CN105000005B - 一种新型新能源汽车制动能量回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型新能源汽车制动能量回收装置，包括汽车制动装置、扭力弹簧转换能量装置；汽车制动装置包括依次相连接的两段式制动踏板、液压油缸、制动块；扭力弹簧转换能量装置包括扭力弹簧，发电机、蓄电池、电子开关，反转电机，齿轮A和齿轮B；所述制动踏板与角度传感器相连，角度传感器与ECU的输入端相连，ECU的一个输出端与电子开关相连，电子开关与反转电机相连，反转电机的输出轴与齿轮A的一端相连，齿轮A与齿轮B相啮合，齿轮B与扭力弹簧的一端固定连接，扭力弹簧另一端固定在车轮的车轴上；本发明汽车的动能直接转换成弹性势能储存在扭力弹簧中，这样既实现了行车制动，又提高了能量回收的效率，大大减少因摩擦损失的能量。

Description

一种新型新能源汽车制动能量回收装置
技术领域
本发明涉及一种汽车零件，尤其是用于电动车，混合动力汽车制动时的能量回收。
背景技术
随着现代机电一体化技术、电力电子学技术与液压传动技术的发展，为汽车制动能量回收系统的研制、开发提供了重要基础。制动能量回收是现代电动汽车与混合动力车重要技术之一，也是它们的重要特点。在一般内燃机汽车上，当车辆减速、制动时，车辆的运动能量通过制动系统而转变为热能，并向大气中释放。而在电动汽车与混合动力车上，这种被浪费掉的运动能量已可通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池中，并进一步转化为驱动能量。一般认为，在车辆非紧急制动的普通制动场合，约1/5的能量可以通过制动回收。制动能量回收按照混合动力的工作方式不同而有所不同。在丰田普锐斯混合动力车上，车辆运动能量能够通过液压制动和能量回收制动的协调控制回收。但在本田Insight混合动力车上，由于发动机与驱动电机连接，所以不能够消除发动机制动。本发明在非紧急制动情况下，减少了摩擦所带来的能量消耗，大大提高了能量回收效率，减少了能量的损耗。
发明内容
为了解决现有能量回收系统效率不高的问题，本发明提供了一种新型能量回收装置。
本发明的技术方案为：一种新型新能源汽车制动能量回收装置，包括汽车制动装置、扭力弹簧转换能量装置；
所述汽车制动装置包括依次相连接的两段式制动踏板、液压油缸、制动块；
所述扭力弹簧转换能量装置包括扭力弹簧，发电机、蓄电池、电子开关，反转电机，齿轮A和齿轮B；
所述制动踏板与角度传感器相连，角度传感器与ECU的输入端相连，ECU的一个输出端与电子开关相连，电子开关与反转电机相连，反转电机的输出轴与齿轮A的一端相连，齿轮A与齿轮B相啮合，齿轮B与扭力弹簧的一端固定连接，扭力弹簧另一端固定在车轮的车轴上；
所述ECU的另一个输出端与车速传感器相连，车速传感器设置在齿轮B的一侧；用来获得车轮的车轴的行驶车速；
所述齿轮A的另一端还与发电机的输出轴相连，发电机与蓄电池相连。
进一步，所述ECU用于根据角度传感器来判别踩下或松开制动踏板、控制电子开关通断以及反转电机的正反转，并采集车速信息，进而为扭力弹簧的储能提供动力。
进一步，所述发电机优先采用小功率交流发电机。
进一步，所述电子开关采用常开式电子开关。
本发明的方法的技术方案为：一种新型新能源汽车制动能量回收装置的控制方法，包括步骤：
步骤1，当行车需要制动时，驾驶员踩下制动踏板；
步骤2，角度传感器采集制动踏板转动角度数据传输给ECU；
步骤3，ECU输出信号给电子开关；
步骤4，所述电子开关断开时，反转电机不工作，车轮带动扭力弹簧和齿轮A和B空转；当电子开关闭合时，反转电机工作，齿轮A反转，扭力弹簧处于蓄能状态，动能转化成弹性势能，并对车轮进行制动；
步骤5，驾驶员松开制动踏板或车速传感器检测到车速为0时，ECU控制电子开关断开时，反转电机不工作，此时弹簧释放弹性势能，齿轮B带动齿轮A旋转并带动发电机发电，并将电力储存入蓄电池中。
