CN101722943A - 纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有的纯电动汽车起步加速过程电流过大导致能量浪费以及蓄电池组循环使用寿命缩短的缺点，公开了一种纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置。该装置能够把纯电动汽车制动过程中的动能储存起来，在起步加速过程中把所储存的能量释放出来，使汽车起步加速到一定速度。本装置包括液压能/机械能传递及转换装置、液压传动装置、液压储能装置、液压系统过压保护装置、手动卸压装置和电控装置。通过在纯电动汽车上安装纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，能够达到延长纯电动汽车蓄电池组循环使用寿命、节省电能、提高车辆续驶里程的目的。

Description

纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置

技术领域

本发明涉及一种纯电动汽车制动能量再生装置，尤其是一种利用液压储能技术对纯电动汽车的制动能量进行回收，而在起步加速阶段利用所储存的液压能使纯电动汽车起步加速到一定车速后再起动驱动电动机的装置。属于电动汽车技术领域。

背景技术

市区中运行的小型纯电动汽车由于受数目众多的交通信号灯及交通拥挤的限制，迫使其频繁制动停车、起步加速。为了提高能源的利用率，目前纯电动汽车通常是采取在制动减速阶段把电动机作为发电机，利用蓄电池组吸收制动能量。但是制动过程中的蓄电池组大电流充电是蓄电池组过早损坏的主要原因。另外，电池组瞬时吸收制动能量的能力有限，只有25％的制动能量能被电池组吸收。

目前纯电动汽车起步加速都是直接采用蓄电池组给电动机供电的方式。而在起步加速过程中的大电流放电又是导致蓄电池组过早损坏的另一重要原因。西班牙的J.J.Esperilla和日本的Kazuo Onda等人在2006年的研究表明：蓄电池的大电流充放电，将极大地加速蓄电池的能量损耗和缩短使用寿命。德国Eckhard Karden等人研究结果也表明，电动汽车在加速过程中，最大电流高达450A。如此高的放电电流，对蓄电池的寿命影响极大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有纯电动汽车制动能量再生技术中存在的蓄电池过早损坏的弊端，而提供一种利用液压储能方法对纯电动汽车制动过程中的动能进行回收，而在起步加速阶段把所储存的液压能释放出来，用以驱动纯电动汽车的一种装置。

本发明的技术方案是：

所述的机械能/液压能传递及转换装置，包括后轮(或前轮)1，后桥(或前桥)5，主传动轴6，主传动齿轮7，从传动齿轮25，离合器19，副传动轴26，离合器19，副传动轴28，定量液压泵/马达22组成。主传动齿轮7安装在主传动轴6上，主传动齿轮7和从传动齿轮25相互啮合，从传动齿轮25安装在副传动轴26上，副传动轴28的一端与泵/马达22相连，离合器19连接副传动轴26和副传动轴28，副传动轴28与泵/马达22相连接。

所述的液压传动装置，包括常闭阀1701，常闭阀1702，常闭阀1703，单向阀13，泵/马达22，低压油箱14。常闭阀1701的一端通过高压管路连接泵/马达22的出口和单向阀的进油口，另一端通过低压管路连接低压油箱14。常闭阀1702的一端通过高压管路连接泵/马达22的入口和常闭阀1703的一端，另一端通过低压管路连接低压油箱14。高压蓄能器3通过高压管路连接常闭阀1703的一端。

所述的液压系统过压保护装置，包括溢流阀4。溢流阀4前端通过高压管路与高压蓄能器3端口相连接，后端通过低压管路与低压油箱14连接。

所述的液压储能装置装置，包括高压蓄能器3和低压油箱14。

所述的手动卸压装置包括截止阀18。截止阀18的一端通过高压管路与高压蓄能器3相连接，另一端通过低压管路与低压油箱14连接。

所述的电控装置，包括车速传感器27，双刀双掷开关9，电机运行开关11，晶闸管15，霍尔效应传感器23，制动开关31，后退开关34，继电器20，蓄能器高压显示灯36，蓄能器低压显示灯37，控制器CPU 35和蓄能器压力传感器2组成。车速传感器27安装在副传动轴26上，霍尔效应传感器23与加速踏板24上的磁极位置相对应，继电器20控制双刀双掷开关9。所述的电控装置中的霍尔传感器23安装在加速踏板24的附近，制动开关31与制动踏板30相连，后退开关34直接与控制系统CPU相连，，三极管21与控制继电器20相连，三极管16与常闭阀1701相连，三极管32与常闭阀1702相连，三极管33与常闭阀1703相连，控制系统CPU 35与相关的传感器相连接，蓄能器高压显示灯36、蓄能器低压显示灯37、电机运行开关11和后退开关34安装在仪表面板上，蓄能器压力传感器2安装在高压蓄能器3的液压出口阀上，双刀双掷开关9和晶闸管15安装在控制系统PCB板上

本发明的有益效果：

本发明能够把纯电动汽车制动过程中的动能以液压能的形式储存起来，从而避免能量的浪费；在起步加速过程中把所储存的液压能释放出来，使纯电动汽车加速到一定速度后，再起动电动机，避免蓄电池的大电流放电，达到延长蓄电池循环使用寿命的目的。

