CN107499293A - 一种车辆及其减速动能回收系统、方法 - Google Patents

一种车辆及其减速动能回收系统、方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车辆及其减速动能回收系统、方法，车辆包括减速动能回收系统，减速动能回收系统包括线圈和磁铁，线圈安装在制动钳上，磁铁安装在轮辋和/或制动盘上，线圈连接有用于在线圈与磁铁相对运动切割磁感线时供线圈上产生的感应电流输出的输电线路，还包括在制动时控制输电线路导通、在停止制动后控制输电线路断开的控制系统。本发明中的减速动能回收系统，通过由线圈和磁铁组成的发电装置将车轮的动能转化为电能进行回收，且通过控制系统控制使该发电装置只在车辆制动时投入运行，对车轮减速动能进行回收，使该装置在不影响车辆正常运行的条件下，大大提高了能量利用率，还有效缩短了车辆的制动时间。

Description

一种车辆及其减速动能回收系统、方法
技术领域
本发明涉及一种车辆及其减速动能回收系统、方法。
背景技术
新能源车辆现在已经成为车辆行业颇具前瞻性的领域，而在新能源车辆中，采用轮毂电机驱动的车辆因其车辆空间利用率高、传动效率高的优点越来越多的受到市场的青睐。轮毂电机技术即将车辆的动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，直接就近驱动车轮转动，这种设计方式大大简化了电动车辆的机械部分，但是，这种设计方式也增加了车轮的质量，使车轮在制动时能量损耗较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在车辆制动时回收车轮动能的减速动能回收系统；本发明的目的在于提供一种能在车辆制动时回收车轮动能的减速动能回收方法；本发明的目的还在于提供一种使用上述减速动能回收系统的车辆。
为实现上述目的，本发明一种减速动能回收系统的技术方案1是：一种减速动能回收系统，包括线圈和磁铁，所述线圈安装在制动钳上，所述磁铁安装在轮辋和/或制动盘上，所述线圈连接有用于在线圈与磁铁相对运动切割磁感线时供线圈上产生的感应电流输出的输电线路，还包括在制动时控制输电线路导通、在停止制动后控制输电线路断开的控制系统。
通过由线圈和磁铁组成的发电装置将车轮的动能转化为电能进行回收，且通过控制系统控制使该发电装置只在车辆制动时投入运行，对车轮减速动能进行回收，使该装置在不影响车辆正常运行的条件下，大大提高了能量利用率，还有效缩短了车辆的制动时间。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案2是在技术方案1的基础上做进一步改进：所述线圈位于制动钳内侧，所述磁铁安装在制动盘上。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案3是在技术方案2的基础上做进一步改进：制动盘上还设置有将磁铁保护在内的磁铁卡盒，因为车轮处工作环境比较恶略，设置磁铁卡盒对磁铁进行保护，进而提高装置的使用寿命。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案4是在技术方案3的基础上做进一步改进：所述磁铁有多个并沿制动盘的外周间隔设置。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案5是在技术方案4的基础上做进一步改进：所述磁铁卡盒为沿制动盘的外周设置的环形磁铁卡盒，采用一个环形磁铁卡盒对周向设置的磁铁进行统一保护，不仅结构简单、美观，而且方便安装。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案6是在技术方案2的基础上做进一步改进：所述制动钳上还设置有将线圈保护在内的线圈卡盒。车轮处工作环境比较恶略，设置线圈卡盒对线圈进行保护，进而提高装置的使用寿命。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案7是在技术方案1-6中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述制动钳上安装有沿车轮的径向方向延伸的线圈绕柱，所述线圈缠绕在所述线圈绕柱上。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案8是在技术方案1-6中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述控制系统包括用于监测制动器动作并在制动器制动时向外发射信号的监控装置。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案9是在技术方案8的基础上做进一步改进：所述监控装置为光电传感器。
