CN109703313A - 汽车振动储能供能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车振动储能供能系统，包括减震器、柱塞泵、柱塞泵驱动机构、液压油箱、储能器、溢流阀、电磁阀和执行油缸；柱塞泵的进油口与液压油箱管道连接，柱塞泵的出油口与储能器管道连接，溢流阀的进油口与储能器管道连接，溢流阀的出油口与液压油箱管道连接；汽车振动时，减震器通过柱塞泵驱动机构驱动柱塞泵向储能器内压入液压油；所述储能器与执行油缸管道连接，所述电磁阀设置在储能器与执行油缸管道之间的管道上且与汽车ECU电连接；自然状态下，电磁阀将储能器与执行油缸之间的管道关闭，电磁阀工作状态下使储能器内的液压油通过管道流向执行油缸对汽车进行制动。本系统节能减排，实现自动储能制动，有源减震一体化。

Description

汽车振动储能供能系统

技术领域

本发明涉及汽车节能技术领域，具体是涉及一种汽车振动储能供能系统。

背景技术

目前在汽车正常行驶时，整个汽车随着路面的凸凹不平而产生上下运动，而且这种运动随着道路的凸凹不平程度加大和车速的提高，振动的振幅和频率也会不断增加，因此，汽车都需要设置减震器来减少汽车振动幅度，提高车内人员的舒适度。减震器减少汽车振动幅度的同时自身零部件也会产生变形和相互摩擦，目前汽车减震器自身变形和相互摩擦产生的热量都散发到大气中，并未得到有效利用；而且目前汽车在紧急制动时，瞬间制动动力功率偏小，制动时间较长，制动力偏弱，只适合预发现避障状况，而且消耗车内电池能量或发动机能量。综上所述，如何将汽车减震器自身变形产生的能量进行回收再利用，减少汽车的能消耗是当下要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种汽车振动储能供能系统，本汽车振动储能供能系统能够在行车过程中振动储能，降低了能源消耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种汽车振动储能供能系统，包括减震器、柱塞泵、柱塞泵驱动机构、液压油箱、储能器、溢流阀、电磁阀和执行油缸；柱塞泵的进油口与液压油箱管道连接，柱塞泵的出油口与储能器管道连接，溢流阀的进油口与储能器管道连接，溢流阀的出油口与液压油箱管道连接；汽车振动时，所述减震器通过柱塞泵驱动机构驱动柱塞泵向储能器内压入液压油；所述储能器与执行油缸管道连接，所述电磁阀设置在储能器与执行油缸管道之间的管道上；自然状态下，电磁阀将储能器与执行油缸之间的管道关闭，电磁阀工作状态下使储能器内的液压油通过管道流向执行油缸对汽车进行制动。

本汽车振动储能供能系统中，减震器通过柱塞泵驱动机构驱动柱塞泵向储能器内压入液压油，在汽车需要制动时，通过电磁阀控制储能器内的液压油驱动执行油缸对汽车进行制动（执行油缸通过连杆杆机构压动动制动踏板对汽车进行制动，或向现有制动分泵输入高压油直接制动，且不影响人力制动。），因此，本系统可以降低能源消耗，实现节能减排的目的；减震器振动时需要驱动柱塞泵，因此本系统还改善了减震器的减震效果；本系统中，储能器由电磁阀控制驱动执行油缸，电磁阀与汽车ECU电连接，可以通过控制电磁阀快速实现汽车高速应急制动。

进一步地，柱塞泵的出油口与储能器之间的管道上设置有压力传感器，所述压力传感器与汽车ECU电连接。将压力传感器和电磁阀与汽车ECU电连接后，相当于把振动储能供能系统接入了汽车现有的电子控制系统，便于驾驶人员控制振动储能供能系统。

