CN105691198A - 一种车辆节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆节能技术领域，具体涉及了一种车辆节能系统，包括发动机、蓄能器、变排量液压泵/马达、定量马达、风扇、油箱和控制单元，发动机的后取力输出端连接变排量液压泵/马达的转轴，定量马达与风扇连接，定量马达的出口端连接油箱；变排量液压泵/马达由控制单元通信控制，控制单元控制并改变变排量液压泵/马达的排量；变排量液压泵/马达的一个液压源端连接油箱，另一个液压源端通过控制单元的控制与蓄能器和/或定量马达连通。本发明提供的一种车辆节能系统，将液压启停系统功能和液压风扇功能集成为一体，使系统能量收支达到平衡，解决现有液压启停技术中制动能量回收利用率不高的问题。

Description

一种车辆节能系统

技术领域

本发明涉及车辆节能技术领域，尤其涉及一种车辆节能系统，更具体地涉及一种用于市区工况的公交及保洁车辆的车辆节能系统。

背景技术

行驶于市区工况的公交车和保洁车辆需要频繁制动和停车，而且保洁车还要在垃圾清理点停车进行垃圾处理作业，因此导致公交车和保洁车辆的百公里耗油增加，从而产生能源的浪费。

目前，常使用的降低因频繁制动和停车产生的油耗的方法为使用液压启停系统和/或液压风扇，相关研究表明：如果使用液压启停系统，车辆停止时熄灭发动机，百公里油耗可以降低约5％；如果车辆采用液压风扇代替机械风扇，液压风扇可以使市区工况车辆百公里油耗降低2％。

虽然，现有技术中的方法可以一定程度的降低百公里油耗，但是依然存在以下缺点：

(1)单独使用液压启停系统时：虽然液压启停系统可以实现能量回收，且可回收的车辆制动能量远大于发动机启动所需的能量，但由于能量回收后无法利用，所以大部分制动能量被白白浪费了。

(2)单独使用液压风扇时：虽然液压风扇系统可以独立工作，且与机械风扇相比可以节约能量，但液压风扇驱动仍然需要发动机输出能量，而无法利用回收的制动能量，不能充分挖掘节能优势。

(3)车辆上同时安装各自独立工作的液压启停系统和液压风扇系统时：由于两个系统不具备可以共用的零部件(如控制系统、液压泵)，因此使两个系统无法共用，使得两个系统的总成本偏高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种车辆节能系统，将液压启停系统功能和液压风扇功能集成为一体，使系统能量收支达到平衡，解决现有液压启停技术中制动能量回收利用率不高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆节能系统，包括发动机、蓄能器、变排量液压泵/马达、定量马达、风扇、油箱和控制单元，所述发动机的后取力输出端连接所述变排量液压泵/马达的转轴，所述定量马达与所述风扇连接，所述定量马达的出口端连接所述油箱；所述变排量液压泵/马达由所述控制单元通信控制，所述控制单元控制并改变所述变排量液压泵/马达的排量；所述变排量液压泵/马达的一个液压源端连接所述油箱，另一个液压源端通过所述控制单元的控制与所述蓄能器和/或定量马达连通。

进一步的，前述控制单元通过控制第一电控阀，使所述变排量液压泵/马达与所述蓄能器和/或定量马达连通。

进一步的，前述第一电控阀为三位电控阀。

进一步的，前述变排量液压泵/马达的转轴上设有第一转速传感器；所述第一转速传感器与所述控制单元连接，并向所述控制单元传递所述变排量液压泵/马达的转速信息。

进一步的，前述定量马达连接第二电控阀，所述控制单元通过控制所述第二电控阀，使所述定量马达与所述蓄能器或者所述第一电控阀连接。

进一步的，前述第二电控阀为二位电控阀。

进一步的，前述第二电控阀与所述定量马达之间设有电控比例阀，所述控制单元与所述电控比例阀连接，所述控制单元控制并改变所述电控比例阀的阀门开度。

进一步的，前述风扇的转轴上设有第二转速传感器；所述第二转速传感器与所述控制单元连接，并向所述控制单元传递所述风扇的转速信息，所述控制单元根据所述风扇的转速信息控制并改变所述电控比例阀的阀门开度。

