彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統的製作方法

2023-09-23 17:43:40

專利名稱：彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制系統，更具體的是說，涉及一種彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統。
背景技術：
隨著能源需求快速增長與石油資源日漸匱乏矛盾的加劇，節能減排越來越受到全世界的關注。汽車作為必不可少的交通工具，對其能源的節約使用越來越受到人們的關注。汽車在制動過程中，動能與勢能均通過制動器的摩擦力以及輪胎與地面的摩擦力轉化為熱能而浪費掉，不僅降低了制動器與輪胎的使用壽命，而且能源利用率很低。目前，汽車的發動機節油技術及整機匹配技術研究已很深入，卻很難大幅度地提高整機的節能效果。制動能量回收與再生技術能夠將汽車的制動能及發動機的多餘能量進行回收和存儲，並在汽車起動的過程中提供輔助動力，保證發動機工作於高效燃油經濟區，很好的處理了汽車起停時能源利用率低，發動機工作區間範圍大，排放嚴重的問題，因此成為研究的執佔。目前的制動能量回收與再生系統中，按儲能的方式分主要有:電池儲能式、液壓儲能式、和飛輪儲能式，尚沒有基於彈性橡膠帶蓄能器的，能夠自動識別汽車行駛狀態和進行汽車前進時制動能量回收控制、起步時制動能量釋放控制及制動能量儲存控制的汽車制動能量再生控制系統和方 法。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠克服上述缺陷，充分發揮橡膠帶蓄能器結構簡單、重量輕、能量轉化率高等優點，能夠自動判定駕駛員的操作意圖和汽車前進、制動、起步狀態，實現對汽車前進時制動能量回收控制、前進時制動能量釋放控制及制動能量保持控制的彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統。其技術方案為:一種彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，包括齒輪傳動箱、第一離合器、第二離合器、制動器、制動踏板開關、加速踏板開關、空檔開關、車速傳感器、倒檔開關、彈性橡膠帶蓄能器、滾筒軸轉角檢測端盤、滾筒軸轉角起始位置傳感器、滾筒軸轉角終止位置傳感器、電控單元、液壓控制模塊。其中，齒輪傳動箱，用於實現彈性橡膠帶蓄能器與汽車的第一萬向傳動軸、第二萬向傳動軸的動力傳動。彈性橡膠帶蓄能器，用於儲存和釋放汽車的制動能量。第一離合器，用於汽車制動能量回收時彈性橡膠帶蓄能器與齒輪傳動箱的動力傳動控制。第二離合器，用於汽車起步時彈性橡膠帶蓄能器與齒輪傳動箱的動力傳動控制。制動器，用於彈性橡膠帶蓄能器的制動能時保持控制。加速踏板開關，用於檢測駕駛員是否踏下加速踏板。
制動踏板開關，用於檢測駕駛員是否踏下制動踏板。倒檔開關，用於檢測汽車是否處於倒車檔位。空檔開關，用於檢測汽車是否處於空檔檔位。車速傳感器，用於測定汽車行駛速度。滾筒軸轉角檢測端盤，用於顯示滾筒轉過的角度。滾筒軸轉角起始位置傳感器，用於檢測蓄能器是否釋放完存儲能量。滾筒軸轉角終止位置傳感器，用於檢測蓄能器是否儲存滿能量。所述電控單元，採用單片機，其輸入端連接滾筒軸轉角起始位置傳感器、滾筒軸轉角終止位置傳感器、制動踏板開關、加速踏板開關、空檔開關、車速傳感器、倒檔開關，用於識別汽車的前進行駛狀態、前進起步狀態及判斷汽車的行駛車速及駕駛員的起步與制動意圖，進而計算彈性橡膠帶蓄能器中儲存的彈性勢能；其輸出端連接液壓控制模塊的第一電磁換向閥電磁線圈、第二電磁換向閥電磁線圈、第三電磁換向閥電磁線圈，用於進行汽車前進時制動能量回收控制、前進時制動能量釋放控制及制動能量保持控制。 所述液壓控制模塊，包括第一電磁換向閥、第二電磁換向閥及第三電磁換向閥；其中，第一電磁換向閥的A油口接第一離合器的進油口，第二電磁換向閥的A油口接第二離合器的進油口，第三電磁換向閥的A油口接制動器的進油口，油箱的進油口同時接第一電磁換向閥的T油口、第二電磁換向閥的T油口、第三電磁換向閥的T油口和溢流閥的出油口，單向閥的出油口同時接第一電磁換向閥的P油口、第二電磁換向閥的P油口和第三電磁換向閥的P油口，單向閥的進油口與溢流閥的進油口同時接液壓泵的出油口，液壓泵的進油口接油濾器的出油口，油濾器的進油口接油箱的出油口。

