专利名称：车辆制动能量循环利用液压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种车辆制动能量循环利用液压装置，其用于城市公交车辆，节能减排效果尤为显著，属于机电液一体化装置及运输技术领域。
2、背景技术随着汽车拥有量的日益增多，众多城市车流量大，造成交通拥挤而塞车的现象已是十分普遍；再者城市的公交车由于进站/出站的需求，汽车需经常进行减速(停车)、停止，然后起动、加速，制动、起动极为频繁，使制动器的使用寿命大大降低，同时汽车油耗增加，车辆制动时汽车的动能转化为制动摩擦片的热能而消耗。本设计的目标就是利用现代机电液一体化技术，将汽车制动时的能量进行回收储存，在汽车起动或加速时，将回收的能量作为汽车驱动的动力。一方面，汽车制动时的能量得到充分的利用，改善了汽车的燃油经济性能，同时也会改善车辆的排放性能；另一方面，可显著提高汽车制动器的使用寿命。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种新颖的车辆制动能量循环利用装置。装置由一个具有可逆作用的液压泵/马达实现蓄能器中的液压能与车辆动能之间的转化，即在车辆制动时，蓄能系统将泵/马达以泵的方式工作，车辆行驶的动能通过机械传动驱动液压泵旋转，将液压油压入蓄能器中，实现动能到液压能的转化；在车辆起动或加速时，蓄能系统再将泵/马达以马达的方式工作，高压油从蓄能器中输出，驱动马达工作，实现液压能到车辆动能的转化。整个过程是由单片机控制单元采集油门开度信号、刹车踏板力度信号、车速信号、液压系统油压信号，经过数据运算，输出控制信号来控制电磁离合器、电磁换向阀的闭合与断开，使泵/马达、蓄能器协调有序工作。装置采用单片机及电液比例调速阀控制技术，因而能在缓慢/紧急制动、慢速/快速起动工况下，自动调节流量阀的开度，充分利用能量；还根据系统压力信号、车速信号实时控制液压泵的起动与卸荷、离合器的结合与分离， 最大限度地节省能量。本实用新型的组成结构如图1所示，包括有传动齿轮(1)、电磁离合器(2)组成的传动连接组件及液压泵/马达(3)、电磁换向阀G)、过滤器(5)、溢流阀(6)、油箱(7)、顺序阀(8)、单向阀(9)、电液比例调速阀(10)、蓄能器(11)、压力表(12)、压力传感器(13)、 单片机控制单元(14)组成的电液控制组件。其中传动齿轮的轴与电磁离合器O)的法兰连接，电磁离合器的另一端法兰与液压泵/马达C3)的主轴连接，液压泵/马达C3)依次与电磁换向阀(4)、溢流阀(6)、油箱(7)、顺序阀(8)、单向阀(9)、电液比例调速阀(10)及蓄能器(11)连接。上述电液控制组件中的单片机控制单元(14)分别与电磁离合器O)、电磁换向阀 ⑷及电液比例调速阀(10)连接，并设计成顺序阀⑶与单向阀(9)串联后再并联的形式。 液压回路上安装压力传感器，传感器的输出与单片机的输入连接，电路连接如图2所示。本实用新型的工作原理是[0007](1)制动蓄能工况当行驶的车辆制动时，单片机控制单元根据采集到的车速信号、制动踏板力度信号进行数据运算后，输出控制信号，控制电磁离合器、电磁换向阀闭合， 以及实时控制电液比例流量阀的开度，通过机械连接及电磁离合器，利用车辆的动能驱动液压泵旋转，液压油通过电磁换向阀及管路压入蓄能器，因而把车辆的动能转换成液压能储存起来，当单片机控制单元接收到蓄能器已到其最大压力信号时，断开电磁离合器，同时使液压泵卸荷。采用电液比例流量阀的目的是在缓慢或者紧急制动工况下液压制动力能合理调节，使得本装置在各种车速下都有一个良好的储能与制动效果，满足乘客舒适性的要求。(2)起动释能工况当车辆起动或加速时，单片机控制单元根据油门信号、起动过程中的车速信号来控制电磁离合器、电磁换向阀的接合以及电液比例流量阀的开度，此时蓄能器中的高压油通过油路驱动液压马达旋转，液压马达带动离合器输出给车轮，实现制动能量循环利用，为车辆起动提供辅助动力。用单片机实时控制电液比例阀的开度，是为了满足车辆快速起动和缓慢起动工况对起动扭矩的不同要求。本实用新型是一种综合机电液一体化技术，结构简单，方便实用的车辆制动能量循环利用液压装置。
