一种汽车制动能量回收装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种制动能量回收装置，尤其涉及一种气压储能的制动能量回收装置及控制领域。

背景技术：

制动能量回收的方法有多种，主要有飞轮储能、液压储能、电化学储能和气压储能等等，飞轮储能就是将制动能量转化为飞轮的旋转动能，并存储于系统中，但飞轮储能的超高速飞轮存在安全隐患，且飞轮重量大、体积大。液压储能要求液压系统的密封性很好，成本较昂贵。电化学储能若只用蓄电池来回收能量，充放电短时大功率和大电流对蓄电池的损伤很大，相比较而言，气压储能系统重量轻，成本低，可靠性高，效率高。气压储能系统不需要繁琐的气动回路，以普通空气作为工作介质，不仅清洁和绿色，并且需要更少的部件，成本低。

由于一些地势特征的影响，人们在修建道路时，道路中的大、长坡路段不可避免会增加，车辆在经过该类坡道时，为限制车速的增长幅度，会进行频繁的制动动作，将车辆的运动能量转化成热能散掉在大气中，不仅造成了车辆燃油效率降低，更为严重的是频繁的制动行为产生的摩擦热能将使得制动系统短时失效，引发安全事故；同时，踏板和刹车盘及有关元件也会加速磨损，大大缩短车辆寿命的同时，需要经常更换车轮和刹车片，增加车辆维修保养费用；采用气压储能能辅助车辆的制动系统,减少制动系统磨损，为车辆提供辅助动力，提高车辆动力性，降低油耗和排放,提升整车的续航里程，降低维修和维护成本，具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是为了解决现有车辆频繁制动带来的系统磨损从而增加了车辆维修保养费用的问题，解决了制动能量的浪费问题，提供了一种车辆制动能量气压储能回收装置，该装置适用于各种车辆，能辅助车辆的制动系统,减少制动系统磨损，为车辆提供辅助动力，提高车辆动力性，降低油耗和排放,提升整车的续航里程，降低维修和维护成本，具有广阔的应用前景。

技术方案：本发明所述的一种汽车制动能量回收装置，包括车辆半轴、带传动组、气动离合器、气压储能回收模块、充气装置和控制单片机；所述带传动组的一端与车辆半轴同轴连接，带传动组另一端与气动离合器连接，引出制动力作为能量回收的接口；所述气动离合器还连接有气压储能回收模块，所述气压储能回收模块由空气源、空气滤清器、空压机、空气处理装置、单向阀和气罐级联而成，所述气罐下端连有溢流阀，上端连有流量计；所述气罐通过气管连接k2电磁阀和减压阀，所述气罐通过伸缩气管连接充气装置，所述减压阀与气动离合器相连，控制气动离合器的接通和断开；所述减压阀通过三通装置分别连接k1电磁阀和快速排气阀，用于快速排出多余的气体；所述k1电磁阀和k2电磁阀通过电磁继电器与控制器单片机相连，通过单片机控制电磁阀k1、k2的得电和失电；所述控制单片机的输入侧连有坡度传感器、速度传感器、压力传感器和储能开关，所述控制单片机还连接指示灯hl1和hl2，用于显示装置当前工作状态。

进一步的，所述带传动组中的主动轮与车辆半轴同轴连接，从动轮与气动离合器连接，皮带采用三角传动带。

进一步的，所述能量回收装置采用气压储能方式。

进一步的，所述充气装置是由伸缩气管依次连接快速开关、可调充气开关和三通，所述三通连有胎压表和充气头，用于给车胎充气。

进一步的，所述k2电磁阀和k1电磁阀采用两位两通阀。。

本发明还公开了上述一种汽车制动能量回收装置的控制方法，包括：

当汽车启动时，单片机上电工作，进入初始化状态，初始化时对单片机寄存器进行设置，主要是对串行通信、单片机引脚、定时器中断进行初始化；初始化之后，整个系统进入正常工作状态，当控制面板上的储能总开关关闭时，系统将不进行储能，此时的电磁阀k2关闭、电磁阀k1打开，延迟10ms后k1阀关闭，hl2红灯常亮，此时系统仍然不断检测控制面板上的总开关，如果总开关打开，系统会继续进行储能工作；当控制面板的总开关打开时，系统要进行如下3项检测：

（1）检测当前车速是否大于90km/h，若车速高于此速度，则进行能量回收；

（2）检测当前车辆是否处于刹车状态，如果是刹车状态，则进行能量回收；

（3）检测当前车辆是否处于下坡状态，在下坡状态下进行能量回收；

当单片机检测到上述三种状态时，速度传感器、压力传感器和坡度传感器将对应信号输入至单片机，经运算处理后给电磁阀k2一个通电指令，电磁阀k2开启，储气罐中的压缩气体就通过电磁阀k2和减压阀进入气动离合器，气动离合器接合，hl1绿灯常亮，此时，汽车半轴上的转矩经过主动轮、三角皮带、从动轮传给空气压缩机的输入转轴，进而空气压缩机开始运转，空气源经空气滤清器过滤后，进入空气压缩机，被压缩的气体再经过空气处理装置干燥和分离油雾后，通过单向阀存入储气罐，这个过程完成了储能和辅助制动过程；

