CN108859777A - 汽车节能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车节能技术领域，公开了一种汽车节能装置，包括电磁离合器、传动装置、直流电机、切换开关、储能装置、控制器、刹车感应器、油门感应器、半轴转速感应器和轮速感应器。电磁离合器安装在驱动轮半轴上，半轴的电磁离合器前后分别安装有半轴转速感应器和轮轴转速感应器；传动装置包括安装在汽车驱动轮半轴上的大齿轮和与其啮合的安装在直流电机轴上的小齿轮；直流电机通过切换开关与储能装置电连接；控制器与电磁器合器、半轴转速感应器、轮轴转速感应器、刹车感应器、油门感应器、切换开关和储能装置电连接。该装置可以在汽车滑行时断开驱动轮与驱动系统，制动时对汽车的动能进行回收，用于汽车的辅助启动，降低汽车的能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及汽车节能技术领域，具体地涉及一种汽车节能装置。
背景技术
汽车是现代交通最为普遍最为重要的一种工具，有着最广泛的用途，可是汽车运输业每时每刻都在消耗着大量的燃油资源，汽车使用的汽油约占全球汽油消费量的1/3，而石油资源是一种不可再生的资源；汽车不仅消耗着大量能源，而且加剧了大气的污染，因此，节能技术一直伴随着汽车工业的发展而发展。
汽车的能量回收技术作为汽车节能技术的一种近来也得到了快速的发展，出现了多种汽车能量技术，如，2014年王鹤儒设计了一种汽车能量回收系统，提出了一种将汽车行驶中空气阻力的风能加以回收的技术(授权公告号：CN 103879294 B)，2016年沙从术等人设计了一种汽车发动机能量回收装置，提出了一种将发动机的热能加以回收的技术；2016年李川设计了一种增程式汽车能量回收装置，提出了一种将汽车行驶中的颠簸产生的能量加以回收和技术；而使用更多的则是将汽车的制动能量进行回收的技术。
汽车的行驶过程中需要制动，特别是现在的车辆越来越多，城市甚至是小城镇都变得越来越堵，行车过程中需要频繁地刹车、加速，不仅造成了大量能量的浪费，也加重了环境污染。近来制动能量回收技术大量出现，但较多应用在新能源汽车领域，如2011年翟洪军等人设计了一种汽车制动能量回收装置(授权公告号：CN 102290918 B)，在混合动力汽车驱动轴上加装球笼，带动发电机发电，对汽车制动能加以回收。对于传统燃油汽车，大多是将制动能回收为液压能或压缩空气能加以回收利用，如2016年程海霞设计了一种汽车制动能量回收系统(申请公布号：CN 106585585 A)，在汽车变速器输出轴加装减速器，利用液压变量泵将制动能转变为液压能加以利用。2016年徐兴等人设计了一种汽车怠速和制动能量回收系统(授权公告号：CN 105752082 B)，通过在发动机起动齿轮轴上加装离合器连接到空气压缩机，以压缩空气的形式回收制动能加以利用。可能是动力电池的价格较高的原因，传统燃油汽车以电储能的形式加以利用的很少，而以其他储能形式对制动能的利用的效率不高，利用方式也受到很大的限制。
在汽车高速滑行时，车轮的高速旋转会带动变速箱齿轮和发动机高速运转，消耗了大量汽车的动能，而频繁地摘挂档位不仅操作繁琐，而且会带来安全隐患。于是出现了利用汽车惯性能量的汽车滑行节能装置。而现有的汽车滑行节能装置，或结构比较复杂，推广困难；或操作动作繁琐，实际使用不便；或存有安全隐患，影响了汽车滑行节能装置的推广应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的汽车使用过程中能源浪费较大，汽车节能装置结构复杂、操作不便、能源利用效率不高的问题，提供一种汽车节能装置，该装置具有在制动能量回收的同时起到辅助刹车的作用，回收的能量以电能形式储存，并在车辆起步时辅助驱动，降低车辆能源消耗，减轻尾气污染。同时，在汽车滑行时断开车轮与发动机之间的联动，降低能源损耗，正常工作时无需人工干预，无安全隐患。
为了实现上述目的，本发明提供一种汽车节能装置，包括电磁离合器、传动装置、直流电机、切换开关、储能装置、控制器、刹车感应器、油门感应器、半轴转速感应器和轮轴转速感应器。
所述电磁离合器安装在汽车驱动轮半轴上，将所述驱动轮半轴分为半轴Ⅰ和半轴Ⅱ，所述传动装置包括安装在所述半轴Ⅱ上的大齿轮和安装在所述直流电机驱动轴上的小齿轮，所述大齿轮与所述小齿轮相啮合；所述直流电机通过所述切换开关与所述储能装置电连接；所述控制器分别与所述电磁离合器、所述刹车感应器、所述油门感应器、所述半轴转速感应器、所述轮轴转速感应器、所述切换开关和所述储能装置电连接。
