CN104999908B - 一种电动车制动能量回收再利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动车制动能量回收再利用系统，包括行星齿轮机构、蓄能机构、双齿条架、齿轮固定架以及辅助齿轮，所述行星齿轮机构内设有双向超越离合器；所述双齿条架一端部连接至所述蓄能机构，所述行星齿轮机构与所述辅助齿轮啮合，设于所述双齿条架内设有下齿条及上齿条，所述上齿条与所述辅助齿轮啮合，所述下齿条与所述行星齿轮机构啮合，所述齿轮固定架用于将所述行星齿轮机构及所述辅助齿轮固定于所述电动车上，使得机械能能量充分回收再利用。

Description

一种电动车制动能量回收再利用系统

技术领域

本发明涉及一种能量回收再利用系统，特别指一种电动车制动能量回收再利用系统。

背景技术

在电动车蓄能方面有使用液压蓄能，而液压传动是依靠液体在密封容器中的压力能实现运动和动力传递的，液压传动装置本质上是一种能量转换装置，他先将机械能转换为液压能，再将液压能转换为机械能做功，转换效率低。由于工作介质的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，故液压传动系统无法保证准确的传动比，不能用于有严格传动比要求的内传动链中，液压传动在传动过程中能量损失大，传动效率低，不适合远程传动。为减少泄漏，液压元件的制造和装配精度要求很高，因此液压元件及液压设备的造价很高，元件生产成本高。若液压设备的使用者和维修者工作经验不足，系统出现了故障时，不易维修，因此对维修人员提出了更高的要求，既要系统地掌握液压传动的理论知识，又要有一定的实践经验。

如果采用飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、充放电次数无限以及无污染等特性，但是飞轮储能的能量密度不够高、自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。空气储能装置结构庞大，密封性能要求很高，实用化困难；且只能短时间储能；电储能各方面性能均较好，且结构简单，只是功率密度低，能量转换环节多。

现有的电动车上多采用在轮毂电机或者安装发电机对制动能量进行采集，经过发电机，电压控制器整流器等多级转换才将机械能转化为电能以化学能形式存储于蓄电池，再利用时又要反向转换能量形式才能输出机械能，能量转换效率低，蓄电池等设备寿命有限，且利用成本高。

而在公共交通工具上，液压储能式制动能量再生系统主要由液压系统、传动系统和控制系统三部分组成。液压系统的作用是进行制动能量的回收、储存和释放,主要由变量泵、液压马达、液压蓄能器、液压阀等组成；传动系统的作用是将变量泵、液压马达与原车传动系统实现机械连接,主要由泵与液压马达传动机构、离合器等组成。对初始能量(转矩转速)要求较高，且目前技术不够稳定，主要适合在大型交通工具上使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种电动车制动能量回收再利用系统。

本发明是这样实现的：一种电动车制动能量回收再利用系统，包括行星齿轮机构、蓄能机构、双齿条架、齿轮固定架以及辅助齿轮，所述行星齿轮机构内设有双向超越离合器；所述双齿条架一端部连接至所述蓄能机构，所述行星齿轮机构与所述辅助齿轮啮合，设于所述双齿条架内设有下齿条及上齿条，所述上齿条与所述辅助齿轮啮合，所述下齿条与所述行星齿轮机构啮合，所述齿轮固定架用于将所述行星齿轮机构及所述辅助齿轮固定于所述电动车上。

进一步地，所述行星齿轮机构包括一太阳轮，所述双向超越离合器包括一爪轮及复数个活动拨叉，所述爪轮上设有复数个楔形口，所述爪轮上设有用于与电动车的车轮驱动轴连接的轴孔；所述爪轮设于所述太阳轮内，且所述爪轮与所述太阳轮之间形成复数个楔形空间，所述每个楔形空间内设有一滚柱，所述活动拨叉分别滑配设于所述爪轮上，每个所述活动拨叉的一端部设有拨叉衔铁，每个所述活动拨叉上套设一拨叉弹簧，所述拨叉弹簧一端部固定于所述活动拨叉上，所述拨叉弹簧另一端部固定于所述爪轮上，每个所述拨叉弹簧的一侧设有一励磁线圈，所述励磁线圈设于所述爪轮上，所述励磁线圈通过一电刷连接至电动车。

