蓄能單元和蓄能系統的製作方法
2023-12-11 09:19:42 2
專利名稱：蓄能單元和蓄能系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蓄能單元和蓄能系統，尤其是用於風力發電機的蓄能單元和蓄能系統。
背景技術：
人類對於能源日益增長的需求和生態環境日漸惡化的趨勢之間的矛盾，使得如何實現能源的可持續利用和開發成為全世界都在關注的問題。風能作為優良的清潔能源，受到了世界各國的重視。在傳統的風力發電機中，都是將風能首先傳遞給發電機進行發電，然後再將所產生的電能存儲起來。典型的蓄能裝置是勢能蓄能和慣性蓄能裝置。但是，如何提高蓄能密度以使得在風力不足時能夠儘可能長時間地輸出能量，一直都是難以解決的問題。由於風能不穩定，發電機的輸出波動非常大，需要複雜、昂貴的電力設備對電輸出進行處理。為了提高發電機輸出的穩定性，已經有人提出，先對風能進行蓄能，然後再供給發電機發電。然而，高密度地存儲機械能是非常困難的。
實用新型內容為了提高能量存儲的密度，本實用新型一方面提供了一種蓄能單元，其包括第一蓄能裝置、用於接收並向所述第一蓄能裝置輸入能量的動力輸入裝置、用於輸出來自所述第一蓄能裝置的能量的動力輸出裝置和第一切換機構，所述第一切換機構用於選擇性地使所述第一蓄能裝置經所述動力輸入裝置進行蓄能和使所述第一蓄能裝置經所述動力輸出裝置進行釋能。優選地，所述第一切換機構包括第一差速器，所述第一差速器具有第一輸入工作端、第一輸出工作端和第一控制工作端，其中，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置。所述第一切換機構還包括第一可控制動器，用於選擇性制動所述第一控制工作端。優選地，所述第一差速器可以包括可轉動地支承的第一半軸和第二半軸以及第一殼體，其中，所述第一半軸作為所述第一輸入工作端，其上一體地形成有所述動力輸入裝置；所述第二半軸和所述第一殼體中的一個作為第一輸出工作端，其上一體地形成有所述動力輸出裝置；所述第二半軸和所述第一殼體中的另一個作為第一控制工作端，由所述第一可控制動器選擇性制動。或者，所述第一差速器可以包括可轉動地支承的第一半軸和第二半軸以及第一殼體，其中，所述第一殼體作為所述第一輸入工作端，其上一體地形成有所述動力輸入裝置； 所述第一半軸和所述第二半軸中的一個作為第一輸出工作端，其上一體地形成有所述動力輸出裝置；所述第一半軸和所述第二半軸中的另一個作為第一控制工作端，由所述第一可控制動器選擇性制動。優選地，所述第一切換機構可以包括第一離合器，所述第一離合器包括第一輸入工作端，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置；第一輸出工作端，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置和第一控制工作端；第一離合控制裝置，選擇性地使所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端連接。所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端中的一個可以是第一離合器盤端，所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端中的另一個可以是第一飛輪盤端。優選地，所述第一蓄能裝置可以是勢能蓄能裝置。本實用新型的蓄能裝置還可以包括第二蓄能裝置和第二切換機構，所述第二蓄能裝置通過所述第二切換機構與所述第一蓄能裝置選擇地連接。優選地，所述第二切換機構可以包括第二差速器，所述第二差速器具有第二輸入工作端、第二輸出工作端和第二控制工作端，其中，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接。所述第二切換機構還可以包括第二可控制動器，用於選擇性制動所述第二控制工作端。所述第二差速器可以包括可轉動地支承的第三半軸和第四半軸以及第二殼體，其中，所述第三半軸作為所述第二輸入工作端，與所述第一蓄能裝置連接；所述第四半軸和所述第二殼體中的一個作為第二輸出工作端，與所述第二蓄能裝置連接；所述第四半軸和所述第二殼體中的另一個作為第二控制工作端，由所述第二可控制動器選擇性制動。