專利名稱：車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車制動能量回收及輔助制動領(lǐng)域，具體是一種車用制動能量回收及王動輔助制動自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，出于交通便利的考慮，建設(shè)在不同地形上的公路越來越多，而山區(qū)高速公路由于受到地形、地勢、道路工程經(jīng)濟成本等多方面因素的綜合影響，在線形設(shè)計中不可避免地會出現(xiàn)坡度較大且較長的路段，該類路段容易造成車輛長時間、不間斷制動或空擋滑行。汽車在經(jīng)過該類坡道時，上坡需要克服重力勢能做功，下坡時卻需要通過頻繁的制動動作減速，從而將動能轉(zhuǎn)化成熱能揮散在大氣中。這種情況不僅會使車輛燃油效率降低，更為嚴重的是頻繁的制動行為轉(zhuǎn)化成的熱能將使得制動系統(tǒng)短時失效，引發(fā)安全事故；同時，踏板和剎車盤及有關(guān)元件也會加速磨損，大大縮短車輛壽命。據(jù)交管部門最新數(shù)據(jù)表明，連續(xù)長下坡路段的事故率和事故嚴重程度均遠大于其他原因引發(fā)的車輛事故，且在長下坡路段載重車輛制動失效造成的交通事故約占該種路段總事故的70% 90%，所以高速公路連續(xù)長下坡路段的行車安全是一個急需解決的問題?，F(xiàn)在國內(nèi)外對汽車制動能量回收方面進行了大量的研究，主要采用的方案有以下
三類
(1)機械蓄能，比如飛輪蓄能，由于靠轉(zhuǎn)動慣性來儲存一部分能量，其能量密度比較低，保證系統(tǒng)安全性方面的費用很高，在小型場合還無法體現(xiàn)其優(yōu)勢，技術(shù)難度大，節(jié)油效果不明顯；
(2)液壓蓄能，這種途徑一旦發(fā)生故障不易排出，尤其出現(xiàn)泄漏情況時對環(huán)境造成污染，成本也昂貴；
(3)蓄電池儲能，各方面性能都較好，但是功率密度低，充放電頻率小，不能迅速轉(zhuǎn)化吸收大量能量，而車輛在制動或起動時，需要迅速釋放或得到大量能量.這使儲能蓄電池的應用受到很大限制。此外，汽車在高速公路上高速行駛時，超速的概率比較大。近年來，我國高速公路因超速行駛肇事的道路交通事故頻發(fā)，事故次數(shù)、死亡人數(shù)年年攀升。據(jù)交通管理部門統(tǒng)計，每年因為超速造成的事故占總事故比重為33%，可見，高速公路超速時的檢測以及主動輔助制動也是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，采用氣壓蓄能，兼顧了制動能量回收和主動輔助制動兩方面的要求，成本低，效率高，安全性高，符合節(jié)能減排及現(xiàn)代車輛設(shè)計對高安全性的要求。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括傳動機構(gòu)，包括皮帶輪組和氣動離合器，所述皮帶輪組連接汽車半軸和氣動離合器；氣壓回路裝置，包括空氣壓縮機、控制閥、儲氣罐和空氣處理裝置，控制閥包括電磁閥和減壓閥，空氣壓縮機的動力輸入端與氣動離合器相連，空氣壓縮機的排氣口與空氣處理裝置相連，空氣處理裝置的另一端連接有儲氣罐，儲氣罐的另一端依次通過電磁閥、減壓閥與氣動離合器連接；電控組，包括電控單元和傳感器，所述傳感器包括壓力傳感器、速度傳感器和坡度傳感器，電控單元與速度傳感器、壓力傳感器、坡度傳感器以及氣壓回路裝置中所述的電磁閥分別相連接，電控單元通過另一電磁閥與氣動離合器連接。優(yōu)選地，所述空氣壓縮機的入氣口連接有用于過濾空氣的空氣濾清器。優(yōu)選地，所述儲氣罐上設(shè)置有用于在當儲氣罐內(nèi)的壓力達到設(shè)定壓力極限時排除多余壓縮氣體的安全閥。優(yōu)選地，所述空氣處理裝置與儲氣罐之間設(shè)置有單向閥。優(yōu)選地，所述坡度傳感器為加速度傳感器。 優(yōu)選地，所述電控單元為單片機，與車載蓄電池相連接。優(yōu)選地，所述電磁閥為兩位兩通常閉先導式電磁閥。優(yōu)選地，所述電控單元與所述電磁閥之間分別設(shè)置有用于隔離電磁干擾的電磁繼電器。本發(fā)明的有益效果是
(I)系統(tǒng)具有自動開啟和關(guān)閉功能，相對于一些機械控制的能量回收系統(tǒng)，省去了繁瑣的人工操縱，明顯提高了系統(tǒng)操縱的便捷性。(2)系統(tǒng)采用了氣動離合器，氣動離合器接合時所需要的氣壓由本系統(tǒng)回收的氣壓能提供，不需要額外的能量供給，且回收的能量都是汽車多余的動能，達到了節(jié)能的效果。
