本發明涉及一種汽車制動能量回收混合系統實驗臺架。

背景技術：

近年來，我國經濟快速發展，國民對汽車的需求量不斷增加，我國總的汽車的保有量持續增長，隨之帶來的能源危機和環保問題也日益嚴峻。如何最大程度的提高汽車的能量利用效率成為我們當下研究的一個方向。研究表明，在城市駕駛工況下，大約有l/3～l/2的能量被消耗在制動過程中。以具有代表性的日本1015循環工況為例，在該循環結束時刻，汽車驅動能量的50％都在制動過程中消耗掉。大量的制動能量如果可以被回收利用，汽車的能量利用效率將大大提高。

國內外學者為研究汽車制動時的能量回收，設計搭建了不同的實驗臺架。其主要為液壓制動能量回收實驗臺架、輪轂電機制動能量回收實驗臺架。這兩種實驗臺架在研究汽車制動能量回收時都局限于各自的制動方式。要想多角度研究對比兩種制動能量回收方式就需要搭建兩個實驗臺架，成本很高，且不能研究兩種制動混合時的能量回收狀況，導致研究不充分。因此，設計發明這樣一種液壓、輪轂電機混合制動能量回收實驗臺架在研究汽車制動能量回收中顯得意義重大。

技術實現要素：

為了克服現有制動能量回收實驗臺架存在的上述的缺陷，本發明提供一種汽車制動能量回收混合系統實驗臺架。

本發明采用的技術方案是：

汽車制動能量回收混合系統實驗臺架，其特征在于：包括控制柜、供能系統、換向器、數據采集系統、液壓制動能量回收系統和輪轂電機制動能量回收系統，所述的供能系統分別與液壓制動能量回收系統與輪轂電機制動能量回收系統連接；

所述的供能系統包括電機和飛輪，所述的電機與主軸連接，所述的主軸的一端連接第一電磁離合器，另一端與套設有飛輪的飛輪軸連接，所述的主軸上套設有制動盤；

所述的液壓制動能量回收系統包括油箱、泵/馬達、控制閥、液壓蓄能器，所述的飛輪依次通過換向器、第二電磁離合器分別與液壓蓄能器和油箱連接，所述的液壓蓄能器通過液壓管道與所述的控制閥連接，所述的控制閥通過泵/馬達與所述的油箱連接；當供能系統與液壓制動能量回收系統通過第二電磁離合器連接制動時，所述的飛輪帶動泵/馬達轉動，向所述的液壓蓄能器沖壓儲存能量；

所述的輪轂電機制動能量回收系統包括輪轂電機、超級電容，所述的飛輪依次通過換向器、第三電磁離合器與輪轂電機連接，所述的輪轂電機上連接有所述的超級電容；當供能系統與輪轂電機制動能量回收系統通過第三電磁離合器連接制動時，所述的飛輪帶動輪轂電機轉動發電，生成的電能儲存到超級電容內。

所述的控制柜包括電磁離合器控制開關、泵電磁閥控制器、磁粉制動器制動力矩控制器、電機轉速變頻器。

所述的換向器是一對齒數比為1:1的圓錐齒輪。

所述的數據采集系統包括USB2812數據采集卡、轉軸轉速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器，所述的USB2812數據采集卡分別與轉軸轉速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器連接，所述的轉軸轉速傳感器安裝在主軸上，所述的管道壓力傳感器安裝早液壓管道上，所述的蓄能器壓力傳感器安裝在液壓蓄能器上。

本發明中，液壓制動系統與輪轂電機制動系統共用一個供能系統，可根據實驗需求選擇不同的制動方式。實驗時可以根據實驗需求，通過控制柜來控制整個實驗臺；通過公式計算得出汽車在某個車速下的可以回收的總的制動能量，通過飛輪帶動電機使飛輪儲存同樣大小的能量，制動時斷開電機與飛輪的連接，模擬汽車制動時的能量。

在用液壓制動能量回收系統制動時，供能系統與液壓制動系統通過離合器連接上，飛輪帶動泵轉動，向蓄能器沖壓儲存能量。同時泵給飛輪一個制動力矩達到剎車的效果。

在用輪轂電機制動能量回收系統制動時，飛輪帶動輪轂電機轉動發電，生成的電能儲存到超級電容里。同時輪轂電機給予飛輪一個制動力矩，達到制動的效果。

本發明的有益效果是：

1)該實驗臺架將兩套制動能量回收系統整合在一起，整套機械結構更加簡潔，為對比研究兩種制動能量回收系統提供了很大的方便。提高了實驗的效率。

2)在制動能量回收系統實驗臺架的成本中，飛輪與電機占據相當大的比例。兩套制動能量回收系統，共用一套供能系統。大大的減小了做實驗的成本。

3)兩種制動能量回收系統整合在一起，為整個實驗提供了新的可能。本套實驗臺架中，兩種制動能量回收系統可以同時工作來達到一種混合制動的效果，在該研究領域具有開創性。

附圖說明

圖1是本發明整體結構示意圖。

具體實施方式

參照圖1，汽車制動能量回收混合系統實驗臺架，包括控制柜、供能系統、換向器4、數據采集系統、液壓制動能量回收系統和輪轂電機制動能量回收系統，所述的供能系統分別與液壓制動能量回收系統與輪轂電機制動能量回收系統連接；

