專利名稱：車輛制動動能再生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種回收車輛制動動能的節(jié)油附加裝置，可用于各類城市公交 車輛和工程車輛，回收和再利用車輛的制動動能，并且可以自動調(diào)節(jié)發(fā)動機運 行工況的節(jié)油裝置。
背景技術：
隨著汽車數(shù)量逐年增加，起動、制動頻繁的城市公交車能耗和尾氣排放曰 益嚴重，給我國的能源安全和環(huán)境保護造成巨大的壓力。傳統(tǒng)汽車利用機械制 動系統(tǒng)所產(chǎn)生的摩擦阻力來實現(xiàn)減速或停車，車輛的制動動能被轉(zhuǎn)化為熱量白 白地浪費掉?，F(xiàn)有汽車制動動能回收采用節(jié)油加力裝置，雖然可以回收車輛的 制動動能，但是忽略了液壓蓄能器的能量密度小的特點，再生制動動能的利用 很難達到理想的效果，液壓蓄能器常因能量耗盡而無法驅(qū)動車輛，車輛的節(jié)能 效果不明顯，并且未能與傳統(tǒng)機械摩擦制動進行有效的結(jié)合，實際應用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有汽車制動動能回收裝置節(jié)能效果差和實際應用 性不強的的問題，提供一種車輛制動動能再生裝置。
本發(fā)明由中央控制器、行星齒輪機構(gòu)、第一制動器、蓄能器組件、高壓液 壓蓄能器、兩通電液換向閥、第一溢流閥、第一過濾器、單向閥、補油泵、控 制油路液壓泵、液壓泵馬達、液壓泵馬達控制組件、第二溢流閥、第二過濾器、 低壓液壓蓄能器和第二制動器組成，行星齒輪機構(gòu)由第一主動輪、第二主動輪、 第三主動輪、第一被動輪、第二被動輪、第一被動軸、第二被動軸和主動軸組 成，第一主動輪、第二主動輪和第三主動輪分別安裝在主動軸上，第一被動輪 設置在第一被動軸上，第二被動輪安裝在第二被動軸上，第二主動輪與第一被 動輪嚙合，第三主動輪與第二被動輪嚙合，第一制動器和補油泵分別設置在第 一被動軸的兩端，控制油路液壓泵安裝在第二被動軸的中部，第二制動器和液 壓泵馬達分別設置在第二被動軸的兩端，液壓泵馬達的出油端口、單向閥的出 油端口、第一溢流閥的進油端口與換向閥的一個油路端口連接，電液換向閥的
另一個油路端口與高壓液壓蓄能器的油口連接，單向閥的進油端口與補油泵的 出油端口連接，第一溢流閥的出油端口與第一過濾器的進油端口連接，控制油 路液壓泵的出油端口 、第二溢流閥的進油端口與液壓泵馬達控制組件的進油端 口連接，第二溢流閥的出油端口與第二過濾器的進油端口連接，第二過濾器的 出油端口、控制油路液壓泵的進油端口、第一過濾器的出油端口、補油泵的進 油端口、液壓泵馬達的進油端口、液壓泵馬達控制組件的出油端口與低壓液壓 蓄能器的油口連接，兩通電液換向閥的控制輸入端與中央控制器的第一控制輸 出端連接，制動器的控制輸入端與中央控制器的第二控制輸出端連接，第二制 動器的控制輸入端與中央控制器的第三控制輸出端連接，液壓泵馬達控制組件 的控制輸入端與中央控制器的第四控制輸出端連接。
本發(fā)明的有益效果是 一、本發(fā)明安裝在汽車驅(qū)動軸上，在汽車制動過程 中，液壓泵馬達工作于泵工況，回收車輛的制動動能，并存儲于高壓液壓蓄能 器中。在車輛的起動和加速過程中，液壓泵馬達工作于馬達工況，釋放回收的 制動動能驅(qū)動車輛。補油泵的主動沖壓，提高發(fā)動機的工作效率。二、本發(fā)明 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、制造成本低，系統(tǒng)不易被污染。三、本發(fā)明有效地彌補了 液壓蓄能器能量密度小的缺點，主動調(diào)節(jié)發(fā)動機工作于最佳燃油經(jīng)濟區(qū)。四、 本發(fā)明適用于城市公交車和工程車輛，僅需對現(xiàn)有汽車進行加裝改造，不但明 顯提高車輛的燃油經(jīng)濟性，減少尾氣的排放，而且提高車輛的動力性能和制動 性能，延長了發(fā)動機和剎車裝置的使用壽命。


