CN104787022B - 一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀 - Google Patents
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Abstract
一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，包括连接体、上阀体和下阀体，连接体安装在上阀体的上方，连接体、上阀体和下阀体形成的腔体内依次设有顶杆座、平衡阀、上腔阀门总成，顶杆座和平衡阀之间设有空气弹簧，空气弹簧进气管通过电控调压阀与气源相连接，顶杆座上连接有加速度传感器，顶杆座上设有顶面，连接体上设有电位器总成，电位器总成设有顶杆，顶杆顶在顶杆座的顶面上，电位器总成的电信号与电控调压阀相连接。本发明在保证提高车辆回收能量的同时，也让驾驶员踩电磁脚阀的脚感更舒适，保证了驾驶员在任何速度行驶时需要紧急刹车都会有合格的制动力进行匹配制动，车辆在最短的时间和距离内平稳的停下来。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车零部件，尤其是涉及一种新能源商用车制动能量回收系统的电磁脚阀。
背景技术
进入21世纪后，世界经济在高速增长的同时，也带来了诸多的环境问题。特别是近几年我国的高频次出现的雾霾天，让与呼吸道相关的疾病频发。所以面对如果恶劣的环境问题，造成污染的相关行业需要深刻反省。具专家统计，造成雾霾天气的主要原因中至少有10％是由于汽车排放，也就是说解决了汽车排放，可以为人们期待的“蓝天”做出10％以上的贡献。也正是因为这个原因我们国家在十二五期间对新能源汽车发布一系列力度非常大的扶持政策。
我国在近五年来，新能源车产量猛增。但是其中大部分是轿车。商用车的产量比较小，特别是纯电动和混合动力。主要原因还是由于电池容量低，无法支持较长距离的连续运行。鉴于上述原因，近些年很多厂家将车辆制动的能量通过特制的系统收集起来转化为电能。特别是针对公交车等商用车经常在城市里运行时，频繁制动的特点开发出了较多的能源回收系统。但大多回收的效率低，回收的能量还不够车辆附件进行使用。
目前，新能源汽车都装有制动能量回馈系统。其原理是在制动过程中回收车辆自身重量所产生的势能，并以电能的形式储存于超级电容之中。该系统运行时，都是通过接收电磁脚阀在制动过程中所产生的一个电压信号来控制系统工作。电磁脚阀是通过装在总阀顶杆上的一个位移传感器来发生一个反映制动踏板工作行程关系的电压信号，系统收集该信号并做出相应的指令。传统的电磁脚阀采用橡胶弹簧和金属弹簧，由于因为新能源汽车增加了空行程而将整个制动的过程变得脚感很重。另外，驾驶员在紧急制动时，电磁脚阀的踏板位移会给发电机一个发电信号，影响行车安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，在空行程工作段，驾驶员的脚感非常舒适，不会因为增加了空行程而将整个制动的过程变得脚感很重；另外驾驶员在制动时，能判断是不是紧急制动，以保证在紧急制动时，发电机不充电，以保证驾驶员在紧急制动时的安全性能。
本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：
一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，包括连接体9、上阀体6和下阀体18，连接体9安装在上阀体6的上方，连接体9、上阀体6和下阀体18形成的腔体内依次设有顶杆座11、平衡阀14、上腔阀门总成5，其特征是顶杆座11和平衡阀14之间设有空气弹簧13，空气弹簧13进气管12通过电控调压阀与气源相连接，顶杆座11上连接有加速度传感器10，顶杆座11上设有顶面21，连接体9上设有电位器总成1，电位器总成1设有顶杆3，顶杆3顶在顶杆座11的顶面21上，电位器总成1的电信号与电控调压阀相连接。通过电位器总成1的电信号来控制电控调压阀，电控调压阀通过空气弹簧进气管12给空气弹簧13充气，充气气压随着顶头3向下位移量的增加而增加。
