CN103273918B - 一种汽车动能回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车动能回收系统及方法。该系统包括设置在汽车的制动踏板下方的压力传感器、控制器、离合装置和用于将动能转化为势能并存储的储能装置；所述压力传感器用于检测驾驶员脚踏制动踏板的压力，并将得到的压力信号发送给所述控制器；所述控制器接收到所述压力信号，并根据所述压力信号将得到的连接指令发送给所述离合装置；所述离合装置接收到所述连接指令，并根据所述连接指令将所述储能装置与汽车的旋转轴连接；所述压力传感器和所述离合装置分别与所述控制器电连接。使用该系统及方法，可以回收汽车制动过程中的动能，减少汽车制动时动能以内能的形式消耗，节约能源，减少燃油的消耗。

Description

一种汽车动能回收系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车动能回收系统及方法。

背景技术

汽车燃油价格越来越高，能源危机不断凸显，节能省油显得格外重要。然而汽车在制动过程中，刹车盘产生的压力使汽车的动能转化为汽车的内能，并主要以热量的形式消耗。目前没有一种回收该动能的装置，使得汽车的动能在制动过程中被浪费，浪费能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车动能回收系统及方法，以解决上述问题。

一种汽车动能回收系统，包括设置在汽车的制动踏板下方的压力传感器、控制器、离合装置和用于将动能转化为势能并存储的储能装置；所述压力传感器用于检测驾驶员脚踏制动踏板的压力，并将得到的压力信号发送给所述控制器；所述控制器接收到所述压力信号，并根据所述压力信号将得到的连接指令发送给所述离合装置；所述离合装置接收到所述连接指令，并根据所述连接指令将所述储能装置与汽车的旋转轴连接；所述压力传感器和所述离合装置分别与所述控制器电连接。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：在汽车制动过程中，驾驶员脚踏制动踏板，制动踏板受压后向下移动，由于压力传感器设置在制动踏板的下方，压力传感器检测制动踏板的压力，并将得到的压力信号发送给控制器。控制器接收到该压力信号后，向离合装置发送得到的连接指令，离合装置接收到该连接指令后，将储能装置与汽车的旋转轴连接。即汽车在制动时，旋转轴继续旋转，旋转的动能传递给储能装置，储能装置将动能转化为势能并存储，实现汽车制动时的动能回收，减少汽车动能以内能的形式消耗，节约能源。

附图说明

图1为本发明实施例的汽车动能回收系统的系统图；

图2为本发明实施例的汽车动能回收系统的结构图；

图3为本发明实施例的储能装置的俯视图；

图4为本发明实施例的储能装置的侧视图；

图5为本发明实施例的圆柱的结构图；

图6为本发明实施例的汽车动能回收方法的步骤图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1所示一种汽车动能回收系统，包括设置在汽车的制动踏板下方的压力传感器101、控制器103、离合装置104和用于将动能转化为势能并存储的储能装置105；所述压力传感器101用于检测驾驶员脚踏制动踏板的压力，并将得到的压力信号发送给所述控制器103；所述控制器103接收到所述压力信号，并根据所述压力信号将得到的连接指令发送给所述离合装置104；所述离合装置104接收到所述连接指令，并根据所述连接指令将所述储能装置105与汽车的旋转轴连接；所述压力传感器101和所述离合装置104分别与所述控制器103电连接。

即在汽车制动过程中，驾驶员脚踏制动踏板，制动踏板受压后向下移动，由于压力传感器101设置在制动踏板的下方，压力传感器101检测制动踏板的压力，并将得到的压力信号发送给控制器103。控制器103接收到该压力信号后，向离合装置104发送得到的连接指令，离合装置104接收到该连接指令后，将储能装置105与汽车的旋转轴连接。即汽车在制动时，旋转轴继续旋转，旋转的动能传递给储能装置105，储能装置105将动能转化为势能并存储，实现汽车制动时的动能回收，减少汽车动能以内能的形式消耗，节约能源。其中控制器可以采用行车电脑ECU或者采用其它具有运算逻辑功能的处理器。