圖1是本發(fā)明的車輛制動動能再生裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖l說明本實施方式，本實施方式由中央控制器l、 行星齒輪機構(gòu)2、第一制動器3、蓄能器組件4、高壓液壓蓄能器5、兩通電液
換向閥6、第一溢流閥8、第一過濾器9、單向閥IO、補油泵ll、控制油路液壓 泵12、液壓泵馬達13、液壓泵馬達控制組件14、第二溢流閥17、第二過濾器 18、低壓液壓蓄能器20和第二制動器21組成，行星齒輪機構(gòu)2由第一主動輪 2-1、第二主動輪2-2、第三主動輪2-3、第一被動輪2-4、第二被動輪2-5、第一 被動軸2-6、第二被動軸2-7和主動軸2-8組成，第一主動輪2-l、第二主動輪
2-2和第三主動輪2-3分別安裝在主動軸2-8上，第一被動輪24安裝在第一被 動軸2-6上，第二被動輪2-5安裝在第二被動軸2-7上，第二主動輪2-2與第一 被動輪2-4嚙合，第三主動輪2-3與第二被動輪2-5嚙^>，第一制動器3和補油 泵11分別設置在第一被動軸2-6的兩端，控制油路液壓泵12安裝在第二被動 軸2-7的中部，第二制動器21和液壓泵馬達13分別設置在第二被動軸2-7的兩 端，液壓泵馬達13的出油端口、單向閥10的出油端口、第一溢流閥8的進油 端口與換向閥6的一個油路端口連接，電液換向閥6的另一個油路端口與高壓 液壓蓄能器5的油口連接，單向閥10的進油端口與補油泵11的出油端口連接， 第一溢流閥8的出油端口與第一過濾器9的進油端口連接，控制油路液壓泵12 的出油端口、第二溢流閥17的進油端口與液壓泵馬達控制組件14的進油端口 連接，第二溢流閥17的出油端口與第二過濾器18的進油端口連接，第二過濾 器18的出油端口、控制油路液壓泵12的進油端口、第一過濾器9的出油端口、 補油泵11的進油端口、液壓泵馬達13的進油端口、液壓泵馬達控制組件14的 出油端口與低壓液壓蓄能器20的油口連接，兩通電液換向閥6的控制輸入端與 中央控制器1的第一控制輸出端1-1連接，制動器3的控制輸入端與中央控制 器1的第二控制輸出端1-2連接，第二制動器21的控制輸入端與中央控制器1 的第三控制輸出端1-3連接，液壓泵馬達控制組件14的控制輸入端與中央控制 器1的第四控制輸出端1-4連接。補油泵的主動沖壓功能能調(diào)節(jié)發(fā)動機的運行 工況，使其工作于最佳區(qū)，同時彌補了液壓蓄能器能量密度小的缺點。為了結(jié) 構(gòu)緊湊，可將各液壓閥集成在一個閥體內(nèi)，成為專用閥。采用專用集成閥的優(yōu) 點是體積小、重量輕；閥體內(nèi)通道短、能量損失少；零件少、故障率低。
具體實施方式
二結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的液壓泵馬達達 控制組件H由變量油缸15和電液伺服閥16組成，電液伺服閥16的入油口與 控制油路液壓泵12的出油端口連接，電液伺服閥16的出油端口與變量油缸15 進油口連接，電液伺服閥16的進油端口與變量油缸15出油口連接，變量油缸 15內(nèi)的活塞桿15-1與液壓泵馬達13連接。