或者，所述第二差速器可以包括可轉動地支承的第三半軸和第四半軸以及第二殼體，其中，所述第二殼體作為所述第二輸入工作端，與所述第一蓄能裝置連接；所述第三半軸和所述第四半軸中的一個作為第二輸出工作端，與所述第二蓄能裝置連接；所述第三半軸和所述第四半軸中的另一個作為第二控制工作端，由所述第二可控制動器選擇性制動。優選地，所述第二切換機構可以包括第二離合器，所述第二離合器可以包括第二輸入工作端，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接；第二輸出工作端，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接；第二離合控制裝置，選擇性地使所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端連接。所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端中的一個可以是第二離合器盤端，所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端中的另一個可以是第二飛輪盤端。根據本實用新型的蓄能單元還可以包括可控制的輔助動力源，所述輔助動力源形成在所述動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路上。本實用新型另一方面還提供了一種蓄能系統，其包括多個第一蓄能裝置、多個動力輸入裝置、多個動力輸出裝置和多個第一切換機構。其中，多個動力輸入裝置分別對應於所述多個第一蓄能裝置，用於分別接收並向所述多個第一蓄能裝置輸入能量；多個動力輸出裝置分別對應於所述多個第一蓄能裝置，用於分別輸出來自所述多個第一蓄能裝置的能量，所述多個動力輸出裝置連接以向所述蓄能系統外傳遞動力；多個第一切換機構分別對應於所述多個第一蓄能裝置，用於分別選擇性地使所述多個第一蓄能裝置經所述多個動力輸入裝置接收能量進行蓄能和使所述多個第一蓄能裝置經所述多個動力輸出裝置進行釋能。優選地，所述第一切換機構可以包括第一差速器，所述第一差速器具有第一輸入工作端、第一輸出工作端和第一控制工作端，其中，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置。所述多個第一切換機構還包括多個第一可控制動器，用於選擇性制動所述多個第一差速器中至少一部分差速器的第一控制工作端，同時釋放其它第一差速器的第一控制工作端。其中，所述多個第一可控制動器可以分別對應於所述多個第一差速器，每一個所述第一可控制動器選擇性制動相應一個第一差速器的第一控制工作端。優選地，所述第一切換機構包括第一離合器，所述第一離合器包括第一輸入工作端，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置；第一輸出工作端，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置和第一控制工作端；第一離合控制裝置， 選擇性地使所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端連接。根據本實用新型的蓄能系統，還可以包括多個第二蓄能裝置和多個第二切換機構，每一個所述第二蓄能裝置通過所述第二切換機構與一個所述第一蓄能裝置選擇地連接。優選地，所述第二切換機構包括第二差速器，所述第二差速器具有第二輸入工作端、第二輸出工作端和第二控制工作端，其中，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接。所述多個第二切換機構還包括多個第二可控制動器，用於選擇性制動所述多個第二差速器中至少一部分差速器的第二控制工作端，同時釋放其它第二差速器的第二控制工作端。其中，所述多個第二可控制動器可以分別對應於所述多個第二差速器，每一個所述第二可控制動器選擇性制動相應一個第二差速器的第二控制工作端。優選地，所述第二切換機構包括第二離合器，所述第二離合器包括第二輸入工作端，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接；第二輸出工作端，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接；第二離合控制裝置，選擇性地使所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端連接。