本發(fā)明涉及一種汽車制動(dòng)能量回收混合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國(guó)民對(duì)汽車的需求量不斷增加，我國(guó)總的汽車的保有量持續(xù)增長(zhǎng)，隨之帶來(lái)的能源危機(jī)和環(huán)保問(wèn)題也日益嚴(yán)峻。如何最大程度的提高汽車的能量利用效率成為我們當(dāng)下研究的一個(gè)方向。研究表明，在城市駕駛工況下，大約有l(wèi)/3～l/2的能量被消耗在制動(dòng)過(guò)程中。以具有代表性的日本1015循環(huán)工況為例，在該循環(huán)結(jié)束時(shí)刻，汽車驅(qū)動(dòng)能量的50％都在制動(dòng)過(guò)程中消耗掉。大量的制動(dòng)能量如果可以被回收利用，汽車的能量利用效率將大大提高。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者為研究汽車制動(dòng)時(shí)的能量回收，設(shè)計(jì)搭建了不同的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。其主要為液壓制動(dòng)能量回收實(shí)驗(yàn)臺(tái)架、輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。這兩種實(shí)驗(yàn)臺(tái)架在研究汽車制動(dòng)能量回收時(shí)都局限于各自的制動(dòng)方式。要想多角度研究對(duì)比兩種制動(dòng)能量回收方式就需要搭建兩個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，成本很高，且不能研究?jī)煞N制動(dòng)混合時(shí)的能量回收狀況，導(dǎo)致研究不充分。因此，設(shè)計(jì)發(fā)明這樣一種液壓、輪轂電機(jī)混合制動(dòng)能量回收實(shí)驗(yàn)臺(tái)架在研究汽車制動(dòng)能量回收中顯得意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有制動(dòng)能量回收實(shí)驗(yàn)臺(tái)架存在的上述的缺陷，本發(fā)明提供一種汽車制動(dòng)能量回收混合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

汽車制動(dòng)能量回收混合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，其特征在于：包括控制柜、供能系統(tǒng)、換向器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)和輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，所述的供能系統(tǒng)分別與液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)與輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)連接；

所述的供能系統(tǒng)包括電機(jī)和飛輪，所述的電機(jī)與主軸連接，所述的主軸的一端連接第一電磁離合器，另一端與套設(shè)有飛輪的飛輪軸連接，所述的主軸上套設(shè)有制動(dòng)盤(pán)；

所述的液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)包括油箱、泵/馬達(dá)、控制閥、液壓蓄能器，所述的飛輪依次通過(guò)換向器、第二電磁離合器分別與液壓蓄能器和油箱連接，所述的液壓蓄能器通過(guò)液壓管道與所述的控制閥連接，所述的控制閥通過(guò)泵/馬達(dá)與所述的油箱連接；當(dāng)供能系統(tǒng)與液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過(guò)第二電磁離合器連接制動(dòng)時(shí)，所述的飛輪帶動(dòng)泵/馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，向所述的液壓蓄能器沖壓儲(chǔ)存能量；

所述的輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)包括輪轂電機(jī)、超級(jí)電容，所述的飛輪依次通過(guò)換向器、第三電磁離合器與輪轂電機(jī)連接，所述的輪轂電機(jī)上連接有所述的超級(jí)電容；當(dāng)供能系統(tǒng)與輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過(guò)第三電磁離合器連接制動(dòng)時(shí)，所述的飛輪帶動(dòng)輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，生成的電能儲(chǔ)存到超級(jí)電容內(nèi)。

所述的控制柜包括電磁離合器控制開(kāi)關(guān)、泵電磁閥控制器、磁粉制動(dòng)器制動(dòng)力矩控制器、電機(jī)轉(zhuǎn)速變頻器。

所述的換向器是一對(duì)齒數(shù)比為1:1的圓錐齒輪。

所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括USB2812數(shù)據(jù)采集卡、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器，所述的USB2812數(shù)據(jù)采集卡分別與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器連接，所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速傳感器安裝在主軸上，所述的管道壓力傳感器安裝早液壓管道上，所述的蓄能器壓力傳感器安裝在液壓蓄能器上。

