CN109318873B - 一种制动能量回收利用装置以及安装该装置的汽车 - Google Patents

一种制动能量回收利用装置以及安装该装置的汽车 Download PDF

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    • B60K25/00—Auxiliary drives
    • B60K25/06—Auxiliary drives from the transmission power take-off

Abstract

本发明提供了一种制动能量回收利用装置以及安装该装置的汽车，包括第一齿轮副、第一离合器、变量液压泵/马达、低压蓄能器、第二齿轮副、高压蓄能器、起动助力齿轮和第二离合器，第一齿轮副的一端通过第一离合器与第二齿轮副的一端连接，第二齿轮副的一端还与变量液压泵/马达连接，第二齿轮副的另一端通过第二离合器与起动助力齿轮的一端连接；变量液压泵/马达的一端通过管路与低压蓄能器相连，另一端通过液压系统与高压蓄能器连接。本发明可装置安装在汽车上，当车辆制动时可用于回收制动耗损的能量，并将这部分回收的能量用于汽车起动时之助力，减轻了汽车起动器的负担，还可用于汽车起动时涡轮增压器的助力，增强了汽车的动力性。

Description

一种制动能量回收利用装置以及安装该装置的汽车
技术领域
本发明属于能量回收利用技术领域，具体涉及一种制动能量回收利用装置以及安装该装置的汽车。
背景技术
随着时代的发展，汽车已经走进千家万户，但是随着汽车的市场保有量日益增长，化石燃料的消耗与日俱增。因此，对降低汽车的能耗的研究就显得迫在眉睫。
题目名称为“公交车辆制动能量回收与再利用系统研究”的文章介绍了一种采用蓄能器对公交车辆制动能量回收与再利用的方案，保证了在尽可能不改变原车装置的前提下降低发动机起动和加速时的负荷，提升了其环保性及燃油经济性。由于汽车制动过程通常不长，故此方案采用之高压蓄能器的加压效率通常不高，故而限制了其进一步的市场推广。
公开号为CN106585585A的中国专利提出了一种汽车制动能量回收系统，该系统将汽车制动时的能量泵/马达转化为液压能存储起来，并可用于汽车行驶过程的辅助能源。如上所述，该系统的加压效率通常也不高，同时，该专利亦没有给出具体的辅助实现方式如汽车起动助力，故而该系统具有明显的局限性。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种制动能量回收利用装置以及安装该装置的汽车，不仅结构更为可靠，而且效率更高。本发明装置可用于汽车制动时的能量回收与利用，当车辆制动时可用于回收制动耗损的能量，并将这部分回收的能量用于两处：一处用于汽车起动时之助力，减轻了汽车起动器的负担，延长了蓄电池的使用寿命，体现了节能环保的时代理念；一处用于汽车起动时涡轮增压器的助力，减轻了涡轮增压发动机低速迟滞的现象，增强了汽车的动力性。
本发明的技术方案是：一种制动能量回收利用装置，包括第一齿轮副、第一离合器、变量液压泵/马达、低压蓄能器、第二齿轮副、高压蓄能器、起动助力齿轮和第二离合器；
所述第一齿轮副的一端通过第一离合器与第二齿轮副的一端连接，第二齿轮副的一端还与变量液压泵/马达连接，所述第二齿轮副的另一端通过第二离合器与起动助力齿轮的一端连接；
所述变量液压泵/马达的一端通过管路与低压蓄能器相连，另一端通过液压回路与高压蓄能器连接。
上述方案中，所述液压回路包括增压缸、二位三通电磁换向阀和管路；
所述变量液压泵/马达通过管路与增压缸的一端连接；所述增压缸的另一端通过管路与高压蓄能器连接；
所述二位三通电磁换向阀安装在增压缸与高压蓄能器之间的管路上，变量液压泵/马达与增压缸之间的管路还通过一支路与二位三通电磁换向阀连接。
