專利名稱：車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置，其用于城市公交車輛，節(jié)能減排效果尤為顯著，屬于機(jī)電液一體化裝置及運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域。
2、背景技術(shù)隨著汽車擁有量的日益增多，眾多城市車流量大，造成交通擁擠而塞車的現(xiàn)象已是十分普遍；再者城市的公交車由于進(jìn)站/出站的需求，汽車需經(jīng)常進(jìn)行減速(停車)、停止，然后起動(dòng)、加速，制動(dòng)、起動(dòng)極為頻繁，使制動(dòng)器的使用壽命大大降低，同時(shí)汽車油耗增加，車輛制動(dòng)時(shí)汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為制動(dòng)摩擦片的熱能而消耗。本設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是利用現(xiàn)代機(jī)電液一體化技術(shù)，將汽車制動(dòng)時(shí)的能量進(jìn)行回收儲(chǔ)存，在汽車起動(dòng)或加速時(shí)，將回收的能量作為汽車驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力。一方面，汽車制動(dòng)時(shí)的能量得到充分的利用，改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能，同時(shí)也會(huì)改善車輛的排放性能；另一方面，可顯著提高汽車制動(dòng)器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新穎的車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用裝置。裝置由一個(gè)具有可逆作用的液壓泵/馬達(dá)實(shí)現(xiàn)蓄能器中的液壓能與車輛動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化，即在車輛制動(dòng)時(shí)，蓄能系統(tǒng)將泵/馬達(dá)以泵的方式工作，車輛行駛的動(dòng)能通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)液壓泵旋轉(zhuǎn)，將液壓油壓入蓄能器中，實(shí)現(xiàn)動(dòng)能到液壓能的轉(zhuǎn)化；在車輛起動(dòng)或加速時(shí)，蓄能系統(tǒng)再將泵/馬達(dá)以馬達(dá)的方式工作，高壓油從蓄能器中輸出，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)工作，實(shí)現(xiàn)液壓能到車輛動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。整個(gè)過(guò)程是由單片機(jī)控制單元采集油門開度信號(hào)、剎車踏板力度信號(hào)、車速信號(hào)、液壓系統(tǒng)油壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算，輸出控制信號(hào)來(lái)控制電磁離合器、電磁換向閥的閉合與斷開，使泵/馬達(dá)、蓄能器協(xié)調(diào)有序工作。裝置采用單片機(jī)及電液比例調(diào)速閥控制技術(shù)，因而能在緩慢/緊急制動(dòng)、慢速/快速起動(dòng)工況下，自動(dòng)調(diào)節(jié)流量閥的開度，充分利用能量；還根據(jù)系統(tǒng)壓力信號(hào)、車速信號(hào)實(shí)時(shí)控制液壓泵的起動(dòng)與卸荷、離合器的結(jié)合與分離， 最大限度地節(jié)省能量。本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有傳動(dòng)齒輪(1)、電磁離合器(2)組成的傳動(dòng)連接組件及液壓泵/馬達(dá)(3)、電磁換向閥G)、過(guò)濾器(5)、溢流閥(6)、油箱(7)、順序閥(8)、單向閥(9)、電液比例調(diào)速閥(10)、蓄能器(11)、壓力表(12)、壓力傳感器(13)、 單片機(jī)控制單元(14)組成的電液控制組件。其中傳動(dòng)齒輪的軸與電磁離合器O)的法蘭連接，電磁離合器的另一端法蘭與液壓泵/馬達(dá)C3)的主軸連接，液壓泵/馬達(dá)C3)依次與電磁換向閥(4)、溢流閥(6)、油箱(7)、順序閥(8)、單向閥(9)、電液比例調(diào)速閥(10)及蓄能器(11)連接。上述電液控制組件中的單片機(jī)控制單元(14)分別與電磁離合器O)、電磁換向閥 ⑷及電液比例調(diào)速閥(10)連接，并設(shè)計(jì)成順序閥⑶與單向閥(9)串聯(lián)后再并聯(lián)的形式。 