根據本實用新型的蓄能系統，還可以包括多個可控制的輔助動力源，所述輔助動力源形成在所述動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路上。所述可控制的輔助動力源可以是電動機。根據本實用新型的蓄能單元和蓄能系統，將多個蓄能裝置組合使用，大大提高了蓄能密度。特別是在一個蓄能單元中可以包括兩個蓄能裝置，一個蓄能裝置通過另一個蓄能裝置蓄能並向另一個蓄能裝置釋能，不僅提高了單個蓄能單元的蓄能密度，而且，使得蓄能單元的輸出更加平穩。而且，在本實用新型的蓄能系統中，各個動力輸出裝置是有連接關係的，使得各個蓄能裝置的輸出得到調節，因此，整個蓄能系統的輸出更加平穩。特別是包括輔助動力源的蓄能單元和系統，能夠對電網進行調劑，消耗並存儲電網發出的多餘能量。結果，即使出現在風力長時間不足的情況，也能夠使得整個蓄能系統的輸出保持平穩。
圖1是根據本實用新型一種實施方式的蓄能系統的示意圖。圖2是用於本實用新型中的一種差速器示意性剖視圖。圖3是根據本實用新型第二實施方式的蓄能單元的示意圖。圖4是根據本實用新型第三實施方式的蓄能單元的示意圖。
具體實施方式
根據本實用新型的蓄能系統，可以包括多個蓄能裝置、多個動力輸入裝置、多個動力輸出裝置和多個切換機構。圖1所示的是根據本實用新型一種優選實施方式的蓄能系統，其包括多個(兩個以上)蓄能單元。雖然，圖中示出了兩個蓄能單元，但是，本實用新型顯然不限於此。在本實用新型中，切換機構是用來選擇動力或者能量的傳遞路徑。因此，現有技術中具有這種功能的機構都可以考慮用作本實用新型的切換機構。下面，以差速器和離合器為例描述本實用新型的切換機構。圖2以第一差速器(第一切換機構)6為例，示意性地示出了差速器的一種結構。 差速器可以使用已知的各種差速器或者差速傳動機構。在圖示的具體例子中，差速器6包括兩個半軸(第一半軸61、第二半軸6 和殼體(第一殼體63)。差速器6還包括與第一半軸61 —體形成的第一錐形齒輪603、與第二半軸62 —體形成的第二錐形齒輪602、位於第一、第二錐形齒輪603、602之間並同時與這兩個錐形齒輪嚙合的多個行星齒輪601以及支撐這些行星齒輪601的行星齒輪架606。殼體63包圍著上述構件並與行星齒輪架606 — 體形成。在第一半軸61作為輸入端的情況下，通過選擇性地制動和釋放第二半軸63，可以控制動力在殼體63的輸出。假設殼體63上有一定的負載，當第二半軸63自由轉動時，第一半軸61的動力基本不向殼體63傳遞；當第二半軸63被制動時，第一半軸61驅動殼體63轉動。類似地，在殼體63作為輸入端的情況下，如果第一半軸61和第二半軸62上的載荷大致相同，那麼，兩個半軸以大致相同的速度轉動；如果第二半軸62被制動，那麼，殼體 63的轉動傳遞給第一半軸61 ；當第二半軸62處於被釋放的狀態時，第一半軸61可以沿不同的方向轉動。在本實用新型中使用的其他差速器也都具有相同的工作原理。根據上述差速器的工作原理，在本實用新型中，兩個半軸和一個殼體構成了三個工作端，按照用途的不同分為輸入工作端、輸出工作端和控制工作端。其中，兩個半軸可以分別用作輸入工作端和輸出工作端，而殼體用作控制工作端；或者，殼體用作輸入工作端和輸出工作端之一，而兩個半軸用作其他的工作端。在本實用新型中，相同術語前使用的數量限定詞，僅僅是為了在描述上的方便，並不表示在結構上有實質性的不同。例如，上面提到的第一差速器以及下面將要提到的第二差速器都是差速器，可以具有相同的結構或者在本領域技術人員看來等同的結構。「一體地形成」指的是兩個以上的部分是一個單個部件的兩個部分，或者兩個部件固定地結合或連接在一起；就轉動而言，還可以是兩個以上的部件能夠象一個部件那樣運動。在作為第一輸入工作端的第一半軸61上一體地形成有動力輸入裝置，用來從蓄能單元外面接收能量例如風能並輸入到第一蓄能裝置。動力輸入裝置可以包括用來接收外面能量的接收裝置67和向第一蓄能裝置傳送能量的輸入裝置68。接收裝置67和輸入裝置 68可以形成一個單個部件；或者，可以分別一體地形成於第一半軸61上(見圖幻；或者， 分別一體地形成於第一半軸61和第二差速器(切換機構)上。取決於有待存儲的能量形式以及本實用新型的具體應用場合，接收裝置67可以是齒輪、帶輪、纜索鼓、曲軸等各種機構。在圖1所示的具體實施例中，第一蓄能裝置是作為一種勢能蓄能裝置的重物蓄能裝置，包括重物14、重物索12、滑輪20。