进一步的，前述发动机的后取力输出端与所述变排量液压泵/马达的转轴通过电控离合器连接，所述控制单元与所述电控离合器通信连接，并控制所述电控离合器的通断。

进一步的，前述蓄能器上设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制单元连接，并向所述控制单元传递所述蓄能器中的液压油压力信息。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的一种车辆节能系统，变排量液压泵/马达与控制单元通信连接，控制单元根据液压油压力和风扇的转速综合控制并改变变排量液压泵/马达的排量，从而使系统能量收支达到平衡，合理利用回收的制动能量。

本发明提供的一种车辆节能系统，变排量液压泵/马达的液压源端通过控制单元的控制与蓄能器和/或定量马达连通。通过控制单元改变变排量液压泵/马达的流向，在给蓄能器充油或者驱动风扇时，变排量液压泵/马达作为液压泵使用；在启动发动机时，变排量液压泵/马达作为液压马达使用。本发明使变排量液压泵/马达将蓄能器与液压风扇有效的结合为一体，不但结构简单、降低了成本，还能使系统能量收支达到平衡，解决现有技术中制动能量回收利用率不高的问题；与使用机械风扇的无启停系统市区工况公交车和保洁车相比，可以使百公里油耗降低9％以上。

本发明提供的一种车辆节能系统，使在市区工况下运行的公交车和保洁车可以回收的制动能量远远大于启停系统的能量需求，回收的制动能量首先可以满足启停系统的能量需求，多余的部分用于驱动液压风扇，液压风扇的驱动能量可以完全来自回收的制动能量；通过系统集成使液压起停系统和液压风扇系统协调工作，使节能效果远大于液压启停系统和液压风扇系统分别独立工作的情况。

附图说明

图1为本发明车辆节能系统发动机熄火时的系统连接示意图；

图2为本发明车辆节能系统发动机启动时的系统连接示意图；

图3为本发明车辆节能系统车辆制动时的系统连接示意图；

图4为本发明车辆节能系统车辆正常行驶时的系统连接示意图。

其中，1：发动机；2：发动机的后取力输出端；3：电控离合器；4：第一转速传感器；5：三位电控阀；6：压力传感器；7：蓄能器；8：二位电控阀；9：电控比例阀；10：风扇；11：定量马达；12：第二转速传感器；13：油箱；14：变排量液压泵/马达。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的一种车辆节能系统，包括发动机1、蓄能器7、变排量液压泵/马达14、定量马达11、风扇10、油箱13和控制单元，蓄能器7用于存储制动时由车辆动能转化而来的液压能；发动机的后取力输出端2连接变排量液压泵/马达14的转轴，使变排量液压泵/马达14可以驱动发动机1启动；定量马达11与风扇10连接，定量马达11用于带动风扇10转动；定量马达11的出口端连接油箱13，油箱13用于存储液压油；变排量液压泵/马达14与控制单元通信连接，控制单元根据液压油压力和风扇的转速综合控制并改变变排量液压泵/马达14的排量；变排量液压泵/马达14的一个液压源端连接油箱13，另一个液压源端通过控制单元的控制与蓄能器7和/或定量马达11连通，使变排量液压泵/马达14的液压油可以单独流向蓄能器7或者定量马达11，也可以同时流向蓄能器7和定量马达11。变排量液压泵/马达14在给蓄能器7充油或者驱动风扇10时，作为液压泵用；在启动发动机1时，作为液压马达用。

控制单元通过控制第一电控阀，使变排量液压泵/马达14与蓄能器7和/或定量马达11连通。本实施例中，第一电控阀为三位电控阀5。三位电控阀5用于控制流经变排量液压泵/马达14的液压油流向，使其达到单独流向蓄能器7或者定量马达11、同时流向蓄能器7和定量马达11的效果。需要说明的是，除了本实施例所述的三位电控阀5以外的其他电控阀，只要能够达到本发明中的效果，均可以应用。