液壓回路上安裝壓力傳感器，傳感器的輸出與單片機(jī)的輸入連接，電路連接如圖2所示。本實(shí)用新型的工作原理是[0007](1)制動(dòng)蓄能工況當(dāng)行駛的車輛制動(dòng)時(shí)，單片機(jī)控制單元根據(jù)采集到的車速信號(hào)、制動(dòng)踏板力度信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)，控制電磁離合器、電磁換向閥閉合， 以及實(shí)時(shí)控制電液比例流量閥的開度，通過(guò)機(jī)械連接及電磁離合器，利用車輛的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)液壓泵旋轉(zhuǎn)，液壓油通過(guò)電磁換向閥及管路壓入蓄能器，因而把車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)單片機(jī)控制單元接收到蓄能器已到其最大壓力信號(hào)時(shí)，斷開電磁離合器，同時(shí)使液壓泵卸荷。采用電液比例流量閥的目的是在緩慢或者緊急制動(dòng)工況下液壓制動(dòng)力能合理調(diào)節(jié)，使得本裝置在各種車速下都有一個(gè)良好的儲(chǔ)能與制動(dòng)效果，滿足乘客舒適性的要求。(2)起動(dòng)釋能工況當(dāng)車輛起動(dòng)或加速時(shí)，單片機(jī)控制單元根據(jù)油門信號(hào)、起動(dòng)過(guò)程中的車速信號(hào)來(lái)控制電磁離合器、電磁換向閥的接合以及電液比例流量閥的開度，此時(shí)蓄能器中的高壓油通過(guò)油路驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)離合器輸出給車輪，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量循環(huán)利用，為車輛起動(dòng)提供輔助動(dòng)力。用單片機(jī)實(shí)時(shí)控制電液比例閥的開度，是為了滿足車輛快速起動(dòng)和緩慢起動(dòng)工況對(duì)起動(dòng)扭矩的不同要求。本實(shí)用新型是一種綜合機(jī)電液一體化技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用的車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置。


圖1為車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中，1、傳動(dòng)齒輪；2、電磁離合器；3、液壓泵/馬達(dá)；4、電磁換向閥；5、過(guò)濾器；6、溢流閥；7、油箱；8、順序閥；9、單向閥； 10、電液比例調(diào)速閥；11、蓄能器；12、壓力表；13、壓力傳感器；14、單片機(jī)控制單元。圖2為單片機(jī)控制單元功能模塊連接圖。圖中，2、電磁離合器；4、電磁換向閥；10、 電液比例調(diào)速閥；14、單片機(jī)控制單元；15、油門開度傳感器；16、剎車位置傳感器；17、轉(zhuǎn)速傳感器；18、壓力傳感器；19、多路模擬開關(guān)；20、A/D模塊；21、D/A模塊；22、放大電路。圖3為實(shí)施例，即本裝置與車輛動(dòng)力系統(tǒng)連接圖。圖中，1、傳動(dòng)齒輪；2、電磁離合器；3、液壓泵/馬達(dá)；7、油箱；11、蓄能器；14、單片機(jī)控制單元；23、液壓回路組件；24、發(fā)動(dòng)機(jī)；25、聯(lián)軸器；26、變速箱；27、車速傳感器；28、車輪；29、聯(lián)軸節(jié)；30、后橋。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)用新型與車輛動(dòng)力系統(tǒng)連接如圖3所示，包括有由單片機(jī)控制單元、液壓泵/ 馬達(dá)、油箱、蓄能器及液壓回路組件(包含電磁換向閥、溢流閥、順序閥、單向閥、電液比例調(diào)速閥、壓力傳感器、壓力表)組成的電液控制組件及傳動(dòng)齒輪(1)與電磁離合器(2) 組成的傳動(dòng)連接組件。其中傳動(dòng)齒輪(1)與車輛發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱中的齒輪連接，傳動(dòng)齒輪的軸與電磁離合器O)的法蘭連接，電磁離合器的另一端法蘭與液壓泵/馬達(dá)(3)的主軸連接，液壓泵/馬達(dá)的出油口與液壓回路組件(2 及蓄能器連接。上述液壓回路的設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制電液比例調(diào)速閥，并設(shè)計(jì)成單向閥與順序閥串聯(lián)后再并聯(lián)的方式。液壓回路上安裝壓力傳感器，傳感器的輸出與單片機(jī)的輸入連接，單片機(jī)控制單元功能模塊連接如圖2所示。