进一步地，所述行星齿轮机构包括齿圈、复数个行星轮、电磁离合器及行星架，所述齿圈上设有齿圈外齿及齿圈内齿，所述齿圈外齿与所述下齿条啮合，所述齿圈内齿与每个所述行星轮啮合，所述每个行星轮固定于所述行星架上，所述每个行星轮与所述太阳轮啮合，所述齿圈底部设有齿圈侧牙，所述电磁离合器上设有离合器侧牙，所述离合器侧牙与所述齿圈侧牙相匹配，所述电磁离合器连接至所述行星架，电磁离合器电连接至电动车。

进一步地，所述蓄能机构包括液压蓄能器、储油缸、启动触发液压电磁阀、单向阀以及溢流阀；所述液压蓄能器内设有一推杆，所述推杆连接至所述双齿条架，所述液压蓄能器通过单向阀连接至所述储油缸，所述溢流阀设于所述储油缸与单向阀之间，所述液压蓄能器通过启动触发液压电磁阀连接至所述储油缸。

进一步地，所述蓄能机构还包括一调速阀，所述启动触发液压电磁阀通过所述调速阀连接至所述液压蓄能器。

进一步地，所述蓄能机构还包括一压力继电器，所述压力继电器连接至所述液压蓄能器。

进一步地，所述双齿条架一端部设有一双齿条架安全位置触动块，且所述双齿条架该侧设有接触开关安全装置，所述双齿条架安全位置触动块用于触动所述接触开关安全装置。

进一步地，还包括一保护壳，所述齿轮固定架固定于所述保护壳上，所述行星齿轮机构、双齿条架、齿轮固定架以及辅助齿轮设于所述保护壳内。

本发明的优点在于：本发明一种电动车制动能量回收再利用系统，实现制动能量的采集存储与释放再利用。高度集成，结构稳定，简单可靠，效率高，可以对现有车辆实现改装，布置简单易行；双向电磁超越离合器爪轮实现能量初始采集与能量再利用的最终驱动。结合行星齿轮机构，实现电子控制，方向可调，实现超越功能；行星齿轮机构通过电磁离合器电子控制离合器分离与吸合状态，进一步控制太阳轮、行星架和齿圈的组合方式。一是实现进而行星架与齿圈结合为一体，行星齿轮机构将作为一个整体运动，传动比为一、方向相同地传输所要储存的能量。二是行星架实现固定，当车辆启动时齿圈主动，太阳轮被动，此组合方式为升速传动，转向相反的，增速传递需要释放的能力，驱动车辆向前行驶；双齿轮架高效率并平稳地将圆周运动与直线运动之间相互转化，实现能量的有效稳定传输；通过溢流阀，压力继电器，齿条架上双齿条架安全位置触动块结合接触开关安全装置，三重保护装置，实现系统的安全稳定运行。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明电动车制动能量回收再利用系统的连接示意图(系统中各部件均处于初始状态)。

图2是本发明的一实施例的行星齿轮机构、辅助齿轮、双齿轮架组合结构剖面图(系统中各部件均处于初始状态)。

图3是本发明的一实施例的初始状态的双向超越离合器的。

图4是本发明的一实施例的制动能量回收状态的双向超越离合器的结构剖面图。

图5是本发明的一实施例双向超越离合器和行星齿轮机构的结构剖面图(系统中各部件均处于初始状态)。

具体实施方式

请参阅图1至图5所示，本发明电动车制动能量回收再利用系统，包括行星齿轮机构16、蓄能机构(图中未示)、双齿条架14、齿轮固定架19以及辅助齿轮15，所述行星齿轮机构16内设有双向超越离合器18；所述双齿条架14一端部连接至所述蓄能机构，所述行星齿轮机构16与所述辅助齿轮15啮合，设于所述双齿条架14内设有下齿条14-1及上齿条14-2，所述上齿条14-2与所述辅助齿轮15啮合，所述下齿条14-1与所述行星齿轮机构16啮合，所述齿轮固定架19用于将所述行星齿轮机构16及所述辅助齿轮15固定于所述电动车上。