具体地，如图2所示，所述离合装置104包括第一齿轮组211、第一电磁阀和第一轴210；所述第一齿轮组211设置的输出端与所述第一轴210的一端连接；所述第一电磁阀与所述控制器103电连接，用于接收所述控制器103发送的连接指令，并根据所述连接指令，将所述第一齿轮组211设置的输入端与汽车的旋转轴连接；所述第一轴210的另一端与所述储能装置105连接。

其中，第一齿轮组211设置的输出端可以为一个输出齿轮，与此同时，第一轴210上设置有与该输出齿轮配合的齿轮，使输出齿轮的动能传递到第一轴210上。相应地，第一齿轮组211设置的输入端可以为一个输入齿轮，与此同时，汽车的旋转轴上设置有该输入齿轮配合的齿轮，当第一电磁阀接收到控制器发送的连接指令后，第一电磁阀得电，使输入齿轮沿着轴向移动到与汽车旋转轴上的齿轮配合的位置，从而实现将汽车旋转轴的动能传递到该输入齿轮上，并由第一齿轮组传递到输出齿轮上。当然，该第一齿轮组、第一电磁阀及第一轴之间的连接关系和工作原理还可以为其它任意的方式。

进一步，该系统还包括设置在汽车的旋转轴上的转速传感器102；所述转速传感器102与所述控制器103电连接，用于检测汽车的旋转轴的转速，并将得到的转速信号发送给所述控制器103。在汽车制动的同时，转速传感器102将检测得到的转速信号发送给控制器103，直至汽车停止，即转速为零。或者压力传感器检测的压力为零时，即驾驶员停止踩制动踏板，汽车停止。

进一步，所述离合装置104还包括设置在所述第一轴210与所述储能装置105之间的变速箱209和第四轴208；所述变速箱209的输入端与所述第一轴210连接，输出端与所述第四轴208的一端连接；所述变速箱209与所述控制器103电连接，用于接收所述控制器根据所述压力信号及转速信号得到的变速比信号，并根据所述变速比信号调节变速比；所述第四轴208的另一端与所述储能装置105连接。

由于转速的快慢及压力的大小会对该系统中各个零部件产生的承载力的大小有影响。例如转速快、压力大时，对零部件产生的承载力相应地会大，如果该承载力超过零部件本身的承载能力，则会影响零部件的使用寿命，更严重的会造成零部件的损坏。因此，该系统包括变速箱209。变速箱209的输入端连接有第一轴210，输出端连接有第四轴208，而第四轴208还连接有储能装置105，变速箱209可以将第一轴210的转速调整后传递给第四轴208，避免储能装置承受过大的承载力。若转速快、压力大，则控制器得到的变速比信号中包含的变速比小；若转速慢、压力小，则控制器得到的变速比信号中包含的变速比大。

具体地，为了将动能转化为势能并存储，如图3、图4和图5所示，所述储能装置105包括壳体301和设置在所述壳体301内的圆管303、固定轴304、第四电磁阀305和涡旋弹簧302；所述固定轴304嵌入所述圆管303内，所述固定轴304与所述圆管303通过轴承配合；所述圆管303的一端与所述第四电磁阀305固定连接，另一端设置有第一卡齿502；所述壳体301的底部设置有与所述圆管303的第一卡齿502卡接的第二卡齿402；所述涡旋弹簧302的中心轴与所述圆管303的中心轴同轴，且一端与所述圆管303的外侧壁固定连接，另一端与所述壳体301的内侧壁固定连接；所述第四电磁阀305与所述控制器103电连接，用于接收所述控制器103发送的连接指令，并根据所述连接指令，与所述第四轴固定连接。其中第一卡齿502可以包括如图5所示的四个卡齿，对应地，第二卡齿402也包括四个卡齿。

另外，为了进一步地提高该装置的电气化程度，可以采用电磁阀替代第一卡齿502和第二卡齿402。即采用电磁阀将圆管303与壳体301固定，实现储能。当需要放能时，电磁阀将圆管303与壳体301分离，实现放能。

