一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及混合动力系统领域，提供了一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统及其方法，包括驱动装置、余热吸收装置、蒸发装置、蓄能装置和冷凝循环装置；所述驱动装置包括发动机和驱动电机；所述余热吸收装置包括水套；所述蒸发装置包括排气热交换器；所述蓄能装置包括气动机、发电机和蓄电池；所述冷凝循环装置包括冷却管路和冷却器；冷却器、水套、排气热交换器、气动机首尾连通形成蒸汽内循环；水套出口端与排气热交换器连通，排气热交换器出口端与气动机连接，气动机与发电机传动连接，发电机电连接于蓄电池，蓄电池电连接于驱动电机，从而实现将发动机机体的热量转化为电能并辅助带动驱动电机，提高能源利用，实现节能环保，并保护发动机。并保护发动机。并保护发动机。

【技术实现步骤摘要】
一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统及其方法


[0001]本专利技术属于混合动力系统
，具体涉及一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统及其方法。

技术介绍

[0002]现有的混合动力系统通常是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动方式。优点在于车辆启动停止或低速时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，能避免发动机处于低效的工况状态，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。但这种系统目前已达到节能的上限，很难再进一步提高综合效率，引擎的热效率也同样达到上限，如要更进一步提高效率，实现节能，只能寻找新的突破思路。
[0003]目前燃油发动机的热效率大都在35
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45%之间，很难进一步提高，从内燃机能量利用角度可知，有30
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40%的热量通过散热系统、排气系统白白浪费掉了，即使采用废气涡轮增压发动机，能量利用率也较低。
[0004]专利
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CN210460774U公开了一种发动机余热回收的ORC透平发电设备及ORC装置，包括ORC冷媒循环系统、发动机尾气系统、发电系统、增压空气系统和外部冷却水系统。该装置就是利用发动机高温尾气将热量传递给低温液态的乙醇溶液工质，乙醇溶液工质吸收热量成为过热高温高压蒸汽，驱动膨胀机做功。从膨胀机出来之后的乙醇变为低压汽体，低压汽体再经过冷凝器放出热量变成液体，并由水泵加压到蒸发压力重新输送到蒸发器中，从而完成一个循环。
[0005]专利
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CN104196611A公开了一种汽车尾气蒸汽涡轮转化系统，该系统包括热水传送系统、储能系统、蒸汽传送系统和安装在发动机排气管中的尾气换热装置；热水传送系统包括水箱、水泵和热水输送管；储能系统包括涡轮机、发电机和蓄电池；蒸汽传送系统包括蒸汽输送管和冷凝器；尾气换热装置的蒸汽出口端设置压力阀，尾气换热装置通过蒸汽输送管连接于冷却水换热器，冷却水换热器同时通过热水输送管连接于尾气换热装置，涡轮机设置于冷凝器和尾气换热装置之间的蒸汽输送管上。本专利技术能够将汽车发动机排气系统中尾气的部分热量转化成电能，供汽车再利用，从而提高燃料利用率。
[0006]专利
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CN210460774U和专利
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CN104196611A都是对汽车尾气的热量进行了转化利用，但是除尾气的热量外，还有发动机壳体部分的热量损耗得不到再利用，影响能源利用率。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术存在的发动机热量损耗严重，尾气和机体热量损失过多，节能环保效果有待提升问题，提供了一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统及其方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统，包括驱动装置、余热吸收装置、蒸发装置、蓄能装置和冷凝循环装置；所述驱动装置包括发动机和驱动电机；所述余热吸收装置
包括水套；所述蒸发装置包括排气热交换器；所述蓄能装置包括气动机、发电机和蓄电池；所述冷凝循环装置包括冷却管路和冷却器；冷却器、水套、排气热交换器、气动机首尾连通形成蒸汽内循环；所述水套与发动机贴紧连接，水套出口端与排气热交换器连通，排气热交换器出口端与气动机连接，气动机与发电机传动连接，发电机电连接于蓄电池，蓄电池电连接于驱动电机；气动机外并联有旁通管道，所述旁通管道两端分别与排气热交换器和冷却器连通，所述旁通管道上设置有旁通阀。