本发明一种减速动能回收系统的技术方案10是在技术方案8的基础上做进一步改进：所述控制系统包括控制器，所述控制器具有在控制器收到监控装置发出的信号设定时间后再控制输电线路导通的控制回路。控制系统在车辆制动一段时间后才导通输电线路控制发电装置启动，避免了因误踩刹车或短暂制动而造成的发电装置误启动的现象发生。
为实现上述目的，本发明一种车辆的技术方案1是：一种车辆，包括减速动能回收系统，所述减速动能回收系统包括线圈和磁铁，所述线圈安装在制动钳上，所述磁铁安装在轮辋和/或制动盘上，所述线圈连接有用于在线圈与磁铁相对运动切割磁感线时供线圈上产生的感应电流输出的输电线路，还包括在制动时控制输电线路导通、在停止制动后控制输电线路断开的控制系统。
通过由线圈和磁铁组成的发电装置将车轮的动能转化为电能进行回收，且通过控制系统控制使该发电装置只在车辆制动时投入运行，对车轮减速动能进行回收，使该装置在不影响车辆正常运行的条件下，大大提高了能量利用率，还有效缩短了车辆的制动时间。
本发明一种车辆的技术方案2是在技术方案1的基础上做进一步改进：所述线圈位于制动钳内侧，所述磁铁安装在制动盘上。
本发明一种车辆的技术方案3是在技术方案2的基础上做进一步改进：制动盘上还设置有将磁铁保护在内的磁铁卡盒，因为车轮处工作环境比较恶略，设置磁铁卡盒对磁铁进行保护，进而提高装置的使用寿命。
本发明一种车辆的技术方案4是在技术方案3的基础上做进一步改进：所述磁铁有多个并沿制动盘的外周间隔设置。
本发明一种车辆的技术方案5是在技术方案4的基础上做进一步改进：所述磁铁卡盒为沿制动盘的外周设置的环形磁铁卡盒，采用一个环形磁铁卡盒对周向设置的磁铁进行统一保护，不仅结构简单、美观，而且方便安装。
本发明一种车辆的技术方案6是在技术方案2的基础上做进一步改进：所述制动钳上还设置有将线圈保护在内的线圈卡盒。车轮处工作环境比较恶略，设置线圈卡盒对线圈进行保护，进而提高装置的使用寿命。
本发明一种车辆的技术方案7是在技术方案1-6中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述制动钳上安装有沿车轮的径向方向延伸的线圈绕柱，所述线圈缠绕在所述线圈绕柱上。
本发明一种车辆的技术方案8是在技术方案1-6中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述控制系统包括用于监测制动器动作并在制动器制动时向外发射信号的监控装置。
本发明一种车辆的技术方案9是在技术方案8的基础上做进一步改进：所述监控装置为光电传感器。
本发明一种车辆的技术方案10是在技术方案8的基础上做进一步改进：所述控制系统包括控制器，所述控制器具有在控制器收到监控装置发出的信号设定时间后再控制输电线路导通的控制回路。控制系统在车辆制动一段时间后才导通输电线路控制发电装置启动，避免了因误踩刹车或短暂制动而造成的发电装置误启动的现象发生。
为实现上述目的，本发明的一种减速动能回收方法的技术方案1是：一种减速动能回收方法，在车轮上设置由线圈和磁铁组成的发电装置，将线圈与外部输电线路连接并通过控制系统控制使输电线路在车辆制动时导通、在车辆停止制动时断开。
本发明的一种减速动能回收方法的技术方案2是在技术方案1的基础上做进一步改进：控制系统在车辆制动设定时间后再控制输电线路导通。
本发明的一种减速动能回收方法的技术方案3是在技术方案2的基础上做进一步改进：控制系统通过传感器监测车辆是否制动并在车辆制动时向控制器发射信号，控制器在接受信号设定时间后再控制输电线路导通。
本发明的一种减速动能回收方法的技术方案4是在技术方案3的基础上做进一步改进：传感器采用光电传感器，光电传感器通过监控制动器动作来判断车辆是否制动。
本发明的一种减速动能回收方法的技术方案5是在技术方案2-4中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述设定时间为3秒。
附图说明
图1为本发明一种车辆具体实施例1中减速动能回收系统的结构图（未显示控制系统和蓄电池）；
图2为本发明一种车辆具体实施例1中制动盘、磁铁和磁铁卡盒的安装结构图；
图3为本发明一种车辆具体实施例1中制动钳、线圈和线圈卡盒的安装结构图；
图4为本发明一种车辆具体实施例1中减速动能回收系统的控制系统的线路简图；
图5为本发明一种车辆具体实施例1中减速动能回收系统的控制系统的控制流程图；
图中：1、线圈；2、磁铁；3、制动钳；31、摩擦块；32、线圈绕柱；4、制动盘；5、线圈卡盒；6、环形磁铁卡盒；7、单片机处理器；8、继电器；9、发电装置；10、输电线路；11、蓄电池；12、光电传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的一种车辆的具体实施例1，包括车轮、制动器以及减速动能回收系统，所述减速动能回收系统的具体结构图如图1至图5所示，包括制动盘4以及设置在制动盘4一侧的制动钳3，制动钳3的两侧夹臂上设置有摩擦块31，摩擦块31被制动钳3内部腔室中的制动液推动从制动钳3中伸出从两侧夹紧制动盘4从而实现制动。