进一步地，所述柱塞泵驱动机构包括第一连接板、第一齿条、中继齿轮、扇形齿轮、第二连接板和第二齿条，所述第一齿条固定在第一连接板上，所述第一连接板与减震器的活塞杆固定连接，所述中继齿轮与第一齿条啮合，所述扇形齿轮与中继齿轮同轴且固定连接，扇形齿轮直径大于中继齿轮直径，所述第二齿条固定在第二连接板上且与扇形齿轮啮合，所述柱塞泵固定在第二连接板的一端，第二连接板的一端与柱塞泵的柱塞固定连接；汽车振动时，减震器的活塞杆带动第一连接板沿直线往复移动，第一连接板沿直线往复移动时通过第一齿条、中继齿轮、扇形齿轮和第二齿条驱动第二连接板沿直线往复移动，第二连接板沿直线往复移动时驱动柱塞泵的柱塞沿直线往复移动。本柱塞泵驱动机构为微位移齿轮齿条直线放大机构，扇形齿轮放大了第二齿条振幅，由于减震器振动后需要克服第二连接板的阻力，因此，柱塞泵驱动机构对减震器的活塞杆的振动具有较强的反作用力，提高了减震器的减震效果。

进一步地，所述柱塞泵驱动机构还包括连接杆，连接杆的一端与减震器的活塞杆固定连接，连接杆的另一端与第一连接板固定连接。连接杆设置有使第一齿条与减震器的活塞杆连接更容易，适用范围广。

进一步地，所述第一连接板和第二连接板均通过直线导轨与车身连接。

进一步地，所述溢流阀固定在第二连接板的另一端，溢流阀包括阀体、主阀芯、主阀芯弹簧、主阀芯座、先导阀芯、先导阀芯弹簧和先导阀芯座，所述主阀芯座固定连接在阀体内腔中，所述主阀芯和先导阀芯均滑动地连接在阀体内腔中，主阀芯靠近阀体的远第二连接板端，主阀芯座通过主阀芯弹簧支撑主阀芯，先导阀芯座通过先导阀芯弹簧支撑先导阀芯，先导阀芯座一端与阀体内腔滑动连接且另一端超出阀体的近第二连接板端；自然状态下，第二连接板的一端与柱塞泵相抵接且另一端与先导阀芯座相抵接，汽车振动时，第二连接板驱动先导阀芯座和柱塞泵的柱塞沿直线往复移动。第二连接板在溢流阀与柱塞泵之间沿直线往复移动，因此，第二连接板沿直线移动时不但需要克服柱塞泵的柱塞阻力，还需要要克服先导阀芯座的阻力，进一步提高了减震器的减震效果。

进一步地，所述电磁阀为二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀设有主进油口、工作进油口和主回油口，自然状态下，所述主进油口关闭，所述工作进油口和主回油口连通，所述二位三通电磁阀通电后，所述主回油口关闭，所述主进油口和工作进油口连通，储能器经主进油口和工作进油口向执行油缸冲入液压油。二位三通电磁阀控制方式简单实用，通过二位三通电磁控制执行油缸，比人工踩刹车的制动速度更快，提高了行车安全性。

进一步地，还包括电磁阀固定座，所述电磁阀固定座固定在与柱塞泵的出油口侧，柱塞泵与电磁阀固定座固定连接，所述二位三通电磁阀固定连接在电磁阀固定座上，电磁阀固定座上设置有主进油通道和工作进油通道，所述主进油通道将柱塞泵的出油口、储能器和主进油口连通，所述工作进油通道将工作进油口和执行油缸连通。电磁阀固定座设置后便于固定电磁阀、柱塞泵以及管道，有利于系统集成化设置。

相比现有技术，本发明的有益效果主要体现在：

1、本系统能够在行车过程中通过汽车振动自动储能，在汽车需要制动时供能，进而能够节能减排，而且相比于制动能量的回收，汽车振动所产生的能量具有持续性，更利于回收；

2、本系统可以收集获得很大功率能量储备用于瞬间释放控制制动，制动力大，电磁阀制动时间短，制动距离短，紧急避障安全性高，系统成本低规避繁锁的多种类传感器和判别软件，特别适合紧急时刻的高效制动；

3、溢流阀和柱塞泵辅助减震器实现振辐刚度反馈实时可调，其中减震器通过第二连接板对溢流阀反馈控制可以使减震器自身的节流减振变压力可控减速，由于减震器振幅越大，受到溢流阀和柱塞泵的阻力就越大，所以溢流阀和柱塞泵可以实现对减震器变减速变刚度调节，改善减振器对路面跳动的变刚度响应效果，使减震器减速范围大，减振效果更好，实现储能制动、有源减震一体化。

