一种电动汽车用刹车蓄能装置

技术领域

本发明涉及汽车制动的技术领域，具体涉及一种电动汽车用刹车蓄能装置。

背景技术

随着社会的发展，对于新能源车型，无论是纯电动车还是油电混合型动力车，制动能量回收系统基本上都是标配。但在一般的内燃机汽车上，对于汽车制动能量的回收问题还没有得到有效解决。当一般内燃机汽车制动时，制动系统中制动盘和制动钳会摩擦产生很多热能，造成很大的能量浪费。此外，飞轮蓄能储能密度大、高效性强，但是储能时间短的问题。现有技术关于刹车制动能量的回收也只能通过发电机把机械能转换为电能，回收的能量没有得到有效利用。

诸如申请号为201911375715.4的中国专利公开了一种汽车刹车蓄能助力启动装置，该装置通过刹车时的齿轮传动，实现了将机械能转化为电能并存储起来，但该装置并未将汽车摩擦片摩擦时的热能转化并存储起来。因此，本发明着重研究了如何将摩擦所产生的热能加以利用并存储起来这一技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车用刹车蓄能装置，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种电动汽车用刹车蓄能装置，包括刹车盘、下箱体、上箱盖、膜片弹簧离合器、环形刹车箱及冷凝器，所述刹车盘同轴安装于汽车的车轮的内侧，所述下箱体位于刹车盘的内侧并安装于汽车的车架的上侧，所述车轮通过汽车的车轮轴转动安装于车架上，所述上箱盖安装于下箱体的上侧，所述下箱体的内部设有传动轴一、传动轴二、发电机、传动轴四及传动轴五，所述传动轴一、传动轴二及发电机以前、中、后的位置依次排布，所述传动轴一和传动轴二均转动安装于下箱体的内侧，所述传动轴一的内外两端分别键连接有飞轮和叶轮，所述传动轴一的中部键连接有齿轮一，所述传动轴二的内端键连接有齿轮二，所述发电机固定于固定于下箱体的内侧，所述发电机的输出轴上键连接有齿轮三所述传动轴四和传动轴五之间同轴设置并位于传动轴二的下方，所述传动轴四的内端键连接有齿轮四，所述齿轮一、齿轮三及齿轮四均与齿轮二之间相啮合，所述传动轴五的外端键连接有齿轮五，所述车轮轴的内端键连接有齿轮六，所述齿轮五与齿轮六之间相啮合，所述传动轴四的外端与传动轴五的内端之间连接有电磁离合器，所述膜片弹簧离合器位于下箱体的外侧并通过轴承转动安装于车轮轴上，所述环形刹车箱位于膜片弹簧离合器的外侧并通过轴承转动安装于车轮轴上，所述环形刹车箱的底部和顶部分别设有进液管和排液管，所述冷凝器通过肋板安装于环形刹车箱上且位于冷凝器的旁侧的导出管与进液管相连接，所述环形刹车箱内部装有液态的氟利昂，所述叶轮的外侧安装有叶轮壳，所述叶轮壳的顶部和底部分别设有进气管与出气管，所述进气管通过连接管一与排液管相连接，所述出气管通过连接管二与位于冷凝器的顶部的导入管相连接。

优选的，所述电磁离合器由汽车的电控系统进行实时控制。

优选的，所述膜片弹簧离合器与汽车的刹车脚踏板相连。

优选的，所述环形刹车箱上的排液管与连接管一的连接处加装有顺序阀。

优选的，所述冷凝器上的导入管与连接管二的连接处加装有单向阀。

本发明的优点：这种用于电动汽车刹车蓄能装置在实际应用时：

(1)当汽车正常行驶时，环形刹车箱与刹车盘分离，电磁离合器分离，本发明中的装置不参与工作。

(2)当汽车制动时，刹车踏板被踩下，汽车的电控系统控制膜片弹簧离合器推动环形刹车箱与刹车盘进行摩擦。这时由于环形刹车箱本身是导热的且摩擦产生的热能很高，会瞬间导致环形刹车箱的箱体内温度升高，在箱体内的液态氟利昂会迅速汽化成为气态氟利昂气体。随着温度的不断地增高，液态氟利昂转变为气态氟利昂不断增多，环形刹车箱体内压强不断增大，等到压强增大到一定值时顺序阀开启，箱体内气态氟利昂将会以气流形式顺着连接管一冲击到叶轮壳内推动着叶轮旋转。旋转的叶轮通过传动轴一带动齿轮一旋转，齿轮一通过齿轮二带动齿轮三转动，进而带动发电机工作发电，产生的电能用蓄电池储存起来，本发明中的装置开始蓄能。而气态氟利昂则会通过连接管二进入冷凝器冷凝成液态氟利昂，之后再进入到环形刹车箱，为下次的摩擦刹车蓄能做准备。

