一种电动汽车制动能量回收及再利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车制动能量回收及再利用系统，属于电动汽车底盘技术领域，本发明专利技术的目的是解决现有制动系统助力形式多依赖发动机真空度作为能量源造成制动系统无法应用于电动汽车，或依赖电机作为能量源造成结构复杂、振动噪声大、主动建压不够快速、压力调节不够精确、驾驶员踏板力得不到很好的利用的问题；以及现有制动系统制动能量回收与利用的局限性，本发明专利技术通过将制动能量的回收与制动系统相结合，取消原有制动系统的助力机构，使底盘集成度更高。制动能量可通过电机和飞轮两条途径进行回收及利用，使制动能量的使用更加合理化；另一方面，制动时，电机和飞轮同时对驱动轮产生反拖，提升制动效果，减少制动距离。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车制动能量回收及再利用系统
本专利技术属于电动汽车底盘

技术介绍
车辆在行驶过程中的能量损耗，绝大部分发生在车辆的刹车过程中，特别是在日益拥堵的城市道路上，随着频繁地刹车，汽车的动能通过刹车片的摩擦转化为热能，是一种极大的能量浪费，也因此，以制动能量回收为课题，各国展开了广泛的研究。回收到的制动能量一般存储在蓄电池中用来驱动汽车或作为车内电器的辅助供电，很少能与汽车底盘的其他功能相结合，使得汽车的底盘集成性不好。目前世界范围内各制动厂家及国内外学者对于制动系统的创新主要在于系统能量来源的创新。由于整个制动系统在无外界能源支持的情况下，仅凭驾驶员踩踏板的制动力很难满足制动系统所要求的制动力，故而需要为制动系统提供制动能量源，最常见的为制动主缸附加真空助力器，借助发动机的真空度为制动系统助力，由于其结构简单、性能稳定等多种好处使其称霸制动系统行业多年。但随着新能源汽车和智能汽车的发展对汽车制动系统提出了新的要求，即减小甚至是取消对发动机真空度的依赖；而这需要为制动系统寻找新的能量源，目前的许多专利申请都是利用电机作为能量源，分析国内外专利，电机作为能量源的助力形式主要有4种：(1)电机直接助力推杆；(2)采用双主缸，电机等助力部件直接助力副主缸；(3)利用电机泵对主缸进行液压助力；(4)利用电机泵为高压蓄能器充液，通过高压蓄能器间接为制动系统提供制动力。电机直接助力推杆的新型制动系统包括博世公司取消传统制动系统的真空助力器采用电机直接助力推杆的新型制动系统“IBooster”采用电机带动二级齿轮装置给主缸助力；中国专利公布号为CN103010199A，公布日为2013年4月3日，专利技术名称为“一种汽车线控制动系统”，申请人为清华大学，该专利采用电机带动丝杠为制动主缸助力；中国专利公布号为CN102795219A，公布日为2012年11月28日，专利技术名称为“电机助力式集成汽车制动系统”，申请人为浙江亚太机电股份有限公司，该专利采用电机带动滚珠丝杠为制动主缸助力。上述专利采用电机直接助力推杆形式的制动系统，由于电机响应较慢，故其快速减压效果不好，其次电机运转会给制动系统带来较大噪声，降低制动品质。利用电机泵对主缸进行液压助力的新型制动系统包括中国专利公布号为CN103303281A，公布日为2013年9月18日，专利技术名称为“集成线控制动系统”，申请人为浙江万向精工有限公司，该专利采用电机带动泵为主缸前腔充制动液；中国专利公布号为CN102582601A，公布日为2012年7月18日，专利技术名称为“采用一体式制动主缸总成的电液复合制动系统”，申请人为同济大学，该专利采用电机泵为三腔充液完成制动过程的助力；上述专利采用电机泵对主缸进行液压助力的新型制动系统，由于存在电机泵等助力零部件，致使系统存在结构复杂，响应慢、且噪声大问题。综上所述，在制动能量回收方面，将制动能量回收装置和回收到的制动能量与汽车底盘其他系统相融合提高底盘集成度是目前应该解决的重要问题。在线控制动系统设计方面，真空助力器方案仅适用于传统的发动机式汽车，并不适用于电动汽车；附加电机方案不但会增加成本且工作噪声大，响应速度慢、增加制动系统的体积、不利于底盘轻量化；高压蓄能器方案中蓄能器的寿命受到技术条件的限制，需要频繁更换，增加了使用成本。故研究一种不依赖发动机真空度,且尽量不再额外增加电机、高压蓄能器等零件的制动助力形式，且能实现制动系统主动建压快速、压力调节精确、踏板力全解耦、降低振动噪声、失效保护功能，具有现实意义。