具体实施时，顶杆座11的底部的轴向设有引出孔，顶杆座11的径向设有与引出孔相通的通孔，空气弹簧13的进气管12通过引出孔与通孔引出到外部。
具体实施时，连接体9上设有电插头2，电位器总成1和加速度传感器10与电插头2相连接。
具体实施时，上阀体设有上腔出气口21a和上腔进气口11a，下阀体设有下腔出气口22a、下腔进气口12a和排气口3a；平衡活塞14上顶设有回复弹簧15，上腔阀门总成5下顶设有阀门回位弹簧16，上腔阀门总成5下设有下腔阀门总成7，下腔阀门总成7顶设有下腔阀门弹簧8。
当车辆运行过程中需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，踏板驱动顶杆座11向下运动，此时电位器总成1的顶头3会随着顶杆座11的运动而伸出，此时电位器总成1输出电信号给电制动系统中的发电机控制器，让发电机开始工作，在驱动轴上形成旋向相反的制动力矩进行制动，同时进行充电(能量回收)，由于该产品为了加长每次制动时充电的时间，本发明加长了顶杆座11的空行程，可以保证车辆只需轻微减速或制动强度不大的时候有更多的制动能量被回收。同时电位器的信号还会输出给电控调压阀，电控调压阀通过空气弹簧进气管12给空气弹簧13充气，充气气压随着顶头3向下位移量的增加而增加。即驾驶员踩制动踏板的行程越长，空气弹簧13被充的气压就越高，可以保证驾驶员制动时，脚感随着制动强度的增加而增加。并且由于空气弹簧13的刚度是柔性，较传统的橡胶弹簧、金属弹簧更舒适。减小了驾驶员的劳动强度。
当制动强度增加时，平衡活塞14“走”完空行程，开始顶到上腔阀口4，上腔阀门总成5被顶开，由11a进气口的气通过打开通道进入到21a。同时上腔阀门总成5向下运动顶到继动活塞17，继动活塞17向下运动打开下腔阀口19，下腔阀门总成7被打开，由12a进气口的气通过打开通道进入到22a。21a和22a输出的气压使制动系统中的膜片分室进行制动。设计要求当21a和22a口输出压力小于0.2MPa时，电位器总成1会持续一个越来越大的电压信号给电动机控制器，不断让电动机进行制动和充电工作。当21a和22a口输出压力大于0.2MPa时，电制动系统会让电位器总成1断电，无信号输出给发电机，此时发电机制动和充电工作停止。(由于此时气压制动力比较大，发电机还参与制动，容易使车轮抱死。虽然电制动系统有ABS电磁阀可以解除抱死，但是多一次抱死对轮毂也会有磨损，为了保证轮毂不必要的磨损特别设计此值作为控制点)
当驾驶员需要紧急刹车时，会快速踩制动踏板，此时安装在顶杆座11上的加速度传感器10会随之快速运动，当顶杆座11移动的加速度超过设定值时，加速度传感器10会输出信号给电制动系统中的ECU，ECU会发出信号给比例继动阀，使比例继动阀迅速线性的输出匹配的制动力，该制动力不一定是最大制动力，因为车辆低速行驶时，碰到紧急情况也会有需要紧急制动，此时匹配的制动力就不需要很大，该过程由ECU控制，并由比例继动阀不断反馈信息到ECU，并达到匹配制动的目的，对车辆进行制动。达到驾驶员需要紧急制动时，不需要将制动踏板踩到底就可以达到紧急制动的效果。本发明采用空气弹簧13进行踩踏力反馈，利用顶杆座11的位移和点位器总成1控制，保证空气弹簧13的反馈力和踩踏力成正比，并且由于空气弹簧13的刚度时柔性的，保证驾驶员踩踏的舒适性。本发明将加速度传感器10集成到顶杆座11上，加速度传感器和顶杆座有很强的随动性，保证了加速度传感器回馈信息更及时，同时也保证了驾驶员在任何速度行驶时需要紧急刹车都会有合格的制动力进行匹配制动，保证车辆在最短的时间和距离内平稳的停下来。
