CN201070982Y - 汽车制动动能再生装置 - Google Patents

Abstract

汽车制动动能再生装置是利用安装在汽车的变速箱的取力器上的变量油泵/油马达和一套液压系统，在汽车制动过程中自动地将本当废弃的惯性动能转变为流体的压力能并存储起来，汽车需起步或加力时自动地将其释放出来，反过来通过变速箱驱动车轮起步或为发动机助力，使汽车动能部分再生并重获应用，节能减排效果显著。本汽车制动动能再生装置结构简单、造价较低、节能显著，且安装维修方便，不改变驾驶操作，较适合于交通拥堵、频遇红灯和经常停车上下客的城市公交客车和出租车。

Description

汽车制动动能再生装置

技术领域：

本实用新型汽车制动动能再生装置，是借助安装在汽车变速箱的取力器上的变量油泵/油马达和液压系统，回收汽车制动时将被废弃的动能并再利用，属机械技术领域。

背景技术：

各类汽车是陆上交通的重要工具，它们以汽油、柴油、乙醇、各类燃气、电力、氢气等多种能源为动力。是当今世界上耗能最大的用户之一。

经常地起动或停车、加速或减速是汽车运行状态的共同特点，城市公交车辆尤为突出，它们是靠耗费能源来获得动能，但在制动和停车过程中，动能在刹车片上转化成无用的热能废弃殆尽，而且它还将多种能源转变成有害尾气造成环境污染。因此，设计制造节能减排汽车已成为当今世界不可逆转的潮流。

充分利用宝贵的能源，把车辆制动时本当废弃的动能回收并加以利用，具有重要意义，国内外已有多种技术方案，经检索发现有专利号为200320103166.3、200420040925.0、200420040920.8、200420059673.6和200510046013.3的类似专利。上述已公开的技术方案各有特点，但共同的不足之处是系统较复杂，不仅制造成本较高，而且系统故障慨率也会因装置较复杂而增高。

与本实用新型相近的有申请号为200620044935.0和专利号为200620046110.2的技术方案，它们的共同问题是采用定量油泵/油马达，而汽车速度不像电动机的转速固定而是经常变化的，系统难以适应在汽车的不同速度和工况下都表现出较佳的性能。在制动初期，因车速快，油泵转速也快，泵的流量较大，若吸油通道不够大，易造成吸空现象并伴有难听的噪声，液压系统的参数应按最大流量来设计，须加大管道和阀的通径；而在制动后期因车速较低，泵的流量显著减小而加长了制动的时间、延长了制动的距离。此外车辆在正常行驶，系统处于空循环工况时，虽因溢流阀卸荷，泵的出口压力不大而负荷有限，但因车速快，泵的流量较大，因管道阻力使泵的负荷和出口压力增加，这不仅要耗能并使油温升高，而且因增加了变速箱上齿轮的扭矩，影响顺畅换挡。另外，因它们均采用两位二通电磁球阀来控制放能过程，1DT通电后，液控单向阀的出口及控制口保持高压，1DT断电也不能关闭液控单向阀，只能脚踩制动使溢流阀不处于卸荷状态才能中止放能过程，这给驾驶操作带来一定的不便。

发明内容：

本实用新型汽车制动动能再生装置，为各类汽车特别是公交客车和为数众多的城市出租轿车，提供一种新的制动时动能回收再生的技术方案，力求以简单、小巧实用且成熟的液压系统，实现自动回收制动时的汽车动能，并储存起来，自动用于需加速或加力时，以达到节能和减排的目的。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的。本汽车制动动能再生装置是利用安装在汽车的变速箱取力器的输出端的变量油泵和一套液压系统，在汽车制动过程中自动地将本当废弃的惯性动能转变为流体的压力能(势能)并存储起来，汽车需起步或加力时自动地将其释放出来推动油泵(此时为油马达)，反过来借助取力器通过变速箱驱动车轮起步或为发动机助力，将流体的压力能(势能)转换回成汽车动能，使汽车动能部分再生并重获应用。

本实用新型的液压系统的连结方式是，膜板活塞闭式油箱8出油口经球阀6、单向阀14与变量油泵3的进口相连，变量油泵3的出口经单向阀15，一路到蓄能器9，另一路分别与液控单向阀11的进口及两位三通电磁球阀13的进口相连，两位三通电磁球阀13的出口与液控单向阀11的出口相通并通过恒节流孔12与液控单向阀11的控制口相连，阀13的另一出口通泵的回油，其傍路测压点10测定蓄能器9内的现时压力，液控单向阀11的出口与单向阀14及变量油泵3的进口相通，变量油泵3出口还经溢流阀17和过滤器5及球阀7与膜板活塞闭式油箱8相连，在过滤器5的傍路上并联了一个球阀4，两位二通电磁阀1一头与溢流阀17的遥控口相连，另一头接在溢流阀17的回油通道上。

变量油泵/油马达3的流量，受测压点10的压力控制，将测压点10与变量泵的流量控制口相连，压力为零时流量最小，测压点的压力建立后，流量迅速增加到最大值。变量油泵3的内泄油经由泄油口Y直接回到油箱8。