图1为车辆制动能量循环利用液压装置结构图。图中，1、传动齿轮；2、电磁离合器；3、液压泵/马达；4、电磁换向阀；5、过滤器；6、溢流阀；7、油箱；8、顺序阀；9、单向阀； 10、电液比例调速阀；11、蓄能器；12、压力表；13、压力传感器；14、单片机控制单元。图2为单片机控制单元功能模块连接图。图中，2、电磁离合器；4、电磁换向阀；10、 电液比例调速阀；14、单片机控制单元；15、油门开度传感器；16、刹车位置传感器；17、转速传感器；18、压力传感器；19、多路模拟开关；20、A/D模块；21、D/A模块；22、放大电路。图3为实施例，即本装置与车辆动力系统连接图。图中，1、传动齿轮；2、电磁离合器；3、液压泵/马达；7、油箱；11、蓄能器；14、单片机控制单元；23、液压回路组件；24、发动机；25、联轴器；26、变速箱；27、车速传感器；28、车轮；29、联轴节；30、后桥。
具体实施方式
实施例本实用新型与车辆动力系统连接如图3所示，包括有由单片机控制单元、液压泵/ 马达、油箱、蓄能器及液压回路组件(包含电磁换向阀、溢流阀、顺序阀、单向阀、电液比例调速阀、压力传感器、压力表)组成的电液控制组件及传动齿轮(1)与电磁离合器(2) 组成的传动连接组件。其中传动齿轮(1)与车辆发动机变速箱中的齿轮连接，传动齿轮的轴与电磁离合器O)的法兰连接，电磁离合器的另一端法兰与液压泵/马达(3)的主轴连接，液压泵/马达的出油口与液压回路组件(2 及蓄能器连接。上述液压回路的设计采用单片机控制电液比例调速阀，并设计成单向阀与顺序阀串联后再并联的方式。液压回路上安装压力传感器，传感器的输出与单片机的输入连接，单片机控制单元功能模块连接如图2所示。以城市公交大巴车辆为例，据统计车速一般都不高，市区车辆的平均车速一般在30km/h 50km/h之间，汽车起动的平均加速度为0. 5m2/s左右。考虑到公共汽车的实际载荷，采用汽车的总质量为16吨，停车时间20秒进行计算。 在车辆起动初期，大部分功率液压马达提供，当蓄能器压力降到一定程度后，再由发动机提供功率。车辆制动能量回收系统主要有4个关键参数液压泵/马达的排量Vm、蓄能器初始体积Vtl、蓄能器最低工作压力P1、最高工作压力P2等。这4个参数的选择计算主要依据车辆的总质量及制动工况，针对提高能量转化率这个目标进行计算。以车辆总质量为16吨，停车时间20秒进行计算，结果为排量Vm= 180毫升/转，蓄能器初始体积Vtl = 50升，蓄能器最低工作压力P1 = IMPa，最高工作压力P2 = lOMPa，车辆起动工况节油率达到观％，同时大大降低车辆起步工况时发动机的负荷，对改善车辆起步工况的排放污染有显著效果。
权利要求1.一种具有智能控制的车辆制动能量循环利用液压装置，其特征在于包括有传动齿轮(1)、电磁离合器(2)组成的传动连接组件及液压泵/马达(3)、电磁换向阀0)、过滤器 (5)、溢流阀(6)、油箱(7)、顺序阀(8)、单向阀(9)、电液比例调速阀(10)、蓄能器(11)、压力表(12)、压力传感器(13)、单片机控制单元(14)组成的电液控制组件，其中传动齿轮的轴与电磁离合器O)的法兰连接，电磁离合器的另一端法兰与液压泵/马达(3)的主轴连接，液压泵/马达⑶依次与电磁换向阀⑷、溢流阀(6)、油箱(7)、顺序阀⑶、单向阀(9)、 电液比例调速阀(10)及蓄能器(11)连接。
2.根据权利要求1所述的车辆制动能量循环利用液压装置，其特征在于液压回路组件 (23)采用顺序阀(8)与单向阀(9)串联后再并联的设计。
3.根据权利要求1所述的车辆制动能量循环利用液压装置，其特征在于用单片机控制单元(14)分别与电磁离合器O)、电磁换向阀⑷及电液比例调速阀(10)连接。
专利摘要本实用新型是一种智能型的车辆制动能量循环利用液压装置。包括有传动齿轮(1)、电磁离合器(2)组成的传动连接组件及液压泵/马达(3)、电磁换向阀(4)、过滤器(5)、溢流阀(6)、油箱(7)、顺序阀(8)、单向阀(9)、电液比例调速阀(10)、蓄能器(11)、压力表(12)、压力传感器(13)、单片机控制单元(14)组成的电液控制组件。其中传动齿轮的轴与电磁离合器的法兰连接，电磁离合器的另一端法兰与液压泵/马达的主轴连接，液压泵/马达的进油口、出油口与电磁换向阀连接，电磁换向阀依次与溢流阀(6)、油箱(7)、顺序阀(8)、单向阀(9)、电液比例调速阀(10)及蓄能器(11)连接。本实用新型采用嵌入式单片机智能控制电液比例调速阀的开度，在达到刹车效果的同时，把车辆的动能转换成液压能储存在蓄能器中。使用此装置能节省能源，还可延长车辆原有刹车制动系统的使用寿命。
文档编号B60T8/17GK202098403SQ20102053021
公开日2012年1月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者余立成, 刘旭红, 吴彦锋, 周灿星, 李玉忠, 罗忠辉, 黄惠 申请人:广东技术师范学院