專利名稱：工程機械及用于該工程機械的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于工程機械的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)及包含該系統(tǒng)的工程機械。
背景技術(shù)：
隨著世界范圍內(nèi)工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問題也日趨嚴重，工程機械由于用量大、耗油高、排放差已逐漸成為人們普遍關(guān)注的對象。目前國內(nèi)國際工程機械的節(jié)能模式主要歸納為以下幾種:(I)基于發(fā)動機-泵-負載功率匹配的節(jié)能:根據(jù)外界負載變化情況，通過對發(fā)動機油門、油泵排量的協(xié)調(diào)控制可以實現(xiàn)發(fā)動機-泵-負載三者的完全功率匹配，有效的提高機器運行效能。(2)基于液壓系統(tǒng)的節(jié)能:通過改變液壓元件的控制策略和控制方法，優(yōu)化液壓系統(tǒng)架構(gòu)，盡量減少內(nèi)泄、溢流、節(jié)流、沿程壓力損失，最大化的提高整機液壓系統(tǒng)效率。(3)建立能源回收:將挖掘機、裝載機和起重機等動臂、鏟斗和吊具回落下降時產(chǎn)生的重力勢能通過蓄能器儲存起來，或者直接將負荷側(cè)的溢流通過必要的連接元件供給液壓系統(tǒng)的另一側(cè)，以達到回收能源、降低能量損耗、提高發(fā)動機效率的目的。然而，如何在現(xiàn)有的節(jié)能模式基礎(chǔ)上，進一步更大幅度地降低工程機械能耗在行業(yè)內(nèi)依舊存在極大的需求。

發(fā)明內(nèi)容
近年來，工業(yè)化社會對能源需求猛增與化石能源供給有限的矛盾日益突出，大力發(fā)展各種可再生能源，能量回收技術(shù)成為研發(fā)熱點。壓電發(fā)電裝置正是這樣一種技術(shù)。利用壓電材料的正壓電效應(yīng)將機械振動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑥亩鴮⑷缛梭w走路的踩踏、機械振動，甚至噪音等形式的振動能量收集起來，經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換-整流-存儲-供電等諸多環(huán)節(jié)，應(yīng)用于用電設(shè)備。本發(fā)明的目的是提供一種用于工程機械的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)及包含該系統(tǒng)的工程機械，其可進一步降低工程機械能耗。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于工程機械的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:發(fā)電裝置；以及控制裝置，用于將所述發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能儲存至儲能裝置或供給用電系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電裝置包括以下至少一者:聲波發(fā)電裝置，位于所述工程機械上產(chǎn)生噪音的位置，用于將所述噪音轉(zhuǎn)換為電能；振動發(fā)電裝置，位于所述工程機械產(chǎn)生振動的位置，用于將所述振動轉(zhuǎn)換為電能；及壓力發(fā)電裝置，位于所述工程機械的上裝或整機與支撐面之間，將所述上裝或整機的壓力產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種工程機械，該工程機械包含上述壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)。通過上述技術(shù)方案，可將工程機械上的無用噪聲和/或振動和/或壓力轉(zhuǎn)化為電能并加以利用，而且提高了工程機械的能量利用率，可在一定程度上減少其功耗及排放。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:圖1為本發(fā)明提供的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明110 聲波發(fā)電裝置120 振動發(fā)電裝置130 壓力發(fā)電裝置20整流裝置30 控制裝置410 照明系統(tǒng)420 冷卻系統(tǒng)430 聲訊系統(tǒng)440 儲能裝置
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種用于工程機械的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:發(fā)電裝置；以及控制裝置30，用于將所述發(fā)電裝置`所產(chǎn)生的電能儲存至儲能裝置440 (例如，電瓶)或供給用電系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電裝置包括以下至少一者:聲波發(fā)電裝置110，位于所述工程機械上產(chǎn)生噪音的位置，將所述噪音轉(zhuǎn)換為電能；及振動發(fā)電裝置120，位于所述工程機械產(chǎn)生振動的位置，將所述振動轉(zhuǎn)換為電能；以及壓力發(fā)電裝置130，位于所述工程機械的上裝或整機與支撐面之間，將所述上裝或整機的壓力(即，重力)產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能。通過上述技術(shù)方案，可將工程機械上的無用噪聲、壓力和/或振動等機械能轉(zhuǎn)化為電能并加以利用，提高了工程機械的能量利用率，可在一定程度上減少其功耗及排放。其中，所述壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)還可包括整流模塊20，該整流模塊20對所述聲波發(fā)電裝置110、振動發(fā)電裝置120和/或壓力發(fā)電裝置130所產(chǎn)生的電能進行整流，以配合所述儲能裝置440或用電系統(tǒng)。其中，所述聲波發(fā)電裝置110優(yōu)選位于噪聲源最大的位置處，以最大程度地吸收噪聲能量并對該能量進行轉(zhuǎn)換。例如，可位于所述工程機械的泵送系統(tǒng)和/或電笛處。其中，所述振動發(fā)電裝置120優(yōu)選位于振動最大的位置處，以最大程度地吸收振動能量并對該能量進行轉(zhuǎn)換。