本發(fā)明屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車能量多級(jí)回收儲(chǔ)存系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的制動(dòng)過程中，汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能散失了，并且制動(dòng)后制動(dòng)氣缸中的高壓氣體直接排放到空氣中，能量浪費(fèi)嚴(yán)重，并且造成了環(huán)境污染，加劇了城市熱島效應(yīng)。據(jù)資料顯示，在城市工況下，制動(dòng)能量損失已經(jīng)占到總能量的5.8％。在不影響制動(dòng)安全的前提下回收部分制動(dòng)能量是提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的一種可行方法。

近年來，已經(jīng)有很多學(xué)者為解決這一問題進(jìn)行了能量回收的研究。吉林大學(xué)的初亮等人研究了利用液壓儲(chǔ)能方式對(duì)汽車制動(dòng)能量進(jìn)行回收的裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車能量的回收，但液壓儲(chǔ)能裝置出現(xiàn)泄漏情況時(shí)易對(duì)環(huán)境造成污染，這有待進(jìn)一步研究。東北林業(yè)大學(xué)的儲(chǔ)江偉等人研究了一款電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收利用裝置，制動(dòng)時(shí)利用車輛能量驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，采用電池儲(chǔ)能方式收集能量，但該裝置只適用于電動(dòng)汽車，無法在傳統(tǒng)汽車上，并且電能轉(zhuǎn)化效率不高、成本較高等問題有待進(jìn)一步研究。

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)汽車保有量依然龐大，因此我們迫切需要一種應(yīng)用在傳統(tǒng)汽車上，經(jīng)濟(jì)性好并且綠色環(huán)保的汽車能量回收裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述存在的問題，提供一種汽車能量多級(jí)回收儲(chǔ)存系統(tǒng)及方法，回收車輛行駛過程中，特別是制動(dòng)時(shí)的消耗的能量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種汽車能量多級(jí)回收儲(chǔ)存系統(tǒng)，其特征在于，包括氣壓儲(chǔ)能裝置、熱能回收裝置和飛輪儲(chǔ)能裝置，所述氣壓儲(chǔ)能裝置包括高壓氣罐、低壓氣罐和氣壓轉(zhuǎn)換裝置，高壓氣罐第一進(jìn)氣口和第一出氣口分別通過第一進(jìn)氣管及第一出氣管與氣壓轉(zhuǎn)換裝置的第一氣口相連通，高壓氣罐的第二出氣口通過第二出氣管與制動(dòng)氣室相連通，低壓氣罐進(jìn)氣口通過回收氣管與制動(dòng)氣室相連通，出氣口通過補(bǔ)氣管與氣壓轉(zhuǎn)換裝置的第二氣口相連通，所述熱能回收裝置為換熱器，換熱器分別通過管道與第一出氣管及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣管相連通，所述飛輪儲(chǔ)能裝置通過傳動(dòng)軸的一端與汽車減速箱相連，傳動(dòng)軸的另一端與氣壓轉(zhuǎn)換裝置的一端相連，氣壓轉(zhuǎn)換裝置的另一端與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相連。

按上述方案，所述氣壓轉(zhuǎn)換裝置包括箱體、活塞、連桿和曲軸，所述箱體上分別設(shè)有所述第一、第二氣口，所述連桿一端與活塞相連，另一段與曲軸相連，曲軸兩端分別伸出箱體與所述傳動(dòng)軸的另一端及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相連。

按上述方案，還包括控制裝置，所述控制裝置包括ecu電控裝置、制動(dòng)踏板傳感器、油門踏板傳感器、第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器、飛輪轉(zhuǎn)速傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥、第一離合器、第二離合器和第三離合器，所述第一、第二氣壓傳感器分別設(shè)于高壓氣罐和低壓氣罐上，所述飛輪轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)于飛輪儲(chǔ)能裝置上，所述第一離合器設(shè)于飛輪儲(chǔ)能裝置及減速器之間，所述第二離合器設(shè)于氣壓轉(zhuǎn)換裝置及飛輪儲(chǔ)能裝置之間，所述第三離合器設(shè)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及氣壓轉(zhuǎn)換裝置之間，所述第一、第二電磁閥分別設(shè)于高壓氣罐的第一出氣管及低壓氣罐的補(bǔ)氣管上，所述ecu電控裝置接收制動(dòng)踏板傳感器、油門踏板傳感器、第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器、飛輪轉(zhuǎn)速傳感器的信息，控制第一、第二電磁閥及第一、第二、第三離合器的通斷。