附图说明

图1是纯电动汽车能量回收系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示。

车辆运行时，电机运行开关11是闭合的。离合器19在车辆正常运行的情况下是分离的，当驾驶员踩下离合器踏板29时，离合器19啮合。

车辆运行速度的调节是通过加速踏板24进行的。加速踏板24踩下幅值的大小通过霍尔传感器23反应出来。霍尔传感器23的电压值传到控制器CPU的A/D口。控制器CPU 35根据霍尔传感器23的电压值大小控制晶闸管15的导通程度，控制驱动电机8的通电电流大小，从而达到控制车速的目的。

(一)前进运行工况

电机运行开关11闭合时，当双刀双置开关9位于位置A，离合器19处于断开状态，驱动电机8正转，车辆运行在前进状态。车辆的运行速度大小是通过加速踏板24踩下幅度的大小进行控制。

(二)后退运行工况

电机运行开关11闭合，离合器19处于断开状态，后退开关34按下，控制器CPU 35使三极管21导通，继电器20工作，双刀双置开关9位于位置B，电动机8反转，车辆运行在倒车状态。车辆的倒车速度大小由加速踏板24踩下幅度的大小控制。

(三)能量回收工况

在车辆前进运行工况下，当驾驶员松开加速踏板24，并踩下离合器踏板29和制动踏板30。此时晶闸管15截止，驱动电机的驱动电流为0A，纯电动汽车向前运动的强大惯性依次通过后轮(或前轮)1，后桥(或前桥)5，主传动轴6、主传动齿轮7、从传动齿轮25、副传动轴26、离合器19、副传动轴28传至泵/马达22。此时的制动开关31断开，控制器CPU 35使三极管32导通，常闭阀1702通电，此时的泵/马达22成为泵，开始工作。低压油箱14中的液压油经过打开的常闭阀1702，进入泵/马达22，进入单向阀13，最后进入高压蓄能器3。

假如蓄能器3里的液体压力超过蓄能器额定工作压力时，溢流阀4开启，使一部分高压液压油回到低压油箱14。

假如蓄能器3储存能量已满，此时的驾驶员要继续踩制动踏板30，车辆的原来制动系统吸收完制动能量，直至最后停车。

(四)能量释放工况

在车速小于某一设定值的情况下，驾驶员踩下离合器踏板29，制动踏板30松开，制动开关31闭合，离合器19闭合，此时控制器CPU 35使三极管33和三极管16导通，常闭阀1703和常闭阀1701通电，高压液压油由高压蓄能器3流经打开的常闭阀1703、泵/马达22、打开的常闭阀1701，最后流至低压油箱14。此时的泵/马达为马达，驱动电动汽车前进。

当车速达到或超过某一设定的值时，驾驶员松开离合器踏板29，离合器19断开，控制器CPU 35使三极管33和三极管16断电，常闭阀1703和常闭阀1701截止，完成起步加速过程。

在倒车工况下，不进行能量回收和能量释放。

(五)系统卸压工况

在系统故障的情况下，手动打开截止阀18，高压蓄能器3里的高压油流回低压油箱14，液压系统的压力变为0MPa。

Claims (7)

1.纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，包括液压能/机械能传递及转换装置、液压传动装置、液压储能装置、液压系统过压保护装置、手动卸压装置和电控装置。

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，其特征在于机械能/液压能传递及转换装置包括主传动齿轮(7)，从传动齿轮(25)，离合器(19)，副传动轴(26)，离合器(19)，副传动轴(28)，定量液压泵/马达(22)组成。主传动齿轮(7)安装在主传动轴(6)上，主传动齿轮(7)和从传动齿轮(25)相互啮合，从传动齿轮(25)安装在副传动轴(26)上，副传动轴(28)的一端与泵/马达(22)相连，离合器(19)连接副传动轴(26)和副传动轴(28)。

3.根据权利要求1所述的纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，其特征在于液压传动装置包括常闭阀(1701)，常闭阀(1702)，常闭阀(1703)，单向阀(13)，泵/马达(22)，相关的液压管路。常闭阀(1701)安装在低压油箱(14)和泵/马达(22)的出口之间，常闭阀(1702)安装在低压油箱(14)和泵/马达(22)的入口之间，常闭阀(1703)安装在高压蓄能器(3)的端口和泵/马达(22)的入口之间，单向阀(13)安装在高压蓄能器(3)和泵/马达(22)之间。

4.根据权利要求1所述的纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，其特征在于液压系统过压保护装置包括溢流阀(4)。溢流阀(4)前端与高压蓄能器(3)端口相连接，后端与低压油箱(14)连接。

5.根据权利要求1所述的纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，其特征在于液压储能装置包括高压蓄能器(3)和低压油箱(14)。

6.根据权利要求1所述的纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，其特征在于手动卸压装置包括截止阀(18)。截止阀(18)一端与高压蓄能器(3)端口相连接，另一端与低压油箱(14)连接。

7.根据权利要求1所述的纯电动汽车用液压储能制动能量再生装置，其特征在于电控装置包括车速传感器(27)，双刀双掷开关(9)，电机运行开关(11)，晶闸管(15)，霍尔效应传感器(23)，制动开关(31)，后退开关(34)，继电器(20)，蓄能器高压显示灯(36)，蓄能器低压显示灯(37)，控制器CPU(35)和蓄能器压力传感器(2)组成。车速传感器(27)安装在副传动轴(26)上，霍尔效应传感器(23)与加速踏板(24)上的磁极位置相对应，继电器(20)控制双刀双掷开关(9)。

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