技术实现思路
基于上述现有技术，本专利技术所要解决的技术问题是：一方面，解决现有制动系统助力形式多依赖发动机真空度作为能量源造成制动系统无法应用于电动汽车，或依赖电机作为能量源造成结构复杂、振动噪声大、主动建压不够快速、压力调节不够精确、驾驶员踏板力得不到很好的利用的问题；另一方面，解决现有制动系统制动能量回收与利用的局限性，拓宽已回收制动能量的使用范围，使汽车底盘布置集成度更高，体积更小重量更轻。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种电动汽车制动能量回收及再利用系统由制动主缸54、气压助力机构55、制动能量回收系统56和制动系统执行机构57四部分组成；制动主缸54由主缸缸体1、主缸前腔回位弹簧2、主缸前腔活塞3、主缸前腔密封圈4主缸后腔回位弹簧5、主缸后腔活塞6、主缸后腔密封圈7、主缸后腔活塞杆8、排气阀9、推杆密封圈10、主缸推杆端头11、主缸端盖12、主缸推杆13、制动踏板14和助力气压缸体47组成。所述的主缸缸体1为一端向后开口筒状类零件，主缸缸体1的空腔中从前到后依次装有主缸前腔回位弹簧2、主缸前腔活塞3、主缸后腔回位弹簧5和主缸后腔活塞6；主缸缸体1的筒底面与主缸前腔活塞3之间的部分组成主缸前腔，主缸前腔活塞3与主缸后腔活塞6之间的部分组成主缸后腔，主缸前腔回位弹簧2和主缸后腔回位弹簧5分别位于主缸前腔和主缸后腔内；主缸缸体1的主缸前腔腔壁上有两个沿圆周角度差为180度、分别位于前端和后端的通孔，前端通孔为主缸前腔下端口53，后端通孔为主缸前腔上端口52；主缸后腔前端腔壁上有与主缸前腔上端口52沿圆周方向角度差为0度的主缸后腔上端口50和与主缸前腔上端口52沿圆周方向角度差为180度的主缸后腔下端口51，主缸后腔上端口50和主缸后腔下端口51分别位于主缸后腔的后端和前端。主缸缸体1的后端开口处和助力气压缸体47密封连接；所述的助力气压缸体47为两端开口的筒状类零件，助力气压缸体47的空腔中部有一个分隔板将其分成气压助力腔和后空腔，分隔板中心处有个连通气压助力腔和后空腔的通孔，该通孔中有放置推杆密封圈10的环形凹槽，气压助力腔开口处的缸壁上有沿圆周呈180°的两个通孔，其中一个圆形通孔与主缸前腔上端口52沿圆周方向角度差为0度，其为排气孔48，另一个通孔为进气孔49；助力气压缸体47后端开口与主缸端盖12固定连接；主缸端盖12为圆盘类零件，其右端加工有向后开口的圆盘，圆盘底部中心有通孔，通孔外围有多个沿圆周均匀分布的透气圆孔。主缸推杆13和主缸后腔活塞杆8均为轴类零件；主缸后腔活塞杆8前端与主缸后腔活塞6后端的盲孔连接，主缸后腔活塞杆8穿过推杆密封圈10后端与主缸推杆端头11固定连接，主缸推杆端头11为套筒类橡胶零件，主缸推杆13与主缸推杆端头11后端面盲孔固定连接；主缸推杆13后端安装制动踏板14。所述的制动系统执行机构57由左前增压阀15、右后增压阀16、右前增压阀17、左后增压阀18、左前减压阀19、左后减压阀20、左前轮压力传感器21、右前轮压力传感器22、右后减压阀23、右前减压阀24、左前轮缸25、右后轮缸26、油滤27、右前轮缸28、左后轮缸29和油杯组成。油杯I30分别与主缸后腔上端口50、主缸前腔上端口52相连。主缸前腔下端口53与左前增压阀15前端口和右后增压阀16的前端口相连。主缸后腔下端口51分别与右前增压阀17的前端口和左后增压阀18的前端口相连。左前轮缸25与左前增压阀15后端口、左前减压阀19前端口和左前轮压力传感器21相连。右后轮缸26与右后增压阀16后端口和右后减压阀23前端口相连。