一種蓄電池與飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車能量回收領(lǐng)域，尤其涉及到一種蓄電池與飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于石油資源的短缺，節(jié)能成為汽車產(chǎn)業(yè)必須克服的難關(guān);汽車在怠速與制動時都會消耗汽車的能量，尤其是在城市工況下，車流量較大且紅綠燈較多，需要經(jīng)常怠速等待和剎車制動，這將會加大燃油消耗率造成能源浪費。
[0003]目前的能量回收形式有蓄電池和飛輪儲能等，但一般只采用其中的一種形式，單一的儲能方式都存在各自的弱點，在使用蓄電池蓄能時，各方面性能都較好，但是功率密度較低，充放電頻率小，不能迅速的吸收大量能量，而在車輛制動或起動時需要獲得大量的能量，這使得蓄電池的應(yīng)用受到很大的限制;而采用飛輪儲能，在飛輪的轉(zhuǎn)速與所驅(qū)動的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速相同時，飛輪會與轉(zhuǎn)軸錯開，飛輪中剩余的動能不能得到充分利用。
[0004]申請?zhí)枮?01320724622.X的專利中描述一種怠速啟?？刂葡到y(tǒng)，能夠延長蓄電池的壽命和對滑行能量進行有效回收的怠速啟?？刂葡到y(tǒng)。該專利將飛輪儲存的能量直接通過飛輪發(fā)電機發(fā)電回收利用，這樣會降低能量的利用效率，在汽車啟動時會需要大功率電動機帶動汽車啟動。
[0005]針對上述存在的問題，采用蓄電池與儲能飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量回收系統(tǒng)，利用蓄電池與飛輪兩種形式聯(lián)合進行儲能，將汽車制動時損耗的能量以飛輪儲能的形式進行回收，在怠速時為減少能量損耗用發(fā)電機進行發(fā)電并儲存到蓄電池中，從而提高能源的利用效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種蓄電池與飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量回收系統(tǒng)，包括蓄電池與飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量裝置和電子控制單元；
[0008]蓄電池與飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量裝置中，發(fā)動機輸出軸與發(fā)動機飛輪輸入軸連接;發(fā)動機飛輪與起動齒輪嚙合連接;起動齒輪輸出軸與電磁離合器a—端連接；電磁離合器a另一端與電機/發(fā)電機輸入連接；
[0009]電機/發(fā)電機與蓄電池連接；
[0010]電機/發(fā)電機輸出與電磁離合器b—端連接;電磁離合器b另一端與儲能飛輪連接；
[0011]所述電子控制單元用于接收檢測分析儲能飛輪轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、制動力和踏板行程傳感器和發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速傳感器采集的汽車運行模式信號，控制電磁離合器a、電磁離合器b和電機/發(fā)電機結(jié)合或斷開，從而用于實現(xiàn)對汽車的冷啟動和怠速模式、汽車的制動時能量回收和加速模式的控制和汽車儲能飛輪剩余能量回收動力模式。
[0012]進一步的，所述電子控制單元包括輸入模塊、運算模塊、離合器控制模塊、電機/發(fā)電機控制模塊和輸出模塊；
[0013]所述輸入模塊輸入端與AD轉(zhuǎn)換相連接;AD轉(zhuǎn)換分別與儲能飛輪轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、制動力和踏板行程傳感器和發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速傳感器連接;輸入模塊輸出端與運算模塊輸入端連接;運算模塊輸出端分別與離合器控制模塊輸入端、電機/發(fā)電機控制模塊輸入端連接;離合器控制模塊輸出端與輸出模塊輸入端連接;電機/發(fā)電機控制模塊輸出端與輸出模塊輸入端連接;輸出模塊輸出端與電磁離合器a和電磁離合器b連接；
[0014]所述輸入模塊用于接收車速傳感器的車速信號、制動力和踏板行程傳感器的制動力和踏板行程傳感器信號和節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置信號，發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速傳感器的發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速信號，儲能飛輪轉(zhuǎn)速傳感器的儲能飛輪轉(zhuǎn)速信號，并將車速信號、制動力以及踏板行程信號和節(jié)氣門位置信號傳送到運算模塊；
[0015]所述運算模塊根據(jù)車速信號計算汽車車速，判斷汽車是否靜止;根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器信號計算節(jié)氣門的開度，判斷節(jié)氣門的位置;根據(jù)制動力以及踏板行程信號計算制動力的大小和制動踏板的位置，判斷汽車是否制動;根據(jù)發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速信號和儲能飛輪轉(zhuǎn)速信號，判斷發(fā)動機飛輪的轉(zhuǎn)速是否大于儲能飛輪的轉(zhuǎn)速;并將計算得到的結(jié)果傳送給離合器控制模塊、電機/發(fā)電機控制模塊；
[0016]所述離合器控制模塊根據(jù)汽車的點火信號和汽車是否靜止，節(jié)氣門的位置，汽車是否制動以及發(fā)動機飛輪的轉(zhuǎn)速是否大于儲能飛輪的轉(zhuǎn)速，生成離合器的控制指令，并將控制指令傳送到輸出模塊;電機/發(fā)電機控制模塊根據(jù)汽車的點火信號和汽車是否靜止，節(jié)氣門的位置，汽車是否制動以及發(fā)動機飛輪的轉(zhuǎn)速是否大于儲能飛輪的轉(zhuǎn)速，生成所述電機/發(fā)電機的模式控制指令和電機工作指令，并傳送到所述輸出模塊；