(3)当汽车制动结束开始启动时，分为以下两种情况：

①汽车制动停止后短时间内启动：本发明中的装置由于飞轮所具有的惯性，各个齿轮依然在旋转，这时飞轮所带动的齿轮旋转的小部分机械能会由发电机转换为电能用蓄电池储存起来。当汽车的电控系统检测到汽车准备启动的时候，电控系统控制电磁离合器结合，本发明中的装置和汽车的车轮轴结合，这时本发明中的装置处于助力状态。由于停车时间比较短，发电机不会转换太多电能，飞轮会将更多的能量通过电磁离合器作用在汽车传动轴上，帮助汽车助力启动。

②汽车从高速状态下减速到低速状态和汽车制动停止后不再启动或者停止后长时间启动：当汽车的电控系统检测到汽车从高速降低到低速时且速度保持不变为匀速行驶时，电磁离合器分离，气流所带动叶轮旋转的机械能将通过齿轮传动全部转换为电能储存起来。当电控系统检测汽车制动直到停止且长时间内不启动，电磁离合器分离。这样汽车摩擦刹车蓄能助力系统会把蓄能的所有能量通过发电机转换为电能并储存到蓄电池中。这样做到了热能的最大利用，实现了更好的节能减排。

附图说明

图1和图2为本发明整体装配后的结构示意图。

图3和图4为本发明各齿轮配合的结构示意图。

图5为本发明中的叶轮壳及其内部的结构示意图。

图6为本发明中的环形刹车箱与冷凝器的结构示意图。

其中：

01-车架；02-车轮轴；03-车轮；04-刹车盘；05-下箱体；06-上箱盖；07-传动轴一；08-飞轮；09-叶轮；10-齿轮一；11-传动轴二；12-齿轮二；13-发电机；14-齿轮三；15-传动轴四；16-齿轮四；17-传动轴五；18-齿轮五；19-电磁离合器；20-膜片弹簧离合器；21-环形刹车箱；22-进液管；23-排液管；24-冷凝器；24a-导出管；24b-导入管；25-叶轮壳；26-进气管；27-出气管；28-连接管一；29-连接管二；30-顺序阀；31-单向阀；32-齿轮六。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图5所示，一种电动汽车用刹车蓄能装置，包括刹车盘04、下箱体05、上箱盖06、膜片弹簧离合器20、环形刹车箱21及冷凝器24，所述刹车盘04同轴安装于汽车的车轮03的内侧，所述下箱体05位于刹车盘04的内侧并安装于汽车的车架01的上侧，所述车轮03通过汽车的车轮轴02转动安装于车架01上，所述上箱盖06安装于下箱体05的上侧，所述下箱体05的内部设有传动轴一07、传动轴二11、发电机13、传动轴四15及传动轴五17，所述传动轴一07、传动轴二11及发电机13以前、中、后的位置依次排布，所述传动轴一07和传动轴二11均转动安装于下箱体05的内侧，所述传动轴一07的内外两端分别键连接有飞轮08和叶轮09，所述传动轴一07的中部键连接有齿轮一10，所述传动轴二11的内端键连接有齿轮二12，所述发电机13固定于固定于下箱体05的内侧，所述发电机13的输出轴上键连接有齿轮三14所述传动轴四15和传动轴五17之间同轴设置并位于传动轴二11的下方，所述传动轴四15的内端键连接有齿轮四16，所述齿轮一10、齿轮三14及齿轮四16均与齿轮二12之间相啮合，所述传动轴五17的外端键连接有齿轮五18，所述车轮轴02的内端键连接有齿轮六32，所述齿轮五18与齿轮六32之间相啮合，所述传动轴四15的外端与传动轴五17的内端之间连接有电磁离合器，所述膜片弹簧离合器20位于下箱体05的外侧并通过轴承转动安装于车轮轴02上，所述环形刹车箱21位于膜片弹簧离合器20的外侧并通过轴承转动安装于车轮轴02上，所述环形刹车箱21的底部和顶部分别设有进液管22和排液管23，所述冷凝器24通过肋板安装于环形刹车箱21上且位于冷凝器24的旁侧的导出管24a与进液管22相连接，所述环形刹车箱21内部装有液态的氟利昂，所述叶轮09的外侧安装有叶轮壳25，所述叶轮壳25的顶部和底部分别设有进气管26与出气管27，所述进气管26通过连接管一28与排液管23相连接，所述出气管27通过连接管二29与位于冷凝器24的顶部的导入管24b相连接。

