專利名稱：車輛制動動能再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收車輛制動動能的節(jié)油附加裝置，可用于各類城市公交 車輛和工程車輛，回收和再利用車輛的制動動能，并且可以自動調(diào)節(jié)發(fā)動機運 行工況的節(jié)油裝置。
背景技術(shù)：
隨著汽車數(shù)量逐年增加，起動、制動頻繁的城市公交車能耗和尾氣排放曰 益嚴重，給我國的能源安全和環(huán)境保護造成巨大的壓力。傳統(tǒng)汽車利用機械制 動系統(tǒng)所產(chǎn)生的摩擦阻力來實現(xiàn)減速或停車，車輛的制動動能被轉(zhuǎn)化為熱量白 白地浪費掉?，F(xiàn)有汽車制動動能回收采用節(jié)油加力裝置，雖然可以回收車輛的 制動動能，但是忽略了液壓蓄能器的能量密度小的特點，再生制動動能的利用 很難達到理想的效果，液壓蓄能器常因能量耗盡而無法驅(qū)動車輛，車輛的節(jié)能 效果不明顯，并且未能與傳統(tǒng)機械摩擦制動進行有效的結(jié)合，實際應(yīng)用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有汽車制動動能回收裝置節(jié)能效果差和實際應(yīng)用 性不強的的問題，提供一種車輛制動動能再生裝置。
本發(fā)明由中央控制器、行星齒輪機構(gòu)、第一制動器、蓄能器組件、高壓液 壓蓄能器、兩通電液換向閥、第一溢流閥、第一過濾器、單向閥、補油泵、控 制油路液壓泵、液壓泵馬達、液壓泵馬達控制組件、第二溢流閥、第二過濾器、 低壓液壓蓄能器和第二制動器組成，行星齒輪機構(gòu)由第一主動輪、第二主動輪、 第三主動輪、第一被動輪、第二被動輪、第一被動軸、第二被動軸和主動軸組 成，第一主動輪、第二主動輪和第三主動輪分別安裝在主動軸上，第一被動輪 設(shè)置在第一被動軸上，第二被動輪安裝在第二被動軸上，第二主動輪與第一被 動輪嚙合，第三主動輪與第二被動輪嚙合，第一制動器和補油泵分別設(shè)置在第 一被動軸的兩端，控制油路液壓泵安裝在第二被動軸的中部，第二制動器和液 壓泵馬達分別設(shè)置在第二被動軸的兩端，液壓泵馬達的出油端口、單向閥的出 油端口、第一溢流閥的進油端口與換向閥的一個油路端口連接，電液換向閥的
另一個油路端口與高壓液壓蓄能器的油口連接，單向閥的進油端口與補油泵的 出油端口連接，第一溢流閥的出油端口與第一過濾器的進油端口連接，控制油 路液壓泵的出油端口 、第二溢流閥的進油端口與液壓泵馬達控制組件的進油端 口連接，第二溢流閥的出油端口與第二過濾器的進油端口連接，第二過濾器的 出油端口、控制油路液壓泵的進油端口、第一過濾器的出油端口、補油泵的進 油端口、液壓泵馬達的進油端口、液壓泵馬達控制組件的出油端口與低壓液壓 蓄能器的油口連接，兩通電液換向閥的控制輸入端與中央控制器的第一控制輸 出端連接，制動器的控制輸入端與中央控制器的第二控制輸出端連接，第二制 動器的控制輸入端與中央控制器的第三控制輸出端連接，液壓泵馬達控制組件 的控制輸入端與中央控制器的第四控制輸出端連接。
本發(fā)明的有益效果是 一、本發(fā)明安裝在汽車驅(qū)動軸上，在汽車制動過程 中，液壓泵馬達工作于泵工況，回收車輛的制動動能，并存儲于高壓液壓蓄能 器中。在車輛的起動和加速過程中，液壓泵馬達工作于馬達工況，釋放回收的 制動動能驅(qū)動車輛。補油泵的主動沖壓，提高發(fā)動機的工作效率。二、本發(fā)明 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、制造成本低，系統(tǒng)不易被污染。三、本發(fā)明有效地彌補了 液壓蓄能器能量密度小的缺點，主動調(diào)節(jié)發(fā)動機工作于最佳燃油經(jīng)濟區(qū)。四、 本發(fā)明適用于城市公交車和工程車輛，僅需對現(xiàn)有汽車進行加裝改造，不但明 顯提高車輛的燃油經(jīng)濟性，減少尾氣的排放，而且提高車輛的動力性能和制動 性能，延長了發(fā)動機和剎車裝置的使用壽命。


