CN110588598A - 前后双轴混合制动能量回收系统 - Google Patents

前后双轴混合制动能量回收系统 Download PDF

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顾景超
顾景越
宁晓斌
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/10—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors

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Abstract

前后双轴混合制动能量回收系统，高、低压蓄能器通过三位四通换向阀与二次元件泵/马达连接，高、低压蓄能器与三位四通换向阀之间均装有先导压力控制阀；高压蓄能器连接压力传感器；液压油缸通过三位四通换向阀连接二次元件泵/马达，液压油缸与三位四通换向阀之间装有溢流阀；二次元件泵/马达通过力矩耦合器连接后轴，二次元件泵/马达与力矩耦合器之间装有第一力矩传感器和第一电磁离合器，后轴上装有第一摩擦制动器；发动机驱动前轴，前轴上装有第二摩擦制动器、飞轮，飞轮与前轴之间装有第二力矩传感器和第二电磁离合器；控制器包括数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块。本发明同时回收前后轴的动能，高制动强度时制动效率高。

Description

前后双轴混合制动能量回收系统
技术领域
本发明涉及一种汽车用混合制动能量回收系统
背景技术
近年来，随着我国的经历不断发展，我国汽车保有量已经达到3.27亿，随之带来的能源和环保问题也变得越来越严峻。
在汽车的制动过程中，大量的机械能转化为热能的形式消耗，这是对能源的极大浪费。制动能量回收系统可以回收这一部分的能量，并用于汽车的起步和加速阶段，从而节约能源。混合制动能量回收技术以飞轮和气囊式蓄能器作为能量回收单元具有储能密度大，功率密度大，使用寿命长等优点，可以短时间内快速实现制动能量的回收与释放，节约能源。
液压制动能量回收系统通常与摩擦制动系统一起工作，在制动强度较大时，摩擦制动系统提供较大的摩擦制动力，此时液压制动能量回收效率较低。在制动强度较小时，液压制动能量回收系统提供较大的制动力，此时液压制动能量回收效率较高。
中国专利公开“并联式液压制动能量回收系统”申请号201811351044.3虽然提出了一种有效的液压制动能量回收系统，本发明提出的再生制动系统可以同时回收前、后轴上的动能，而不仅仅只是回收后轴的动能，提高了制动能量回收效率，并且加入了飞轮再生制动能量回收系统，丰富了制动时可以采取的制动策略，在提高制动安全性的前提下，可以在不同工况下采取适合的制动策略，提高制动能量回收效率。但是只是回收后轴的动能，制动能量回收效率仍然不够高；制动时可以采取的制动策略单一，只有摩擦制动，影响制动能量回收效率。
发明内容
本发明要克服液压制动能量回收系统的上述缺点，提出了一种高效节能的车辆前后双轴混合制动能量回收系统。
本发明采用的技术方案是：
本发明的前后双轴混合制动能量回收系统，包含：高压蓄能器1、低压蓄能器2、压力传感器3、第一先导压力控制阀4、第二先导压力控制阀5、溢流阀6、液压油缸7、三位四通换向阀8、第一摩擦制动器9、后轴10、二次元件泵/马达11、第一力矩传感器12、第一电磁离合器13、力矩耦合器14、飞轮15、第二力矩传感器16、第二电磁离合器17、变速箱18、发动机19、控制器20、加速踏板21、制动踏板22、第二摩擦制动器23、前轴24、第二摩擦制动器25。
高压蓄能器1、低压蓄能器2以并联的方式通过三位四通换向阀8与二次元件泵/马达11连接，并且高压蓄能器1、低压蓄能器2与三位四通换向阀8之间分别装有第一先导压力控制阀4、第二先导压力控制阀5；高压蓄能器1的出口连接压力传感器3；液压油缸7通过三位四通换向阀8连接二次元件泵/马达11，液压油缸7与三位四通换向阀8之间装有溢流阀6；二次元件泵/马达11通过力矩耦合器14连接后轴10，二次元件泵/马达11与力矩耦合器14之间装有第一力矩传感器12和第一电磁离合器13，后轴10上装有第一摩擦制动器9；
