CN103241229A - 弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统 - Google Patents

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曲金玉
魏伟
李训明
王儒
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Abstract

本发明公开了一种弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，包括弹性橡胶带蓄能器、齿轮传动箱、制动器、离合器、电控单元、加速踏板开关、制动踏板开关、倒档开关、空档开关、车速传感器、滚筒轴转角起始位置传感器、滚筒轴转角终止位置传感器及液压控制模块，系统能够自动识别汽车行驶状态，并进行汽车前进时制动能量回收控制、前进起步时制动能量释放控制及制动能量保持控制，从而达到降低汽车燃油消耗量和减少排放的目的。

Description

弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，更具体的是说，涉及一种弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统。
背景技术
随着能源需求快速增长与石油资源日渐匮乏矛盾的加剧，节能减排越来越受到全世界的关注。汽车作为必不可少的交通工具，对其能源的节约使用越来越受到人们的关注。汽车在制动过程中，动能与势能均通过制动器的摩擦力以及轮胎与地面的摩擦力转化为热能而浪费掉，不仅降低了制动器与轮胎的使用寿命，而且能源利用率很低。目前，汽车的发动机节油技术及整机匹配技术研究已很深入，却很难大幅度地提高整机的节能效果。
制动能量回收与再生技术能够将汽车的制动能及发动机的多余能量进行回收和存储，并在汽车起动的过程中提供辅助动力，保证发动机工作于高效燃油经济区，很好的处理了汽车起停时能源利用率低，发动机工作区间范围大，排放严重的问题，因此成为研究的热点。
目前的制动能量回收与再生系统中，按储能的方式分主要有：电池储能式、液压储能式、和飞轮储能式，尚没有基于弹性橡胶带蓄能器的，能够自动识别汽车行驶状态和进行汽车前进时制动能量回收控制、起步时制动能量释放控制及制动能量储存控制的汽车制动能量再生控制系统和方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷，充分发挥橡胶带蓄能器结构简单、重量轻、能量转化率高等优点，能够自动判定驾驶员的操作意图和汽车前进、制动、起步状态，实现对汽车前进时制动能量回收控制、前进时制动能量释放控制及制动能量保持控制的弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统。
其技术方案为：一种弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，包括齿轮传动箱、第一离合器、第二离合器、制动器、制动踏板开关、加速踏板开关、空档开关、车速传感器、倒档开关、弹性橡胶带蓄能器、 滚筒轴转角检测端盘、 滚筒轴转角起始位置传感器、 滚筒轴转角终止位置传感器、电控单元、液压控制模块。
其中，齿轮传动箱，用于实现弹性橡胶带蓄能器与汽车的第一万向传动轴、第二万向传动轴的动力传动。
弹性橡胶带蓄能器，用于储存和释放汽车的制动能量。
第一离合器，用于汽车制动能量回收时弹性橡胶带蓄能器与齿轮传动箱的动力传动控制。
第二离合器，用于汽车起步时弹性橡胶带蓄能器与齿轮传动箱的动力传动控制。 
制动器，用于弹性橡胶带蓄能器的制动能时保持控制。
加速踏板开关，用于检测驾驶员是否踏下加速踏板。
制动踏板开关，用于检测驾驶员是否踏下制动踏板。
倒档开关，用于检测汽车是否处于倒车档位。
空档开关，用于检测汽车是否处于空档档位。
车速传感器，用于测定汽车行驶速度。
滚筒轴转角检测端盘，用于显示滚筒转过的角度。
滚筒轴转角起始位置传感器，用于检测蓄能器是否释放完存储能量。