與此相應地，可以在第一半軸61上一體地形成纜索鼓(輸入裝置)68。重物索12 —端固定到重物14上，另一端繞過滑輪20纏繞在纜索鼓 68上。於是，第一蓄能裝置和第一半軸61連接起來。本領域技術人員應該明白，圖示的重物蓄能裝置僅僅是用於說明的目的，根據具體的現場情況和設計要求，重物蓄能裝置可以有各種不同的形式，包括各種不同的滑輪結構(或滑輪組)。本領域技術人員還可以明白， 對應於不同的蓄能裝置，可以有不同的連接方式，例如可以通過齒輪系將第一半軸和飛輪蓄能裝置連接起來。在作為第一輸出工作端的第一殼體63上一體地形成有動力輸出裝置，例如齒輪 64(見圖幻。各第一差速器6、7的第一殼體63、73上的齒輪64、74例如順序地嚙合構成齒輪傳動系，用來輸出動力。由於多個齒輪相互之間形成負載，這些負載反作用於第一蓄能裝置，可以調節第一蓄能裝置釋能的速度，於是，齒輪傳動系能夠產生穩定的動力輸出。圖2中附圖標記66、76、86、96是可控制動裝置，例如電力、液力或氣力驅動的閘鉗，其能夠接受控制從而選擇性與一體形成在各半軸62、72、82、92 (作為控制工作端)上的閘片65 (參見圖2、、75、85、95嚙合，於是對形成有閘片的各相應半軸進行制動，阻止各相應半軸的轉動。當各閘鉗與閘片分離時，各相應半軸被釋放而可以自由轉動。本實用新型不涉及對制動裝置的改進，本領域技術人員已知的各種可以受到控制的制動裝置都可以考慮用來對相關半軸進行選擇性的制動。另外，雖然在圖1所示的實施例中，第一差速器6、7的每一個第二半軸62和72都對應著單獨的可控制動裝置66、76，但是，本實用新型不限於此。在一種替換實施方式中，多個可控制動裝置可以不分別與多個第一差速器相對應，而是這些可控制動裝置可以選擇性制動一部分第第一差速器的第二半軸，同時釋放其它第一差速器的第二半軸。例如，第二半軸62和72可以共用一個可控的間鉗，當該間鉗被移動到半軸62 —側時，制動半軸62同時釋放半軸72 ；反之，當該間鉗被移動到半軸72 —側時，制動半軸72同時釋放半軸62。在本實用新型的一種替換實施方式中，例如齒輪等動力輸出裝置可以一體形成在第二半軸(作為輸出工作端)上，而可控制動裝置可以對第一殼體(作為控制工作端)進行選擇性制動。當然，兩個半軸的工作端性質是可以互換的。接下來，參照圖1描述根據本實用新型的蓄能單元和蓄能系統工作原理。當兩個第一蓄能裝置都需要蓄能時，兩個第一差速器6、7的第一半軸61和71通過接收裝置67和77從外面接收風能等能量並轉動，從而通過纜索鼓68、78 (輸入裝置)提升重物14和15，對兩個第一蓄能裝置進行蓄能。這時，控制第一制動裝置66、76釋放兩個第二半軸62、72。因為齒輪傳動系(64，74)用來驅動例如發電機等其他設備以及第一半軸的驅動力不同步，所以在齒輪傳動系中通常會有一定的負載。由於兩個第二半軸62、72自由轉動，所以，在第一蓄能裝置的蓄能過程中，不會對齒輪系有影響。當重物14和15下落時，兩個第一蓄能裝置釋放存儲的能量，驅動第一半軸61和 71轉動。這時，控制第一制動裝置66、76制動兩個第四半軸62、72，於是，第一殼體63、73 及殼體上的齒輪64、74轉動，齒輪系向外輸出動力。可以理解，該齒輪系中的負載會反作用於重物14和15，從而調節重物14和15的下降速度。齒輪系(動力輸出)和重物(蓄能裝置)之間的這種作用和反作用，使得齒輪系的輸出更加穩定。當一個蓄能裝置蓄能而另一個蓄能裝置釋能時，例如重物14需要提升，而重物15 下落，控制第一制動器66釋放第二半軸62，而控制第一制動器76制動第二半軸72。本領域技術人員可以理解，當一些差速器共用一個可控制動器時，在這些差速器中，只能是一部分差速器和另一部分差速器交替地工作在蓄能和釋能的情形，不能同時蓄能或者釋能。然而，這種情形是一種特別有利於平穩利用風能的方式。作為本實用新型進一步優選的方式，蓄能單元還可以包括第二蓄能裝置，用於進一步提高能量存儲密度，獲得更加平穩、持續的動力輸出。第二蓄能裝置可以與第一蓄能裝置相同，也可以不同。在圖示實施例中，第二蓄能裝置是作為一種慣性蓄能裝置的飛輪蓄能裝置，包括飛輪。下面參照圖1以第二差速器(第二切換裝置)8為例，說明第二蓄能裝置和第一蓄能裝置的關係。本實用新型還包括第二差速器8，第二差速器8與第一差速器類似，同樣包括兩個半軸(第三半軸81和第四半軸8 和殼體(第二殼體83)。