发动机19通过变速箱18连接前轴24，前轴24上装有第二摩擦制动器25、飞轮15，飞轮15与前轴24之间装有第二力矩传感器16和第二电磁离合器17；
控制器20包括数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块；第一先导压力控制阀4、第二先导压力控制阀5、三位四通换向阀8、第一电磁离合器13、第二电磁离合器17均与所述的数字量输出模块相连接；压力传感器3、第一力矩传感器12、第二力矩传感器16、加速踏板21、制动踏板22均与所述的模拟量输入模块相连接；第一摩擦制动器9、后轴10、第二摩擦制动器25、前轴24、二次元件泵/马达11均与所述的模拟量输出模块相连接。
本发明提出一种前后轴混合制动能量回收系统，该系统作用于前置前驱的燃油车上，包含有液压再生制动系统和飞轮制动系统。其中液压再生制动系统与汽车的后轴相连接，飞轮再生制动系统与汽车的前轴相连接。液压再生制动系统包含有两个不同初始压力的蓄能器。根据不同的制动工况，液压再生制动系统、飞轮再生制动系统和摩擦制动器协调配合，给出不同的制动策略。
本发明提出的再生制动系统可以同时回收前后轴上的动能，而不仅仅只是回收后轴的动能，提高了制动能量回收效率，并且加入了飞轮再生制动能量回收系统，丰富了制动时可以采取的制动策略，在提高制动安全性的前提下，可以在不同工况下采取适合的制动策略，提高制动能量回收效率。
本发明的优点：同时回收前后轴的动能，不仅可以满足驾驶员在不同情况下的制动需求并且有效解决高制动强度时制动效率低的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照说明书附图：
本发明的前后双轴混合制动能量回收系统，包含：高压蓄能器1、低压蓄能器2、压力传感器3、第一先导压力控制阀4、第二先导压力控制阀5、溢流阀6、液压油缸7、三位四通换向阀8、第一摩擦制动器9、后轴10、二次元件泵/马达11、第一力矩传感器12、第一电磁离合器13、力矩耦合器14、飞轮15、第二力矩传感器16、第二电磁离合器17、变速箱18、发动机19、控制器20、加速踏板21、制动踏板22、第二摩擦制动器23、前轴24、第二摩擦制动器25。
高压蓄能器1、低压蓄能器2以并联的方式通过三位四通换向阀8与二次元件泵/马达11连接，并且高压蓄能器1、低压蓄能器2与三位四通换向阀8之间分别装有第一先导压力控制阀4、第二先导压力控制阀5；高压蓄能器1的出口连接压力传感器3；液压油缸7通过三位四通换向阀8连接二次元件泵/马达11，液压油缸7与三位四通换向阀8之间装有溢流阀6；二次元件泵/马达11通过力矩耦合器14连接后轴10，二次元件泵/马达11与力矩耦合器14之间装有第一力矩传感器12和第一电磁离合器13，后轴10上装有第一摩擦制动器9；
发动机19通过变速箱18连接前轴24，前轴24上装有第二摩擦制动器25、飞轮15，飞轮15与前轴24之间装有第二力矩传感器16和第二电磁离合器17；
控制器20包括数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块；第一先导压力控制阀4、第二先导压力控制阀5、三位四通换向阀8、第一电磁离合器13、第二电磁离合器17均与所述的数字量输出模块相连接；压力传感器3、第一力矩传感器12、第二力矩传感器16、加速踏板21、制动踏板22均与所述的模拟量输入模块相连接；第一摩擦制动器9、后轴10、第二摩擦制动器25、前轴24、二次元件泵/马达11均与所述的模拟量输出模块相连接。
当汽车制动时，驾驶员踩下制动踏板，控制器20采集到相应的模拟信号，并且判断制动工况。当处于紧急制动工况时，再生制动系统不工作，仅由摩擦制动器提供所需的制动力矩。当制动强度较大时，第一电磁离合器13，三位四通换向阀8左移，第一先导压力控制阀4接通，此时二次元件泵/马达11以泵的形式工作，向高压蓄能器1充液，此时汽车后轴10的制动力矩由液压再生制动力矩提供；同时此时第二电磁离合器17接合，汽车前轴24带动飞轮15旋转，飞轮15吸收前轴24的动能，并提供再生制动力矩。第一力矩传感器12、第二力矩传感器16将再生制动力矩信号传递到控制器20，控制器20输出模拟信号控制摩擦制动器9，用以补足制动力矩的不足。当车速下降所需制动力矩降低时，控制器20采集到的后轮再生制动力矩大于所需的制动力矩时，第一先导压力控制阀4关闭，第二先导压力控制阀5接通，此时二次元件泵/马达11以泵的形式工作，向低压蓄能器2中充液。同时随着车速下降，汽车前轴24的动能逐渐下降，飞轮15中带有的动能逐渐上升，当飞轮15的动能接近前轴24所包含的动能时，第二电磁离合器17打开，前轴24所需的制动力矩全部由摩擦制动力矩提供。
