[发明专利]一种电静液-飞轮混合储能单元

说明书

本发明公开了一种电静液‑飞轮混合储能单元。本发明包括飞轮、蓄电池、电机控制器、电机、液压泵马达和液压油箱；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作为混合储能单元的进出油口。本发明当进行小功率充放时，主要由电机将电能和液压能互相转化，飞轮速度只有小的波动；当进行大功率充放时，主要由飞轮将机械能与液压能相互转化，飞轮速度有较大波动。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，尤其是涉及一种电静液-飞轮混合储能单元。

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静液-飞轮混合储能单元，将高功率密度的飞轮储能与具有高能量密度的蓄电池储能结合起来，实现具有高能量密度和高功率密度的混合储能单元。液压泵马达5作为电静液泵，将飞轮连接到电静液泵的轴上，通过液压泵马达可实现液压能的存储和释放，并集成为一个储能单元使用，当进行小功率充放时，主要由电机将电能和液压能互相转化，飞轮速度只有小的波动；当进行大功率充放时，主要由飞轮将机械能与液压能相互转化，飞轮速度有较大波动。

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、液压泵马达和液压油箱；

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，液压泵马达设置有两个进出油口，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作为混合储能单元的进出油口。

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。

所述混合储能单元的功率和飞轮、电机的功率满足如下关系：

P＝P_f+P_e

其中，P为混合储能单元的功率，P_f为飞轮的功率，P_e为电机的功率。

飞轮提供短时间的大功率的能量充放，电静液泵提供长时间小功率的能量充放，以适应不同的工况下对储能系统的要求。当需要短时间吸收较多能量时，飞轮可以直接吸收大功率能量并在需要时释放，或作为缓冲器暂时储存大功率能量，之后电机以小功率发电转化为电能储存；当飞轮速度较低时，电机可以以小功率长时间为飞轮加速，当系统需要大功率放能时一次性释放出来。

本发明的有益效果是：