以城市公交大巴車輛為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)車速一般都不高，市區(qū)車輛的平均車速一般在30km/h 50km/h之間，汽車起動(dòng)的平均加速度為0. 5m2/s左右。考慮到公共汽車的實(shí)際載荷，采用汽車的總質(zhì)量為16噸，停車時(shí)間20秒進(jìn)行計(jì)算。 在車輛起動(dòng)初期，大部分功率液壓馬達(dá)提供，當(dāng)蓄能器壓力降到一定程度后，再由發(fā)動(dòng)機(jī)提供功率。車輛制動(dòng)能量回收系統(tǒng)主要有4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)液壓泵/馬達(dá)的排量Vm、蓄能器初始體積Vtl、蓄能器最低工作壓力P1、最高工作壓力P2等。這4個(gè)參數(shù)的選擇計(jì)算主要依據(jù)車輛的總質(zhì)量及制動(dòng)工況，針對(duì)提高能量轉(zhuǎn)化率這個(gè)目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。以車輛總質(zhì)量為16噸，停車時(shí)間20秒進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果為排量Vm= 180毫升/轉(zhuǎn)，蓄能器初始體積Vtl = 50升，蓄能器最低工作壓力P1 = IMPa，最高工作壓力P2 = lOMPa，車輛起動(dòng)工況節(jié)油率達(dá)到觀％，同時(shí)大大降低車輛起步工況時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，對(duì)改善車輛起步工況的排放污染有顯著效果。
權(quán)利要求1.一種具有智能控制的車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置，其特征在于包括有傳動(dòng)齒輪(1)、電磁離合器(2)組成的傳動(dòng)連接組件及液壓泵/馬達(dá)(3)、電磁換向閥0)、過(guò)濾器 (5)、溢流閥(6)、油箱(7)、順序閥(8)、單向閥(9)、電液比例調(diào)速閥(10)、蓄能器(11)、壓力表(12)、壓力傳感器(13)、單片機(jī)控制單元(14)組成的電液控制組件，其中傳動(dòng)齒輪的軸與電磁離合器O)的法蘭連接，電磁離合器的另一端法蘭與液壓泵/馬達(dá)(3)的主軸連接，液壓泵/馬達(dá)⑶依次與電磁換向閥⑷、溢流閥(6)、油箱(7)、順序閥⑶、單向閥(9)、 電液比例調(diào)速閥(10)及蓄能器(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置，其特征在于液壓回路組件 (23)采用順序閥(8)與單向閥(9)串聯(lián)后再并聯(lián)的設(shè)計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置，其特征在于用單片機(jī)控制單元(14)分別與電磁離合器O)、電磁換向閥⑷及電液比例調(diào)速閥(10)連接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種智能型的車輛制動(dòng)能量循環(huán)利用液壓裝置。包括有傳動(dòng)齒輪(1)、電磁離合器(2)組成的傳動(dòng)連接組件及液壓泵/馬達(dá)(3)、電磁換向閥(4)、過(guò)濾器(5)、溢流閥(6)、油箱(7)、順序閥(8)、單向閥(9)、電液比例調(diào)速閥(10)、蓄能器(11)、壓力表(12)、壓力傳感器(13)、單片機(jī)控制單元(14)組成的電液控制組件。其中傳動(dòng)齒輪的軸與電磁離合器的法蘭連接，電磁離合器的另一端法蘭與液壓泵/馬達(dá)的主軸連接，液壓泵/馬達(dá)的進(jìn)油口、出油口與電磁換向閥連接，電磁換向閥依次與溢流閥(6)、油箱(7)、順序閥(8)、單向閥(9)、電液比例調(diào)速閥(10)及蓄能器(11)連接。本實(shí)用新型采用嵌入式單片機(jī)智能控制電液比例調(diào)速閥的開度，在達(dá)到剎車效果的同時(shí)，把車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓能儲(chǔ)存在蓄能器中。使用此裝置能節(jié)省能源，還可延長(zhǎng)車輛原有剎車制動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。
文檔編號(hào)B60T8/17GK202098403SQ20102053021
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者余立成, 劉旭紅, 吳彥鋒, 周燦星, 李玉忠, 羅忠輝, 黃惠 申請(qǐng)人:廣東技術(shù)師范學(xué)院