附图说明

图1为本发明实施例的汽车振动储能供能系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的汽车振动储能供能系统液压系统示意图；

图3为本发明实施例的溢流阀的结构示意图。

附图中，1-减震器；2-柱塞泵；3-柱塞泵驱动机构；4-储能器；5-溢流阀；6-电磁阀；7-执行油缸；8-电磁阀固定座；9-液压油箱；

21-柱塞泵的进油口；22-柱塞泵的出油口；23-柱塞泵的柱塞；31-第一齿条；32-中继齿轮；33-扇形齿轮；34-第二齿条；35-连接杆；36-第一连接板；37-第二连接板；51-阀体；52-主阀芯；53-主阀芯弹簧；54-主阀芯座；55-先导阀芯；56-先导阀芯弹簧；57-先导阀芯座；58-溢流阀的进油口；59-溢流阀的出油口；61-主进油口；62-工作进油口；63-主回油口；81-主进油通道；82-工作进油通道；

100-管道；200-制动机构；300-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的汽车振动储能供能系统，具有减震器1、柱塞泵2、柱塞泵驱动机构3、液压油箱9、储能器4、溢流阀5、电磁阀6和执行油缸7；柱塞泵的进油口21与液压油箱9管道连接，柱塞泵的出油口22与储能器4管道连接，溢流阀的进油口58与储能器4管道连接，溢流阀的出油口59与液压油箱9管道连接；汽车振动时，减震器1通过柱塞泵驱动机构3驱动柱塞泵2向储能器4内压入液压油；储能器4与执行油缸7管道连接，电磁阀6设置在储能器4与执行油缸7管道之间的管道100上；自然状态下，电磁阀6将储能器4与执行油缸7之间的管道100关闭，电磁阀6工作状态下使储能器4内的液压油通过管道100流向执行油缸7对汽车进行制动。

如图1和图2所示，本实施例中，本汽车振动储能供能系统中，减震器1通过柱塞泵驱动机构3驱动柱塞泵3向储能器4内压入液压油，相比于制动能量的回收，汽车振动所产生的能量具有持续性，更利于回收。在汽车需要制动时，储能器4内的液压油驱动执行油缸7对汽车进行制动（执行油缸通过连杆杆机构压动动制动踏板对汽车进行制动，或向现有制动分泵输入高压油直接制动，且不影响人力制动。），因此，本系统不但可以实现节能减排，而且增强了减震器1的减震效果，储能器4由电磁阀6控制驱动执行油缸7，电磁阀6与汽车ECU电连接，可以通过控制电磁阀6快速实现汽车高速应急制动。本系统可以收集获得很大功率能量储备用于瞬间释放控制制动，制动力大，电磁阀制动时间短，制动距离短，紧急避障安全性高，系统成本低规避繁锁的多种类传感器和判别软件，特别适合紧急时刻的高效制动。

如图1和图2所示，本实施例中，柱塞泵的出油口22与储能器4之间的管道上设置有压力传感器300，压力传感器300与汽车ECU电连接。将压力传感器300和电磁阀6与汽车ECU电连接后，相当于把振动储能供能系统接入了汽车现有的电子控制系统，压力传感器300给该汽车ECU提反馈信号，以便控制储能器4容量，及根据汽车自身原有的距离传感器提供相应的制动力和制动速度，兼容制动的舒适度和安全性，使用本系统后，制动机构200可由电子信号控制，因此，本系统可以应用在汽车无人驾驶制动领域；本系统也可以通过人力驱动电磁阀开启释放储能器4高压油控制，制动时方便省力，便于驾驶人员控制振动储能供能系统。