按上述方案，所述低壓氣罐上設(shè)有補(bǔ)氣閥。

一種汽車能量多級(jí)回收儲(chǔ)存方法，其特征在于，包括如下步驟：

當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，ecu電控裝置收到制動(dòng)踏板傳感器的信息后，控制第一離合器接合，使減速箱轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)飛輪儲(chǔ)能裝置的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，飛輪吸收汽車的動(dòng)能并轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存，制動(dòng)后，制動(dòng)氣室中的低壓氣體通過回收氣管進(jìn)入低壓氣罐中；當(dāng)汽車加速時(shí)，ecu電控裝置收到油門踏板傳感器的信息后，第一離合器接合，飛輪將儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化成飛輪的動(dòng)能反饋給變速箱轉(zhuǎn)軸，輔助車輛加速；當(dāng)ecu電控裝置收到飛輪轉(zhuǎn)速傳感器的信息后，判斷飛輪能量到達(dá)上限時(shí)，第一離合器斷開，第二離合器閉合，飛輪帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活塞向上移動(dòng)壓縮空氣，高壓氣罐的第一氣口打開，壓縮氣體通過第一進(jìn)氣管進(jìn)入高壓氣罐儲(chǔ)存；當(dāng)汽車需要能量時(shí)，ecu電控裝置打開第一電磁閥，高壓氣罐中的壓縮氣體經(jīng)換熱器加熱后進(jìn)入氣壓轉(zhuǎn)換裝置中，帶動(dòng)活塞下移做功，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，供給飛輪儲(chǔ)能裝置或直接通過第三離合器閉合供給汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；壓縮氣體做功后，第二電磁閥打開，低壓氣體通過補(bǔ)氣管進(jìn)入低壓氣罐中，以備下次空氣壓縮使用；當(dāng)高壓氣罐中氣壓不足時(shí)，ecu電控裝置收到第一氣壓傳感器的信息后，第三離合器接合，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活塞向上移動(dòng)壓縮空氣，高壓氣罐的第一氣口打開，壓縮氣體通過第一進(jìn)氣管進(jìn)入高壓氣罐儲(chǔ)存，以供給下次制動(dòng)使用。

本發(fā)明的有益效果是：1、提供一種汽車能量多級(jí)回收儲(chǔ)存系統(tǒng)及方法，在車輛制動(dòng)過程中，回收汽車動(dòng)能，減輕了制動(dòng)器的負(fù)擔(dān)，提高了制動(dòng)的安全性；2.飛輪儲(chǔ)能裝置可直接吸收和反饋機(jī)械能，不需要能量轉(zhuǎn)換，并且氣壓儲(chǔ)能方式對(duì)飛輪反饋剩余能量進(jìn)行存儲(chǔ)，提高了能量回收效率；3.整個(gè)系統(tǒng)由ecu控制，在車輛未制動(dòng)時(shí)，斷開裝置與汽車連接，不影響車輛的正常行駛；4.將向空氣中散失的能量回收，實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約，并減小對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)分布示意圖。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的ecu電控裝置對(duì)第一離合器的控制流程圖。

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的能量回收過程中的流向示意圖。

其中：1、低壓氣罐，2、第二出氣管，3、氣壓轉(zhuǎn)換裝置，4、車輪，5、汽車減速箱，6、第一離合器，7、制動(dòng)踏板傳感器，8、油門踏板傳感器，9、高壓氣罐，10、第一電磁閥，11、換熱器，12、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，13、第一氣口，14、第二氣口，15、連桿，16、曲軸，17、活塞，18、箱體，19、第一進(jìn)氣管，20、第一出氣管，21、制動(dòng)氣室，22、回收氣管，23、補(bǔ)氣管，24、ecu電控裝置，25、第一氣壓傳感器，26、第二氣壓傳感器，27、飛輪轉(zhuǎn)速傳感器，28、第二電磁閥，29、第二離合器，30、第三離合器，31、飛輪儲(chǔ)能裝置。

具體實(shí)施方式

為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，一種汽車能量多級(jí)回收儲(chǔ)存系統(tǒng)，包括氣壓儲(chǔ)能裝置、熱能回收裝置和飛輪儲(chǔ)能裝置31，氣壓儲(chǔ)能裝置包括高壓氣罐9、低壓氣罐1和氣壓轉(zhuǎn)換裝置3，高壓氣罐第一進(jìn)氣口和第一出氣口分別通過第一進(jìn)氣管19及第一出氣管20與氣壓轉(zhuǎn)換裝置的第一氣口13相連通，高壓氣罐的第二出氣口通過第二出氣管2與制動(dòng)氣室相連通，低壓氣罐進(jìn)氣口通過回收氣管22與制動(dòng)氣室21相連通，出氣口通過補(bǔ)氣管23與氣壓轉(zhuǎn)換裝置的第二氣口14相連通，熱能回收裝置為換熱器11，換熱器分別通過管道與第一出氣管及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)12的尾氣管相連通，飛輪儲(chǔ)能裝置通過傳動(dòng)軸的一端與汽車減速箱5相連，傳動(dòng)軸的另一端與氣壓轉(zhuǎn)換裝置的一端相連，氣壓轉(zhuǎn)換裝置的另一端與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相連，汽車減速箱通過連接軸與汽車車輪4相連。