圖1是本發(fā)明的車輛制動動能再生裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖l說明本實施方式，本實施方式由中央控制器l、 行星齒輪機構(gòu)2、第一制動器3、蓄能器組件4、高壓液壓蓄能器5、兩通電液
換向閥6、第一溢流閥8、第一過濾器9、單向閥IO、補油泵ll、控制油路液壓 泵12、液壓泵馬達13、液壓泵馬達控制組件14、第二溢流閥17、第二過濾器 18、低壓液壓蓄能器20和第二制動器21組成，行星齒輪機構(gòu)2由第一主動輪 2-1、第二主動輪2-2、第三主動輪2-3、第一被動輪2-4、第二被動輪2-5、第一 被動軸2-6、第二被動軸2-7和主動軸2-8組成，第一主動輪2-l、第二主動輪
2-2和第三主動輪2-3分別安裝在主動軸2-8上，第一被動輪24安裝在第一被 動軸2-6上，第二被動輪2-5安裝在第二被動軸2-7上，第二主動輪2-2與第一 被動輪2-4嚙合，第三主動輪2-3與第二被動輪2-5嚙^>，第一制動器3和補油 泵11分別設(shè)置在第一被動軸2-6的兩端，控制油路液壓泵12安裝在第二被動 軸2-7的中部，第二制動器21和液壓泵馬達13分別設(shè)置在第二被動軸2-7的兩 端，液壓泵馬達13的出油端口、單向閥10的出油端口、第一溢流閥8的進油 端口與換向閥6的一個油路端口連接，電液換向閥6的另一個油路端口與高壓 液壓蓄能器5的油口連接，單向閥10的進油端口與補油泵11的出油端口連接， 第一溢流閥8的出油端口與第一過濾器9的進油端口連接，控制油路液壓泵12 的出油端口、第二溢流閥17的進油端口與液壓泵馬達控制組件14的進油端口 連接，第二溢流閥17的出油端口與第二過濾器18的進油端口連接，第二過濾 器18的出油端口、控制油路液壓泵12的進油端口、第一過濾器9的出油端口、 補油泵11的進油端口、液壓泵馬達13的進油端口、液壓泵馬達控制組件14的 出油端口與低壓液壓蓄能器20的油口連接，兩通電液換向閥6的控制輸入端與 中央控制器1的第一控制輸出端1-1連接，制動器3的控制輸入端與中央控制 器1的第二控制輸出端1-2連接，第二制動器21的控制輸入端與中央控制器1 的第三控制輸出端1-3連接，液壓泵馬達控制組件14的控制輸入端與中央控制 器1的第四控制輸出端1-4連接。補油泵的主動沖壓功能能調(diào)節(jié)發(fā)動機的運行 工況，使其工作于最佳區(qū)，同時彌補了液壓蓄能器能量密度小的缺點。為了結(jié) 構(gòu)緊湊，可將各液壓閥集成在一個閥體內(nèi)，成為專用閥。采用專用集成閥的優(yōu) 點是體積小、重量輕；閥體內(nèi)通道短、能量損失少；零件少、故障率低。
具體實施方式
二結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的液壓泵馬達達 控制組件H由變量油缸15和電液伺服閥16組成，電液伺服閥16的入油口與 控制油路液壓泵12的出油端口連接，電液伺服閥16的出油端口與變量油缸15 進油口連接，電液伺服閥16的進油端口與變量油缸15出油口連接，變量油缸 15內(nèi)的活塞桿15-1與液壓泵馬達13連接。
工作原理行星齒輪機構(gòu)2安裝在車輛的發(fā)動機和變速器之間，保留原車 輛的制動系統(tǒng)，只需對原車輛的驅(qū)動軸稍加改造，中央控制器1控制第一制動 器3和第二制動器21進而通過補油泵11主動沖壓的功能來調(diào)節(jié)發(fā)動機的運行