第三半軸81可以同第一差速器6的第一半軸61 —體形成，以在給第一蓄能裝置蓄能的同時，給飛輪16蓄能。第四半軸82由第二可控制動裝置86選擇性地制動。飛輪16 一體地形成在第二殼體83上。雖然上面具體地描述了第二差速器8的半軸和殼體這些工作端的具體性質，但是，本領域技術人員應該明白，第二差速器與第一差速器相同，其各工作端的工作性質是可以按需要確定，並不限於下述的特定情形。在一種替換方式中，飛輪可以一體地形成在第四半軸上，而第二殼體由第二可控制動裝置選擇性地制動。當第一蓄能裝置釋能時以及不需要給飛輪蓄能時，控制第二制動裝置86釋放第四半軸。當在給第一蓄能裝置蓄能的過程中，如果例如所接收的風能過大，第三半軸81的轉速高於飛輪的蓄能速度，則控制第二制動裝置86制動第四半軸，這時，第三半軸向飛輪 16傳遞能量；如果風力不足以給第一蓄能裝置蓄能，即第三半軸81的轉速低於飛輪的蓄能速度，則仍然控制第二制動裝置86制動第四半軸，這時，飛輪16向第三半軸81傳遞能量， 保持或者提高第三半軸81的轉速，從而對第一蓄能裝置蓄能。在上面所述的蓄能系統中包括了四個控制工作端。本領域技術人員可以理解，根據各種實際工況，這四個控制工作端可以產生多種蓄能、釋能的工作模式，這裡不再一一介紹。圖3示出了根據本實用新型第二實施方式的蓄能單元的示意圖。與圖1所示蓄能系統中的蓄能單元相比，在圖3所示實施方式中，作為第一切換機構和第二切換機構的第一差速器6和第二差速器8被第一離合器160和180代替。在圖1和圖3中，相同的結構或者部件用相同的附圖標記表示。 離合器是一種現有技術中公知的用於將兩個部件選擇地連接起來的機構，本實用新型不再贅述其工作原理和具體結構。 與使用差速器的蓄能單元類似，使用離合器的蓄能單元可以包括輸入工作端、輸出工作端和選擇性地控制輸入、輸出工作端接合的離合控制裝置。[0063]參照圖3。第一離合器160包括第一半軸161和一體地形成在第一半軸161上的第一離合器盤163 (在其他實施方式中也可以是飛輪盤)，構成了第一輸入工作端(即離合器盤端)。在第一半軸161上還一體地形成有由接收裝置67和輸入裝置68構成的動力輸入裝置。第一離合器160還包括第二半軸162和一體形成在第二半軸162上的第一飛輪盤 164，構成了第一輸出工作端(即飛輪盤端)。在第二半軸162上還一體地形成有作為動力輸出裝置的齒輪64。第一離合控制裝置166能夠選擇性使得第一離合器盤163和第一飛輪盤164接合在一起，從而使得第一、二半軸能夠一體地轉動。第二離合器180可以與第一離合器具有相同的構造，包括第三半軸181、與第三半軸一體形成的第二離合器盤183( 二者構成第二離合器的第二輸入工作端，即離合器盤端) 和第四半軸182、與第四輸出軸一體形成的第二飛輪盤184( 二者構成第二離合器的第二輸出工作端，即飛輪盤端)。第二半軸181和第一半軸161 —體地形成。在第四半軸182上還一體地形成有作為第二蓄能裝置的飛輪16。當需要給第一蓄能裝置(重物14)和第二蓄能裝置(飛輪16)同時蓄能時，第一離合控制裝置166控制第一離合器盤163和第一飛輪盤164分開，第二離合控制裝置186 控制第二離合器盤183和第二飛輪盤184接合。當第一蓄能裝置(重物14)釋能時，第一離合控制裝置166控制第一離合器盤163 和第一飛輪盤164接合，從而將第一蓄能裝置儲存的能量(重物14的勢能)傳遞給作為動力輸出裝置的齒輪64。齒輪64或者多個齒輪64構成的齒輪系將獲得的能量向外輸出。當第一蓄能裝置(重物16)需要蓄能而第二蓄能裝置(飛輪16)釋能時，第二離合控制裝置186控制第二離合器盤183和第二飛輪盤184接合，能量從飛輪16傳遞給重物 16，用來提升重物16。圖4示出了本實用新型第三實施方式的蓄能單元，其中，第一、二切換機構分別用差速器和離合器實現。雖然圖3中示出的是第一切換機構是差速器，第二切換機構是離合器，但是，反之亦然。雖然在上面描述的本實用新型的蓄能單元中，使用了第一和/或第二蓄能裝置， 但是，根據本實用新型，還可以按照上述教導的方式連接第三、第四以及更多的蓄能裝置。作為一種特別優選的實施方式，可以在蓄能單元的動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路上設置可控制的輔助動力源，用於給第一和/或第二蓄能裝置提供輔助的動力輸入。 「動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路」指的是從動力輸入裝置開始到最後一個蓄能裝置的整個能量或者動力的傳遞路徑。輔助動力源可以設置在這個傳動線路上的任何位置。在圖 4所示的一種具體實施方式