氣壓轉(zhuǎn)換裝置包括箱體18、活塞17、連桿15和曲軸16，箱體上分別設(shè)有第一、第二氣口，連桿一端與活塞相連，另一段與曲軸相連，曲軸兩端分別伸出箱體與傳動(dòng)軸的另一端及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相連。

還包括控制裝置，控制裝置包括ecu電控裝置24、制動(dòng)踏板傳感器7、油門踏板傳感器8、第一氣壓傳感器25、第二氣壓傳感器26、飛輪轉(zhuǎn)速傳感器27、第一電磁閥10、第二電磁閥28、第一離合器6、第二離合器29和第三離合器30，第一、第二氣壓傳感器分別設(shè)于高壓氣罐和低壓氣罐上，飛輪轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)于飛輪儲(chǔ)能裝置上，第一離合器設(shè)于飛輪儲(chǔ)能裝置及減速器之間，第二離合器設(shè)于氣壓轉(zhuǎn)換裝置及飛輪儲(chǔ)能裝置之間，第三離合器設(shè)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及氣壓轉(zhuǎn)換裝置之間，第一、第二電磁閥分別設(shè)于高壓氣罐的第一出氣管及低壓氣罐的補(bǔ)氣管上，ecu電控裝置接收制動(dòng)踏板傳感器、油門踏板傳感器、第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器、飛輪轉(zhuǎn)速傳感器的信息，控制第一、第二電磁閥及第一、第二、第三離合器的通斷。

低壓氣罐上設(shè)有補(bǔ)氣閥，直接與大氣接通，隨時(shí)補(bǔ)氣。

壓縮氣體時(shí)，低壓氣體從第二氣口進(jìn)入，活塞壓縮氣體，高壓氣體從第一氣口流向高壓氣罐。壓縮氣體做功時(shí)，高壓氣體帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，將高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)換為曲軸機(jī)械能，供給汽車其他部分。

如圖2所示，ecu控制第一離合1的流程為：當(dāng)汽車加速度大于0.04g并持續(xù)0.5秒時(shí)，ecu進(jìn)入控制狀態(tài)，汽車加速度大于零且飛輪儲(chǔ)能未達(dá)到下限時(shí)或汽車加速度小于零且飛輪儲(chǔ)能未達(dá)到上限時(shí)，第一離合器接合，不滿足條件時(shí)，第一離合器斷開。

如圖3所示，在回收汽車能量時(shí)，汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為飛輪動(dòng)能，在汽車加速時(shí)，飛輪動(dòng)能轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)能；飛輪中儲(chǔ)存的能量通過氣體壓縮轉(zhuǎn)化為高壓氣體的內(nèi)能保存；汽車需要能量時(shí)，高壓的壓縮氣體對(duì)外做功轉(zhuǎn)化為曲軸的機(jī)械能，曲軸的機(jī)械能供給給汽車使用，在壓縮氣體做功過程中，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣熱能預(yù)熱氣體，提高做功效率。

采用上述系統(tǒng)進(jìn)行能量回收儲(chǔ)存的步驟如下：當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，ecu電控裝置收到制動(dòng)踏板傳感器的信息后，控制第一離合器接合，使減速箱轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)飛輪儲(chǔ)能裝置的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，飛輪吸收汽車的動(dòng)能并轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存，制動(dòng)后，制動(dòng)氣室中的低壓氣體通過回收氣管進(jìn)入低壓氣罐中；當(dāng)汽車加速時(shí)，ecu電控裝置收到油門踏板傳感器的信息后，第一離合器接合，飛輪將儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化成飛輪的動(dòng)能反饋給變速箱轉(zhuǎn)軸，輔助車輛加速；當(dāng)ecu電控裝置收到飛輪轉(zhuǎn)速傳感器的信息后，判斷飛輪能量到達(dá)上限時(shí)，第一離合器斷開，第二離合器閉合，飛輪帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活塞向上移動(dòng)壓縮空氣，高壓氣罐的第一氣口打開，壓縮氣體通過第一進(jìn)氣管進(jìn)入高壓氣罐儲(chǔ)存；當(dāng)汽車需要能量時(shí)，ecu電控裝置打開第一電磁閥，高壓氣罐中的壓縮氣體經(jīng)換熱器加熱后進(jìn)入氣壓轉(zhuǎn)換裝置中，帶動(dòng)活塞下移做功，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，供給飛輪儲(chǔ)能裝置或直接通過第三離合器閉合供給汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；壓縮氣體做功后，第二電磁閥打開，低壓氣體通過補(bǔ)氣管進(jìn)入低壓氣罐中，以備下次空氣壓縮使用；當(dāng)高壓氣罐中氣壓不足時(shí)，ecu電控裝置收到第一氣壓傳感器的信息后，第三離合器接合，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活塞向上移動(dòng)壓縮空氣，高壓氣罐的第一氣口打開，壓縮氣體通過第一進(jìn)氣管進(jìn)入高壓氣罐儲(chǔ)存，以供給下次制動(dòng)使用。

以上的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。