工作原理行星齒輪機構(gòu)2安裝在車輛的發(fā)動機和變速器之間，保留原車 輛的制動系統(tǒng)，只需對原車輛的驅(qū)動軸稍加改造，中央控制器1控制第一制動 器3和第二制動器21進而通過補油泵11主動沖壓的功能來調(diào)節(jié)發(fā)動機的運行
工況，并克服液壓蓄能器能量密度小的缺點，中央控制器1通過液壓泵馬達控
制組件14實時控制液壓泵馬達13的工作狀態(tài)和排量，對車輛的制動動能進行 回收與再利用。
(1) 制動動能的回收制動開始后，中央控制器1根據(jù)制動踏板下行的幅 度、速度以及加速度來判斷駕駛員的制動意圖(緊急制動、正常制動或下長坡 緩制動)，確定制動轉(zhuǎn)矩的大小。當制動強度小于等于0.1時，中央控制器l發(fā) 送控制信號給液壓泵馬達控制組件14，由液壓泵馬達控制組件14來調(diào)節(jié)液壓泵 馬達13的斜盤傾角，使其工作于泵工況，同時中央控制器1控制電液換向閥6 開啟，高壓液壓蓄能器5和液壓泵馬達13為車輛提供必需的制動扭矩，同時車 輛的制動動能通過行星齒輪機構(gòu)2，拖動液壓泵馬達13將液壓油由低壓液壓蓄 能器20壓入高壓液壓蓄能器5中。如果高壓液壓蓄能器5的壓力超過系統(tǒng)設定 最高壓力時，液壓油通過第一溢流閥8流回低壓液壓蓄能器20中，同時，傳統(tǒng) 的機械摩擦制動系統(tǒng)工作，確保制動安全。當制動強度在0.1和0.7之間時，中 央控制器1控制液壓泵馬達13以最大的排量工作，在車輪所允許的制動扭矩范 圍內(nèi)最大限度地應用再生制動轉(zhuǎn)矩，如果最大的再生制動轉(zhuǎn)矩仍不能夠滿足制 動要求，則剩余的制動扭矩由傳統(tǒng)機械摩擦制動系統(tǒng)提供。當制動強度大于0.7 時，考慮車輛制動的安全性，中央控制器1控制第二制動器21，使液壓泵馬達 13不參與工作，制動扭矩全部由機械摩擦制動系統(tǒng)提供。
(2) 制動動能的再利用當司機輕踩油門踏板時，中央控制器1發(fā)送控制 信號給液壓泵馬達控制組件14，由液壓泵馬達控制組件14來調(diào)節(jié)液壓泵馬達 13的斜盤傾角，使其工作于馬達工況，同時中央控制器1控制電液換向閥6開 啟，高壓液壓蓄能器5和液壓泵馬達13為車輛提供必需的驅(qū)動扭矩，通過行星 齒輪系將驅(qū)動扭矩傳送到驅(qū)動軸上，高壓液壓油由高壓液壓蓄能器5流入低壓 液壓蓄能器20中。當高壓液壓蓄能器5的壓力低于系統(tǒng)設定的最低壓力時，中 央控制器1控制電液換向閥6關閉，同時發(fā)動機工作，為車輛提供驅(qū)動扭矩。
(3) 車輛正常行駛車輛正常行駛時，若所需驅(qū)動扭矩超過發(fā)動機在當前 速度所對應的最優(yōu)扭矩時，中央控制器1控制液壓泵馬達13工作于馬達工況， 為車輛提供額外驅(qū)動扭矩，同時發(fā)動機輸出最優(yōu)扭矩，確保車輛節(jié)油效果最佳, 尾氣排放最小。若所需驅(qū)動扭矩小于發(fā)動機在當前速度所對應的最優(yōu)扭矩時，
中央控制器1控制補油泵11以主動沖壓的形式調(diào)節(jié)發(fā)動機的工況，使其輸出扭
矩接近最優(yōu)，同時保證高壓液壓蓄能器5的壓力小于系統(tǒng)設定最高壓力的一半， 既保證發(fā)動機工作于最佳燃油區(qū)，又保證高壓液壓蓄能器5有足夠的空間回收 車輛的制動動能。
權利要求