加速时，驾驶员踩加速踏板，控制器采集到相应的模拟信号，第一电磁离合器13、第二电磁离合器17接合，三位四通换向阀8右移，先导压力控制阀4和先导压力控制阀5打开，高压蓄能器1与低压蓄能器2中储存的液压势能带动二次元件泵/马达11转动，此时二次元件泵/马达11以马达的状态工作，同时飞轮15释放所储存的动能，辅助汽车加速。
本发明的前轴加装飞轮制动能量回收系统，后轴加装液压制动能量回收系统，其中液压制动能量回收系统包含有两个不同初始压力的蓄能器。在制动时，根据不同工况选择不同的制动策略，车辆制动强度大时，两个制动能量回收系统同时工作，其中前轴的动能由飞轮制动能量回收系统进行回收，当开始制动时，前轴带动飞轮旋转，飞轮吸收动能，当车速下降时，飞轮动能上升到接近前轴所含动能时，飞轮制动能量回收系统断开，由摩擦制动力提供制动力矩。后轴由液压制动能量回收系统回收动能，高压蓄能器工作，随着车速降低，所需再生制动力减小，高压蓄能器断开，低压蓄能器接通开始回收动能。
当车辆起步或加速时，前后轴两个系统同时为汽车提供动能。
本发明的有益效果是：
1)该系统可以同时回收前后轴的动能，提高了制动能量回收效率。
2)该系统通过切换不同压力的二个蓄能器提高了液压再生制动能量回收效率。
3)增加了再生制动力矩的可变范围，使液压再生制动系统更好地满足驾驶者的制动需求。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.前后双轴混合制动能量回收系统，包含：高压蓄能器(1)、低压蓄能器(2)、压力传感器(3)、第一先导压力控制阀(4)、第二先导压力控制阀(5)、溢流阀(6)、液压油缸(7)、三位四通换向阀(8)、第一摩擦制动器(9)、后轴(10)、二次元件泵/马达(11)、第一力矩传感器(12)、第一电磁离合器(13)、力矩耦合器(14)、飞轮(15)、第二力矩传感器(16)、第二电磁离合器(17)、变速箱(18)、发动机(19)、控制器(20)、加速踏板(21)、制动踏板(22)、第二摩擦制动器(23)、前轴(24)、第二摩擦制动器(25)；
高压蓄能器(1)、低压蓄能器(2)以并联的方式通过三位四通换向阀(8)与二次元件泵/马达(11)连接，并且高压蓄能器(1)、低压蓄能器(2)与三位四通换向阀(8)之间分别装有第一先导压力控制阀(4)、第二先导压力控制阀(5)；高压蓄能器(1)的出口连接压力传感器(3)；液压油缸(7)通过三位四通换向阀(8)连接二次元件泵/马达(11)，液压油缸(7)与三位四通换向阀(8)之间装有溢流阀(6)；二次元件泵/马达(11)通过力矩耦合器(14)连接后轴(10)，二次元件泵/马达(11)与力矩耦合器(14)之间装有第一力矩传感器(12)和第一电磁离合器(13)，后轴(10)上装有第一摩擦制动器(9)；
发动机(19)通过变速箱(18)连接前轴(24)，前轴(24)上装有第二摩擦制动器(25)、飞轮(15)，飞轮(15)与前轴(24)之间装有第二力矩传感器(16)和第二电磁离合器(17)；
控制器(20)包括数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块；第一先导压力控制阀(4)、第二先导压力控制阀(5)、三位四通换向阀(8)、第一电磁离合器(13)、第二电磁离合器(17)均与所述的数字量输出模块相连接；压力传感器(3)、第一力矩传感器(12)、第二力矩传感器(16)、加速踏板(21)、制动踏板(22)均与所述的模拟量输入模块相连接；第一摩擦制动器(9)、后轴(10)、第二摩擦制动器(25)、前轴(24)、二次元件泵/马达(11)均与所述的模拟量输出模块相连接。
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