变排量液压泵/马达14的转轴上设有第一转速传感器4；第一转速传感器4与控制单元连接，并向控制单元传递变排量液压泵/马达14的转速信息，用于系统实时检测变排量液压泵/马达14的转速。

定量马达11连接第二电控阀，控制单元通过控制第二电控阀，使定量马达11与蓄能器7或者第一电控阀连接。本实施例中，第二电控阀为二位电控阀8，换句话说，二位电控阀8用于控制风扇10的驱动能量来源，当二位电控阀8连接至变排量液压泵/马达14时，通过变排量液压泵/马达14驱动风扇10，当二位电控阀8连接至蓄能器7时，通过蓄能器7驱动风扇10。需要说明的是，除了本实施例所述的二位电控阀8以外的其他电控阀，只要能够达到本发明中的效果，均可以应用。

第二电控阀与定量马达11之间设有电控比例阀9，控制单元与电控比例阀9连接，控制单元控制并改变电控比例阀9的阀门开度，从而控制流经定量马达11的液压油流量。

风扇10的转轴上设有第二转速传感器12；第二转速传感器12与控制单元连接，用于测量风扇10转速，实现闭环控制，具体的为，第二转速传感器12向控制单元传递风扇10的转速信息，控制单元根据风扇10的转速信息与设定值的比较控制并改变电控比例阀9的阀门开度。

发动机的后取力输出端2与变排量液压泵/马达14的转轴通过电控离合器3连接，控制单元与电控离合器3通信连接，并控制电控离合器3的通断，从而控制系统与发动机1的连接状态，当不需要系统工作时，电控离合器3处于断开状态，以减少因系统空转造成发动机1功率损耗。

蓄能器7上设有压力传感器6，压力传感器6与控制单元连接，并向控制单元传递蓄能器7中的液压油压力信息，用于检测蓄能器7中液压油压力。

本实施例提供的车辆节能系统的分为以下四种工作状态：

A、车辆停止/发动机1熄火：电控离合器3处于闭合状态，三位电控阀5和二位电控阀8的连接状态如图1所示，使蓄能器7与变排量液压泵/马达14的连接被三位电控阀5隔开，蓄能器7与定量马达11的连接被二位电控阀8隔开，变排量液压泵/马达14通过三位电控阀5、二位电控阀8与定量马达11连接，直接驱动风扇10转动，蓄能器7处于封闭状态，其中充满高压液压油。

B、发动机1启动：电控离合器3处于闭合状态，三位电控阀5和二位电控阀8的连接状态如图2所示，蓄能器7与定量马达11的连接被二位电控阀8隔开，蓄能器7与变排量液压泵/马达14的连接被三位电控阀5连通，定量马达11与变排量液压泵/马达14的连接被三位电控阀5隔开。蓄能器7中的高压液压油经三位电控阀5流向变排量液压泵/马达14，变排量液压泵/马达14此时作为变排量液压马达用，在来自蓄能器7中的高压液压油带动下转动，并带动发动机1转动，实现启动发动机1。发动机1的转速通过控制单元控制变排量液压泵/马达14的排量实现。

C、车辆制动：如果需要同时给蓄能器7充油并驱动液压风扇10，电控离合器3处于闭合状态，三位电控阀5和二位电控阀8的连接状态如图3所示，蓄能器7、定量马达11与变排量液压泵/马达14的连接被三位电控阀5连通，蓄能器7与定量马达11的连接被二位电控阀8隔开。变排量液压泵/马达14此时作为变排量液压泵用，车辆动能驱动变排量液压泵/马达14转动，并输出高压液压油，高压液压油经三位电控阀5可以给蓄能器7充油，也可以流向二位电控阀8，并经电控比例阀9流向定量马达11驱动风扇10。风扇10转速由电控比例阀9控制流向定量马达11的液压油流速实现。变排量液压泵/马达14的排量根据蓄能器7中的液压油压力和风扇10的转速综合确定。