本發(fā)明中，液壓制動(dòng)系統(tǒng)與輪轂電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)共用一個(gè)供能系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇不同的制動(dòng)方式。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，通過(guò)控制柜來(lái)控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)；通過(guò)公式計(jì)算得出汽車在某個(gè)車速下的可以回收的總的制動(dòng)能量，通過(guò)飛輪帶動(dòng)電機(jī)使飛輪儲(chǔ)存同樣大小的能量，制動(dòng)時(shí)斷開(kāi)電機(jī)與飛輪的連接，模擬汽車制動(dòng)時(shí)的能量。

在用液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，供能系統(tǒng)與液壓制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)離合器連接上，飛輪帶動(dòng)泵轉(zhuǎn)動(dòng)，向蓄能器沖壓儲(chǔ)存能量。同時(shí)泵給飛輪一個(gè)制動(dòng)力矩達(dá)到剎車的效果。

在用輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，飛輪帶動(dòng)輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，生成的電能儲(chǔ)存到超級(jí)電容里。同時(shí)輪轂電機(jī)給予飛輪一個(gè)制動(dòng)力矩，達(dá)到制動(dòng)的效果。

本發(fā)明的有益效果是：

1)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)架將兩套制動(dòng)能量回收系統(tǒng)整合在一起，整套機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，為對(duì)比研究?jī)煞N制動(dòng)能量回收系統(tǒng)提供了很大的方便。提高了實(shí)驗(yàn)的效率。

2)在制動(dòng)能量回收系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的成本中，飛輪與電機(jī)占據(jù)相當(dāng)大的比例。兩套制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，共用一套供能系統(tǒng)。大大的減小了做實(shí)驗(yàn)的成本。

3)兩種制動(dòng)能量回收系統(tǒng)整合在一起，為整個(gè)實(shí)驗(yàn)提供了新的可能。本套實(shí)驗(yàn)臺(tái)架中，兩種制動(dòng)能量回收系統(tǒng)可以同時(shí)工作來(lái)達(dá)到一種混合制動(dòng)的效果，在該研究領(lǐng)域具有開(kāi)創(chuàng)性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，汽車制動(dòng)能量回收混合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，包括控制柜、供能系統(tǒng)、換向器4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)和輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，所述的供能系統(tǒng)分別與液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)與輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)連接；

所述的供能系統(tǒng)包括電機(jī)11和飛輪12，所述的電機(jī)11與主軸連接，所述的主軸的一端連接第一電磁離合器21，另一端與套設(shè)有飛輪12的飛輪軸連接，所述的主軸上套設(shè)有制動(dòng)盤(pán)3；

所述的液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)包括油箱51、泵/馬達(dá)52、控制閥、液壓蓄能器53，所述的飛輪12依次通過(guò)換向器4、第二電磁離合器22分別與液壓蓄能器53和油箱51連接，所述的液壓蓄能器52通過(guò)液壓管道與所述的控制閥連接，所述的控制閥通過(guò)泵/馬達(dá)52與所述的油箱51連接；當(dāng)供能系統(tǒng)與液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過(guò)第二電磁離合器連接制動(dòng)時(shí)，所述的飛輪12帶動(dòng)泵/馬達(dá)52轉(zhuǎn)動(dòng)，向所述的液壓蓄能器53沖壓儲(chǔ)存能量；

所述的輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)包括輪轂電機(jī)61、超級(jí)電容，所述的飛輪12依次通過(guò)換向器4、第三電磁離合器23與輪轂電機(jī)61連接，所述的輪轂電機(jī)61上連接有所述的超級(jí)電容；當(dāng)供能系統(tǒng)與輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過(guò)第三電磁離合器連接制動(dòng)時(shí)，所述的飛輪12帶動(dòng)輪轂電機(jī)61轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，生成的電能儲(chǔ)存到超級(jí)電容內(nèi)。