例如，對于混凝土泵送機械而言，可位于該混凝土泵送機械的泵送系統(tǒng)和末節(jié)臂架處。其中，所述壓力發(fā)電裝置130優(yōu)選位于所承受壓力形變最大的位置處，以最大程度地吸收重力變化產(chǎn)生的機械形變能量并對該能量進行轉(zhuǎn)換。例如，可位于支腿與地面接觸面和/或副車架與上裝接觸面的受力處。其中，所述用電系統(tǒng)可包括以下至少一者:照明系統(tǒng)410、冷卻系統(tǒng)420、以及聲訊系統(tǒng)430。當然本發(fā)明并不限于此，任何需要用電的設(shè)備均是可以的。以下以混凝土泵送機械為例對本發(fā)明加以說明?；炷帘密嚦死貌裼桶l(fā)動機帶動主油泵工作以為液壓系統(tǒng)提供足夠動力之夕卜，還需要將近750w-1000w的電能，以供電控設(shè)備消耗。耗電元件主要為:電控柜內(nèi)的控制元件、電磁閥、照明系統(tǒng)、聲訊系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等等。目前混凝土泵車底盤發(fā)電機的電流范圍在50-80A之間。通過實際應(yīng)用測試和反饋，發(fā)電機發(fā)電量越小，生產(chǎn)單位產(chǎn)品的耗油量就越小，其排放量就越低。如，50A的發(fā)動機，比60A發(fā)電機底盤的節(jié)油量至少高5-10%，但發(fā)電量太小，又易導(dǎo)致底盤虧電故障。在泵車的實際應(yīng)用中就不時存在底盤虧電的故障。按發(fā)電量最小的底盤計算:如果發(fā)電機電流為50A，在發(fā)動機怠速狀態(tài)下，發(fā)電機輸出功率約為720W，在1600rpm時則為1200W，在打開大、小燈及冷卻系統(tǒng)時，泵車本身電器的耗電量約為450W，因此提供給上裝使用的電能只剩將近300W。而在怠速狀態(tài)下，上裝處于待料狀態(tài)，耗電約需400W左右，所以在怠速狀態(tài)上裝用電設(shè)備只能慢慢透支電瓶內(nèi)積蓄的電能。上裝待料時間越長，透支電瓶的時間就越長，最終導(dǎo)致電瓶虧電，電瓶虧電后設(shè)備仍繼續(xù)工作，結(jié)果是輕則影響發(fā)動機的啟動，重則燒壞發(fā)電機。由以上數(shù)據(jù)可知，泵車待料狀態(tài)時缺電約100W，而在上裝泵料和待料狀態(tài)，一直處于工作狀態(tài)的是小功率的聲訊系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。而本發(fā)明剛好可在不提高泵車能耗的情況下，通過將無用的噪聲、壓力和/或振動等機械能轉(zhuǎn)換為電能，彌補所缺的這一部分的電能，解決泵車底盤的虧電問題。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種工程機械，該工程機械包含上述壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)。該工程機械可為諸如混凝土機械的各種工程機械。以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于工程機械的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 發(fā)電裝置；以及 控制裝置，用于將所述發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能儲存至儲能裝置或供給用電系統(tǒng)， 其中，所述發(fā)電裝置包括以下至少一者: 聲波發(fā)電裝置，位于所述工程機械上產(chǎn)生噪音的位置，用于將所述噪音轉(zhuǎn)換為電能； 振動發(fā)電裝置，位于所述工程機械產(chǎn)生振動的位置，用于將所述振動轉(zhuǎn)換為電能；及 壓力發(fā)電裝置，位于所述工程機械的上裝或整機與支撐面之間，將所述上裝或整機的壓力產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聲波發(fā)電裝置位于所述工程機械的泵送系統(tǒng)和/或電笛處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振動發(fā)電裝置位于所述工程機械的泵送系統(tǒng)或末節(jié)臂架處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用電系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、聲訊系統(tǒng)和/或冷卻系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括整流模塊，該整流模塊對所述聲波發(fā)電裝置、振動發(fā)電裝置和/或壓力發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能進行整流，以配合所述儲能裝置或用電系統(tǒng)。
6.—種工程機械,其特征在于,該工程機械包含根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項權(quán)利要求所述的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于工程機械的壓電吸能發(fā)電系統(tǒng)及包含該系統(tǒng)的工程機械，該系統(tǒng)包括發(fā)電裝置；以及控制裝置，用于將所述發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能儲存至儲能裝置或供給用電系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電裝置包括以下至少一者聲波發(fā)電裝置，位于所述工程機械上產(chǎn)生噪音的位置，將所述噪音轉(zhuǎn)換為電能；振動發(fā)電裝置，位于所述工程機械產(chǎn)生振動的位置，將所述振動轉(zhuǎn)換為電能。通過上述技術(shù)方案，可將工程機械上的有害噪聲和/或振動轉(zhuǎn)化為有用的電能并加以利用，提高了工程機械的能量利用率，在一定程度上減少其功耗及排放。
文檔編號F03G7/08GK103114978SQ20131004890
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者易偉春, 李學(xué)俊 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司