元的进出油口的流量，Q_a为液压蓄能器的流量，Q_p为电静液泵的流量。

所述的液压泵马达作为电静液泵，所述的混合储能单元的功率和液压蓄能器、电静液泵的功率满足如下关系：

P＝P_a+P_p+P_f

其中，P为混合储能单元的功率，P_a为液压蓄能器的功率，P_p为电静液泵的功率，P_f为飞轮的功率。

所述液压泵马达是是单个液压泵马达，或是两个以上液压泵马达的组合。

所述液压泵马达的液压回路是闭式液压回路，或是开式液压回路。

所述蓄电池是电池组或超级电容。

所述飞轮直接连接或经过离合器或经过传动机构后连接到液压泵马达输出轴上。

所述电机直接连接或经过离合器或经过传动机构后连接液压泵马达输出轴上。