右前轮缸28与右前增压阀17后端口、右前减压阀24前端口和右前轮压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车制动能量回收及再利用系统，其特征在于，该系统由制动主缸(54)、气压助力机构(55)、制动能量回收系统(56)和制动系统执行机构(57)四部分组成；制动主缸(54)由主缸缸体(1)、主缸前腔回位弹簧(2)、主缸前腔活塞(3)、主缸前腔密封圈(4)主缸后腔回位弹簧(5)、主缸后腔活塞(6)、主缸后腔密封圈(7)、主缸后腔活塞杆(8)、排气阀(9)、推杆密封圈(10)、主缸推杆端头(11)、主缸端盖(12)、主缸推杆(13)、制动踏板(14)和助力气压缸体(47)组成；所述的主缸缸体(1)为一端向后开口筒状类零件，主缸缸体(1)的空腔中从前到后依次装有主缸前腔回位弹簧(2)、主缸前腔活塞(3)、主缸后腔回位弹簧(5)和主缸后腔活塞(6)；主缸缸体(1)的筒底面与主缸前腔活塞(3)之间的部分组成主缸前腔，主缸前腔活塞(3)与主缸后腔活塞(6)之间的部分组成主缸后腔，主缸前腔回位弹簧(2)和主缸后腔回位弹簧(5)分别位于主缸前腔和主缸后腔内；主缸缸体(1)的主缸前腔腔壁上有两个沿圆周角度差为180度、分别位于前端和后端的通孔，前端通孔为主缸前腔下端口(53)，后端通孔为主缸前腔上端口(52)；主缸后腔前端腔壁上有与主缸前腔上端口(52)沿圆周方向角度差为0度的主缸后腔上端口(50)和与主缸前腔上端口(52)沿圆周方向角度差为(180)度的主缸后腔下端口(51)，主缸后腔上端口(50)和主缸后腔下端口(51)分别位于主缸后腔的后端和前端；主缸缸体(1)的后端开口处和助力气压缸体(47)密封连接；主缸前腔下端口(53)和主缸后腔下端口(51)分别与制动系统执行机构(57)相连；所述的助力气压缸体(47)为两端开口的筒状类零件，助力气压缸体(47)的空腔中部有一个分隔板将其分成气压助力腔和后空腔，分隔板中心处有个连通气压助力腔和后空腔的通孔，该通孔中有放置推杆密封圈(10)的环形凹槽，气压助力腔开口处的缸壁上有沿圆周呈180°的两个通孔，其中一个圆形通孔与主缸前腔上端口(52)沿圆周方向角度差为0度，其为排气孔(48)，另一个通孔为进气孔(49)；助力气压缸体(47)后端开口与主缸端盖(12)固定连接；主缸端盖(12)为圆盘类零件，其右端加工有向后开口的圆盘，圆盘底部中心有通孔，通孔外围有多个沿圆周均匀分布的透气圆孔；主缸推杆(13)和主缸后腔活塞杆(8)均为轴类零件；主缸后腔活塞杆(8)前端与主缸后腔活塞(6)后端的盲孔连接，主缸后腔活塞杆(8)穿过推杆密封圈(10)后端与主缸推杆端头(11)固定连接，主缸推杆端头(11)为套筒类橡胶零件，主缸推杆(13)与主缸推杆端头(11)后端面盲孔固定连接；主缸推杆(13)后端安装制动踏板(14)；气压助力机构(55)由进气阀(31)、储气缸(32)和储气缸压力传感器(59)组成；储气缸(32)的出气孔通过进气阀(31)与制动主缸的进气孔(49)相连；储气缸(32)的进气端与制动能量回收系统(56)连接；所述的制动能量回收系统(56)由蓄电池(33)、电机(34)、离合器I(35)、行星齿轮机构(36)、驱动轮(37)、主减速器(38)、离合器驱动阀I(39)、飞轮(40)、离合器驱动阀II(41)、离合器II(42)、空气压缩机(43)、空气滤清器(44)、离合器III(45)和离合器驱动阀III(46)组成；所述的电机(34)在驱动工况时为电动机，在制动工况时为发电机；所述的两个驱动轮(37)分别通过半轴连接到主减速器(38)的两个输出端口，主减速器(38)的输入端口与行星齿轮机构(36)后端相连，行星齿轮机构(36)前端与电机(34)后端、离合器I(35)前端相连；电机(34)的后端还与离合器III(45)的前端相连，电机(34)的前端与蓄电磁(33)相连；离合器III(45)的后端气压驱动孔与离合器驱动阀III(46)的前端相连；离合器I(35)后端的气压驱动孔和输出盘分与离合器驱动阀I(39)的输出口和飞轮(40)的输入轴相连；飞轮(40)后端的输出轴与离合器II(42)的前端相连，离合器II(42)后端的气压驱动孔和输出盘分与离合器驱动阀II(41)的输出口和空气压缩机(43)前端的输入轴相连；空气压缩机(43)前端的输入轴可选择性的连到离合器II(42)后端的输出盘和离合器III(45)后端的输出盘，空气压缩机(43)后端连接空气滤清器(44)的前端；离合器驱动阀I(39)、离合器驱动阀II(41)和离合器驱动阀III(46)的后端均与储气缸(32)的出气孔相连，空气滤清器(44)的后端与储气缸(32)的进气孔相连；离合器驱动阀I(39)、离合器驱动阀II(41)和离合器驱动阀III(46)均为常闭阀，即不通电时处于关闭状态，通电后处于接通状态；离合器I(35)、离合器II...