滚筒轴转角终止位置传感器，用于检测蓄能器是否储存满能量。
所述电控单元,采用单片机，其输入端连接滚筒轴转角起始位置传感器、滚筒轴转角终止位置传感器、制动踏板开关、加速踏板开关、空档开关、车速传感器、倒档开关，用于识别汽车的前进行驶状态、前进起步状态及判断汽车的行驶车速及驾驶员的起步与制动意图，进而计算弹性橡胶带蓄能器中储存的弹性势能；其输出端连接液压控制模块的第一电磁换向阀电磁线圈、第二电磁换向阀电磁线圈、第三电磁换向阀电磁线圈，用于进行汽车前进时制动能量回收控制、前进时制动能量释放控制及制动能量保持控制。
所述液压控制模块，包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀及第三电磁换向阀；其中，第一电磁换向阀的A油口接第一离合器的进油口，第二电磁换向阀的A油口接第二离合器的进油口，第三电磁换向阀的A油口接制动器的进油口，油箱的进油口同时接第一电磁换向阀的T油口、第二电磁换向阀的T油口、第三电磁换向阀的T油口和溢流阀的出油口，单向阀的出油口同时接第一电磁换向阀的P油口、第二电磁换向阀的P油口和第三电磁换向阀的P油口，单向阀的进油口与溢流阀的进油口同时接液压泵的出油口，液压泵的进油口接油滤器的出油口，油滤器的进油口接油箱的出油口。
本发明与现有技术相比，其优点是：
（1）本发明的弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，可自动识别驾驶员的前进、制动和起步意图，检测汽车行驶速度和弹性橡胶带蓄能器中储存的弹性势能的状态；
（2）本发明的弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，可实现汽车前进时制动能量回收控制、前进时制动能量释放控制及制动能量保持控制，从而达到节能减排的目的；
（3）本发明的弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，可减小制动器摩损，延长制动器使用寿命，改善汽车的制动效能。
附图说明
图1是本发明实施例的控制系统结构示意图。
图2是本发明实施例中滚筒轴转角检测端盘结构示意图。
图中：1.第一万向传动轴  2.第二万向传动轴  3.汽车变速箱  4.主减速器   100.齿轮传动箱  101.第一离合器  102.第二离合器  103.制动器  200.弹性橡胶带蓄能器  201.滚筒轴转角检测端盘  201a.滚筒轴转角检测凸块  202. 滚筒轴转角起始位置传感器   203.滚筒轴转角终止位置传感器  300.电控单元  301.制动踏板开关  302.点火开关  303.加速踏板开关  304.空挡开关  305.车速传感器  306.倒档开关  400.液压控制模块  401.第一电磁换向阀  401a.第一电磁换向阀电磁线圈 402.第二电磁换向阀  402a.第二电磁换向阀电磁线圈  403.第三电磁换向阀  403a.第三电磁换向阀电磁线圈  404.单向阀  405.溢流阀 406.液压泵 407.油滤器  408.油箱
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细描述。
一种弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，包括齿轮传动箱100、第一离合器101、第二离合器102、制动器103、制动踏板开关301、加速踏板开关303、空档开关304、车速传感器305、倒档开关306、弹性橡胶带蓄能器200、 滚筒轴转角检测端盘201、 滚筒轴转角起始位置传感器202、 滚筒轴转角终止位置传感器203、电控单元300、液压控制模块400。
齿轮传动箱100，用于实现弹性橡胶带蓄能器200与汽车的第一万向传动轴1、第二万向传动轴2的动力传动。
弹性橡胶带蓄能器200，用于储存和释放汽车的制动能量，当汽车进行制动能量回收时，弹性橡胶带蓄能器200储能，当汽车进行起步时，弹性橡胶带蓄能器200释放能量。