制动钳3的内侧底部固定安装有沿车轮的径向方向延伸的线圈绕柱32，线圈绕柱32上缠绕有线圈1，制动钳3上还固定设置有将线圈1保护在内的线圈卡盒5，线圈卡盒5上设置有出线口，线圈1通过该出线口与外部输电线路10连通进而将其上产生的感应电流导出。在本实施例中，输电线路10上连接有蓄电池11，线圈1产生的感应电流被输入蓄电池11中进行储存。
所述制动盘4的外周面上间隔设置有多个磁铁2，制动盘4的外周上还固定设置有将磁铁2保护在内的环形磁铁卡盒6。在本实施例中，所述磁铁2有四个，且为永久磁铁2。磁铁2和线圈1相对设置构成发电装置9。
此外，所述减速动能回收系统还包括控制系统，所述控制系统包括设置于制动器一侧、用于监测制动器位置是否变化并发射信号的光电传感器12，控制系统还包括单片机处理器7，即控制器，单片机处理器7接收来自光电传感器12的信号并通过其自身的控制回路判断后控制与线圈1连通的输电线路10的导通和断开。其中，控制系统的控制线路如图4所示：光电传感器12与单片机处理器7通讯连接，单片机处理器7和输电线路10上的继电器8连接，在实际使用过程中，单片机处理器7通过IO1口接收来自光电传感器12发射的信号，单片机处理器7对该信号进行处理判断，当判断需要启动发电装置9时，IO2口输出低电平，继电器8闭合，输电线路10导通，由线圈1和磁铁2组成的发电装置9开始发电并通过输电线路10将电导入蓄电池11中进行储存；当判断不需要启动发电装置9时，IO2口输出高电平，继电器8打开，输电线路10断开，发电装置9停止发电。
整个控制系统的控制流程图如图5所示：光电传感器12监测制动器是否变动，当制动器未发生变动时，光电传感器12不对外发射信号，单片机处理器7的IO2口输出高电平，继电器8处于打开状态，输电线路10断开，发电装置9处于断路状态不对外输电；当制动器发生变动时，光电传感器12向外发射信号，单片机处理器7从IO1口接收该信号并对信号进行处理判断，当信号持续时间小于设定时间时，单片机IO2口的电平信号不变，仍是高电平，继电器8仍处于断开状态，当信号持续时间大于或等于设定时间时，单片机的IO2口输出低电平，继电器8闭合，输电线路10导通，发电装置9发电并将电导入蓄电池11中储存。在本实施例中，所述设定时间为3秒，但该设定时间可以根据实际情况进行调整，可以设置为1秒、2秒、4秒等任意时长。
在本减速动能回收系统中，在车辆运行时，磁铁2随制动盘4转动，与线圈1产生相对运动，线圈1切割磁感线产生感应电流，但在输电线路10不导通的状态下，线圈1产生的感应电流无法导出，磁铁2处于空转状态，不对外发电，不消耗汽车的动能；而当输电线路10导通后，线圈1与蓄电池11之间形成完整的导电回路，由线圈1和磁铁2组成的发电装置9不仅可以对外发电，而且线圈1在发电过程中产生的电磁阻力也会阻碍制动盘4的转动，加速制动。
本发明的车辆，设置减速动能回收系统，通过由线圈1和磁铁2组成的发电装置9将车轮的动能转化为电能进行回收，且通过控制系统控制使该发电装置9只在车辆制动时投入运行，对车轮减速动能进行回收，使该装置在不影响车辆正常运行的条件下，大大提高了能量利用率，还有效缩短了车辆的制动时间。
此外，控制系统在车辆制动一段时间后才控制发电装置9启动，避免了因误踩刹车或短暂制动而导致发电装置9启动的现象发生。
本发明的一种车辆的具体实施例2与具体实施例1的区别在于：所述磁铁安装在车轮轮辋上。
本发明的一种车辆的具体实施例3与具体实施例1的区别在于：用于保护磁铁的磁铁卡盒不设置为一体环状，而是设置多个独立的磁铁卡盒分别对每个磁铁进行单独保护。
本发明的一种车辆的具体实施例4与具体实施例1的区别在于：所述线圈绕柱也可以不沿车轮的径向方向设置，而是沿车轮的周向方向设置为弧形状。
本发明的一种车辆的具体实施例5与具体实施例1的区别在于：也可以不通过光电传感器来监测车辆是否制动，而是通过一个车辆速度监测装置监测车辆速度，当发现车辆速度持续变小一段时间时启动发电装置。
本发明的一种车辆的具体实施例6与具体实施例1的区别在于：所述控制器也可以不采用单片机控制器，也可以采用工控机、编码器控制器等。
本发明的一种减速动能回收系统的具体实施例，其具体结构与上述一种车辆各实施例中减速动能回收系统的具体结构相同，此处不再赘述。
本发明的一种减速动能回收方法的具体实施例，即在车轮上设置由线圈和磁铁组成的发电装置，将线圈与外部输电线路连接并通过控制系统控制使输电线路在车辆制动时导通、在车辆停止制动时断开。控制系统通过传感器监测车辆是否制动并在车辆制动时向控制器发射信号，控制器在接受信号设定时间后再控制输电线路导通。传感器采用光电传感器，光电传感器通过监控制动器动作来判断车辆是否制动。在本实施例中，所述设定时间为3秒，但该设定时间可以根据实际情况进行调整，可以设置为1秒、2秒、4秒等任意时长。