[0008]进一步地，所述水套包覆在发动机外，且水套通过多条管路并联连通达到排气热交换器。
[0009]进一步地，气动机和发电机之间传动连接有行星减速器。
[0010]进一步地，所述驱动装置还包括变速器和驱动桥，发动机和/或驱动电机通过变速器传动连接于驱动桥。
[0011]进一步地，所述发动机、驱动电机同轴设置。
[0012]进一步地，所述冷却器和水套之间设置有增压泵。
[0013]进一步地，所述排气热交换器外连接有尾气管道，所述尾气管道进料口与发动机的排气口连通。
[0014]进一步地，所述发动机、水套、气动机、冷却器至少有一处设置有温度传感器。
[0015]进一步地，所述气动机为涡轮蒸汽机或活塞式蒸汽机中的一种。
[0016]一种利用余热辅助驱动的方法，使用新型混合动力系统，包括以下步骤：S1，通过余热吸收装置吸收发动机热量；S2，通过蒸发装置生成高压蒸汽；S3，通过高压蒸汽带动蓄能装置进行发电蓄能；S4，蓄能装置带动驱动电机运转；高压蒸汽通过冷凝循环装置重新变成液态并回到余热吸收装置的水套中；其中，当发动机负荷较低时，通过旁通阀直接将蒸发装置与冷凝循环装置连通，控制液体介质在余热吸收装置和蒸发装置以及冷凝循环装置之间进行循环。
[0017]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：通过水套、排气热交换器、气动机实现将发动机的机体热量进行电能转化利用，提高了能源利用率，更加节能环保；通过设置旁通阀可根据环境状况和发动机负荷状况主动控制是否进行电能转化，减少摩擦损耗，提高能源利用率，更加环保；水套通过多个管路进行传输液体介质，传热效率高；通过在气动机和发电机之间传动连接行星减速器提高转矩，便于发电机平稳运行；驱动装置还包括变速器和驱动桥，便于对外部进行驱动。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的新型混合动力系统的结构示意图。
[0019]其中，1、发动机；2、驱动电机；3、第二变速器；4、驱动桥；5、蓄电池；6、排气热交换器；7、发电机；8、行星减速器；9、涡轮蒸汽机；10、旁通阀；11、冷却器；12、增压泵；13、水套。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]如图1所示，一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统，包括驱动装置、余热吸收装置、蒸发装置、蓄能装置和冷凝循环装置；所述驱动装置包括发动机1和驱动电机2；所述余热吸收装置包括水套13；所述蒸发装置包括排气热交换器6；所述蓄能装置包括气动机、发电机7和蓄电池5；所述冷凝循环装置包括冷却管路和冷却器11；冷却器11、水套13、排气热交换器6、气动机首尾连通形成蒸汽内循环，具体地，进行循环的液体介质为低沸点液体介质，例如酒精；所述水套13与发动机1贴紧连接，水套13出口端与排气热交换器6连通，排气热交换器6出口端与气动机连接，气动机与发电机7传动连接，发电机7电连接于蓄电池5，蓄电池5电连接于驱动电机2，从而实现将发动机1机体的热量转化为电能并辅助带动驱动电机2，提高能源利用，实现节能环保，并且还能对发动机1进行保护，避免其温度过高。
[0022]优选地，所述气动机为涡轮蒸汽机9；排气热交换器6集成蒸汽发生器，既可以进行热量交换也可以产生高压蒸汽。
[0023]进一步地，涡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统，其特征在于：包括驱动装置、余热吸收装置、蒸发装置、蓄能装置和冷凝循环装置；所述驱动装置包括发动机(1)和驱动电机(2)；所述余热吸收装置包括水套(13)；所述蒸发装置包括排气热交换器(6)；所述蓄能装置包括气动机、发电机(7)和蓄电池(5)；所述冷凝循环装置包括冷却管路和冷却器(11)；冷却器(11)、水套(13)、排气热交换器(6)、气动机首尾连通形成蒸汽内循环；所述水套(13)与发动机(1)贴紧连接，水套(13)出口端与排气热交换器(6)连通，排气热交换器(6)出口端与气动机连接，气动机与发电机(7)传动连接，发电机(7)电连接于蓄电池(5)，蓄电池(5)电连接于驱动电机(2)；气动机外并联有旁通管道，所述旁通管道两端分别与排气热交换器(6)和冷却器(11)连通，所述旁通管道上设置有旁通阀(10)。2.根据权利要求1所述的一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统，其特征在于：所述水套(13)包覆在发动机(1)外，且水套(13)通过多条管路并联连通达到排气热交换器(6)。3.根据权利要求1所述的一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统，其特征在于：气动机和发电机(7)之间传动连接有行星减速器(8)。4.根据权利要求1所述的一种利用余热辅助驱动的新型混合动力系统，其特征在于：所述驱动装置还包括变速器和驱动桥(4)，发动机(1)和/或驱动电机(2)通过变速器传动连接于驱动桥(4)。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟华，宋任波，沈正奇，敖忠，
申请(专利权)人：苏州亚太精睿传动科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：