在本实施例中，所述电磁离合器19由汽车的电控系统进行实时控制。当电磁离合器19闭合时，本发明中的装置将处于助力和蓄能状态，当电磁离合器19分开时，本发明中的装置将处于蓄能状态。

在本实施例中，所述膜片弹簧离合器20与汽车的刹车脚踏板相连。

在本实施例中，所述环形刹车箱21上的排液管23与连接管一28的连接处加装有顺序阀30。加装顺序阀30可以调节压力，使压力达到预设值时排气口才会开启。

在本实施例中，所述冷凝器24上的导入管24a与连接管二29的连接处加装有单向阀31。加装的单向阀31主要用于防止气态的氟利昂回流出去。

在本实施例中，这种用于电动汽车刹车蓄能装置在实际应用时：

(1)当汽车正常行驶时，环形刹车箱21与刹车盘04分离，电磁离合器19分离，本发明中的装置不参与工作。

(2)当汽车制动时，刹车踏板被踩下，汽车的电控系统控制膜片弹簧离合器20推动环形刹车箱21与刹车盘04进行摩擦。这时由于环形刹车箱21本身是导热的且摩擦产生的热能很高，会瞬间导致环形刹车箱21的箱体内温度升高，在箱体内的液态氟利昂会迅速汽化成为气态氟利昂气体。随着温度的不断地增高，液态氟利昂转变为气态氟利昂不断增多，环形刹车箱21体内压强不断增大，等到压强增大到一定值时顺序阀30开启，箱体内气态氟利昂将会以气流形式顺着连接管一28冲击到叶轮壳25内推动着叶轮09旋转。旋转的叶轮09通过传动轴一07带动齿轮一10旋转，齿轮一10通过齿轮二12带动齿轮三14转动，进而带动发电机13工作发电，产生的电能用蓄电池储存起来，本发明中的装置开始蓄能。而气态氟利昂则会通过连接管二29进入冷凝器24冷凝成液态氟利昂，之后再进入到环形刹车箱21，为下次的摩擦刹车蓄能做准备。

(3)当汽车制动结束开始启动时，分为以下两种情况：

①汽车制动停止后短时间内启动：本发明中的装置由于飞轮08所具有的惯性，各个齿轮依然在旋转，这时飞轮08所带动的齿轮旋转的小部分机械能会由发电机13转换为电能用蓄电池储存起来。当汽车的电控系统检测到汽车准备启动的时候，电控系统控制电磁离合器19结合，本发明中的装置和汽车的车轮轴02结合，这时本发明中的装置处于助力状态。由于停车时间比较短，发电机13不会转换太多电能，飞轮08会将更多的能量通过电磁离合器19作用在汽车传动轴上，帮助汽车助力启动。

②汽车从高速状态下减速到低速状态和汽车制动停止后不再启动或者停止后长时间启动：当汽车的电控系统检测到汽车从高速降低到低速时且速度保持不变为匀速行驶时，电磁离合器19分离，气流所带动叶轮09旋转的机械能将通过齿轮传动全部转换为电能储存起来。当电控系统检测汽车制动直到停止且长时间内不启动，电磁离合器19分离。这样汽车摩擦刹车蓄能助力系统会把蓄能的所有能量通过发电机转换为电能并储存到蓄电池中。这样做到了热能的最大利用，实现了更好的节能减排。

因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。