当单片机检测到上述三种状态消失时，单片机检测电磁阀k2是否通电，若电磁阀k2没有通电，则系统回到初始化状态，若电磁阀k2处于通电状态，单片机控制k2阀关闭，电磁阀k1开启，延迟10ms后k1阀关闭，气动离合器中的气体经过电磁阀k1排除，气动离合器分离，hl2红灯常亮，回收能量系统停止工作。

有益效果：本发明适用于各种车辆，能辅助车辆的制动系统,减少制动系统磨损，为车辆提供辅助动力，提高车辆动力性，降低油耗和排放,提升整车的续航里程，降低维修和维护成本，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明控制面板结构示意图；

图3为本发明充气装置结构示意图；

图4为本发明控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

图1为本发明整体结构示意图。如图1所示，包括车辆半轴13、带传动组12、气动离合器11、气压储能回收模块、充气装置21和控制模块4。所述带传动组12的一端与车辆半轴13同轴连接，另一端与气动离合器11连接，引出制动力作为能量回收的接口。所述气动离合器11连接气压储能回收模块，所述气压储能回收模块由空气源8、空气滤清器9、空压机10、空气处理装置14、单向阀15和气罐16级联而成。所述气罐16下端连有溢流阀17，上端连有流量计20，保障气罐正常工作。所述气罐16通过气管连接k2电磁阀6和减压阀7，所述气罐16通过伸缩气管连接充气装置21，所述减压阀7与气动离合器11相连，控制气动离合器的接通和断开。

所述减压阀7通过三通装置连接k1电磁阀18和快速排气阀19，用于快速排出多余的气体。所述k1电磁阀18和k2电磁阀6通过电磁继电器5与控制器单片机4相连，单片机控制电磁阀k1、k2的得电和失电。所述单片机4的输入侧连有坡度传感器1、速度传感器2、压力传感器3和储能开关22。所述单片机4连接hl1指示灯23和hl2指示灯24，用于显示装置当前工作状态。

图2为本发明控制面板结构示意图；所述储能开关22，可以控制车辆是否使用储能系统回收制动能量，当系统正在回收制动能量时，hl1指示灯23绿灯常亮，hl2指示灯24处于熄灭状态，当回收能量系统停止工作时，hl1指示灯23处于熄灭状态，hl2指示灯24红灯常亮。

图3为本发明充气装置结构示意图；所述充气装置21是由伸缩气管41依次连接快速开关40、可调充气开关42和三通43，所述三通43连有胎压表45和充气头44，用于给车胎充气。

图4为本发明控制流程图。当汽车启动时，单片机上电工作，进入初始化状态，初始化时对单片机寄存器进行设置，主要是对串行通信、单片机引脚、定时器中断进行初始化。初始化之后，整个系统进入正常工作状态，当控制面板上的储能总开关关闭时，系统将不进行储能。此时的电磁阀k2关闭、电磁阀k1打开，延迟10ms后k1阀关闭，hl2红灯常亮，此时系统仍然不断检测控制面板上的总开关，如果总开关打开，系统会继续进行储能工作；当控制面板的总开关打开时，系统要进行如下3项检测：

（1）检测当前车速是否大于90km/h，若车速高于此速度，则进行能量回收。

（2）检测当前车辆是否处于刹车状态，如果是刹车状态，则进行能量回收。

（3）检测当前车辆是否处于下坡状态，在下坡状态下进行能量回收。

当单片机检测到上述三种状态时，速度传感器、压力传感器和坡度传感器将对应信号输入至单片机，经运算处理后给电磁阀k2一个通电指令，电磁阀k2开启，储气罐中的压缩气体就通过电磁阀k2和减压阀进入气动离合器，气动离合器接合，hl1绿灯常亮，此时，汽车半轴上的转矩经过主动轮、三角皮带、从动轮传给空气压缩机的输入转轴，进而空气压缩机开始运转，空气源经空气滤清器过滤后，进入空气压缩机，被压缩的气体再经过空气处理装置干燥和分离油雾后，通过单向阀存入储气罐，这个过程完成了储能和辅助制动过程。

当单片机检测到上述三种状态消失时，单片机检测电磁阀k2是否通电，若电磁阀k2没有通电，则系统回到初始化状态，若电磁阀k2处于通电状态，单片机控制k2阀关闭，电磁阀k1开启，延迟10ms后k1阀关闭，气动离合器中的气体经过电磁阀k1排除，气动离合器分离，hl2红灯常亮，回收能量系统停止工作。

本发明适用于各种车辆，能辅助车辆的制动系统,减少制动系统磨损，为车辆提供辅助动力，提高车辆动力性，降低油耗和排放,提升整车的续航里程，降低维修和维护成本，具有广阔的应用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。