所述的供能系統包括電機11和飛輪12，所述的電機11與主軸連接，所述的主軸的一端連接第一電磁離合器21，另一端與套設有飛輪12的飛輪軸連接，所述的主軸上套設有制動盤3；

所述的液壓制動能量回收系統包括油箱51、泵/馬達52、控制閥、液壓蓄能器53，所述的飛輪12依次通過換向器4、第二電磁離合器22分別與液壓蓄能器53和油箱51連接，所述的液壓蓄能器52通過液壓管道與所述的控制閥連接，所述的控制閥通過泵/馬達52與所述的油箱51連接；當供能系統與液壓制動能量回收系統通過第二電磁離合器連接制動時，所述的飛輪12帶動泵/馬達52轉動，向所述的液壓蓄能器53沖壓儲存能量；

所述的輪轂電機制動能量回收系統包括輪轂電機61、超級電容，所述的飛輪12依次通過換向器4、第三電磁離合器23與輪轂電機61連接，所述的輪轂電機61上連接有所述的超級電容；當供能系統與輪轂電機制動能量回收系統通過第三電磁離合器連接制動時，所述的飛輪12帶動輪轂電機61轉動發電，生成的電能儲存到超級電容內。

所述的控制柜包括電磁離合器控制開關、泵電磁閥控制器、磁粉制動器制動力矩控制器、電機轉速變頻器。

所述的換向器4是一對齒數比為1:1的圓錐齒輪。

所述的數據采集系統包括USB2812數據采集卡、轉軸轉速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器，所述的USB2812數據采集卡分別與轉軸轉速傳感器、管道壓力傳感器、蓄能器壓力傳感器連接，所述的轉軸轉速傳感器安裝在主軸上，所述的管道壓力傳感器安裝早液壓管道上，所述的蓄能器壓力傳感器安裝在液壓蓄能器上。

本發明中，液壓制動系統與輪轂電機制動系統共用一個供能系統，可根據實驗需求選擇不同的制動方式。實驗時可以根據實驗需求，通過控制柜來控制整個實驗臺；通過公式計算得出汽車在某個車速下的可以回收的總的制動能量，通過飛輪帶動電機使飛輪儲存同樣大小的能量，制動時斷開電機與飛輪的連接，模擬汽車制動時的能量。

在用液壓制動能量回收系統制動時，供能系統與液壓制動系統通過離合器連接上，飛輪帶動泵轉動，向蓄能器沖壓儲存能量。同時泵給飛輪一個制動力矩達到剎車的效果。

在用輪轂電機制動能量回收系統制動時，飛輪帶動輪轂電機轉動發電，生成的電能儲存到超級電容里。同時輪轂電機給予飛輪一個制動力矩，達到制動的效果。

本實施例的實驗模式如下：

1)液壓制動能量回收實驗

打開開關，啟動電機，電機帶動飛輪旋轉，通過變頻器調節電機轉速到目標值來模擬不同車速下汽車能回收的能量。在電機的帶動下，飛輪轉速達到目標值，此時切斷電機與飛輪之間的第一電磁離合器21，同時通過連接第二電磁離合器22使飛輪和液壓制動系統連接，飛輪帶動泵/馬達52轉動，向液壓蓄能器53沖壓蓄能。制動結束后可以在數據采集系統讀出蓄能器制動前后的壓力變化，從而換算出回收了多少能量。

2)輪轂電機制動能量回收實驗

打開開關，啟動電機，電機帶動飛輪旋轉，通過變頻器調節電機轉速到目標值來模擬不同車速下汽車能回收的能量。在電機的帶動下，飛輪轉速達到目標值，此時切斷電機與飛輪之間的第一電磁離合器21，同時通過連接第三電磁離合器23使飛輪和輪轂電機制動系統連接，飛輪帶動輪轂電機發電，給超級電容充電。制動結束后可以在數據采集系統讀出超級電容制動前后的電壓變化，從而換算出回收了多少能量。

3)液壓、輪轂電機混合制動能量回收實驗

打開開關，啟動電機，電機帶動飛輪旋轉，通過變頻器調節電機轉速到目標值來模擬不同車速下汽車能回收的能量。在電機的帶動下，飛輪轉速達到目標值，此時切斷電機與飛輪之間的第一電磁離合器21，同時閉合第二電磁離合器22和第三電磁離合器23，液壓、輪轂電機制動系統都開始工作蓄能。制動結束后可以在數據采集系統中分別讀出超級電容制動前后的電壓變化和蓄能器制動前后的壓力變化，從而算出回收的總能量。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。