本發明與現有技術相比，其優點是:
(1)本發明的彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，可自動識別駕駛員的前進、制動和起步意圖，檢測汽車行駛速度和彈性橡膠帶蓄能器中儲存的彈性勢能的狀態；
(2)本發明的彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，可實現汽車前進時制動能量回收控制、前進時制動能量釋放控制及制動能量保持控制，從而達到節能減排的目的；
(3 )本發明的彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，可減小制動器摩損，延長制動器使用壽命，改善汽車的制動效能。


圖1是本發明實施例的控制系統結構示意圖。圖2是本發明實施例中滾筒軸轉角檢測端盤結構示意圖。圖中:1.第一萬向傳動軸 2.第二萬向傳動軸 3.汽車變速箱 4.主減速器100.齒輪傳動箱101.第一離合器102.第二離合器103.制動器200.彈性橡膠帶蓄能器 201.滾筒軸轉角檢測端盤 201a.滾筒軸轉角檢測凸塊 202.滾筒軸轉角起始位置傳感器 203.滾筒軸轉角終止位置傳感器300.電控單元301.制動踏板開關302.點火開關303.加速踏板開關304.空擋開關305.車速傳感器306.倒檔開關400.液壓控制模塊401.第一電磁換向閥401a.第一電磁換向閥電磁線圈402.第二電磁換向閥402a.第二電磁換向閥電磁線圈403.第三電磁換向閥403a.第三電磁換向閥電磁線圈404.單向閥405.溢流閥406.液壓泵407.油濾器408.油箱
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細描述。—種彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，包括齒輪傳動箱100、第一離合器101、第二離合器102、制動器103、制動踏板開關301、加速踏板開關303、空檔開關304、車速傳感器305、倒檔開關306、彈性橡膠帶蓄能器200、滾筒軸轉角檢測端盤201、滾筒軸轉角起始位置傳感器202、滾筒軸轉角終止位置傳感器203、電控單元300、液壓控制模塊400。齒輪傳動箱100，用於實現彈性橡膠帶蓄能器200與汽車的第一萬向傳動軸1、第二萬向傳動軸2的動力傳動。彈性橡膠帶蓄能器200，用於儲存和釋放汽車的制動能量，當汽車進行制動能量回收時，彈性橡膠帶蓄能器200儲能，當汽車進行起步時，彈性橡膠帶蓄能器200釋放能量。第一離合器101，用於汽車制動能量回收時彈性橡膠帶蓄能器200與齒輪傳動箱100的動力傳動控制，當彈性橡膠帶蓄能器200進行制動能量保持控制時，第一離合器101分離，當彈性橡膠帶蓄能器200進行制動能量回收控制時，第一離合器101結合。 第二離合器102，用於汽車前進起步時彈性橡膠帶蓄能器200與齒輪傳動箱100的動力傳動控制，當彈性橡膠帶蓄能器200進行制動能量保持控制時，第二離合器102分離，當彈性橡膠帶蓄能器200進行制動能量釋放控制時，第二離合器102結合。制動器103，用於彈性橡膠帶蓄能器200的制動能量保持控制，當彈性橡膠帶蓄能器200進行制動能量保持控制時，制動器103制動，當彈性橡膠帶蓄能器200進行制動能量回收或制動能量釋放時，制動器103不制動。制動踏板開關301，用於檢測駕駛員是否踏下制動踏板，當制動踏板被踏下時，制動踏板開關301閉合，當制動踏板未被踏下時，制動踏板開關301斷開。加速踏板開關303，用於檢測駕駛員是否踏下加速踏板，當加速踏板被踏下時，力口速踏板開關303閉合，當加速踏板未被踏下時，加速踏板開關303斷開。