本发明加了产品的空行程(该段空行程阶段，电磁脚阀无气压输出，完全靠发电机进行回馈制动)，在保证满足车辆制动要求的同时，加大了制动回收的能量。又因为该电磁脚阀用空气弹簧替代了传统的橡胶弹簧和金属弹簧，所以在空行程工作段，驾驶员的脚感非常舒适，不会因为增加了空行程而将整个制动的过程变得脚感很重。有了以上措施，可以保证大幅提高车辆回收能量的同时，也让驾驶员踩电磁脚阀的脚感更舒适。同时将加速度传感器集成在电磁脚阀的顶杆座上，可以准确并及时的读取驾驶员踩制动踏板的加速度，此信息反馈给ECU，然后控制比例继动阀进行快速、平稳的制动，确保了驾驶员在紧急制动时的安全性能。本发明采用空气弹簧13进行踩踏力反馈，利用顶杆座11的位移和电位器总成1控制，保证空气弹簧13的反馈力和踩踏力成正比，并且由于空气弹簧13的刚度时柔性的，保证驾驶员踩踏的舒适性。本发明加速度传感器和顶杆座有很强的随动性，保证了加速度传感器回馈信息更及时，同时也保证了驾驶员在任何速度行驶时需要紧急刹车都会有合格的制动力进行匹配制动，保证车辆在最短的时间和距离内平稳的停下来。本发明既能满足车辆在各种工况下的制动要求，又可保证车辆运行的平稳性和车辆制动减速的平滑性，同时又能使制动能量得到最有效的回收，提高整车能量的使用效率。
本发明的有益效果是：本发明保证提高车辆回收能量的同时，也让驾驶员踩电磁脚阀的脚感更舒适，同时加速度传感器和顶杆座有很强的随动性，保证了加速度传感器回馈信息更及时，同时也保证了驾驶员在任何速度行驶时需要紧急刹车都会有合格的制动力进行匹配制动，保证车辆在最短的时间和距离内平稳的停下来。
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1.电位器总成 2.电插头 3.顶头 4.上腔阀口 5.上腔阀门总成 6.上阀体7.下腔阀门总成 8.下腔阀门弹簧 9.连接体 10.加速度传感器 11.顶杆座 12.进气管13.空气弹簧 14.平衡活塞 15.平衡活塞回位弹簧 16.阀门回位弹簧 17.继动活塞 18.下阀体 19.下腔阀口 21、顶面 11a.上腔进气口 12a.下腔进气口 21a.上腔出气口 22a.下腔出气口 3a.排气口
具体实施方式
本发明如图1所示，一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，包括连接体9、上阀体6和下阀体18，连接体9安装在上阀体6的上方，电插头2安装在连接体9的左侧，上阀体设有上腔出气口21a和上腔进气口11a，下阀体设有下腔出气口22a、下腔进气口12a和排气口3a，连接体9、上阀体6和下阀体18形成的腔体内依次设有顶杆座11、平衡阀14、上腔阀门总成5，空气弹簧13安装在顶杆座11和平衡活塞14的中间，要求轴向在静态下无运动间隙，顶杆座11的底部的轴向设有引出孔，顶杆座11的径向设有与引出孔相通的通孔，空气弹簧13的进气管12通过引出孔与通孔引出到外部，空气弹簧13进气管12通过电控调压阀与气源相连接，顶杆座11上连接有加速度传感器10，顶杆座11上设有顶面21，连接体9上设有电位器总成1，电位器总成1的顶杆3与顶杆座11的顶面21紧紧贴紧，电位器总成1的电信号与电控调压阀相连接。连接体9上设有电插头2，电位器总成1和加速度传感器10与电插头2相连接。平衡活塞14上顶设有回复弹簧15，上腔阀门总成5下顶设有阀门回位弹簧16，上腔阀门总成5下设有下腔阀门总成7，下腔阀门总成7顶设有下腔阀门弹簧8。通过电位器总成1的电信号来控制电控调压阀，电控调压阀通过空气弹簧进气管12给空气弹簧13充气，充气气压随着顶头3向下位移量的增加而增加。当车辆运行过程中需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，踏板驱动顶杆座11向下运动，此时电位器总成1的顶头3会随着顶杆座11的运动而伸出，此时电位器总成1输出电信号给电制动系统中的发电机控制器，让发电机开始工作，在驱动轴上形成旋向相反的制动力矩进行制动，同时进行充电(能量回收)，由于该产品为了加长每次制动时充电的时间，本发明加长了顶杆座11的空行程，可以保证车辆只需轻微减速或制动强度不大的时候有更多的制动能量被回收。同时电位器的信号还会输出给电控调压阀，电控调压阀通过空气弹簧进气管12给空气弹簧13充气，充气气压随着顶头3向下位移量的增加而增加。即驾驶员踩制动踏板的行程越长，空气弹簧13被充的气压就越高，可以保证驾驶员制动时，脚感随着制动强度的增加而增加。并且由于空气弹簧13的刚度是柔性，较传统的橡胶弹簧、金属弹簧更舒适。减小了驾驶员的劳动强度。