上述方案中，所述变量液压泵/马达与增压缸之间的管路安装有单向阀，增压缸和二位三通电磁换向阀之间的管路安装有单向阀，所述支路上设有单向阀。
上述方案中，还包括第三齿轮副；
所述起动助力齿轮另一端与第三齿轮副的一端齿轮连接，所述第三齿轮副的另一端齿轮用于与涡轮增压器连接。
上述方案中，所述增压缸与二位三通电磁换向阀之间设有安全阀。
上述方案中，所述第一离合器和第二离合器均为电控离合器。
上述方案中，所述变量液压泵/马达、二位三通电磁换向阀、第一离合器、第二离合器分别与ECU电连接。
一种安装有所述制动能量回收利用装置的汽车，包括发动机、起动齿圈、飞轮、汽车离合器、变速箱、差速器和涡轮增压器；
所述发动机的输出轴通过汽车离合器与变速箱的一端连接，变速箱的另一端与第一齿轮副的另一端连接；
所述差速器与变速箱的另一端连接；
所述发动机的输出轴与汽车离合器之间设有飞轮；所述起动助力齿轮的轮齿与飞轮的一端啮合，飞轮的另一端与起动齿圈啮合；
所述发动机还设有涡轮增压器，所述第三齿轮副的另一端齿轮与涡轮增压器连接；
所述变量液压泵/马达、二位三通电磁换向阀、第一离合器、第二离合器分别与汽车ECU电连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明所述装置通过电控离合器用作能量回收利用的开关机构，液压系统用于车辆制动时的能量回收及起动时的助力；通过变量液压泵/马达用作动力机构；蓄能器用于传动介质的储存，不仅结构更为可靠，而且效率更高。
2.本发明所述制动能量回收利用装置可以安装在汽车上，且在不改变汽车原有布局的前提下，进行汽车制动能量回收利用；当车辆制动时可用于回收制动耗损的能量，并将这部分回收的能量用于汽车起动时之助力，延长了蓄电池的使用寿命，体现了节能环保的时代理念。
3.本发明采用了增压缸，使得高压蓄能器的增压效率得到了明显的提升。
4.本发明所述起动助力齿轮经第三齿轮副与涡轮增压器相连，将制动回收的能量用于汽车起动时涡轮转动之助力，减小发动机低速时涡轮介入时的转速，解决常规涡轮增压发动机的低速涡轮迟滞问题，达到提升汽车动力性的目的。
附图说明
图1是本发明的一种汽车制动能量回收利用装置示意图。
其中：1-发动机；2-起动齿圈；3-飞轮；4-汽车离合器；5-变速箱；6-差速器；7-第一齿轮副；8-第一离合器；9-变量液压泵/马达；10-低压蓄能器；11-第二齿轮副；12-增压缸；13-安全阀；14-高压蓄能器；15-二位三通电磁换向阀；16-起动助力齿轮；17-第二离合器；18-第三齿轮副；19-涡轮增压器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示为本发明所述汽车制动能量回收利用装置的一种实施方式，包括第一齿轮副7、第一离合器8、变量液压泵/马达9、低压蓄能器10、第二齿轮副11、高压蓄能器14、起动助力齿轮16、第二离合器17和第三齿轮副18。
所述第一齿轮副7的一端通过第一离合器8与第二齿轮副11的一端连接，第二齿轮副11的一端还与变量液压泵/马达9连接，所述第二齿轮副11的另一端通过第二离合器17与起动助力齿轮16的一端连接；所述起动助力齿轮16另一端与第三齿轮副18的一端齿轮连接，所述第三齿轮副18的另一端齿轮用于与涡轮增压器19连接。
所述变量液压泵/马达9的一端通过管路与低压蓄能器10相连，另一端通过液压回路与高压蓄能器14连接。
所述液压回路包括增压缸12、二位三通电磁换向阀15和管路；所述变量液压泵/马达9通过管路与增压缸12的一端连接；所述增压缸12的另一端通过管路与高压蓄能器14；所述二位三通电磁换向阀15安装在增压缸12与高压蓄能器14之间的管路上，变量液压泵/马达9与增压缸12之间的管路还通过一支路与二位三通电磁换向阀15连接。