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车制动能量回收及再利用系统，其特征在于，该系统由制动主缸(54)、气压助力机构(55)、制动能量回收系统(56)和制动系统执行机构(57)四部分组成；制动主缸(54)由主缸缸体(1)、主缸前腔回位弹簧(2)、主缸前腔活塞(3)、主缸前腔密封圈(4)主缸后腔回位弹簧(5)、主缸后腔活塞(6)、主缸后腔密封圈(7)、主缸后腔活塞杆(8)、排气阀(9)、推杆密封圈(10)、主缸推杆端头(11)、主缸端盖(12)、主缸推杆(13)、制动踏板(14)和助力气压缸体(47)组成；所述的主缸缸体(1)为一端向后开口筒状类零件，主缸缸体(1)的空腔中从前到后依次装有主缸前腔回位弹簧(2)、主缸前腔活塞(3)、主缸后腔回位弹簧(5)和主缸后腔活塞(6)；主缸缸体(1)的筒底面与主缸前腔活塞(3)之间的部分组成主缸前腔，主缸前腔活塞(3)与主缸后腔活塞(6)之间的部分组成主缸后腔，主缸前腔回位弹簧(2)和主缸后腔回位弹簧(5)分别位于主缸前腔和主缸后腔内；主缸缸体(1)的主缸前腔腔壁上有两个沿圆周角度差为180度、分别位于前端和后端的通孔，前端通孔为主缸前腔下端口(53)，后端通孔为主缸前腔上端口(52)；主缸后腔前端腔壁上有与主缸前腔上端口(52)沿圆周方向角度差为0度的主缸后腔上端口(50)和与主缸前腔上端口(52)沿圆周方向角度差为(180)度的主缸后腔下端口(51)，主缸后腔上端口(50)和主缸后腔下端口(51)分别位于主缸后腔的后端和前端；主缸缸体(1)的后端开口处和助力气压缸体(47)密封连接；主缸前腔下端口(53)和主缸后腔下端口(51)分别与制动系统执行机构(57)相连；所述的助力气压缸体(47)为两端开口的筒状类零件，助力气压缸体(47)的空腔中部有一个分隔板将其分成气压助力腔和后空腔，分隔板中心处有个连通气压助力腔和后空腔的通孔，该通孔中有放置推杆密封圈(10)的环形凹槽，气压助力腔开口处的缸壁上有沿圆周呈180°的两个通孔，其中一个圆形通孔与主缸前腔上端口(52)沿圆周方向角度差为0度，其为排气孔(48)，另一个通孔为进气孔(49)；助力气压缸体(47)后端开口与主缸端盖(12)固定连接；主缸端盖(12)为圆盘类零件，其右端加工有向后开口的圆盘，圆盘底部中心有通孔，通孔外围有多个沿圆周均匀分布的透气圆孔；主缸推杆(13)和主缸后腔活塞杆(8)均为轴类零件；主缸后腔活塞杆(8)前端与主缸后腔活塞(6)后端的盲孔连接，主缸后腔活塞杆(8)穿过推杆密封圈(10)后端与主缸推杆端头(11)固定连接，主缸推杆端头(11)为套筒类橡胶零件，主缸推杆(13)与主缸推杆端头(11)后端面盲孔固定连接；主缸推杆(13)后端安装制动踏板(14)；气压助力机构(55)由进气阀(31)、储气缸(32)和储气缸压力传感器(59)组成；储气缸(32)的出气孔通过进气阀(31)与制动主缸的进气孔(49)相连；储气缸(32)的进气端与制动能量回收系统(56)连接；所述的制动能量回收系统(56)由蓄电池(33)、电机(34)、离合器I(35)、行星齿轮机构(36)、驱动轮(37)、主减速器(38)、离合器驱动阀I(39)、飞轮(40)、离合器驱动阀II(41)、离合器II(42)、空气压缩机(43)、空气滤清器(44)、离合器III(45)和离合器驱动阀III(46)组成；所述的电机(34)在驱动工况时为电动机，在制动工况时为发电机；所述的两个驱动轮(37)分别通过半轴连接到主减速器(38)的两个输出端口，主减速器(38)的输入端口与行星齿轮机构(36)后端相连，行星齿轮机构(36)前端与电机(34)后端、离合器I...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，丁明慧，何闫，谷贺冲，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22