(3)系統(tǒng)采用的皮帶傳動可減少傳動造成的沖擊，傳動帶有一定柔韌性，不會改變汽車半軸的結(jié)構(gòu)，氣動元件的工作壽命長，氣壓傳動受環(huán)境影響較小，具有很大的可靠性和環(huán)境適應性。(4)系統(tǒng)氣壓回路中的工作介質(zhì)是空氣，這種工作介質(zhì)容易獲得，需要排放時可以直接排到空氣中，即使發(fā)生泄漏也不會污染環(huán)境，相對于一些液壓傳動不僅可以降低負載，而且非常環(huán)保。(5)系統(tǒng)可以自動檢測車輛是否超速行駛，檢測到超速時系統(tǒng)提供的裝置便自動開啟進行輔助制動，在一定程度上降低了車速，有利于保護駕駛員的生命財產(chǎn)安全，社會價
值顯著。


圖I為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中單片機的控制流程圖。圖中1、汽車半軸，2、大皮帶輪，3、空氣濾清器，4、空氣壓縮機，5、空氣處理裝置，6、儲氣罐，7、速度傳感器，8、壓力傳感器，9、加速度傳感器，10、電磁閥K1，11、氣動離合器，12、小皮帶輪，13、皮帶，14、單向閥，15、安全閥，16、單片機，17、電磁繼電器，18、減壓閥，19、電磁閥K2，20、空氣源。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對發(fā)明做進一步說明。如圖I所示，本發(fā)明主要包括
傳動機構(gòu)，包括皮帶輪組和氣動離合器11，皮帶輪組包括有大皮帶輪2、小皮帶輪12和皮帶13，大皮帶輪2裝在汽車半軸I上，通過皮帶13與小皮帶輪12相連，小皮帶輪12與氣動離合器11機械連接；
氣壓回路裝置，包括空氣壓縮機4、控制閥、儲氣罐6和空氣處理裝置5，控制閥包括電磁閥10和減壓閥18，空氣壓縮機4的動力輸入端與氣動離合器11機械相連，空氣壓縮機的排氣口與空氣處理裝置5相連，空氣壓縮機的入氣口通過空氣濾清器3與外界空氣源20相通，空氣處理裝置5的另一端通過單向閥14連接有儲氣罐6，儲氣罐上設(shè)置有安全閥15，儲氣罐6的另一端依次通過電磁閥K110、減壓閥18與氣動離合器11連接；
電控組，包括電控單元和傳感器，電控單元選用單片機16，傳感器包括壓力傳感器8、速度傳感器7和坡度傳感器，坡度傳感器選用加速度傳感器9，單片機16與速度傳感器7、壓力傳感器8、加速度傳感器9分別相連接，并且與氣壓回路裝置中的電磁閥KllO和另一電磁閥K219分別相連接，單片機16與電磁閥Kl和電磁閥K2之間分別設(shè)置有電磁繼電器17,電磁閥K2與氣動離合器11連接。本發(fā)明的工作原理為電磁閥Kl接收到通電指令后呈開啟狀態(tài)，儲氣罐預儲備的壓縮空氣可經(jīng)過電磁閥Kl進入氣動離合器中，氣動離合器接合，此時，汽車半軸的轉(zhuǎn)動力矩通過皮帶傳動機構(gòu)傳至空氣壓縮機，空氣壓縮機開始工作，空氣通過空氣濾清器后被空氣壓縮機壓縮，之后經(jīng)過空氣處理裝置存入儲氣罐，完成儲能工作。當車輛下坡時，加速度傳感器檢測到汽車下坡的信號，輸入至單片機，經(jīng)運算處理后給電磁閥Kl 一個通電指令，電磁閥Kl開啟，儲氣罐中的壓縮氣體就通過電磁閥Kl和減壓閥進入氣動離合器，氣動離合器接合，此時，汽車半軸上的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過大皮帶輪、皮帶、小皮帶輪傳給空氣壓縮機的輸入轉(zhuǎn)軸，進而空氣壓縮機開始運轉(zhuǎn)，空氣源經(jīng)空氣濾清器過濾后，進入空氣壓縮機，被壓縮的氣體再經(jīng)過空氣處理裝置干燥和分離油霧后，通過單向閥存入儲氣罐，這個過程完成了儲能和輔助制動過程；下坡結(jié)束后，電磁閥Kl不通電即呈關(guān)閉狀態(tài)，電磁閥K2開啟，氣動離合器的氣體經(jīng)過電磁閥K2排除，氣動離合器分離，系統(tǒng)停止工作。當高速公路上行駛的車輛超速時(大于120km/h)，速度傳感器檢測到超速信號，輸入至單片機，經(jīng)運算處理給電磁閥Kl 一個通電指令，電磁閥Kl開啟，儲氣罐中的壓縮氣體就通過電磁閥Kl和減壓閥進入氣動離合器，氣動離合器接合，同樣，空氣壓縮機正常工作，系統(tǒng)完成儲能和輔助制動過程；速度合適時(不超過120km/h)，電磁閥Kl不通電即呈關(guān)閉狀態(tài)，電磁閥K2開啟，氣動離合器的氣體經(jīng)過電磁閥K2排除，氣動離合器分離，系統(tǒng)停止工作。當需要剎車時，壓力傳感器檢測到信號，輸入至單片機，經(jīng)運算處理給電磁閥Kl一個通電指令，電磁閥Kl開啟，儲氣罐中的壓縮氣體就通過電磁閥Kl和減壓閥進入氣動離合器，氣動離合器接合，進而空氣壓縮機開始正常運轉(zhuǎn)，空氣源經(jīng)空氣濾清器過濾后，進入空氣壓縮機，被壓縮的氣體再經(jīng)過空氣處理裝置干燥和分離油霧后，通過單向閥存入儲氣te，系統(tǒng)完成了儲能和輔助制動過程。