本发明中行星齿轮机构16包括一太阳轮40，所述双向超越离合器18包括一爪轮30及复数个活动拨叉28，所述爪轮30上设有复数个楔形口(图中未示)，所述爪轮30上设有用于与电动车的车轮驱动轴17连接的轴孔(图中未示)；所述爪轮30设于所述太阳轮40内，且所述爪轮30与所述太阳轮40之间形成复数个楔形空间，所述每个楔形空间内设有一滚柱，所述活动拨叉28分别滑配设于所述爪轮30上，每个所述活动拨叉28的一端部设有拨叉衔铁25，每个所述活动拨叉28上套设一拨叉弹簧26，所述拨叉弹簧26一端部固定于所述活动拨叉28上，所述拨叉弹簧26另一端部固定于所述爪轮30上，每个所述拨叉弹簧26的一侧设有一励磁线圈27，所述励磁线圈27设于所述爪轮30上，所述励磁线圈27通过一电刷39连接至电动车。

本发明中行星齿轮机构16包括齿圈22、复数个行星轮24、电磁离合器37及行星架23，所述齿圈22上设有齿圈外齿22-2及齿圈内齿22-1，所述齿圈外齿22-2与所述下齿条14-1啮合，所述齿圈内齿22-1与每个所述行星轮24啮合，所述每个行星轮24固定于所述行星架23上，所述每个行星轮24与所述太阳轮40啮合，所述齿圈22底部设有齿圈侧牙31，所述电磁离合器37上设有离合器侧牙32，所述离合器侧牙32与所述齿圈侧牙31相匹配，所述电磁离合器37连接至所述行星架23，电磁离合器37电连接至电动车。

本发明中蓄能机构包括液压蓄能器11、储油缸4、启动触发液压电磁阀6、单向阀2以及溢流阀3；所述液压蓄能器11内设有一推杆12，所述推杆12连接至所述双齿条架14，所述液压蓄能器11通过单向阀2连接至所述储油缸4，所述溢流阀3设于所述储油缸4与单向阀2之间，所述液压蓄能器11通过启动触发液压电磁阀6连接至所述储油缸4，所述蓄能机构还包括一调速阀5，所述启动触发液压电磁阀6通过所述调速阀连接至所述液压蓄能器11，所述蓄能机构还包括一压力继电器1，所述压力继电器1连接至所述液压蓄能器11。

本发明中的双齿条架14一端部设有一双齿条架安全位置触动块21，且所述双齿条架14该侧设有接触开关安全装置20，该接触开关安全装置20设于电动车上，所述双齿条架安全位置触动块21用于触动所述接触开关安全装置20。

本发明还包括一保护壳13，所述齿轮固定架19固定于所述保护壳13上，所述行星齿轮机构16、双齿条架14、齿轮固定架19以及辅助齿轮15设于所述保护壳13内。

本发明一种具体实施方式如下：

如图1至5所示，其连接方式为：双向超越离合器18与车辆驱动轮的驱动轴17通过平键连接，所述双向超越离合器18连接至行星齿轮机构16的太阳轮40内孔，行星齿轮机构16的太阳轮40连接行星轮24再连接齿圈22内齿22-1，所述行星齿轮机构16的齿圈内齿22-1与齿圈外齿22-2一并分别固定在齿圈22的内圈和外圈，所述齿圈外齿22-2上一边连接至辅助齿轮15外齿，另下一边连接双齿条架14下齿条14-1，所述辅助齿轮15外齿连接到双齿条架14上齿条14-2，所述双齿条架14下齿条14-1与双齿条架14上齿条14-2固定在双齿条架14。所述双齿条架14与所述液压蓄能器11的推杆12铰接，双齿条架14与所述液压蓄能器11的推杆12处于同一水平位置，