所述变量液压泵/马达9与增压缸12之间的管路安装有单向阀，增压缸12和二位三通电磁换向阀15之间的管路安装有单向阀，所述支路上设有单向阀。
所述增压缸12与二位三通电磁换向阀15之间设有安全阀13。
所述第一离合器8和第二离合器17均为电控离合器。所述变量液压泵/马达9、二位三通电磁换向阀15、第一离合器8、第二离合器17分别与ECU电连接。
一种安装有所述制动能量回收利用装置的汽车，包括发动机1、起动齿圈2、飞轮3、汽车离合器4、变速箱5、差速器6和涡轮增压器19；
所述发动机1的输出通过与汽车离合器4与变速箱5的一端连接，变速箱5的另一端与第一齿轮副7的另一端连接；
所述差速器6与变速箱5的另一端连接；
所述发动机1的输出轴与汽车离合器4之间设有飞轮3；所述起动助力齿轮16的齿轮与飞轮3的一端啮合，飞轮3的另一端与起动齿圈2啮合；
所述发动机1还设有涡轮增压器19，所述第三齿轮副18的另一端齿轮与涡轮增压器19连接；
所述变量液压泵/马达9、二位三通电磁换向阀15、第一离合器8、第二离合器17分别与汽车ECU电连接。
发动机1的动力输入轴经汽车离合器4、变速箱5，动力一部分由差速器6传递至前半轴，另一部分由第一齿轮副7经第一离合器8传递至第二齿轮副11及变量液压泵/马达9，第一离合器8可用作第一齿轮副7与第二齿轮副11及变量液压泵/马达9间的动力开关装置。
所述变量液压泵/马达9一端通过液压管路与低压蓄能器10相连，另一端通过液压管路与高压蓄能器14相连；起动助力齿轮16经第三齿轮副18与涡轮增压器19相连，通过减小发动机低速时涡轮介入的转速，解决常规涡轮增压发动机的低速涡轮迟滞问题，并达到提升汽车动力性的目的。
所述第二齿轮副11与起动助力齿轮16之间通过第二离合器17相连，第二离合器17可用作第二齿轮副11与起动助力齿轮16之间的动力开关装置。
所述起动助力齿轮16与飞轮3相啮合，可用于汽车起动助力。
所述增压缸12与二位三通电磁换向阀15之间设有安全阀13，可用于系统的过载保护。
所述变量液压泵/马达9的排量可由汽车ECU调节，以实现不同工况的启动转矩需要。
本发明的工作原理为：本发明所述制动能量回收利用装置可以安装在汽车上。汽车制动时，汽车离合器4分离，同时ECU向第一离合器8发出的电信号，第一离合器8接合，二位三通电磁换向阀15与第二离合器17仍处于失电状态，动力由变速箱5的输入轴经第一齿轮副7、第一离合器8与变量液压泵/马达9相连，此时变量液压泵/马达9为泵工况。变量液压泵/马达9由低压蓄能器10泵油，油液经增压缸12及二位三通电磁换向阀15向高压蓄能器14充油加压，当压力超出系统设定压力时安全阀13开启溢流；汽车点火启动时，蓄电池向起动器供电，带动起动齿圈2运转，从而实现飞轮3转动，同时，ECU向二位三通电磁换向阀15及第二离合器17发出得电信号，第一离合器8处于失电状态，变量液压泵/马达9为马达工况并反向转动，油液经高压蓄能器14、二位三通电磁换向阀15、变量液压泵/马达9至低压蓄能器10。此时，变量液压泵/马达9带动第二齿轮副11、第二离合器17、起动助力齿轮16及飞轮3转动，有起动助力的作用；起动助力齿轮16的动力同时经第三齿轮副18带动涡轮增压器19动作，通过减小发动机低速时涡轮介入时的转速，解决常规涡轮增压发动机的低速涡轮迟滞问题，并达到提升汽车动力性的目的。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种制动能量回收利用装置，其特征在于，包括第一齿轮副(7)、第一离合器(8)、变量液压泵/马达(9)、低压蓄能器(10)、第二齿轮副(11)、高压蓄能器(14)、起动助力齿轮(16)和第二离合器(17)；
