專利名稱：車輛制動能量循環(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、加速，制動、起動極為頻繁，使制動器的使用壽命大大降低，同時汽車油耗增加，車輛制動時汽車的動能轉(zhuǎn)化為制動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)，將汽車制動時的能量進(jìn)行回收儲存，在汽車起動或加速時，將回收的能量作為汽車驅(qū)動的動力。一方面，汽車制動時的能量得到充分的利用，改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能，同時也會改善車輛的排放性能；另一方面，可顯著提高汽車制動器的使用壽命。

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能量循環(huán)利用裝置。裝置由一個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能之間的轉(zhuǎn)化，即在車輛制動時，蓄能系統(tǒng)將泵/馬達(dá)以泵的方式工作，車輛行駛的動能通過機(jī)械傳動驅(qū)動液壓泵旋轉(zhuǎn)，將液壓油壓入蓄能器中，實(shí)現(xiàn)動能到液壓能的轉(zhuǎn)化；在車輛起動或加速時，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)動馬達(dá)工作，實(shí)現(xiàn)液壓能到車輛動能的轉(zhuǎn)化。整個過程是由單片機(jī)控制單元采集油門開度信號、剎車踏板力度信號、車速信號、液壓系統(tǒng)油壓信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)運(yùn)算，輸出控制信號來控制電磁離合器、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、慢速/快速起動工況下，自動調(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、車速信號實(shí)時控制液壓泵的起動與卸荷、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，包括有傳動齒輪(1)、電磁離合器(2)組成的傳動連接組件及液壓泵/馬達(dá)(3)、電磁換向閥G)、過濾器(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)制動蓄能工況當(dāng)行駛的車輛制動時，單片機(jī)控制單元根據(jù)采集到的車速信號、制動踏板力度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算后，輸出控制信號，控制電磁離合器、電磁換向閥閉合， 以及實(shí)時控制電液比例流量閥的開度，通過機(jī)械連接及電磁離合器，利用車輛的動能驅(qū)動液壓泵旋轉(zhuǎn)，液壓油通過電磁換向閥及管路壓入蓄能器，因而把車輛的動能轉(zhuǎn)換成液壓能儲存起來，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時，斷開電磁離合器，同時使液壓泵卸荷。采用電液比例流量閥的目的是在緩慢或者緊急制動工況下液壓制動力能合理調(diào)節(jié)，使得本裝置在各種車速下都有一個良好的儲能與制動效果，滿足乘客舒適性的要求。(2)起動釋能工況當(dāng)車輛起動或加速時，單片機(jī)控制單元根據(jù)油門信號、起動過程中的車速信號來控制電磁離合器、電磁換向閥的接合以及電液比例流量閥的開度，此時蓄能器中的高壓油通過油路驅(qū)動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)帶動離合器輸出給車輪，實(shí)現(xiàn)制動能量循環(huán)利用，為車輛起動提供輔助動力。用單片機(jī)實(shí)時控制電液比例閥的開度，是為了滿足車輛快速起動和緩慢起動工況對起動扭矩的不同要求。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)簡單，方便實(shí)用的車輛制動能量循環(huán)利用液壓裝置。


圖1為車輛制動能量循環(huán)利用液壓裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中，1、傳動齒輪；2、電磁離合器；3、液壓泵/馬達(dá)；4、電磁換向閥；5、過濾器；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，即本裝置與車輛動力系統(tǒng)連接圖。圖中，1、傳動齒輪；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齒輪(1)與電磁離合器(2) 組成的傳動連接組件。其中傳動齒輪(1)與車輛發(fā)動機(jī)變速箱中的齒輪連接，傳動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，停車時間20秒進(jìn)行計(jì)算。 在車輛起動初期，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)動機(jī)提供功率。車輛制動能量回收系統(tǒng)主要有4個關(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個參數(shù)的選擇計(jì)算主要依據(jù)車輛的總質(zhì)量及制動工況，針對提高能量轉(zhuǎn)化率這個目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。以車輛總質(zhì)量為16噸，停車時間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，車輛起動工況節(jié)油率達(dá)到觀％，同時大大降低車輛起步工況時發(fā)動機(jī)的負(fù)荷，對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能量循環(huán)利用液壓裝置，其特征在于包括有傳動齒輪(1)、電磁離合器(2)組成的傳動連接組件及液壓泵/馬達(dá)(3)、電磁換向閥0)、過濾器 (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能量循環(huán)利用液壓裝置。包括有傳動齒輪(1)、電磁離合器(2)組成的傳動連接組件及液壓泵/馬達(dá)(3)、電磁換向閥(4)、過濾器(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，把車輛的動能轉(zhuǎn)換成液壓能儲存在蓄能器中。使用此裝置能節(jié)省能源，還可延長車輛原有剎車制動系統(tǒng)的使用壽命。
文檔編號B60T8/17GK202098403SQ20102053021
公開日2012年1月4日 申請日期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 申請人:廣東技術(shù)師范學(xué)院