[0017]所述輸出模塊根據(jù)離合器的控制指令分別控制電磁離合器a和電磁離合器b的結(jié)合與斷開;根據(jù)電機/發(fā)電機的模式控制指令和電機工作指令控制電機/發(fā)電機的工作模式和電機運轉(zhuǎn)。
[0018]進一步的，所述汽車的冷啟動和怠速模式:
[0019]汽車發(fā)動機冷啟動模式:電子控制單元檢測到點火信號后分析判斷出發(fā)動機進行冷啟動，電子控制單元發(fā)出信號使電磁離合器a結(jié)合，此時電機/發(fā)電機為電機模式，電機/發(fā)電機通電帶動發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)動，當電子控制單元檢測到發(fā)動機成功啟動后，控制電磁離合器a迅速斷開，以防止電機/發(fā)電機超速轉(zhuǎn)動；
[0020]汽車的怠速能量回收模式:車速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器將分別檢測的車速和節(jié)氣門開度信號輸入到電子控制單元，電子控制單元判斷汽車處于怠速狀態(tài)時發(fā)出信號控制電磁離合器a結(jié)合，此時電機/發(fā)電機為發(fā)電機模式進行發(fā)電并將電能儲存到蓄電池中，回收怠速時損耗的能量。
[0021 ]進一步的，所述汽車的制動時能量回收和加速模式:
[0022]汽車制動時能量回收模式:在行駛過程中，制動力和踏板行程傳感器將檢測的信號輸入到電子控制單元，電子控制單元判斷汽車進行制動時發(fā)出信號控制電磁離合器a和電磁離合器b結(jié)合，此時電機/發(fā)電機為空轉(zhuǎn)模式，發(fā)動機將動力傳給發(fā)動機飛輪傳輸?shù)絻δ茱w輪，從而驅(qū)動儲能飛輪高速轉(zhuǎn)動，從而將制動能量轉(zhuǎn)化為動能儲存在儲能飛輪中，發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速傳感器和儲能飛輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測轉(zhuǎn)速信號給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)接收到的信號分析出儲能飛輪和發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速相同時，發(fā)出信號使得電磁電磁離合器b斷開；
[0023]汽車的加速模式:節(jié)氣門位置傳感器將檢測的節(jié)氣門開度信號輸入到電子控制單元，電子控制單元判斷汽車進行加速時發(fā)出信號控制控制電磁離合器a和電磁離合器b結(jié)合，此時電機/發(fā)電機為空轉(zhuǎn)模式，儲能飛輪將儲存的動力傳遞到發(fā)動機飛輪，驅(qū)動發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)動，使汽車加速前進；
[0024]汽車儲能飛輪剩余能量回收動力模式:
[0025]發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速傳感器和儲能飛輪轉(zhuǎn)速傳感器將檢測的轉(zhuǎn)速信號輸入電子控制單元，電子控制單元判斷出發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速大于儲能飛輪轉(zhuǎn)速時控制電磁電磁離合器a斷開，此時電機/發(fā)電機為發(fā)電機模式回收儲能飛輪的動能并儲存在蓄電池中，當電子控制單元分析出儲能飛輪的轉(zhuǎn)速為零時斷開電磁離合器b。
[0026]有益效果:
[0027]1.利用儲能飛輪與蓄電池聯(lián)合儲能，有利于減少單一模式時蓄電池功率密度低，不能迅速吸收轉(zhuǎn)化大量能量，以及壽命短的缺點；同時有利于減少儲能飛輪剩余能量的損耗，提高能量回收效率；
[0028]2.使用儲能飛輪能夠高效的回收制動能量，同時蓄電池儲存怠速時回收能量;減少能量損耗，提高發(fā)動機的燃油效率，節(jié)約燃油；
[0029]3.使用電機/發(fā)電機代替原來的起動電機，既起到汽車啟動又起到回收怠速能量的作用，由于在兩端與電磁離合器連接，使電磁離合器代替原有的傳動結(jié)構(gòu)，在汽車啟動后斷開離合器，從而防止電機在發(fā)動機驅(qū)動下超速；
[0030]4.本發(fā)明以原有的電子控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，節(jié)約了制造成本。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明汽車啟動時動力傳遞路線圖；
[0034]圖4為本發(fā)明汽車怠速時動力傳遞路線圖；
[0035]圖5為本發(fā)明汽車制動時動力傳遞路線圖；
[0036]圖6為本發(fā)明汽車制動后前進時動力傳遞路線圖；
[0037]圖7為本發(fā)明儲能飛輪剩余能量回收動力傳遞路線圖；
[0038]附圖標記如下:
[0039]1-發(fā)動機;2-發(fā)動機飛輪;5-儲能飛輪轉(zhuǎn)速傳感器;6-儲能飛輪7-電磁離合器b; 8_電機/發(fā)電機;9-蓄電池；10-電磁離合器a; 11-起動齒輪；12-電子控制單元；13-車速傳感器;14-節(jié)氣門位置傳感器;15-制動力和踏板行程傳感器;16-發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)速傳感器；
【具體實施方式】
[0040]—種蓄電池與飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量回收系統(tǒng)，包括蓄電池與飛輪聯(lián)合式怠速和制動能量裝置和電子控制