所述双向超越离合器18的爪轮30与所述车辆的车轮驱动轴17通过平键相接。所述双向超越离合器18爪轮30上设有复数个楔形口，从而在所述太阳轮40与所述双向超越离合器18爪轮30之间形成复数个楔形空间，各所述楔形空间中均设有一滚柱29，两个滚柱之间安装有活动拨叉28，活动拨叉28安装在爪轮30上，活动拨叉28实现轴向固定同时可以轴向移动，活动拨叉28一端固定一个拨叉衔铁25，活动拨叉28部分套进拨叉弹簧26，拨叉弹簧26一端固定在活动拨叉28，一端固定于爪轮30上，活动拨叉28不工作状态中在弹簧26力作用下处于中间位置如图3所示。工作状态下，励磁线圈27导入不同方向的电流，活动拨叉28在安装在爪轮的励磁线26圈产生的相反方向磁力作用下可以实现向左移动和右移动，所述活动拨叉28的左右移动进而实现对活动拨叉28左右两个滚柱29-1和滚柱29-2的位置约束。当车辆制动时，某一固定方向的电流通过电刷39和离合器滑环进一步传输到爪轮30的励磁线圈27，当进一步实现超越离合器18的转向作用，同时实现从动件超越主动件，两部件自由滑行功能，进一步提高系统运行平稳安全，所述有双向超越离合器18内嵌于行星齿轮机构16的太阳轮40。

所述行星齿轮机构16的太阳轮40内嵌有双向超越离合器18。所述行星齿轮机构16初始状态下，电磁离合器37不接通电源，电磁离合器37包括离合器本体一36及离合器本体二33，离合器本体一36和离合器本体二33断电分离，连接行星架23的离合器本体二33在离合器弹簧38作用力下使得其向S方向压紧，使得齿圈22在N方向的齿圈侧牙31与离合器侧牙32处于啮合状态，连接行星架23的离合器本体二33上的侧牙34与固定连接在车架42上的离合器本体一36上的侧牙35处于分离状态，进而行星架23与齿圈22结合为一体，实现行星齿轮机构16将作为一个整体运动。行星齿轮机构16将以此组合方式随时准备并且传递来自双向超越离合器18的机械能量给双齿条架14。当车辆启动时所述的电磁离合器37接通电源，离合器处于通电吸合状态，离合器弹簧38向N方向被压紧，进而使得齿圈22在N方向(如图5所示)的齿圈侧牙31与连接行星架的离合器本体二33上的离合器侧牙32处于分离状态，连接行星架23的离合器本体二33上的侧牙34与固定连接在车架上的离合器本体一36上的侧牙35处于啮合状态，此时行星架23实现固定，齿圈22主动，太阳轮40被动，此组合方式为升速传动，转向相反，传递来自双齿条架14的机械能量给双向超越离合器18，驱动车辆向前E方向行驶。实现存储的能量进行释放再利用。

所述行星齿轮机构16的齿圈22和辅助齿轮15相互啮合且固定在齿轮固定架19上，且齿轮固定架19固定于保护壳13上，当车辆制动时，双向超越离合器18采集车辆制动能量传递到行星齿轮机构16，再通过齿圈22的齿圈外齿22-2上方一边啮合上方辅助齿轮15，另一边啮合双齿条架14的下齿条14-1，此时车轮驱动轴17、双向超越离合器18、行星齿轮机构16一起做顺时针旋转运动，与此同时，辅助齿轮15做逆时针旋转运动，从而行星齿轮齿圈外齿22-2与辅助齿轮15共同驱动双齿轮架向L方向移动(如图2所示)，进一步实现与双齿轮架铰接的液压蓄能器的推杆向L方向移动。双齿轮架14实现将行星齿轮机构16的机械能传递到液压储能器的推杆。

而当所述液压蓄能器11依次设有与双齿轮架14铰接的推杆12，所述液压蓄能器11的推杆12在L方向(如图2所示)一端套设有与内缸连接的液压弹簧10且与液压活塞9相接，所述液压活塞9与所述内缸壁之间形成一储油空间，在所述液压蓄能器11底部即图示右端的所述液压储能器11的油液输入管8和油液输出管7分别连接至所述储油空间。当车辆制动时，推杆接受来之双齿轮架向L方向的拉力，进一步带动活塞向L方向移动压缩液压弹簧10，同时将液压油从储油缸4抽出通过油液输入管经过溢流阀3，单向阀2，再进入储油空间，实现制动能量存储。当车辆启动时启动触发液压电磁阀6工作，液压阀门开启，液压油通过油液输出管7经过启动触发液压电磁阀6、调速阀5返回储油缸4。调速阀5实现对能量释放的大小速度进行控制，进而实现系统的稳定高效运转。液压活塞9受到液压弹簧10在R方向(如图2所示)的压力差，产生向R方向移动动作，进一步带动推杆12及与推杆12铰接的双齿轮架14向R方向移动，实现液压蓄能器11存储的能量高效释放。