技术方案和附图说明：

图1为本实用新型液压系统原理图。

图2为本实用新型的电控原理图

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步地说明。

见图1、图2，油门脚踏板操控1AT，刹车脚踏板操控2AT。汽车在行驶过程中，当轻踩刹车脚踏板，在汽车原机械摩擦制动系统未起作用前，接通2AT而使2DT得电，系统处于蓄能制动工况。因汽车制动前车速较快，安装在变速箱取力器2上的变量油泵3由汽车惯性动能带动而以较快转速转动，此时因测压点10压力尚未建立，变量油泵3处于低流量状态，避免了油泵3因转速高、流量大而吸空，而后随着车速降低、测压点10压力的升高，变量油泵的流量迅速增大到最大，加大制动力矩、缩短制动距离。此时变量油泵3将油箱8中的油经开启的球阀6并经单向阀14抽出，变量油泵3的出口油经单向阀15压入蓄能器9中，把汽车的动能转换为流体的压力能(势能)，存储在蓄能器9中，系统最高压力由测压点10的压力传感器限定，超过限定压力时，PH断开，2DT失电，两位二通电磁阀1开通，溢流阀17卸荷，变量油泵3出口经卸荷的溢流阀17回到油箱8。溢流阀的设定值略高于PH，在电路失灵时起安全阀的作用。

当蓄能器9内压力高于某设定之低限压力时，PL接通，此时汽车若需起动或加力，则轻踩油门脚踏板，接通1AT而使1DT通电，此时蓄能器9中的压力油经两位三通电磁球阀13先期到达液控单向阀11的出口，并经恒节流孔12延后到达液控单向阀的控制口，以小流量的通道平衡较大流量的液控单向阀11进出口的巨大压差，避免液控单向阀11突然开启而引起的液压冲击(水锤现象)，液控单向阀11出口的压力油到达变量油泵(此时已为油马达)3的入口，推转油马达3，并反过来借助取力器2带动变速箱并驱动汽车起步或为发动机加力，油马达3的出口经卸荷的溢流阀17和滤油器5及开启的球阀4和7回到油箱8。

当蓄能器内无势能时，1DT和2DT都失电或PH和PL都断开时，无论油门脚踏板或刹车脚踏板如何动作，汽车都处于发动机主动力单独驱动车轮的正常行驶工况，此时因变量油泵3处于最小流量状态，它的进出口通过卸荷的溢流阀17、单向阀14及开启的球阀6与油箱8相通，系统处于流量很小的空转工况，只需克服小流量时空转回路的沿程液阻即可，不仅耗能很小，且不影响顺畅换挡。

球阀6、7和4都是普通低压球阀，用于在检修故障时关闭它们，防止处于高位的油箱8内的油液泄出。球阀4的功能是开启时保证回油畅通，减小过滤器的尺寸；关闭时，在空挡空循环状态下，使回油必须经过滤器5回油箱8，以定期清除油液中的不洁物。在蓄能器9的进出口处亦可设置高压截止阀，以方便检修。

本实用新型采用的膜板活塞闭式油箱(专利申请号为200720068995.0)系全封闭的常压油箱，本液压系统的油箱因油液大进大出液面高度急剧变化，用通常的闭式压力油箱无法保持恒定的背压，而用膜板活塞闭式油箱能使系统的背压恒定地处在等于或略高于大气压力的状况下，不仅保证了液压系统的正常工作，又使系统的油液与外部环境完全隔离，可长期保持油液的洁净，从而大大减少了系统的故障率，提高了装置的可靠性。

实施方案：

本装置的液压系统可采用标准的普通板式(或管式)液压阀或叠加阀组合，也可选用插装阀或螺纹插装阀组合。因本实用新型采用了变量油泵/油马达的技术方案，不仅为选用通径规格较小的螺纹插装阀提供了可能，也为设计制造体积小、重量轻的集成阀创造了条件。应根据汽车自重、常用制动前的车速、欲回收动能的多少、要求制动的距离、汽车起步推力和放能完成后的车速等参数，进行简便的能量转换的计算，并据此合理地设计并选择系统的压力、油泵/油马达及蓄能器的规格和型号，在此基础上逐步实现该装置的标准化和系列化。也可在汽车上设置必要的状态传感器，将汽车的各种状态参数适时地输入计算机，对汽车进行适时自动控制，并取得更好的节能减排效果。

本汽车制动动能再生装置结构简单、造价较低、节能显著，且安装维修方便，不改变驾驶操作，可随时自动蓄能或放能，特别适合于交通拥堵、频遇红灯和经常停车上下客的城市公交客车和出租车。

Claims (2)

1.汽车制动动能再生装置是利用安装在汽车的变速箱的取力器(2)上变量油泵(3)和一套液压系统，在汽车制动过程中自动地将本当废弃的惯性动能转变为流体的压力能并存储起来，汽车需起步或加力时自动地将其释放出来通过取力器(2)并经变速箱驱动车轮起步或为发动机助力，其特征是：液压系统的连结方式是膜板活塞闭式油箱(8)出油口经球阀(6)、单向阀(14)与变量油泵(3)的进口相连，变量油泵(3)的出口经单向阀(15)，一路到蓄能器(9)，另一路分别与液控单向阀(11)的进口及两位三通电磁球阀(13)的进口相连，两位三通电磁球阀(13)的出口与液控单向阀(11)的出口相通并通过恒节流孔(12)与液控单向阀(11)的控制口相连，两位三通电磁球阀的另一口与泵的回油相通，液控单向阀(11)的出口与单向阀(14)及变量油泵(3)的进口相通，变量油泵(3)出口还经溢流阀(17)和过滤器(5)及球阀(7)与膜板活塞闭式油箱(8)相连，在过滤器(5)的傍路上并联了一个球阀(4)，两位二通电磁阀(1)一头与溢流阀(17)的遥控口相连，另一头接在溢流阀(17)的回油通道上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：测压点(10)与变量油泵的流量控制口相连。

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