中，作為可控制的輔助動力源的電動機69的輸出軸可以同第二離合器180的第四半軸182 —體形成。但是，作為替換實施方式，電動機69的輸出軸也可以同第三半軸181或者第一差速器6的第一半軸61 —體形成。類似地，在圖3所示的實施方式中，電動機69的輸出軸可以與第四半軸182或者第三半軸181或者第一半軸161 —體形成；在圖1所示的實施方式中，電動機69的輸出軸可以與第四半軸82 (9 或者第三半軸 81(91)或者第一半軸61 (71) —體形成。下面，解釋這種實施方式的優點。目前，在世界範圍內，電網的利用率實際上是很低的，主要原因之一是夜晚的用電需求通常遠小於白天。例如，在美國電網所提供的電能只能利用60%，而中國的電網利用率在40%，其餘的能量幾乎白白浪費了。在圖4的實施方式中，可以用通常被浪費的電網電能通過電動機69來給蓄能裝置蓄能，例如用來提升重物 14和/或提高(或保持)飛輪16的轉速。這樣做，一方面有利於解決風能不穩定有時會造成蓄能不足以用來提供穩定動力輸出的問題，同時，消耗了電網產生的多餘電能。加入電動機69還具有一個優點。當電動機69不工作時，其轉子相當於一個飛輪， 可以用作一個蓄能裝置，有利於進一步提高蓄能密度。上面雖然參照圖示的具體實施方式
描述的本實用新型的原理，但是，這些內容不應理解為對本實用新型保護範圍的限制。例如，可以在飛輪和相應的連接端(殼體或半軸) 之間設置變速器。本實用新型的保護範圍僅由權利要求限定。得益於本實用新型的教導， 本領域技術人員在不超出本實用新型保護範圍的情況下可以根據具體情況對本實用新型做出各種變型、修改或者替換，這些變型、修改或者替換落入本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種蓄能單元，其特徵在於，包括第一蓄能裝置；動力輸入裝置，用於接收並向所述第一蓄能裝置輸入能量；動力輸出裝置，用於輸出來自所述第一蓄能裝置的能量；第一切換機構，用於選擇性地使所述第一蓄能裝置經所述動力輸入裝置進行蓄能和使所述第一蓄能裝置經所述動力輸出裝置進行釋能。
2.如權利要求1所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第一切換機構包括第一差速器，所述第一差速器具有第一輸入工作端、第一輸出工作端和第一控制工作端，其中，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置；第一可控制動器，用於選擇性制動所述第一控制工作端。
3.如權利要求2所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第一差速器包括可轉動地支承的第一半軸和第二半軸以及第一殼體，其中，所述第一半軸作為所述第一輸入工作端，其上一體地形成有所述動力輸入裝置，所述第二半軸和所述第一殼體中的一個作為第一輸出工作端，其上一體地形成有所述動力輸出裝置，所述第二半軸和所述第一殼體中的另一個作為第一控制工作端，由所述第一可控制動器選擇性制動。
4.如權利要求2所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第一差速器包括可轉動地支承的第一半軸和第二半軸以及第一殼體，其中，所述第一殼體作為所述第一輸入工作端，其上一體地形成有所述動力輸入裝置，所述第一半軸和所述第二半軸中的一個作為第一輸出工作端，其上一體地形成有所述動力輸出裝置，所述第一半軸和所述第二半軸中的另一個作為第一控制工作端，由所述第一可控制動器選擇性制動。
5.如權利要求1所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第一切換機構包括第一離合器，所述第一離合器包括第一輸入工作端，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置；第一輸出工作端，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置和第一控制工作端；第一離合控制裝置，選擇性地使所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端連接。
