CN205638819U - 高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，包括底座和设置于底座上的驱动装置、液压马达、液压泵、至少两个蓄能器、控制阀和承重板，所述驱动装置包括发电机、液压马达、液压缸和液压泵，所述液压马达与液压泵通过管路连接，所述蓄能器与液压马达通过管路连接，所述蓄能器与支撑机构连接，所述活塞设置于承重板的正下方且活塞通过弹性结构与承重板连接，所述液压缸设置于活塞的正下方，所述活塞的顶部水平设置承重板。本实用新型的有益效果是：将经过高速公路计费站的车辆的重力势能以电能的形式储藏于蓄能器中，这部分能量可转化为电能，解决收费站的用电问题；有效地避免了能源的浪费。

Description

高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置

技术领域

本实用新型涉及汽车发电技术领域，尤其是一种高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置。

背景技术

目前，根据中华人民共和国交通运输部的历年统计数据，截止2012年，全国的高速公路总里程为96,200公里，收费站的总数在5,800座左右。每天通过收费站的车流量是很可观的，并且当车辆经过收费站通过钢板时，车辆需要经历减速和加速两个阶段。车辆本身重力及加速减速时的摩擦力做功，这样就可以通过液压传动转化为储能器储存的能量，这部分能量可根据需要转化为电能解决收费站的用电问题，多余的能量暂时储存起来用于其他地方的供电。因此，该项目既符合生态保护的要求，并且节约了大量能源，同时也能解决收费站本身的用电问题，蕴含着巨大的经济效益。该项目在国内目前没有类似立项研究。

中国专利CN103161693A公开了一种重力势能发电装置，该装置利用交叉路口行驶车辆的自身重力，使铺在地面上的水袋中的水按一定方向流动，来冲击道路中间的发电机叶轮使其转动而发电。这种重力势能发电的装置，在水流冲击叶轮时叶轮所能达到的速度受路口车流方向的变化速度的限制，而且当路口车流量变化时，水流冲击叶轮的速度和强度都会变化，易导致发电机转速和输出电压不稳定。

中国专利CN103032281A公开了高原高山与低地平原之间的轨道载重滑车自体发电方法及装置，该装置利用高原高山上的重物，通过载重滑车产生的重力势能转化为机械能，带动装于滑车上或运动轨道上的发电机组发电。这种重力势能发电的装置，适用场合为高原高山与低地平原之间，存在距离远、造价高、安全性低的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，包括底座和设置于底座上的驱动装置、液压马达、液压泵、至少两个蓄能器、控制阀和承重板，所述驱动装置包括发电机和液压缸，所述液压马达与液压泵通过管路连接，所述蓄能器与液压马达通过管路连接，所述蓄能器与支撑机构连接，所述承重板的正下方设置活塞且活塞通过弹性结构与承重板连接，所述液压缸设置于活塞的正下方，所述活塞的顶部水平设置承重板。

优选的，所述蓄能器采用皮囊式蓄能器，所述承重板为钢板，所述液压泵采用轴向柱塞泵。所述皮囊式蓄能器通过储存在皮囊中的压缩氮气吸收和释放液压油能量。液压泵是整个重力势能回收发电装置的执行元件，通过采用轴向柱塞泵，该轴向柱塞泵密封性好、泄漏量小，且效率高。

优选的，所述发电机采用蓄电池为基于纳米多孔金导线聚合物的电化学电容器。该电化学电容器利用双电层和氧化还原加电容电荷储能电能。

优选的，所述支撑机构包括若干连通的液压管，且液压管之间通过阀门连接，支撑机构的液压管排布均匀，且相邻液压管之间间距相同。所述支撑机构用于支撑承重板以及进行承重板的定位。

优选的，所述液压马达采用型号为36M80的叶片马达，排量为83.6ml/r，转矩为91N.m，压力为7Mpa，转速为1500r/ml。

优选的，所述支撑机构和液压泵内部的工作介质为矿物石油基液压液。由于工作介质在液压回收发电系统中用于完成能量转换和传递，同时具有散热、润滑、防锈、减少磨损摩擦、沉淀和分离不可溶污物的作用，因此，为了应对高速公路环境露天多变的情况，采用矿物石油基液压液作为工作介质。

优选的，所述弹性结构为弹簧。当汽车驶入承重板或者离开承重板时，弹簧出现压缩或伸张的情况，进而与弹簧连接的活塞出现相应的运动，从而对液压缸的油腔进行作用。

优选的，所述液压马达与液压泵的连接管路通过变径管接头连接。

优选的，所述控制阀设置于支撑机构中的液压管中，用于实现液压介质通断。该控制阀由工作人员人为控制。

进一步优选的，所述控制阀为换向阀或单向阀。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型将经过高速公路计费站的车辆的重力势能以电能的形式储藏于蓄能器中，这部分能量可根据需要转化为电能解决收费站的用电问题；

2.本实用新型有效的避免了能源的浪费，节约了大量能源，蕴含着巨大的经济效益；

3.本实用新型装置配件选择科学，设计合理、造价低、可靠性和安全性高。

附图说明

图1是本实用新型提供的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置立体图；

图2是本实用新型提供的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置的右视图；

图3是本实用新型提供的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置的主视图；

图4是本实用新型提供的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置的俯视图；

其中1.活塞，2.承重板，3.蓄能器，4.发电机，5.液压马达，6.支撑机构，7.底座，8.液压泵，9.液压缸，10.弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图4所示，高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，包括底座7和设置于底座7上的驱动装置、液压马达5、液压泵8、至少两个蓄能器3、控制阀和承重板2，所述驱动装置包括发电机4和液压缸9，所述液压马达5与液压泵8通过管路连接，所述蓄能器3与液压马达5通过管路连接，所述蓄能器3与支撑机构6连接，所述承重板2的正下方设置活塞1且活塞1通过弹性结构与承重板2连接，所述液压缸9设置于活塞1的正下方，所述活塞1的顶部水平设置承重板2。