所述的控制柜包括電磁離合器控制開(kāi)關(guān)、泵電磁閥控制器、磁粉制動(dòng)器制動(dòng)力矩控制器、電機(jī)轉(zhuǎn)速變頻器。

所述的換向器4是一對(duì)齒數(shù)比為1:1的圓錐齒輪。

所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括USB2812數(shù)據(jù)采集卡、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器，所述的USB2812數(shù)據(jù)采集卡分別與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器連接，所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速傳感器安裝在主軸上，所述的管道壓力傳感器安裝早液壓管道上，所述的蓄能器壓力傳感器安裝在液壓蓄能器上。

本發(fā)明中，液壓制動(dòng)系統(tǒng)與輪轂電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)共用一個(gè)供能系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇不同的制動(dòng)方式。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，通過(guò)控制柜來(lái)控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)；通過(guò)公式計(jì)算得出汽車在某個(gè)車速下的可以回收的總的制動(dòng)能量，通過(guò)飛輪帶動(dòng)電機(jī)使飛輪儲(chǔ)存同樣大小的能量，制動(dòng)時(shí)斷開(kāi)電機(jī)與飛輪的連接，模擬汽車制動(dòng)時(shí)的能量。

在用液壓制動(dòng)能量回收系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，供能系統(tǒng)與液壓制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)離合器連接上，飛輪帶動(dòng)泵轉(zhuǎn)動(dòng)，向蓄能器沖壓儲(chǔ)存能量。同時(shí)泵給飛輪一個(gè)制動(dòng)力矩達(dá)到剎車的效果。

在用輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，飛輪帶動(dòng)輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，生成的電能儲(chǔ)存到超級(jí)電容里。同時(shí)輪轂電機(jī)給予飛輪一個(gè)制動(dòng)力矩，達(dá)到制動(dòng)的效果。

本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ饺缦拢?/p>

1)液壓制動(dòng)能量回收實(shí)驗(yàn)

打開(kāi)開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速到目標(biāo)值來(lái)模擬不同車速下汽車能回收的能量。在電機(jī)的帶動(dòng)下，飛輪轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值，此時(shí)切斷電機(jī)與飛輪之間的第一電磁離合器21，同時(shí)通過(guò)連接第二電磁離合器22使飛輪和液壓制動(dòng)系統(tǒng)連接，飛輪帶動(dòng)泵/馬達(dá)52轉(zhuǎn)動(dòng)，向液壓蓄能器53沖壓蓄能。制動(dòng)結(jié)束后可以在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)讀出蓄能器制動(dòng)前后的壓力變化，從而換算出回收了多少能量。

2)輪轂電機(jī)制動(dòng)能量回收實(shí)驗(yàn)

打開(kāi)開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速到目標(biāo)值來(lái)模擬不同車速下汽車能回收的能量。在電機(jī)的帶動(dòng)下，飛輪轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值，此時(shí)切斷電機(jī)與飛輪之間的第一電磁離合器21，同時(shí)通過(guò)連接第三電磁離合器23使飛輪和輪轂電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)連接，飛輪帶動(dòng)輪轂電機(jī)發(fā)電，給超級(jí)電容充電。制動(dòng)結(jié)束后可以在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)讀出超級(jí)電容制動(dòng)前后的電壓變化，從而換算出回收了多少能量。

3)液壓、輪轂電機(jī)混合制動(dòng)能量回收實(shí)驗(yàn)

打開(kāi)開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速到目標(biāo)值來(lái)模擬不同車速下汽車能回收的能量。在電機(jī)的帶動(dòng)下，飛輪轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值，此時(shí)切斷電機(jī)與飛輪之間的第一電磁離合器21，同時(shí)閉合第二電磁離合器22和第三電磁離合器23，液壓、輪轂電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)都開(kāi)始工作蓄能。制動(dòng)結(jié)束后可以在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中分別讀出超級(jí)電容制動(dòng)前后的電壓變化和蓄能器制動(dòng)前后的壓力變化，從而算出回收的總能量。

本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。