工況，并克服液壓蓄能器能量密度小的缺點，中央控制器1通過液壓泵馬達控
制組件14實時控制液壓泵馬達13的工作狀態(tài)和排量，對車輛的制動動能進行 回收與再利用。
(1) 制動動能的回收制動開始后，中央控制器1根據(jù)制動踏板下行的幅 度、速度以及加速度來判斷駕駛員的制動意圖(緊急制動、正常制動或下長坡 緩制動)，確定制動轉(zhuǎn)矩的大小。當制動強度小于等于0.1時，中央控制器l發(fā) 送控制信號給液壓泵馬達控制組件14，由液壓泵馬達控制組件14來調(diào)節(jié)液壓泵 馬達13的斜盤傾角，使其工作于泵工況，同時中央控制器1控制電液換向閥6 開啟，高壓液壓蓄能器5和液壓泵馬達13為車輛提供必需的制動扭矩，同時車 輛的制動動能通過行星齒輪機構(gòu)2，拖動液壓泵馬達13將液壓油由低壓液壓蓄 能器20壓入高壓液壓蓄能器5中。如果高壓液壓蓄能器5的壓力超過系統(tǒng)設(shè)定 最高壓力時，液壓油通過第一溢流閥8流回低壓液壓蓄能器20中，同時，傳統(tǒng) 的機械摩擦制動系統(tǒng)工作，確保制動安全。當制動強度在0.1和0.7之間時，中 央控制器1控制液壓泵馬達13以最大的排量工作，在車輪所允許的制動扭矩范 圍內(nèi)最大限度地應(yīng)用再生制動轉(zhuǎn)矩，如果最大的再生制動轉(zhuǎn)矩仍不能夠滿足制 動要求，則剩余的制動扭矩由傳統(tǒng)機械摩擦制動系統(tǒng)提供。當制動強度大于0.7 時，考慮車輛制動的安全性，中央控制器1控制第二制動器21，使液壓泵馬達 13不參與工作，制動扭矩全部由機械摩擦制動系統(tǒng)提供。
(2) 制動動能的再利用當司機輕踩油門踏板時，中央控制器1發(fā)送控制 信號給液壓泵馬達控制組件14，由液壓泵馬達控制組件14來調(diào)節(jié)液壓泵馬達 13的斜盤傾角，使其工作于馬達工況，同時中央控制器1控制電液換向閥6開 啟，高壓液壓蓄能器5和液壓泵馬達13為車輛提供必需的驅(qū)動扭矩，通過行星 齒輪系將驅(qū)動扭矩傳送到驅(qū)動軸上，高壓液壓油由高壓液壓蓄能器5流入低壓 液壓蓄能器20中。當高壓液壓蓄能器5的壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的最低壓力時，中 央控制器1控制電液換向閥6關(guān)閉，同時發(fā)動機工作，為車輛提供驅(qū)動扭矩。
(3) 車輛正常行駛車輛正常行駛時，若所需驅(qū)動扭矩超過發(fā)動機在當前 速度所對應(yīng)的最優(yōu)扭矩時，中央控制器1控制液壓泵馬達13工作于馬達工況， 為車輛提供額外驅(qū)動扭矩，同時發(fā)動機輸出最優(yōu)扭矩，確保車輛節(jié)油效果最佳, 尾氣排放最小。若所需驅(qū)動扭矩小于發(fā)動機在當前速度所對應(yīng)的最優(yōu)扭矩時，
中央控制器1控制補油泵11以主動沖壓的形式調(diào)節(jié)發(fā)動機的工況，使其輸出扭
矩接近最優(yōu)，同時保證高壓液壓蓄能器5的壓力小于系統(tǒng)設(shè)定最高壓力的一半， 既保證發(fā)動機工作于最佳燃油區(qū)，又保證高壓液壓蓄能器5有足夠的空間回收 車輛的制動動能。
權(quán)利要求