空檔開關304，用於檢測汽車是否處於空檔檔位，當駕駛員將汽車掛於空檔時，空檔開關304閉合，當駕駛員未將汽車掛於空檔時，空檔開關304斷開。車速傳感器305，用於測定汽車行駛速度。倒檔開關306，用於檢測汽車是否處於倒車檔位，當駕駛員將汽車掛於倒檔時，倒檔開關306閉合，當駕駛員未將汽車掛於倒檔時，倒檔開關306斷開。滾筒軸轉角檢測端盤201，用於顯示滾筒轉過的角度。滾筒軸轉 角起始位置傳感器202，用於檢測彈性橡膠帶蓄能器200是否釋放完存儲能量。滾筒軸轉角終止位置傳感器203，用於檢測彈性橡膠帶蓄能器200是否儲存滿能量。滾筒軸轉角檢測端盤201通過鍵固定連接到彈性橡膠帶蓄能器200滾筒軸的一端上，當彈性橡膠帶蓄能器200處於初始位置時，滾筒軸轉角檢測凸塊201a正好對準滾筒軸轉角起始位置傳感器202，該初始位置為彈性橡膠帶蓄能器200存儲的彈性勢能釋放終了的位置，此時，滾筒軸轉角起始位置傳感器202能檢測到滾筒初始位置信號；當滾筒軸轉角檢測端盤201在滾筒軸帶動下轉過一定角度，滾筒軸轉角檢測凸塊201a對準滾筒軸轉角終止位置傳感器203時，該終止位置為彈性橡膠帶蓄能器200蓄能終了的位置，此時，滾筒軸轉角終止位置傳感器203能檢測到滾筒終止位置信號。所述電控單元300，採用單片機，其輸入端連接滾筒軸轉角起始位置傳感器202、滾筒軸轉角終止位置傳感器203、制動踏板開關301、加速踏板開關303、空檔開關304、車速傳感器305、倒檔開關306，用於識別汽車的前進行駛狀態、前進起步狀態及判斷汽車的行駛車速及駕駛員的起步與制動意圖，進而計算彈性橡膠帶蓄能器200中儲存的彈性勢能；其輸出端連接液壓控制模塊400的第一電磁換向閥電磁線圈40la、第二電磁換向閥電磁線圈402a、第三電磁換向閥電磁線圈403a，用於進行汽車前進時制動能量回收控制、前進時制動能量釋放控制及制動能量保持控制。所述液壓控制模塊400，包括第一電磁換向閥401、第二電磁換向閥402及第三電磁換向閥403 ;其中，第一電磁換向閥401的A油口接第一離合器101的進油口，第二電磁換向閥402的A油口接第二離合器102的進油口，第三電磁換向閥403的A油口接制動器103的進油口，油箱408的進油口同時接第一電磁換向閥401的T油口、第二電磁換向閥402的T油口、第三電磁換向閥403的T油口和溢流閥405的出油口，單向閥404的出油口同時接第一電磁換向閥401的P油口、第二電磁換向閥402的P油口和第三電磁換向閥403的P油口，單向閥404的進油口與溢流閥405的進油口同時接液壓泵406的出油口，液壓泵406的進油口接油濾器407的出油口，油濾器407的進油口接油箱408的出油口。控制系統進行汽車制動能量回收控制、制動能量釋放控制及制動能量保持控制的工作過程為。在汽車 進行前進行駛制動能量回收過程中，電控單元300使第一電磁換向閥電磁線圈401a和第三電磁換向閥電磁線圈403a通電，變換第一電磁換向閥401和第三電磁換向閥403的工作位置，通向制動器103的高壓油路被截斷，制動器103通向油箱的回油路被接通，制動器103的工作活塞在回位彈簧的作用下復位，活塞腔中的液壓油經回油路流回油箱408，制動器103處於非制動狀態，同時，通向第一離合器101的高壓油路被接通，第一離合器101通向油箱408的回油路被截斷，第一離合器101處於接合狀態，汽車前進位動時的動能由車輪通過主減速器4、第一萬向傳動軸1、第一離合器101、齒輪傳動箱100、第二萬向傳動軸2轉換成彈性橡膠帶的彈性勢能儲存到彈性橡膠帶蓄能器200中。在汽車進行前進起步制動能量釋放過程中，電控單元300使第二電磁換向閥電磁線圈402a和第三電磁換向閥電磁線圈403a通電，變換第二電磁換向閥402和第三電磁換向閥403的工作位置，通向制動器103的高壓油路被截斷，制動器103通向油箱408的回油路被接通，制動器103的工作活塞在回位彈簧的作用下復位，活塞腔中的液壓油經回油路流回油箱408，制動器103處於非制動狀態，同時，通向第二離合器102的高壓油路被接通，第二離合器102通向油箱408的回油路被截斷，第二離合器102處於接合狀態；彈性橡膠帶蓄能器200中儲存的彈性勢能通過第二萬向傳動軸2、齒輪傳動箱100、第二離合器102、第一萬向傳動軸I和主減速器4轉換成汽車驅動輪的動能，從而驅動汽車前進起步。