第一离合器101，用于汽车制动能量回收时弹性橡胶带蓄能器200与齿轮传动箱100的动力传动控制，当弹性橡胶带蓄能器200进行制动能量保持控制时，第一离合器101分离，当弹性橡胶带蓄能器200进行制动能量回收控制时，第一离合器101结合。 
第二离合器102，用于汽车前进起步时弹性橡胶带蓄能器200与齿轮传动箱100的动力传动控制，当弹性橡胶带蓄能器200进行制动能量保持控制时，第二离合器102分离，当弹性橡胶带蓄能器200进行制动能量释放控制时，第二离合器102结合。 
制动器103，用于弹性橡胶带蓄能器200的制动能量保持控制，当弹性橡胶带蓄能器200进行制动能量保持控制时，制动器103制动，当弹性橡胶带蓄能器200进行制动能量回收或制动能量释放时，制动器103不制动。
制动踏板开关301，用于检测驾驶员是否踏下制动踏板，当制动踏板被踏下时，制动踏板开关301闭合，当制动踏板未被踏下时，制动踏板开关301断开。
加速踏板开关303，用于检测驾驶员是否踏下加速踏板，当加速踏板被踏下时，加速踏板开关303闭合，当加速踏板未被踏下时，加速踏板开关303断开。
空档开关304，用于检测汽车是否处于空档档位，当驾驶员将汽车挂于空档时，空档开关304闭合，当驾驶员未将汽车挂于空档时，空档开关304断开。
车速传感器305，用于测定汽车行驶速度。
倒档开关306，用于检测汽车是否处于倒车档位，当驾驶员将汽车挂于倒档时，倒档开关306闭合，当驾驶员未将汽车挂于倒档时，倒档开关306断开。
滚筒轴转角检测端盘201，用于显示滚筒转过的角度。
滚筒轴转角起始位置传感器202，用于检测弹性橡胶带蓄能器200是否释放完存储能量。
滚筒轴转角终止位置传感器203，用于检测弹性橡胶带蓄能器200是否储存满能量。
滚筒轴转角检测端盘201通过键固定连接到弹性橡胶带蓄能器200滚筒轴的一端上，当弹性橡胶带蓄能器200处于初始位置时，滚筒轴转角检测凸块201a正好对准滚筒轴转角起始位置传感器202，该初始位置为弹性橡胶带蓄能器200存储的弹性势能释放终了的位置，此时，滚筒轴转角起始位置传感器202能检测到滚筒初始位置信号；当滚筒轴转角检测端盘201在滚筒轴带动下转过一定角度，滚筒轴转角检测凸块201a对准滚筒轴转角终止位置传感器203时，该终止位置为弹性橡胶带蓄能器200蓄能终了的位置，此时，滚筒轴转角终止位置传感器203能检测到滚筒终止位置信号。
所述电控单元300,采用单片机，其输入端连接滚筒轴转角起始位置传感器202、滚筒轴转角终止位置传感器203、制动踏板开关301、加速踏板开关303、空档开关304、车速传感器305、倒档开关306，用于识别汽车的前进行驶状态、前进起步状态及判断汽车的行驶车速及驾驶员的起步与制动意图，进而计算弹性橡胶带蓄能器200中储存的弹性势能；其输出端连接液压控制模块400的第一电磁换向阀电磁线圈401a、第二电磁换向阀电磁线圈402a、第三电磁换向阀电磁线圈403a，用于进行汽车前进时制动能量回收控制、前进时制动能量释放控制及制动能量保持控制。
所述液压控制模块400，包括第一电磁换向阀401、第二电磁换向阀402及第三电磁换向阀403；其中，第一电磁换向阀401的A油口接第一离合器101的进油口，第二电磁换向阀402的A油口接第二离合器102的进油口，第三电磁换向阀403的A油口接制动器103的进油口，油箱408的进油口同时接第一电磁换向阀401的T油口、第二电磁换向阀402的T油口、第三电磁换向阀403的T油口和溢流阀405的出油口，单向阀404的出油口同时接第一电磁换向阀401的P油口、第二电磁换向阀402的P油口和第三电磁换向阀403的P油口，单向阀404的进油口与溢流阀405的进油口同时接液压泵406的出油口，液压泵406的进油口接油滤器407的出油口，油滤器407的进油口接油箱408的出油口。
控制系统进行汽车制动能量回收控制、制动能量释放控制及制动能量保持控制的工作过程为。