本发明所述的一种新型能量回收装置具有以下技术效果：当行车需要制动时，先将动能转换为弹性势能储存在扭力弹簧中，然后释放弹性势能作用在发电机上，最后将电能储存于蓄电池中。我们在日常行车过程中，紧急制动的情况相对较少，大部分行车过程只需轻踩制动踏板，刹车片经常会因摩擦生成热能，散失到空气中，形成能量的浪费。本发明考虑当行车无需紧急制动时，普通制动装置不参与制动过程，汽车的动能直接转换成弹性势能储存在扭力弹簧中，这样既实现了行车制动，又提高了能量回收的效率，大大减少因摩擦损失的能量。
附图说明
图1为一种新型新能源汽车制动能量回收装置具体结构示意图。
图2为本发明所述一种新型新能源汽车制动能量回收总的结构示意图。
附图中：1-车轮，2-扭力弹簧，3-发电机，4-蓄电池，5-制动踏板，6-ECU，7-车速传感器，8-联接反转电机的齿轮A，9-反转电机，10-电子开关，11-制动块，12-液压油缸，13-联接扭力弹簧的齿轮B，14-车轴，15-角度传感器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1-2所示，一种新型制动能量回收装置，包括蓄电池4，发电机3和汽车制动装置，所述汽车制动装置包括依次连接的两段式制动踏板5、液压油缸12、制动块11；本装置还包括扭力弹簧转换能量装置，所述扭力弹簧转换能量装置包括扭力弹簧2，电子开关10，反转电机9，一对啮合齿轮A8和齿轮B13。所述扭力弹簧2与齿轮B13固定联接，所述齿轮B13与齿轮A8啮合，所述齿轮A8一端与反转电机9的输出轴相连，所述反转电机9与电子开关10相连，电子开关10断开时，反转电机9不工作，车轮带动扭力弹簧2和齿轮A8和B13空转；当电子开关10闭合时，反转电机9工作，此时齿轮A8反转，扭力弹簧2处于蓄能状态，动能转化成弹性势能，并对车轮进行自然制动。所述电子开关20与ECU6相连，所述角度传感器15与ECU6相连，所述车速传感器7与ECU6相连，所述ECU6用于根据角度传感器15来判别踩下或松开制动踏板5，正常行驶时，扭力弹簧2靠近车轮端固定在车轴上，扭力弹簧2随车轮一起转动，另一端联接齿轮B13，齿轮B13带动齿轮A8空转，当踩下第一段制动踏板5时，电子开关10闭合，反转电机9控制齿轮A8进行反转，并带动齿轮B13进行反转，此时动能转换成弹性势能；当松开制动踏板5时，反转电机9不工作，弹簧的弹性势能释放，齿轮B13带动齿轮A8旋转进行发电。当制动踏板5松开或车速为0时，电子开关10断开。
上述齿轮B13与扭力弹簧2的一端固定焊接，扭力弹簧2另一端固定焊接在车轮1的车轴上。上述齿轮A8的两端分别与反转电机9的输出轴以及发电机3的输出轴同轴相连，发电机3与蓄电池4相连。
所述扭力弹簧2靠近车轮的一端固定在车轴上，另一端与齿轮B13相联接，不与车轴固定，正常行驶时，电子开关10断开，反转电机9不工作，扭力弹簧2随车轴转动，齿轮B13也随之转动，带动齿轮A8转动，进行发电；当无需紧急刹车时，驾驶员踩下第一段制动踏板5，电子开关闭合，反转电机工作，齿轮A8反转，此时带动齿轮B13进行反转，扭力弹簧2两端相当于转向相反，这时弹簧开始蓄能，动力势能转化成弹性势能，并由弹簧进行了行车制动。松开制动踏板5时，反转电机9不工作，此时弹簧释放弹性势能，齿轮B13带动齿轮A8旋转发电；当需要进行紧急刹车时，驾驶员踩到第二段制动踏板5，汽车正常的制动系统和本发明的弹簧制动系统同时工作，保证驾驶员行车安全。
如图2所示，通过扭力弹簧分别带动四个小型发电机，并将电能储存进蓄电池4。
所述发电机3优先采用小功率交流发电机。
所述扭力弹簧2为中心距扭转弹簧，所述扭力弹簧2套在车轴上。
所述电子开关10采用常开式电子开关。
所述蓄电池4采用汽车上自带的24V铅酸蓄电池。
本发明的控制过程如下：
(1)当无需紧急制动时：驾驶员踩下第一段制动踏板5，角度传感器15将信号传给ECU6，ECU6控制电子开关10闭合，此时反转电机9工作，齿轮A8反转带动齿轮B13反转，此时扭力弹簧2蓄能动能转化成弹性势能，弹簧蓄能，并且弹簧实现制动；当松开制动踏板5或车速为0时，此时角度传感器15或车速传感器7将信号传给ECU6，ECU6控制电子开关10断开，此时弹簧释放弹性势能，齿轮B13带动齿轮A8旋转并带动发电机3发电，并将电力储存入蓄电池4中。