即第四电磁阀305接收所述控制器103发送的连接指令后，第四继电器305与所述第四轴208之间产生吸引力，第四继电器305会向所述第四轴208移动并固定连接，同时圆管303的底部设置的第一卡齿502与壳体301的第二卡齿402脱离。由于第四继电器305还与圆管303的一端固定连接，则第四轴208的转速传递给圆管303。圆管303的外侧板连接有涡旋弹簧302，旋转的圆管303将涡旋弹簧302收缩，实现将圆管的动能转化为涡旋弹簧的势能。在汽车制动结束后，转速传感器检测到转速为零，或压力传感器检测到压力为零时，控制器会向第四继电器发送储能指令，第四继电器接收到该储能指令后，第四继电器失电并与第四轴脱离，第四继电器及圆柱会向远离第四轴的方向移动，使圆管303下端的第一卡齿与壳体的第二卡齿卡接，阻止圆管的旋转，避免涡旋弹簧放松，从而实现势能的存储。

优选地，所述储能装置105为三个；所述离合装置还包括第三齿轮组202、第三电磁阀和三根第三轴201；所述第三齿轮组202设置的三个输出端分别与三根所述第三轴201连接；所述第三电磁阀与所述控制器103电连接，用于接收所述控制器103发送的连接指令，并根据所述连接指令，将所述第三齿轮组202设置的输入端与所述第四轴208连接；三根所述第三轴分别与三个所述储能装置连接。采用三个储能装置，其中的一个或者两个可以作为备用储能装置，或者当其中一个储能装置达到最大储能时，可以使用其它的储能装置继续储能。

进一步，所述离合装置还包括设置在所述第四轴208与所述第三齿轮组之间的第二齿轮组205、第二电磁阀、第二轴206和第五轴204；所述第二齿轮组205设置的第一输出端与所述第二轴206的一端连接；所述第二电磁阀与所述控制器103电连接；所述第二电磁阀用于接收所述控制器103发送的连接指令，并根据所述连接指令，将所述第二齿轮组205设置的输入端与所述第四轴208连接；或所述第二电磁阀用于接收所述控制器103发送的放能指令，并根据所述放能指令，将所述第二齿轮组205设置的第二输出端与所述第五轴204的一端连接；所述第二轴206的另一端与所述第三齿轮组202连接；所述第五轴204的另一端与汽车的发电机203连接。

即在储能装置放能时，储能装置中的圆柱旋转带动第三轴旋转，进而带动第二轴旋转。第二电磁阀接收所述控制器发送的放能指令，并根据所述放能指令，将所述第二齿轮组设置的第二输出端与所述第五轴的一端连接，旋转的第二轴通过第二齿轮组，将旋转的动能传递给第五轴，从而带动汽车的发电机发电。发电机产生的电能可以输送给蓄电池蓄能，也可以输送给汽车的电动机启动，从而带动汽车行驶，进而减少汽车燃油的消耗。

另外，本发明实施例还提供一种使用上述汽车动能回收系统的回收方法，如图6所示，该方法包括如下步骤：

601，持续检测驾驶员脚踏制动踏板的压力，并得到压力信号；

602，接收所述压力信号，并根据所述压力信号得到连接指令和测速指令；

603，接收所述测速指令并检测汽车的旋转轴的转速，得到转速信号；

604，接收所述转速信号，并根据所述转速信号及压力信号得到变速比信号；

605，接收所述变速比信号，并根据所述变速比信号调节变速比；

606，接收所述连接指令，并根据所述连接指令将储能装置与汽车的旋转轴连接，实现汽车动能的回收；

607，接收所述控制器发送的放能指令，并根据所述放能指令，将回收的能力释放给汽车的发电机发电。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车动能回收系统，其特征在于，包括设置在汽车的制动踏板下方的压力传感器、控制器、离合装置和用于将动能转化为势能并存储的储能装置；

所述压力传感器用于检测驾驶员脚踏制动踏板的压力，并将得到的压力信号发送给所述控制器；

所述控制器接收到所述压力信号，并根据所述压力信号将得到的连接指令发送给所述离合装置；

所述离合装置接收到所述连接指令，并根据所述连接指令将所述储能装置与汽车的旋转轴连接；

所述压力传感器和所述离合装置分别与所述控制器电连接；

其中，所述离合装置包括设置在第一轴与所述储能装置之间的变速箱和第四轴；

所述变速箱的输入端与所述第一轴连接，输出端与所述第四轴的一端连接；所述变速箱与所述控制器电连接，用于接收所述控制器根据所述压力信号及转速信号得到的变速比信号，并根据所述变速比信号调节变速比；