当制动强度增加时，平衡活塞14“走”完空行程，开始顶到上腔阀口4，上腔阀门总成5被顶开，由11a进气口的气通过打开通道进入到21a。同时上腔阀门总成5向下运动顶到继动活塞17，继动活塞17向下运动打开下腔阀口19，下腔阀门总成7被打开，由12a进气口的气通过打开通道进入到22a。21a和22a输出的气压使制动系统中的膜片分室进行制动。设计要求当21a和22a口输出压力小于0.2MPa时，电位器总成1会持续一个越来越大的电压信号给电动机控制器，不断让电动机进行制动和充电工作。当21a和22a口输出压力大于0.2MPa时，电制动系统会让电位器总成1断电，无信号输出给发电机，此时发电机制动和充电工作停止。
当驾驶员需要紧急刹车时，会快速踩制动踏板，此时安装在顶杆座11上的加速度传感器10会随之快速运动，当顶杆座11移动的加速度超过设定值时，加速度传感器10会输出信号给电制动系统中的ECU，ECU会发出信号给比例继动阀，使比例继动阀迅速线性的输出匹配的制动力(该制动力不一定是最大制动力，因为车辆低速行驶时，碰到紧急情况也会有需要紧急制动，此时匹配的制动力就不需要很大，该过程由ECU控制，并由比例继动阀不断反馈信息到ECU，并达到匹配制动的目的)对车辆进行制动。达到驾驶员需要紧急制动时，不需要将制动踏板踩到底就可以达到紧急制动的效果。本发明采用空气弹簧13进行踩踏力反馈，利用顶杆座11的位移和点位器总成1控制，保证空气弹簧13的反馈力和踩踏力成正比，并且由于空气弹簧13的刚度时柔性的，保证驾驶员踩踏的舒适性。本发明将加速度传感器10集成到顶杆座11上，加速度传感器和顶杆座有很强的随动性，保证了加速度传感器回馈信息更及时，同时也保证了驾驶员在任何速度行驶时需要紧急刹车都会有合格的制动力进行匹配制动，保证车辆在最短的时间和距离内平稳的停下来。
Claims (4)
1.一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，包括连接体(9)、上阀体(6)和下阀体(18)，连接体(9)安装在上阀体(6)的上方，连接体(9)、上阀体(6)和下阀体(18)形成的腔体内依次设有顶杆座(11)、平衡阀(14)、上腔阀门总成(5)，其特征是顶杆座(11)和平衡阀(14)之间设有空气弹簧(13)，空气弹簧(13)进气管(12)通过电控调压阀与气源相连接，顶杆座(11)上连接有加速度传感器(10)，顶杆座(11)上设有顶面(21)，连接体(9)上设有电位器总成(1)，电位器总成(1)设有顶杆(3)，顶杆(3)顶在顶杆座(11)的顶面(21)上，电位器总成(1)的电信号与电控调压阀相连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，其特征是顶杆座(11)的底部的轴向设有引出孔，顶杆座(11)的径向设有与引出孔相通的通孔，空气弹簧(13)的进气管(12)通过引出孔与通孔引出到外部。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，其特征是连接体(9)上设有电插头(2)，电位器总成(1)和加速度传感器(10)与电插头(2)相连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种应用于新能源商用车能量高效回收系统的电磁脚阀，其特征是上阀体设有上腔出气口(21a)和上腔进气口(11a)，下阀体设有下腔出气口(22a)、下腔进气口(12a)和排气口(3a)；平衡活塞(14)上顶设有回复弹簧(15)，上腔阀门总成(5)下顶设有阀门回位弹簧(16)，上腔阀门总成(5)下设有下腔阀门总成(7)，下腔阀门总成(7)顶设有下腔阀门弹簧(8)。
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