(2)当需要紧急制动时：驾驶员踩下第二段制动踏板5，在第一段制动踏板5的操作过程基础上，加入传统的制动过程，减少制动时间，保证驾驶员的安全。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种新能源汽车制动能量回收装置，其特征在于，包括汽车制动装置、扭力弹簧转换能量装置；
所述汽车制动装置包括依次相连接的两段式制动踏板(5)、液压油缸(12)、制动块(11)；
所述扭力弹簧转换能量装置包括扭力弹簧(2)、发电机(3)、蓄电池(4)、电子开关(10)，反转电机(9)、齿轮A(8)和齿轮B(13)；
所述制动踏板(5)与角度传感器(15)相连，角度传感器(15)与ECU(6)的输入端相连，ECU(6)的一个输出端与电子开关(10)相连，电子开关(10)与反转电机(9)相连，反转电机(9)的输出轴与齿轮A(8)的一端相连，齿轮A(8)与齿轮B(13)相啮合，齿轮B(13)与扭力弹簧(2)的一端固定连接，扭力弹簧(2)另一端固定在车轮(1)的车轴上；
所述ECU(6)的另一个输出端与车速传感器(7)相连，车速传感器(7)设置在齿轮B(13)的一侧；用来获得车轮(1)的车轴的行驶车速；
所述齿轮A(8)的另一端还与发电机(3)的输出轴相连，发电机(3)与蓄电池(4)相连；
所述ECU(6)用于根据角度传感器(15)来判别踩下或松开制动踏板(5)、控制电子开关(10)通断以及反转电机(9)的正反转，并采集车速信息，进而为扭力弹簧(2)的储能提供动力；
所述发电机(3)优先采用小功率交流发电机。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车制动能量回收装置，其特征在于，所述电子开关(10)采用常开式电子开关。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车制动能量回收装置的控制方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1，当行车需要制动时，驾驶员踩下制动踏板(5)；
步骤2，角度传感器(15)采集制动踏板(5)转动角度数据传输给ECU(6)；
步骤3，ECU(6)输出信号给电子开关(10)；
步骤4，所述电子开关(10)断开时，反转电机(9)不工作，车轮带动扭力弹簧(2)和齿轮A(8)和B(13)空转；当电子开关(10)闭合时，反转电机(9)工作，齿轮A(8)反转，扭力弹簧(2)处于蓄能状态，动能转化成弹性势能，并对车轮进行制动；
步骤5，驾驶员松开制动踏板(5)或车速传感器(7)检测到车速为0时，ECU(6)控制电子开关(10)断开时，反转电机(9)不工作，此时弹簧释放弹性势能，齿轮B(13)带动齿轮A(8)旋转并带动发电机(3)发电，并将电力储存入蓄电池(4)中。
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Assignor: Jiangsu University

Contract record no.: 2018990000160

Denomination of invention: Novel brake energy recycling device of new-energy automobile

Granted publication date: 20171020

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Record date: 20180621

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Granted publication date: 20171020

Termination date: 20190727