优选地，所述电磁离合器为断电结合型电磁离合器，在所述控制器与电磁离合器的电连接通路上设有用于强制所述电磁离合器结合的开关，以防止在特殊情况下产生安全隐患。
优选地，所述大齿轮与所述小齿轮的齿数比为2-3:1。在传递能量的同时还起到变速作用，在发电状态时，所述半轴Ⅱ的相同转速可带所述动直流电机以更高的转速旋转，增加发电效果；在驱动状态时，所述直流电机的相同转速可带动所述半轴Ⅱ以更慢的转速转动，增加驱动力。
优选地，所述刹车感应器为角度感应器，可感应刹车踏板的即时角度状态，并根据所述刹车踏板的不同状态采取不同的控制策略。
优选地，所述储能装置为一组可充电动力锂电池，存储容量大，转换效率高。
优选地，所述储能装置为一组超级电容器，重量轻，使用寿命长，转换效率高。
本发明的汽车节能装置，可在汽车高速滑行时，断开车轮与发动机的联接，滑行损耗低；汽车制动时，首先控制直流电机发电，利用发电的电磁阻力制动，将制动能转换为电能存储在储能设备中；在汽车低速起动时，利用存储的电能驱动直流电机进行辅助起动，降低燃油消耗，减少尾气排放。相比现有技术，起到更好的节能减排的作用。
附图说明
图1是本发明的汽车节能装置示意图。
附图标记说明
1 半轴Ⅰ 2 电磁离合器
3 半轴Ⅱ 4 大齿轮
5 小齿轮 6 直流电机
7 切换开关 8 储能装置
9 控制器 10 刹车感应器
11 油门感应器 12 半轴转速感应器
13 轮轴转速感应器 14 开关
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细的说明，需要申明的是，本发明的实施例用于对本发明的思路的进一步说明和理解，并不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明的汽车节能装置的一个实施例包括电磁离合器2、大齿轮4、小齿轮5、直流电机6、切换开关7、储能装置8、控制器9、刹车感应器10、油门感应器11、半轴转速感应器12、轮轴转速感应器13和开关14。电磁离合器2安装在汽车的驱动轮半轴上，将驱动轮半轴分为半轴Ⅰ1和半轴Ⅱ3，半轴Ⅰ1连接汽车差速器，半轴Ⅱ3连接汽车轮毂；大齿轮4安装在半轴Ⅱ3上，小齿轮5安装在直流电机6的驱动轴上，大齿轮4与小齿轮5相啮合，二者的传动比为1：2.5；直流电机6通过切换开关7与储能装置8电连接，本实施例的储能装置8为动力锂离子电池。切换开关7处于不同位置时，直流电机6与储能装置8之间为不同的连接模式，决定直流电机6与储能装置8处于断路状态、发电状态和驱动状态。在断路状态时，直流电机6与储能装置8的连接断开；在发电状态时，直流电机6产生的电能只可以相应的流向单向传送到储能装置8，而储能装置8到直流电机6的电流单向截止；在驱动状态时，储能装置8的电能以正确的流向驱动直流电机6驱动车轮向前转动；控制器9与电磁离合器2、刹车感应器10、油门感应器11、半轴转速感应器12、轮轴转速感应器13、切换开关7和储能装置8电连接。控制器9在油门感应器11和刹车感应器10均无动作时，将电磁离合器2切换到分离状态，切换开关7切换到断路状态；刹车感应器10动作时将切换开关7切换到发电位置，并在轮轴转速感应器13感应到的转速等于半轴转速感应器12感应到的转速时，将电磁离合器2切换到结合状态；在轮速感应器13感应到车轮转速低于设定值前进，油门感应器11动作且储能装置8内电能充足时，将切换开关7切换到驱动状态，电磁离合器2切换到结合状态；否则将切换开关5切换到断路状态，电磁离合器2切换到结合状态；保证汽车节能装置的正确运行。断开开关14，可以在任何时候将电磁离合器2切换到结合状态，防止产生安全隐患。