Claims (10)

1.一种减速动能回收系统，其特征在于：包括线圈和磁铁，所述线圈安装在制动钳上，所述磁铁安装在轮辋和/或制动盘上，所述线圈连接有用于在线圈与磁铁相对运动切割磁感线时供线圈上产生的感应电流输出的输电线路，还包括在制动时控制输电线路导通、在停止制动后控制输电线路断开的控制系统。
2.根据权利要求1所述的减速动能回收系统，其特征在于：所述线圈位于制动钳内侧，所述磁铁安装在制动盘上。
3.根据权利要求2所述的减速动能回收系统，其特征在于：制动盘上还设置有将磁铁保护在内的磁铁卡盒。
4.根据权利要求3所述的减速动能回收系统，其特征在于：所述磁铁有多个并沿制动盘的外周间隔设置。
5.根据权利要求2所述的减速动能回收系统，其特征在于：所述制动钳上还设置有将线圈保护在内的线圈卡盒。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的减速动能回收系统，其特征在于：所述控制系统包括用于监测制动器动作并在制动器制动时向外发射信号的监控装置。
7.根据权利要求6所述的减速动能回收系统，其特征在于：所述控制系统包括控制器，所述控制器具有在控制器收到监控装置发出的信号设定时间后再控制输电线路导通的控制回路。
8.一种车辆，其特征在于：包括减速动能回收系统，所述减速动能回收系统包括线圈和磁铁，所述线圈安装在制动钳上，所述磁铁安装在轮辋和/或制动盘上，所述线圈连接有用于在线圈与磁铁相对运动切割磁感线时供线圈上产生的感应电流输出的输电线路，还包括在制动时控制输电线路导通、在停止制动后控制输电线路断开的控制系统。
9.一种减速动能回收方法，其特征在于：在车轮上设置由线圈和磁铁组成的发电装置，将线圈与外部输电线路连接并通过控制系统控制使输电线路在车辆制动时导通、在车辆停止制动时断开。
10.根据权利要求9所述的减速动能回收方法，其特征在于：控制系统在车辆制动设定时间后再控制输电线路导通。
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Application publication date: 20171222

Assignee: LUOYANG LIBO NUMERICAL CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: HENAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980034466

Denomination of invention: A vehicle and its deceleration kinetic energy recovery system and method

Granted publication date: 20200428

License type: Common License

Record date: 20230407

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