如图1所示，本实施例中，柱塞泵驱动机构3包括第一连接板36、第一齿条31、中继齿轮32、扇形齿轮33、第二连接板37和第二齿条34，第一齿条31固定在第一连接板36上，第一连接板36与减震器1的活塞杆固定连接，中继齿轮32与第一齿条31啮合，扇形齿轮33与中继齿轮32同轴且固定连接，扇形齿轮33直径大于中继齿轮32直径，第二齿条34固定在第二连接板37上且与扇形齿轮33啮合；柱塞泵2固定在第二连接板37的一端，第二连接板37的一端与柱塞泵的柱塞23固定连接；汽车振动时，减震器1的活塞杆带动第一连接板36沿直线往复移动，第一连接板36沿直线往复移动时通过第一齿条31、中继齿轮32、扇形齿轮33和第二齿条34驱动第二连接板37沿直线往复移动，第二连接板37沿直线往复移动时驱动柱塞泵的柱塞23沿直线往复移动。本柱塞泵驱动机构3为微位移齿轮齿条直线放大机构，第一连接板36和第二连接板37均通过直线导轨与车身连接，便于第一齿条31和第二齿条34固定与力的传递；本系统中，扇形齿轮33放大了第二齿条34振幅，具体地，可以设置成放大10倍的形式，由于减震器1振动后需要克服第二连接板37的阻力，因此，柱塞泵驱动机构3对减震器1的活塞杆的振动具有较强的反作用力，提高了减震器1的减震效果；实际应用中，也存在减震器1反向设置的情况，此时，第一连接板36与减震器1的振动部固定连接即可。

如图1所示，为了使第一齿条31与减震器1的活塞杆连接更容易，本实施例中，柱塞泵驱动机构3还包括连接杆35，连接杆35的一端与减震器1的活塞杆固定连接，连接杆35的另一端与第一连接板36固定连接。

如图1和图3所示，本实施例中，溢流阀5固定在第二连接板37的另一端，溢流阀包括阀体51、主阀芯52、主阀芯弹簧53、主阀芯座54、先导阀芯55、先导阀芯弹簧56和先导阀芯座57，主阀芯座54固定连接在阀体内腔中，主阀芯52和先导阀芯55均滑动地连接在阀体内腔中，主阀芯52靠近阀体51的远第二齿条34端，主阀芯座54通过主阀芯弹簧53支撑主阀芯52，先导阀芯座57通过先导阀芯弹簧56支撑先导阀芯55，先导阀芯座57一端与阀体内腔滑动连接且另一端超出阀体51的近第二连接板37端；自然状态下，第二连接板37的一端与柱塞泵2相抵接且另一端与先导阀芯座57相抵接，汽车振动时，第二连接板37驱动先导阀芯座57和柱塞泵的柱塞23沿直线往复移动。本实施例中，第二连接板37在溢流阀5与柱塞泵2之间沿直线往复移动，因此，第二连接板37沿直线移动时不但需要克服柱塞泵的柱塞23阻力，还需要克服先导阀芯座57的阻力，进一步提高了减震器1的减震效果。具体地，本实施例的溢流阀5为先导式溢流阀，实际应用中也可以采用直动型溢流阀，只要不影响安装及使用即可。本实施例中，溢流阀5和柱塞泵2辅助减震器1实现振辐刚度反馈实时可调，其中减震器1通过第二连接板37对溢流阀5反馈控制可以使减震器1自身的节流减振变压力可控减速，由于减震器1振幅越大，受到溢流阀5和柱塞泵2的阻力就越大，所以溢流阀5和柱塞泵2可以实现对减震器1变减速变刚度调节，改善减振器1对路面跳动的变刚度响应效果，使减震器1减速范围大，减振效果更好，实现储能制动、有源减震一体化。

如图1和图2所示，本实施例中，电磁阀6为二位三通电磁阀，二位三通电磁阀设有主进油口61、工作进油口62和主回油口63，自然状态下，主进油口61关闭，工作进油口62和主回油口63连通，二位三通电磁阀通电后，主回油口63关闭，主进油口61和工作进油口62连通，储能器4经主进油口61和工作进油口62向执行油缸7冲入液压油。本实施例的二位三通电磁阀控制方式简单实用，通过二位三通电磁控制执行油缸7，比人工踩刹车的制动速度更快，提高了行车安全性，具体地，也可以采用其它类型的电磁阀，只要不影响安装及使用即可。