6.如權利要求5所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端中的一個是第一離合器盤端，所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端中的另一個是第一飛輪盤端。
7.如權利要求1所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第一蓄能裝置是勢能蓄能裝置。
8.如權利要求1至7中任一項所述的蓄能單元，其特徵在於，還包括第二蓄能裝置和第二切換機構，所述第二蓄能裝置通過所述第二切換機構與所述第一蓄能裝置選擇地連接。
9.如權利要求8所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第二切換機構包括第二差速器，所述第二差速器具有第二輸入工作端、第二輸出工作端和第二控制工作端，其中，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接；第二可控制動器，用於選擇性制動所述第二控制工作端。
10.如權利要求9所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第二差速器包括可轉動地支承的第三半軸和第四半軸以及第二殼體，其中，所述第三半軸作為所述第二輸入工作端，與所述第一蓄能裝置連接， 所述第四半軸和所述第二殼體中的一個作為第二輸出工作端，與所述第二蓄能裝置連接，所述第四半軸和所述第二殼體中的另一個作為第二控制工作端，由所述第二可控制動器選擇性制動。
11.如權利要求9所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第二差速器包括可轉動地支承的第三半軸和第四半軸以及第二殼體，其中，所述第二殼體作為所述第二輸入工作端，與所述第一蓄能裝置連接， 所述第三半軸和所述第四半軸中的一個作為第二輸出工作端，與所述第二蓄能裝置連接，所述第三半軸和所述第四半軸中的另一個作為第二控制工作端，由所述第二可控制動器選擇性制動。
12.如權利要求8所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第二切換機構包括第二離合器， 所述第二離合器包括第二輸入工作端，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接； 第二輸出工作端，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接； 第二離合控制裝置，選擇性地使所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端連接。
13.如權利要求12所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端中的一個是第二離合器盤端，所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端中的另一個是第二飛輪盤端。
14.如權利要求1至7中任一項所述的蓄能單元，其特徵在於，還包括可控制的輔助動力源，所述輔助動力源形成在所述動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路上。
15.如權利要求14所述的蓄能單元，其特徵在於，所述可控制的輔助動力源是電動機。
16.如權利要求8所述的蓄能單元，其特徵在於，還包括可控制的輔助動力源，所述輔助動力源形成在所述動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路上。
17.如權利要求16所述的蓄能單元，其特徵在於，所述可控制的輔助動力源是電動機。
18.如權利要求8所述的蓄能單元，其特徵在於，所述第二蓄能裝置是慣性蓄能裝置。
19.一種蓄能系統，其特徵在於，包括 多個第一蓄能裝置；多個動力輸入裝置，分別對應於所述多個第一蓄能裝置，用於分別接收並向所述多個第一蓄能裝置輸入能量；多個動力輸出裝置，分別對應於所述多個第一蓄能裝置，用於分別輸出來自所述多個第一蓄能裝置的能量，所述多個動力輸出裝置連接以向所述蓄能系統外傳遞動力；多個第一切換機構，分別對應於所述多個第一蓄能裝置，用於分別選擇性地使所述多個第一蓄能裝置經所述多個動力輸入裝置接收能量進行蓄能和使所述多個第一蓄能裝置經所述多個動力輸出裝置進行釋能。