在汽车进行前进行驶制动能量回收过程中，电控单元300使第一电磁换向阀电磁线圈401a和第三电磁换向阀电磁线圈403a通电，变换第一电磁换向阀401和第三电磁换向阀403的工作位置，通向制动器103的高压油路被截断,制动器103通向油箱的回油路被接通，制动器103的工作活塞在回位弹簧的作用下复位，活塞腔中的液压油经回油路流回油箱408，制动器103处于非制动状态，同时，通向第一离合器101的高压油路被接通，第一离合器101通向油箱408的回油路被截断，第一离合器101处于接合状态，汽车前进制动时的动能由车轮通过主减速器4、第一万向传动轴1、第一离合器101、齿轮传动箱100、第二万向传动轴2转换成弹性橡胶带的弹性势能储存到弹性橡胶带蓄能器200中。 
在汽车进行前进起步制动能量释放过程中，电控单元300使第二电磁换向阀电磁线圈402a和第三电磁换向阀电磁线圈403a通电，变换第二电磁换向阀402和第三电磁换向阀403的工作位置，通向制动器103的高压油路被截断,制动器103通向油箱408的回油路被接通，制动器103的工作活塞在回位弹簧的作用下复位，活塞腔中的液压油经回油路流回油箱408，制动器103处于非制动状态，同时，通向第二离合器102的高压油路被接通，第二离合器102通向油箱408的回油路被截断，第二离合器102处于接合状态；弹性橡胶带蓄能器200中储存的弹性势能通过第二万向传动轴2、齿轮传动箱100、第二离合器102、第一万向传动轴1和主减速器4转换成汽车驱动轮的动能，从而驱动汽车前进起步。
当汽车处于制动能量保持过程时，电控单元300使第一电磁换向阀电磁线圈401a、第二电磁换向阀电磁线圈402a和第三电磁换向阀电磁线圈403a均不通电，第一电磁换向阀401、第二电磁换向阀402和第三电磁换向阀403均处于常态工作位置，此时通向制动器103的高压油路被接通,制动器103通向油箱408的回油路被截断，制动器103处于制动状态，不能够向弹性橡胶带蓄能器200中储存能量，也不能够释放弹性橡胶带蓄能器200中储存的能量。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，包括齿轮传动箱(100)、第一离合器(101)、第二离合器(102)、制动器(103)、制动踏板开关(301)、加速踏板开关(303)、空档开关(304)、车速传感器(305)、倒档开关(306)，其特征在于：
它还包括：弹性橡胶带蓄能器(200)、 滚筒轴转角检测端盘(201)、 滚筒轴转角起始位置传感器(202)、 滚筒轴转角终止位置传感器(203)、电控单元(300)、液压控制模块(400)；
所述电控单元(300),采用单片机，其输入端连接滚筒轴转角起始位置传感器(202)、滚筒轴转角终止位置传感器(203)、制动踏板开关(301)、加速踏板开关(303)、空档开关(304)、车速传感器(305)、倒档开关(306)，其输出端连接液压控制模块(400)的第一电磁换向阀电磁线圈(401a)、第二电磁换向阀电磁线圈(402a)、第三电磁换向阀电磁线圈(403a)。
2.如权利要求1所述弹性橡胶带蓄能器式汽车制动能量再生控制系统，其特征在于：所述液压控制模块(400)，包括第一电磁换向阀(401)、第二电磁换向阀(402)及第三电磁换向阀(403)；其中，第一电磁换向阀(401)的A油口接第一离合器(101)的进油口，第二电磁换向阀(402)的A油口接第二离合器(102)的进油口，第三电磁换向阀(403)的A油口接制动器(103)的进油口，油箱(408)的进油口同时接第一电磁换向阀(401)的T油口、第二电磁换向阀(402)的T油口、第三电磁换向阀(403)的T油口和溢流阀(405)的出油口，单向阀(404)的出油口同时接第一电磁换向阀(401)的P油口、第二电磁换向阀(402)的P油口和第三电磁换向阀(403)的P油口，单向阀(404)的进油口与溢流阀(405)的进油口同时接液压泵(406)的出油口，液压泵(406)的进油口接油滤器(407)的出油口，油滤器(407)的进油口接油箱(408)的出油口。
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