1、一種車輛制動動能再生裝置，它由中央控制器(1)、行星齒輪機構(gòu)(2)、第一制動器(3)、蓄能器組件(4)、高壓液壓蓄能器(5)、兩通電液換向閥(6)、第一溢流閥(8)、第一過濾器(9)、單向閥(10)、補油泵(11)、控制油路液壓泵(12、液壓泵馬達(13、液壓泵馬達控制組件(14)、第二溢流閥(17)、第二過濾器(18)、低壓液壓蓄能器(20)和第二制動器(21)組成，行星齒輪機構(gòu)(2)由第一主動輪(2-1)、第二主動輪(2-2)、第三主動輪(2-3)、第一被動輪(2-4)、第二被動輪(2-5)、第一被動軸(2-6)、第二被動軸(2-7)和主動軸(2-8)組成，第一主動輪(2-1)、第二主動輪(2-2)和第三主動輪(2-3)分別安裝在主動軸(2-8)上，第一被動輪(2-4)安裝在第一被動軸(2-6)上，第二被動輪(2-5)安裝在第二被動軸(2-7)上，第二主動輪(2-2)與第一被動輪(2-4)嚙合，第三主動輪(2-3)與第二被動輪(2-5)嚙合，其特征在于第一制動器(3)和補油泵(11)分別設(shè)置在第一被動軸(2-6)的兩端，控制油路液壓泵(12)安裝在第二被動軸(2-7)的中部，第二制動器(21)和液壓泵馬達(13)分別設(shè)置在第二被動軸(2-7)的兩端，液壓泵馬達(13)的出油端口、單向閥(10)的出油端口、第一溢流閥(8)的進油端口與換向閥(6)的一個油路端口連接，電液換向閥(6)的另一個油路端口與高壓液壓蓄能器(5)的油口連接，單向閥(10)的進油端口與補油泵(11)的出油端口連接，第一溢流閥(8)的出油端口與第一過濾器(9)的進油端口連接，控制油路液壓泵(12)的出油端口、第二溢流閥(17)的進油端口與液壓泵馬達控制組件(14)的進油端口連接，第二溢流閥(17)的出油端口與第二過濾器(18)的進油端口連接，第二過濾器(18)的出油端口、控制油路液壓泵(12)的進油端口、第一過濾器(9)的出油端口、補油泵(11)的進油端口、液壓泵馬達(13)的進油端口、液壓泵馬達控制組件(14)的出油端口與低壓液壓蓄能器(20)的油口連接，兩通電液換向閥(6)的控制輸入端與中央控制器(1)的第一控制輸出端(1-1)連接，制動器(3)的控制輸入端與中央控制器(1)的第二控制輸出端(1-2)連接，第二制動器(21)的控制輸入端與中央控制器(1)的第三控制輸出端(1-3)連接，液壓泵馬達控制組件(14)的控制輸入端與中央控制器(1)的第四控制輸出端(1-4)連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛制動動能再生裝置，其特征在于液壓泵馬達 達控制組件(14)由變量油缸(15)和電液伺服閥(16)組成，電液伺服閥(16) 的入油口與控制油路液壓泵(12)的出油端口連接，電液伺服閥(16)的出油 端口與變量油缸(15)進油口連接，電液伺服閥(16)的進油端口與變量油缸(15)出油口連接，變量油缸(15)內(nèi)的活塞桿(15-1)與液壓泵馬達(13) 連接。
全文摘要
車輛制動動能再生裝置，涉及一種回收車輛制動動能的節(jié)油附加裝置。本發(fā)明是為解決現(xiàn)有汽車制動動能回收裝置節(jié)能效果差的問題。本發(fā)明的第一制動器和補油泵分別設(shè)置在第一被動軸的兩端，第二制動器和液壓泵馬達分別設(shè)置在第二被動軸的兩端，控制油路液壓泵安裝在第二被動軸的中部，電液換向閥與高壓液壓蓄能器連接，中央控制器分別與制動器、第二制動器、液壓泵馬達控制組件和電液換向閥連接。本發(fā)明在車輛制動時，回收車輛的制動能。起動時，釋放回收的能量驅(qū)動車輛。補油泵的主動沖壓，提高發(fā)動機的工作效率。本發(fā)明適用于城市公交車和工程車輛，僅需對現(xiàn)有汽車稍加改造，能明顯提高車輛的動力性能和制動性能。
文檔編號B60K6/12GK101337499SQ20081013688
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者姜繼海, 輝 孫, 昕 王, 蘇文海 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)