如果仅需驱动风扇10，电控离合器3闭合，三位电控阀5和二位电控阀8的连接状态如图1所示。如果仅需给蓄能器7充油，电控离合器3闭合，三位电控阀5和二位电控阀8的连接状态如图2所示，且液压油流向与B状态中相反。

D、车辆正常行驶：如果公交车和保洁车一直行驶于市区工况，车辆正常行驶时，一般需要发动机1输出功率来驱动风扇10，风扇10的驱动由蓄能器7中以高压燃油形式存在的制动能量实现，电控离合器3断开，3位电控阀和2位电控阀的连接状态如图4所示，蓄能器7、定量马达11与变排量液压泵/马达14的连接被三位电控阀5隔开，蓄能器7与定量马达11的连接被二位电控阀8连通。高压液压油由蓄能器7中流出，经二位电控阀8和电控比例阀9，驱动定量马达11并带动风扇10转动，风扇10和定量马达11的转速由电控比例阀9控制，不同的电控比例阀9开度对应不同的液压油流速，不同的液压油流速与定量马达11配合产生不同的定量马达11和风扇10转速。

如果公交车和保洁车因特殊情况行驶于非市区工况道路，由于可回收的制动能量减少，可能在正常行驶时需要由发动机1直接驱动风扇10，电控离合器3闭合，三位电控阀5和二位电控阀8的连接状态如图1所示。

综上所述，本本实施例提供的车辆节能系统，可获得的节能效果大于液压启停系统和液压风扇10独立工作时的节能效果，并且可以通过共用零部件(变排量液压泵/马达14和控制单元)，使系统成本得到进一步降低。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种车辆节能系统，其特征在于，包括发动机、蓄能器、变排量液压泵/马达、定量马达、风扇、油箱和控制单元，所述发动机的后取力输出端连接所述变排量液压泵/马达的转轴，所述定量马达与所述风扇连接，所述定量马达的出口端连接所述油箱；所述变排量液压泵/马达由所述控制单元控制，所述控制单元控制并改变所述变排量液压泵/马达的排量；所述变排量液压泵/马达的一个液压源端连接所述油箱，另一个液压源端通过所述控制单元的控制与所述蓄能器和/或定量马达连通。

2.根据权利要求1所述的车辆节能系统，其特征在于，所述控制单元通过控制第一电控阀，使所述变排量液压泵/马达与所述蓄能器和/或定量马达连通。

3.根据权利要求2所述的车辆节能系统，其特征在于，所述第一电控阀为三位电控阀。

4.根据权利要求2所述的车辆节能系统，其特征在于，所述变排量液压泵/马达的转轴上设有第一转速传感器；所述第一转速传感器与所述控制单元连接，并向所述控制单元传递所述变排量液压泵/马达的转速信息。

5.根据权利要求4所述的车辆节能系统，其特征在于，所述定量马达连接第二电控阀，所述控制单元通过控制所述第二电控阀，使所述定量马达与所述蓄能器或者所述第一电控阀连接。

6.根据权利要求5所述的车辆节能系统，其特征在于，所述第二电控阀为二位电控阀。

7.根据权利要求5所述的车辆节能系统，其特征在于，所述第二电控阀与所述定量马达之间设有电控比例阀，所述控制单元与所述电控比例阀连接，所述控制单元控制并改变所述电控比例阀的阀门开度。

8.根据权利要求7所述的车辆节能系统，其特征在于，所述风扇的转轴上设有第二转速传感器；所述第二转速传感器与所述控制单元连接，并向所述控制单元传递所述风扇的转速信息，所述控制单元根据所述风扇的转速信息控制并改变所述电控比例阀的阀门开度。

9.根据权利要求8所述的车辆节能系统，其特征在于，所述发动机的后取力输出端与所述变排量液压泵/马达的转轴通过电控离合器连接，所述控制单元与所述电控离合器通信连接，并控制所述电控离合器的通断。

10.根据权利要求9所述的车辆节能系统，其特征在于，所述蓄能器上设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制单元连接，并向所述控制单元传递所述蓄能器中的液压油压力信息。