所述第四轴的另一端与所述储能装置连接所述储能装置包括壳体和设置在所述壳体内的圆管、固定轴、第四电磁阀和涡旋弹簧；

所述固定轴嵌入所述圆管内；所述固定轴与所述圆管通过轴承配合；

所述圆管的一端与所述第四电磁阀固定连接，另一端设置有第一卡齿；

所述壳体的底部设置有与所述圆管的第一卡齿卡接的第二卡齿；

所述涡旋弹簧的中心轴与所述圆管的中心轴同轴，且一端与所述圆管的外侧壁固定连接，另一端与所述壳体的内侧壁固定连接；

所述第四电磁阀与所述控制器电连接，用于接收所述控制器发送的连接指令，并根据所述连接指令，与所述第四轴固定连接。

2.如权利要求1所述的汽车动能回收系统，其特征在于，所述离合装置包括第一齿轮组、第一电磁阀和第一轴；

所述第一齿轮组设置的输出端与所述第一轴的一端连接；

所述第一电磁阀与所述控制器电连接，用于接收所述控制器发送的连接指令，并根据所述连接指令，将所述第一齿轮组设置的输入端与汽车的旋转轴连接；

所述第一轴的另一端与所述储能装置连接。

3.如权利要求1所述的汽车动能回收系统，其特征在于，还包括设置在汽车的旋转轴上的转速传感器；

所述转速传感器与所述控制器电连接，用于检测汽车的旋转轴的转速，并将得到的转速信号发送给所述控制器。

4.如权利要求2所述的汽车动能回收系统，其特征在于，所述储能装置为三个；所述离合装置还包括第三齿轮组、第三电磁阀和三根第三轴；

所述第三齿轮组设置的三个输出端分别与三根所述第三轴连接；

所述第三电磁阀与所述控制器电连接，用于接收所述控制器发送的连接指令，并根据所述连接指令，将所述第三齿轮组设置的输入端与所述第四轴连接；

三根所述第三轴分别与三个所述储能装置连接。

5.如权利要求4所述的汽车动能回收系统，其特征在于，所述离合装置还包括设置在所述第四轴与所述第三齿轮组之间的第二齿轮组、第二电磁阀、第二轴和第五轴；

所述第二齿轮组设置的第一输出端与所述第二轴的一端连接；

所述第二电磁阀与所述控制器电连接；所述第二电磁阀用于接收所述控制器发送的连接指令，并根据所述连接指令，将所述第二齿轮组设置的输入端与所述第四轴连接；或所述第二电磁阀用于接收所述控制器发送的放能指令，并根据所述放能指令，将所述第二齿轮组设置的第二输出端与所述第五轴的一端连接；

所述第二轴的另一端与所述第三齿轮组连接；

所述第五轴的另一端与汽车的发电机连接。

6.一种使用如权利要求1～5中任一项所述汽车动能回收系统的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

持续检测驾驶员脚踏制动踏板的压力，并得到压力信号；

接收所述压力信号，并根据所述压力信号得到连接指令；

接收所述连接指令，并根据所述连接指令将储能装置与汽车的旋转轴连接，实现汽车动能的回收。

7.如权利要求6所述的回收方法，其特征在于，在接收所述压力信号，并根据所述压力信号得到连接指令的同时，还包括：

根据所述压力信号得到测速指令；

接收所述测速指令并检测汽车的旋转轴的转速，得到转速信号；

接收所述转速信号，并根据所述转速信号及压力信号得到变速比信号；

接收所述变速比信号，并根据所述变速比信号调节变速比。

8.如权利要求6或7所述的回收方法，其特征在于，在汽车动能回收完成之后，还包括；

接收所述控制器发送的放能指令，并根据所述放能指令，将回收的能力释放给汽车的发电机发电。