所述第一齿轮副(7)的一端通过第一离合器(8)与第二齿轮副(11)的一端连接，第二齿轮副(11)的一端还与变量液压泵/马达(9)连接，所述第二齿轮副(11)的另一端通过第二离合器(17)与起动助力齿轮(16)的一端连接；
所述变量液压泵/马达(9)的一端通过管路与低压蓄能器(10)相连，另一端通过液压回路与高压蓄能器(14)连接；
所述液压回路包括增压缸(12)、二位三通电磁换向阀(15)和管路；所述变量液压泵/马达(9)通过管路与增压缸(12)的一端连接；所述增压缸(12)的另一端通过管路与高压蓄能器(14)连接；所述二位三通电磁换向阀(15)安装在增压缸(12)与高压蓄能器(14)之间的管路上，变量液压泵/马达(9)与增压缸(12)之间的管路还通过一支路与二位三通电磁换向阀(15)连接；
所述变量液压泵/马达(9)与增压缸(12)之间的管路安装有单向阀，增压缸(12)和二位三通电磁换向阀(15)之间的管路安装有单向阀，所述支路上设有单向阀；
还包括第三齿轮副(18)；所述起动助力齿轮(16)另一端与第三齿轮副(18)的一端齿轮连接，所述第三齿轮副(18)的另一端齿轮用于与涡轮增压器(19)连接；所述增压缸(12)与二位三通电磁换向阀(15)之间设有安全阀(13)；所述第一离合器(8)和第二离合器(17)均为电控离合器；所述变量液压泵/马达(9)、二位三通电磁换向阀(15)、第一离合器(8)、第二离合器(17)分别与ECU电连接；汽车制动时，汽车离合器(4)分离，同时ECU向第一离合器(8)发出的电信号，第一离合器(8)接合，二位三通电磁换向阀(15)与第二离合器(17)仍处于失电状态，动力由变速箱(5)的输入轴经第一齿轮副(7)、第一离合器(8)与变量液压泵/马达(9)相连，此时变量液压泵/马达(9)为泵工况，变量液压泵/马达(9)由低压蓄能器(10)泵油，油液经增压缸(12)及二位三通电磁换向阀(15)向高压蓄能器(14)充油加压，当压力超出系统设定压力时安全阀(13)开启溢流；汽车点火启动时，蓄电池向起动器供电，带动起动齿圈(2)运转，从而实现飞轮(3)转动，同时，ECU向二位三通电磁换向阀(15)及离合器(17)发出得电信号，第一离合器(8)处于失电状态，变量液压泵/马达(9)为马达工况并反向转动，油液经高压蓄能器(14)、二位三通电磁换向阀(15)、变量液压泵/马达(9)至低压蓄能器(10)，此时，变量液压泵/马达(9)带动第二齿轮副(11)、第二离合器(17)、起动助力齿轮(16)及飞轮(3)转动；起动助力齿轮(16)的动力同时经第三齿轮副(18)带动涡轮增压器(19)动作。
2.一种安装有权利要求1所述制动能量回收利用装置的汽车，其特征在于，包括发动机(1)、起动齿圈(2)、飞轮(3)、离合器(4)、变速箱(5)、差速器(6)和涡轮增压器(19)；
所述发动机(1)的输出通过与离合器(4)与变速箱(5)的一端连接，变速箱(5)的另一端与第一齿轮副(7)的另一端连接；
所述差速器(6)与变速箱(5)的另一端连接；
所述发动机(1)的输出轴与离合器(4)之间设有飞轮(3)；所述起动助力齿轮(16)的轮齿与飞轮(3)的一端啮合，飞轮(3)的另一端与起动齿圈(2)啮合；
所述发动机(1)还设有涡轮增压器(19)，所述第三齿轮副(18)的另一端齿轮与涡轮增压器(19)连接；
所述变量液压泵/马达(9)、二位三通电磁换向阀(15)、第一离合器(8)、第二离合器(17)分别与汽车ECU电连接。
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