當儲氣罐儲達到設(shè)定壓力極限后，安全閥開啟，排除多余壓縮氣體，確保安全。如圖2所示，本發(fā)明中的單片機的控制過程為當汽車啟動時，單片機上電工作，進入初始化狀態(tài)，初始化時對單片機寄存器進行設(shè)置，主要是對串行通信、單片機引腳、定時器中斷進行初始化。初始化之后，整個系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，當控制面板上的儲能總開關(guān)關(guān)閉時，這時用戶可以自主關(guān)閉儲能裝置，系統(tǒng)將不進行儲能。此時的電磁閥Kl關(guān)閉、電磁閥K2打開，延遲IOms后K2閥關(guān)閉，此時系統(tǒng)仍然不斷檢測控制面板上的總開關(guān)，如果總開關(guān)打開，系統(tǒng)會繼續(xù)進行儲能工作；當控制面板的總開關(guān)打開時，系統(tǒng)要進行如下3項檢測
(I)檢測當前車速是否大于120km/h，若車速高于此速度，則進行能量回收。(2)檢測當前車輛是否處于剎車狀態(tài)，如果是剎車狀態(tài)，則進行能量回收。(3)檢測當前車輛是否處于下坡狀態(tài)，在下坡狀態(tài)下進行能量回收。當檢測到這些狀態(tài)時，電磁閥Kl打開，氣動離合器接合，進行能量回收工作。直到系統(tǒng)檢測到與這三種情況相反的信號時，電磁閥Kl關(guān)閉、電磁閥K2打開，延遲IOms后電磁閥K2關(guān)閉，此時氣動離合器分離，能量回收工作停止。以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括 傳動機構(gòu)，包括皮帶輪組和氣動離合器，所述皮帶輪組連接汽車半軸和氣動離合器； 氣壓回路裝置，包括空氣壓縮機、控制閥、儲氣罐和空氣處理裝置，控制閥包括電磁閥和減壓閥，空氣壓縮機的動力輸入端與氣動離合器相連，空氣壓縮機的排氣口與空氣處理裝置相連，空氣處理裝置的另一端連接有儲氣罐，儲氣罐的另一端依次通過電磁閥、減壓閥與氣動離合器連接； 電控組，包括電控單元和傳感器，所述傳感器包括壓力傳感器、速度傳感器和坡度傳感器，電控單元與速度傳感器、壓力傳感器、坡度傳感器以及氣壓回路裝置中所述的電磁閥分別相連接，電控單元通過另一電磁閥與氣動離合器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述空氣壓縮機的入氣口連接有用于過濾空氣的空氣濾清器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述儲氣罐上設(shè)置有用于在當儲氣罐內(nèi)的壓力達到設(shè)定壓力極限時排除多余壓縮氣體的安全閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述空氣處理裝置與儲氣罐之間設(shè)置有單向閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述坡度傳感器為加速度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述電控單元為單片機，與車載蓄電池相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述電磁閥為兩位兩通常閉先導式電磁閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求I、6或7中任一所述的車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述電控單元與所述電磁閥之間分別設(shè)置有用于隔離電磁干擾的電磁繼電器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種車用制動能量回收及主動輔助制動自動控制系統(tǒng)，主要包括傳動機構(gòu)，包括皮帶輪組和氣動離合器；氣壓回路裝置，包括空氣壓縮機、控制閥、儲氣罐和空氣處理裝置；電控組，包括電控單元和傳感器。本發(fā)明采用氣壓蓄能，兼顧了制動能量回收和主動輔助制動兩方面的要求，在車輛下長坡時可自行啟動進行能量回收和主動輔助制動過程，延長了原有制動裝置的使用壽命；還可在檢測到車輛超速時自動開啟進行輔助制動過程，在一定程度上降低了車速，有利于保護駕駛員的生命財產(chǎn)安全。本發(fā)明成本低，效率高，安全性高，符合節(jié)能減排及現(xiàn)代車輛設(shè)計對高安全性的要求，具有顯著的經(jīng)濟和社會意義。
文檔編號B60T7/12GK102975697SQ20121048167
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月24日
發(fā)明者李曉杰, 岳喜凱, 蘇鐵熊, 張翼, 董小瑞 申請人:中北大學