如图1所示，为了便于固定电磁阀6、柱塞泵2以及管道100，提高汽车振动储能供能系统的集成化程度，本实施例中，汽车振动储能供能系统设置有电磁阀固定座8，电磁阀固定座8固定在与柱塞泵的出油口22侧，柱塞泵2与电磁阀固定座8固定连接，电磁阀6固定连接在电磁阀固定座8上，电磁阀固定座8上设置有主进油通道81和工作进油通道82，主进油通道81将柱塞泵的出油口22、储能器4和主进油口61连通，工作进油通道82将工作进油口62和执行油缸7连通。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种汽车振动储能供能系统，其特征在于：包括减震器、柱塞泵、柱塞泵驱动机构、液压油箱、储能器、溢流阀、电磁阀和执行油缸；柱塞泵的进油口与液压油箱管道连接，柱塞泵的出油口与储能器管道连接，溢流阀的进油口与储能器管道连接，溢流阀的出油口与液压油箱管道连接；汽车振动时，所述减震器通过柱塞泵驱动机构驱动柱塞泵向储能器内压入液压油；所述储能器与执行油缸管道连接，所述电磁阀设置在储能器与执行油缸管道之间的管道上；自然状态下，电磁阀将储能器与执行油缸之间的管道关闭，电磁阀工作状态下使储能器内的液压油通过管道流向执行油缸对汽车进行制动。

2.根据权利要求1所述的汽车振动储能供能系统，其特征在于：柱塞泵的出油口与储能器之间的管道上设置有压力传感器，所述压力传感器与汽车ECU电连接。

3.根据权利要求1所述的汽车振动储能供能系统，其特征在于：所述柱塞泵驱动机构包括第一连接板、第一齿条、中继齿轮、扇形齿轮、第二连接板和第二齿条，所述第一齿条固定在第一连接板上，所述第一连接板与减震器的活塞杆固定连接，所述中继齿轮与第一齿条啮合，所述扇形齿轮与中继齿轮同轴且固定连接，扇形齿轮直径大于中继齿轮直径，所述第二齿条固定在第二连接板上且与扇形齿轮啮合，所述柱塞泵固定在第二连接板的一端，第二连接板的一端与柱塞泵的柱塞固定连接；汽车振动时，减震器的活塞杆带动第一连接板沿直线往复移动，第一连接板沿直线往复移动时通过第一齿条、中继齿轮、扇形齿轮和第二齿条驱动第二连接板沿直线往复移动，第二连接板沿直线往复移动时驱动柱塞泵的柱塞沿直线往复移动。

4.根据权利要求3所述的汽车振动储能供能系统，其特征在于：所述柱塞泵驱动机构还包括连接杆，连接杆的一端与减震器的活塞杆固定连接，连接杆的另一端与第一连接板固定连接。

5.根据权利要求3所述的汽车振动储能供能系统，其特征在于：所述第一连接板和第二连接板均通过直线导轨与车身连接。

6.根据权利要求3所述的汽车振动储能供能系统，其特征在于：所述溢流阀固定在第二连接板的另一端，溢流阀包括阀体、主阀芯、主阀芯弹簧、主阀芯座、先导阀芯、先导阀芯弹簧和先导阀芯座，所述主阀芯座固定连接在阀体内腔中，所述主阀芯和先导阀芯均滑动地连接在阀体内腔中，主阀芯靠近阀体的远第二连接板端，主阀芯座通过主阀芯弹簧支撑主阀芯，先导阀芯座通过先导阀芯弹簧支撑先导阀芯，先导阀芯座一端与阀体内腔滑动连接且另一端超出阀体的近第二连接板端；自然状态下，第二连接板的一端与柱塞泵相抵接且另一端与先导阀芯座相抵接，汽车振动时，第二连接板驱动先导阀芯座和柱塞泵的柱塞沿直线往复移动。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的汽车振动储能供能系统，其特征在于：所述电磁阀为二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀设有主进油口、工作进油口和主回油口，自然状态下，所述主进油口关闭，所述工作进油口和主回油口连通，所述二位三通电磁阀通电后，所述主回油口关闭，所述主进油口和工作进油口连通，储能器经主进油口和工作进油口向执行油缸冲入液压油。

8.根据权利要求7所述的汽车振动储能供能系统，其特征在于：还包括电磁阀固定座，所述电磁阀固定座固定在与柱塞泵的出油口侧，柱塞泵与电磁阀固定座固定连接，所述二位三通电磁阀固定连接在电磁阀固定座上，电磁阀固定座上设置有主进油通道和工作进油通道，所述主进油通道将柱塞泵的出油口、储能器和主进油口连通，所述工作进油通道将工作进油口和执行油缸连通。