1、一種車輛制動動能再生裝置，它由中央控制器(1)、行星齒輪機構(gòu)(2)、第一制動器(3)、蓄能器組件(4)、高壓液壓蓄能器(5)、兩通電液換向閥(6)、第一溢流閥(8)、第一過濾器(9)、單向閥(10)、補油泵(11)、控制油路液壓泵(12、液壓泵馬達(13、液壓泵馬達控制組件(14)、第二溢流閥(17)、第二過濾器(18)、低壓液壓蓄能器(20)和第二制動器(21)組成，行星齒輪機構(gòu)(2)由第一主動輪(2-1)、第二主動輪(2-2)、第三主動輪(2-3)、第一被動輪(2-4)、第二被動輪(2-5)、第一被動軸(2-6)、第二被動軸(2-7)和主動軸(2-8)組成，第一主動輪(2-1)、第二主動輪(2-2)和第三主動輪(2-3)分別安裝在主動軸(2-8)上，第一被動輪(2-4)安裝在第一被動軸(2-6)上，第二被動輪(2-5)安裝在第二被動軸(2-7)上，第二主動輪(2-2)與第一被動輪(2-4)嚙合，第三主動輪(2-3)與第二被動輪(2-5)嚙合，其特征在于第一制動器(3)和補油泵(11)分別設置在第一被動軸(2-6)的兩端，控制油路液壓泵(12)安裝在第二被動軸(2-7)的中部，第二制動器(21)和液壓泵馬達(13)分別設置在第二被動軸(2-7)的兩端，液壓泵馬達(13)的出油端口、單向閥(10)的出油端口、第一溢流閥(8)的進油端口與換向閥(6)的一個油路端口連接，電液換向閥(6)的另一個油路端口與高壓液壓蓄能器(5)的油口連接，單向閥(10)的進油端口與補油泵(11)的出油端口連接，第一溢流閥(8)的出油端口與第一過濾器(9)的進油端口連接，控制油路液壓泵(12)的出油端口、第二溢流閥(17)的進油端口與液壓泵馬達控制組件(14)的進油端口連接，第二溢流閥(17)的出油端口與第二過濾器(18)的進油端口連接，第二過濾器(18)的出油端口、控制油路液壓泵(12)的進油端口、第一過濾器(9)的出油端口、補油泵(11)的進油端口、液壓泵馬達(13)的進油端口、液壓泵馬達控制組件(14)的出油端口與低壓液壓蓄能器(20)的油口連接，兩通電液換向閥(6)的控制輸入端與中央控制器(1)的第一控制輸出端(1-1)連接，制動器(3)的控制輸入端與中央控制器(1)的第二控制輸出端(1-2)連接，第二制動器(21)的控制輸入端與中央控制器(1)的第三控制輸出端(1-3)連接，液壓泵馬達控制組件(14)的控制輸入端與中央控制器(1)的第四控制輸出端(1-4)連接。
2、根據(jù)權利要求1所述的車輛制動動能再生裝置，其特征在于液壓泵馬達 達控制組件(14)由變量油缸(15)和電液伺服閥(16)組成，電液伺服閥(16) 的入油口與控制油路液壓泵(12)的出油端口連接，電液伺服閥(16)的出油 端口與變量油缸(15)進油口連接，電液伺服閥(16)的進油端口與變量油缸(15)出油口連接，變量油缸(15)內(nèi)的活塞桿(15-1)與液壓泵馬達(13) 連接。
全文摘要
車輛制動動能再生裝置，涉及一種回收車輛制動動能的節(jié)油附加裝置。本發(fā)明是為解決現(xiàn)有汽車制動動能回收裝置節(jié)能效果差的問題。本發(fā)明的第一制動器和補油泵分別設置在第一被動軸的兩端，第二制動器和液壓泵馬達分別設置在第二被動軸的兩端，控制油路液壓泵安裝在第二被動軸的中部，電液換向閥與高壓液壓蓄能器連接，中央控制器分別與制動器、第二制動器、液壓泵馬達控制組件和電液換向閥連接。本發(fā)明在車輛制動時，回收車輛的制動能。起動時，釋放回收的能量驅(qū)動車輛。補油泵的主動沖壓，提高發(fā)動機的工作效率。本發(fā)明適用于城市公交車和工程車輛，僅需對現(xiàn)有汽車稍加改造，能明顯提高車輛的動力性能和制動性能。
文檔編號B60K6/12GK101337499SQ20081013688
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權日2008年8月8日
發(fā)明者姜繼海, 輝 孫, 昕 王, 蘇文海 申請人:哈爾濱工業(yè)大學