优选的，所述蓄能器3采用皮囊式蓄能器，所述承重板2为钢板，所述液压泵5采用轴向柱塞泵。所述皮囊式蓄能器通过储存在皮囊中的压缩氮气吸收和释放流体能量。液压泵是整个重力势能回收发电装置的执行元件，通过采用轴向柱塞泵，该轴向柱塞泵密封性好、泄漏量小，且效率高。

优选的，所述发电机4采用蓄电池为基于纳米多孔金导线聚合物的电化学电容器。该电化学电容器利用双电层和氧化还原加电容电荷储能电能。

优选的，所述支撑机构6包括若干连通的液压管，且液压管之间通过阀门连接，支撑机构6的液压管排布均匀，且相邻液压管之间间距相同。所述支撑机构6用于支撑承重板2以及进行承重板2的定位。

优选的，所述液压马达5采用型号为36M80的叶片马达，排量为83.6ml/r，转矩为91N.m，压力为7Mpa，转速为1500r/ml。

优选的，所述支撑机构6和液压泵5内部的工作介质为矿物石油基液压液。由于工作介质在液压回收发电系统中用于完成能量转换和传递，同时具有散热、润滑、防锈、减少磨损摩擦、沉淀和分离不可溶污物的作用，因此，为了应对高速公路环境露天多变的情况，采用矿物石油基液压液作为工作介质。

优选的，所述弹性结构为弹簧。当汽车驶入承重板或者离开承重板时，弹簧出现压缩或伸张的情况，进而与弹簧连接的活塞出现相应的运动，从而对液压缸的油腔进行作用。

优选的，所述液压马达与液压泵的连接管路通过变径管接头连接。

优选的，所述控制阀设置于支撑机构6中的液压管中，用于实现液压介质通断。该控制阀由工作人员人为控制。

进一步优选的，所述控制阀为换向阀或单向阀。

本实用新型工作过程如下：

汽车驶入高速公路收费站时，首先汽车经过该装置，汽车前轮和后轮先后将承重板压下，对承重板下部的活塞产生压力，使得活塞向下运动，液压缸下油腔被压缩，液压液带动液压马达转动并驱动发电机发电；汽车前轮和后轮先后离开承重板时，活塞在弹簧的作用下向上弹起，液压缸上油腔被压缩，液压液在支撑机构内流通直至达到液压马达，液压液带动液压马达转动并驱动发电机发电，同时，所述液压泵向蓄能器输入液压液，蓄能器将液压液进行存储，获取液压液能量，进而稳定电压。

液压液在蓄能器中流动时，蓄能器内部产生工作压力，所述蓄能器的工作压力可通过下述公式进行计算：

$E_a={\∫}_{V_a}^{V_b}PdV={\∫}_{V_a}^{V_b}{P}_0{\left(\frac{V_0}{V}\right)}^{1.4}dV=\frac{P_0{V}_0}{0.4}({V_a}^{-0.4}-{V_b}^{-0.4})---\left(1\right)$

式中，E_a表示蓄能器的工作压力，V_a表示蓄能器的工作压力为P_a时的气体体积，V_b表示蓄能器的工作压力P₀为时的气体体积，V₀表示蓄能器总体积，P₀表示蓄能器充气压力。

根据气体波义耳定律：

式中，P₁表示最低工作压力，V₁表示该装置处于最低工作压力时的体积，P表示最高工作压力，V₂表示该装置处于最高工作压力时的体积。

联立以上两式可得

为了增强能量储存的效率，所述蓄能器采用高低压回合皮囊式蓄能器，工作参数为初始气压为4MPa，体积为20L，初始气压为8Mpa。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，其特征是，包括底座和设置于底座上的驱动装置、液压马达、液压泵、至少两个蓄能器、控制阀和承重板，所述驱动装置包括发电机和液压缸，所述液压马达与液压泵通过管路连接，所述蓄能器与液压马达通过管路连接，所述蓄能器与支撑机构连接，所述承重板的正下方设置活塞且活塞通过弹性结构与承重板连接，所述液压缸设置于活塞的正下方，所述活塞的顶部水平设置承重板；

所述蓄能器采用皮囊式蓄能器，所述承重板为钢板，所述液压泵采用轴向柱塞泵；

所述支撑机构包括若干连通的液压管，且液压管之间通过阀门连接，支撑机构的液压管排布均匀，且相邻液压管之间间距相同。

2.如权利要求1所述的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，所述发电机采用蓄电池为基于纳米多孔金导线聚合物的电化学电容器。

3.如权利要求1所述的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，所述液压马达采用型号为36M80的叶片马达，排量为83.6ml/r，转矩为91N.m，压力为7Mpa，转速为1500r/ml。

4.如权利要求1所述的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，所述支撑机构和液压泵内部的工作介质为矿物石油基液压液。

5.如权利要求1所述的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，所述弹性结构为弹簧。

6.如权利要求1所述的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，所述液压马达与液压泵的连接管路通过变径管接头连接。

7.如权利要求1所述的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，所述控制阀设置于支撑机构中的液压管中，用于实现液压介质通断。

8.如权利要求7所述的高速公路收费站汽车重力势能液压回收发电装置，所述控制阀为换向阀或单向阀。