20.如權利要求19所述的蓄能系統，其特徵在於，所述第一切換機構包括第一差速器， 所述第一差速器具有第一輸入工作端、第一輸出工作端和第一控制工作端，其中，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置；所述多個第一切換機構還包括多個第一可控制動器，用於選擇性制動所述多個第一差速器中至少一部分差速器的第一控制工作端，同時釋放其它第一差速器的第一控制工作端。
21.如權利要求20所述的蓄能系統，其特徵在於，所述多個第一可控制動器分別對應於所述多個第一差速器，每一個所述第一可控制動器選擇性制動相應一個第一差速器的第一控制工作端。
22.如權利要求19所述的蓄能系統，其特徵在於，所述動力輸出裝置是一體形成在所述第一輸出工作端上的齒輪，所述多個第一差速器的齒輪構成齒輪傳動系。
23.如權利要求19所述的蓄能系統，其特徵在於，所述第一切換機構包括第一離合器， 所述第一離合器包括第一輸入工作端，在所述第一輸入工作端上一體地形成有所述動力輸入裝置；第一輸出工作端，在所述第一輸出工作端上一體地形成有所述動力輸出裝置和第一控制工作端；第一離合控制裝置，選擇性地使所述第一輸入工作端與所述第一輸出工作端連接。
24.如權利要求23所述的蓄能系統，其特徵在於，所述動力輸出裝置是一體形成在所述第一輸出工作端上的齒輪，所述多個第一差速器的齒輪構成齒輪傳動系。
25.如權利要求19至M中任一項所述的蓄能系統，其特徵在於，還包括多個第二蓄能裝置和多個第二切換機構，每一個所述第二蓄能裝置通過所述第二切換機構與一個所述第一蓄能裝置選擇地連接。
26.如權利要求25所述的蓄能系統，其特徵在於，所述第二切換機構包括第二差速器， 所述第二差速器具有第二輸入工作端、第二輸出工作端和第二控制工作端，其中，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接；所述多個第二切換機構還包括多個第二可控制動器，用於選擇性制動所述多個第二差速器中至少一部分差速器的第二控制工作端，同時釋放其它第二差速器的第二控制工作端。
27.如權利要求沈所述的蓄能系統，其特徵在於，所述多個第二可控制動器分別對應於所述多個第二差速器，每一個所述第二可控制動器選擇性制動相應一個第二差速器的第二控制工作端。
28.如權利要求25所述的蓄能系統，其特徵在於，所述第二切換機構包括第二離合器， 所述第二離合器包括第二輸入工作端，所述第二輸入工作端與所述第一蓄能裝置連接；第二輸出工作端，所述第二輸出工作端與所述第二蓄能裝置連接；第二離合控制裝置，選擇性地使所述第二輸入工作端與所述第二輸出工作端連接。
29.如權利要求19至M中任一項所述的蓄能系統，其特徵在於，還包括多個可控制的輔助動力源，所述輔助動力源形成在所述動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路上。
30.如權利要求四所述的蓄能系統，其特徵在於，所述可控制的輔助動力源是電動機。
31.如權利要求25所述的蓄能系統，其特徵在於，還包括多個可控制的輔助動力源，所述輔助動力源形成在所述動力輸入裝置進行蓄能的傳動線路上。
32.如權利要求31所述的蓄能系統，其特徵在於，所述可控制的輔助動力源是電動機。
專利摘要本實用新型公開了一種蓄能單元和蓄能系統。蓄能單元包括第一蓄能裝置、用於接收並向所述第一蓄能裝置輸入能量的動力輸入裝置、用於輸出來自所述第一蓄能裝置的能量的動力輸出裝置和第一切換機構，所述第一切換機構用於選擇性地使所述第一蓄能裝置經所述動力輸入裝置進行蓄能和使所述第一蓄能裝置經所述動力輸出裝置進行釋能。蓄能單元還可以包括第二蓄能裝置。多個蓄能單元通過動力輸出裝置間的連接，組成蓄能系統。由本實用新型的蓄能單元組成的蓄能系統，不僅能夠顯著提高蓄能密度而且整個蓄能系統的輸出更加平穩。
文檔編號F03D11/02GK202228282SQ20112027768
公開日2012年5月23日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者高則行 申請人:高則行