當汽車處於制動能量保持過程時，電控單元300使第一電磁換向閥電磁線圈40la、第二電磁換向閥電磁線圈402a和第三電磁換向閥電磁線圈403a均不通電，第一電磁換向閥401、第二電磁換向閥402和第三電磁換向閥403均處於常態工作位置，此時通向制動器103的高壓油路被接通，制動器103通向油箱408的回油路被截斷，制動器103處於制動狀態，不能夠向彈性橡膠帶蓄能器200中儲存能量，也不能夠釋放彈性橡膠帶蓄能器200中儲存的能量。上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在所屬技術領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。·
權利要求
1.一種彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，包括齒輪傳動箱(100)、第一離合器(101)、第二離合器(102)、制動器(103)、制動踏板開關(301)、加速踏板開關(303)、空檔開關(304)、車速傳感器(305)、倒檔開關(306)，其特徵在於: 它還包括:彈性橡膠帶蓄能器(200)、滾筒軸轉角檢測端盤(201)、滾筒軸轉角起始位置傳感器(202)、滾筒軸轉角終止位置傳感器(203)、電控單元(300)、液壓控制模塊(400)； 所述電控單元(300)，採用單片機，其輸入端連接滾筒軸轉角起始位置傳感器(202)、滾筒軸轉角終止位置傳感器(203)、制動踏板開關(301)、加速踏板開關(303)、空檔開關(304)、車速傳感器(305)、倒檔開關(306)，其輸出端連接液壓控制模塊(400)的第一電磁換向閥電磁線圈(401a)、第二電磁換向閥電磁線圈(402a)、第三電磁換向閥電磁線圈(403a)。
2.如權利要求1所述彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，其特徵在於:所述液壓控制模塊(400)，包括第一電磁換向閥(401)、第二電磁換向閥(402)及第三電磁換向閥(403);其中，第一電磁換向閥(401)的A油口接第一離合器(101)的進油口，第二電磁換向閥(402)的A油口接第二離合器(102)的進油口，第三電磁換向閥(403)的A油口接制動器(103)的進油口，油箱(408)的進油口同時接第一電磁換向閥(401)的T油口、第二電磁換向閥(402)的T油口、第三電磁換向閥(403)的T油口和溢流閥(405)的出油口，單向閥(404)的出油口同時接第一電磁換向閥(401)的P油口、第二電磁換向閥(402)的P油口和第三 電磁換向閥(403)的P油口，單向閥(404)的進油口與溢流閥(405)的進油口同時接液壓泵(406)的出油口，液壓泵(406)的進油口接油濾器(407)的出油口，油濾器(407)的進油口接油箱(408)的出油口。
全文摘要
本發明公開了一種彈性橡膠帶蓄能器式汽車制動能量再生控制系統，包括彈性橡膠帶蓄能器、齒輪傳動箱、制動器、離合器、電控單元、加速踏板開關、制動踏板開關、倒檔開關、空檔開關、車速傳感器、滾筒軸轉角起始位置傳感器、滾筒軸轉角終止位置傳感器及液壓控制模塊，系統能夠自動識別汽車行駛狀態，並進行汽車前進時制動能量回收控制、前進起步時制動能量釋放控制及制動能量保持控制，從而達到降低汽車燃油消耗量和減少排放的目的。
文檔編號F16H33/02GK103241229SQ201310165120
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月7日 優先權日2013年5月7日
發明者曲金玉, 魏偉, 李訓明, 王儒 申請人:山東理工大學