液压蓄能器11在不断蓄能过程，其液压不断升高，当液压蓄能器11达到最大安全压力状态时溢流阀3工作，如果压力继电器1检测到所设定的压力阈值时实现断电操作，相同的，当双齿条架14到向L方向移动到极限安全位置时，双齿条架14上双齿条架安全位置触动块21触动接触开关安全装置20，实现断电操作，从而双向超越离合器18切断电源，从而切断车轮驱动轴17对双向超越离合器18的能量传输。通过所述三重保护装置，实现系统的安全稳定运行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种电动车制动能量回收再利用系统，其特征在于：包括行星齿轮机构、蓄能机构、双齿条架、齿轮固定架以及辅助齿轮，所述行星齿轮机构内设有双向超越离合器；所述双齿条架一端部连接至所述蓄能机构，所述行星齿轮机构与所述辅助齿轮啮合，设于所述双齿条架内设有下齿条及上齿条，所述上齿条与所述辅助齿轮啮合，所述下齿条与所述行星齿轮机构啮合，所述齿轮固定架用于将所述行星齿轮机构及所述辅助齿轮固定于所述电动车上；

所述行星齿轮机构包括一太阳轮，所述双向超越离合器包括一爪轮及复数个活动拨叉，所述爪轮上设有复数个楔形口，所述爪轮上设有用于与电动车的车轮驱动轴连接的轴孔；所述爪轮设于所述太阳轮内，且所述爪轮与所述太阳轮之间形成复数个楔形空间，所述每个楔形空间内设有一滚柱，所述活动拨叉分别滑配设于所述爪轮上，每个所述活动拨叉的一端部设有拨叉衔铁，每个所述活动拨叉上套设一拨叉弹簧，所述拨叉弹簧一端部固定于所述活动拨叉上，所述拨叉弹簧另一端部固定于所述爪轮上，每个所述拨叉弹簧的一侧设有一励磁线圈，所述励磁线圈设于所述爪轮上，所述励磁线圈通过一电刷连接至电动车。

2.如权利要求1所述的一种电动车制动能量回收再利用系统，其特征在于：所述行星齿轮机构包括齿圈、复数个行星轮、电磁离合器及行星架，所述齿圈上设有齿圈外齿及齿圈内齿，所述齿圈外齿与所述下齿条啮合，所述齿圈内齿与每个所述行星轮啮合，所述每个行星轮固定于所述行星架上，所述每个行星轮与所述太阳轮啮合，所述齿圈底部设有齿圈侧牙，所述电磁离合器上设有离合器侧牙，所述离合器侧牙与所述齿圈侧牙相匹配，所述电磁离合器连接至所述行星架，电磁离合器电连接至电动车。

3.如权利要求1所述的一种电动车制动能量回收再利用系统，其特征在于：所述蓄能机构包括液压蓄能器、储油缸、启动触发液压电磁阀、单向阀以及溢流阀；所述液压蓄能器内设有一推杆，所述推杆连接至所述双齿条架，所述液压蓄能器通过单向阀连接至所述储油缸，所述溢流阀设于所述储油缸与单向阀之间，所述液压蓄能器通过启动触发液压电磁阀连接至所述储油缸。

4.如权利要求3所述的一种电动车制动能量回收再利用系统，其特征在于：所述蓄能机构还包括一调速阀，所述启动触发液压电磁阀通过所述调速阀连接至所述液压蓄能器。

5.如权利要求3所述的一种电动车制动能量回收再利用系统，其特征在于：所述蓄能机构还包括一压力继电器，所述压力继电器连接至所述液压蓄能器。

6.如权利要求1所述的一种电动车制动能量回收再利用系统，其特征在于：所述双齿条架一端部设有一双齿条架安全位置触动块，且所述双齿条架该侧设有接触开关安全装置，所述双齿条架安全位置触动块用于触动所述接触开关安全装置。

7.如权利要求1所述的一种电动车制动能量回收再利用系统，其特征在于：还包括一保护壳，所述齿轮固定架固定于所述保护壳上，所述行星齿轮机构、双齿条架、齿轮固定架以及辅助齿轮设于所述保护壳内。