在车辆正常行驶时，电磁离合器2处于结合状态，切换开关7处于断路状态，断路的直流电机6对车辆的阻力很小，汽车与未安装本发明的汽车节能装置一样正常工作。在车辆高速滑行时，油门感应器11和刹车感应器10均无动作，控制器9将电磁离合器2切换到分离状态，车轮与发动机的联接断开，车辆所受阻力很小，处于节能滑行状态。在车辆制动状态，轻踩刹车时，在正常机械制动系统起作用前，刹车感应器8感受到刹车信号，控制器9将切换开关7切换到发电状态，直流电机6与储能装置8以发电状态相连通，车轮带动半轴Ⅱ3转动，通过大齿轮4与小齿轮5的变速作用，带动直流电机6高速转动发电，并对储能装置8进行充电。在直流电机6转动发电时产生的电磁阻力，传递到半轴Ⅱ3，形成制动力，对车辆起到制动作用。重踩刹车时，直流电机6发电时产生的电磁阻力的制动作用和正常机械制动系统同时起作用，增加了刹车效果。制动造成了车轮转速的下降，当轮轴转速感应器13感应到的转速等于半轴转速感应器12感应到的转速时，控制器9将电磁离合器2切换到结合状态，有利于车辆利用变速箱的传动减速。当车辆处于加油状态时，油门感应器10动作，控制器9将电磁离合器2切换到结合状态，同时检测到车辆处于低速前进状态且储能装置8中电量充足时，控制器9将切换开关7切换到驱动状态，储能装置8和直流电机6以驱动状态相连通，储能装置8中的电能驱动直流电机6转动，通过大齿轮4与小齿轮5的变速作用，对车辆进行辅助驱动，降低汽车低速起动时的燃油消耗和尾气排放。而在其他状态下，控制器9将电磁离合器2切换到结合状态、切换开关7切换到断路位置，车辆以燃油驱动状态正常行驶。断开开关14，电磁离合器2强制切换到结合状态，防止在特殊情况下产生安全隐患。
通过上述方案，在汽车滑行时，将车轮与发动机的联接断开，减少了因带动变速箱、发动机运转而造成的动能损耗。在汽车需要制动时，首先进行能量回收并产生制动作用，减少了能量的浪费；将回收的电能用于汽车的低速辅助驱动，减少了低速驱动的燃油燃烧不充分造成的能源浪费和尾气排放；在储能装置中电力不足时停止电力辅助驱动，有效地防止了电池的过放电对电池的伤害，提高了电池的寿命。所有这些，在车辆日益拥堵的今天显得特别有意义。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种汽车节能装置，其特征在于，包括电磁离合器(2)、传动装置、直流电机(6)、切换开关(7)、储能装置(8)、控制器(9)、刹车感应器(10)、油门感应器(11)、半轴转速感应器(12)和轮轴转速感应器(13)；
所述电磁离合器(2)安装在汽车驱动轮半轴上，将所述驱动轮半轴分为半轴Ⅰ(1)和半轴Ⅱ(3)，所述传动装置包括安装在半轴Ⅱ(3)上的大齿轮(4)和安装在所述直流电机(6)轴上的小齿轮(5)，所述大齿轮(4)与所述小齿轮(5)相啮合；所述直流电机(6)通过所述切换开关(7)与所述储能装置(8)电连接；所述控制器(9)分别与所述电磁离合器(2)、刹车感应器(10)、油门感应器(11)、半轴转速感应器(12)、轮轴转速感应器(13)、切换开关(7)和储能装置(8)电连接。
2.根据权利要求1所述的汽车节能装置，其特征在于，所述电磁离合器(2)为断电结合型电磁离合器，在所述控制器(9)与电磁离合器(2)的电连接通路上设有用于强制所述电磁离合器(2)结合的开关(14)。
3.根据权利要求1所述的汽车节能装置，其特征在于，所述大齿轮(4)与所述小齿轮(5)的齿数比为2-3:1。
4.根据权利要求1所述的汽车节能装置，其特征在于，所述刹车感应器(10)为角度感应器，用于感应刹车踏板的即时角度状态。
5.根据权利要求1所述的汽车节能装置，其特征在于，所述储能装置(8)为一组可充电动力锂电池。
6.根据权利要求1所述的汽车节能装置，其特征在于，所述储能装置(8)为一组超级电容器。
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Legal Events
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Application publication date: 20181123 Assignee: Chongqing Biaoxian Information Technology Co.,Ltd. Assignor: CHONGQING INDUSTRY POLYTECHNIC College Contract record no.: X2023980054337 Denomination of invention: Automotive energy-saving devices Granted publication date: 20211123 License type: Common License Record date: 20231229 |