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CN105644529A - 一种动车拖车再生制动装置 - Google Patents

一种动车拖车再生制动装置 Download PDF

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CN105644529A
CN105644529A CN201610163229.6A CN201610163229A CN105644529A CN 105644529 A CN105644529 A CN 105644529A CN 201610163229 A CN201610163229 A CN 201610163229A CN 105644529 A CN105644529 A CN 105644529A
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CN
China
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air
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regenerative braking
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CN201610163229.6A
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English (en)
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石莹
杨兴坤
郑建强
崔盈利
张为春
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Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
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    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
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    • B60T1/10—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

一种动车拖车再生制动装置，用来增强动车拖车再生制动效能的装置，属于动车再生制动技术领域。包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、加速度传感器、离合器、ECU、第一位置传感器、刹车踏板、第二位置传感器、加速踏板、气动马达、第二电磁阀、储气罐、溢流阀、第一电磁阀、空气压缩机、传动带、车轴、液力变矩器，利用空气压缩机把动车的动能转换成空气压力能，将动车拖车组制动时的能量回收到储能器中，再利用气动马达把空气压力能转换成动能，利用到动车拖车组下次驱动，完成制动能量再生。

Description

一种动车拖车再生制动装置
技术领域
本发明涉及制动能量回收及应用方法，属于动车制动装置技术领域。
背景技术
动车制动能量再生技术对于进一步降低动车的能耗，缓解世界能源危机和环境压力具有重要意义。再生制动技术将会在动车上广泛应用。目前动车再生制动技术是应用在电制动模式下，通过电制动装置产生电能，返回电网。而在拖车组上无法安装电制动装置常常使用气动制动，在拖车制动时，动能装换成摩擦热能，散失在大气中，造成资源浪费。
发明内容
本发明是在拖车组制动时，通过空气压缩机回收制动能量产生空气压力能，通过储气罐回收后，将回收的空气压力能应用在驱动方面，本发明是用来增强动车再生制动效能的装置。
一种动车拖车再生制动装置，包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、加速度传感器、离合器、ECU、第一位置传感器、刹车踏板、第二位置传感器、加速踏板、气动马达、第二电磁阀、第一输气管道、储气罐、第二输气管道、溢流阀、第一电磁阀、空气压缩机、空气滤清器、液力变矩器、棘轮、传动带、车轴；其特征在于，第一传动齿轮安装在车轴上，第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合安装在离合器的一侧，离合器的另一侧安装空气压缩机，空气压缩机的进气孔连接空气滤清器，出气孔通过第一电磁阀、第一输气管道连接储气罐，储气罐上装有溢流阀，来控制储气罐内的最高压力，储气罐的输出端通过第二电磁阀、第二输气管道连接气动马达，启动马达的输出轴连接液力变矩器输入端，液力变矩器的输出端连接棘轮，传动带的一侧安装在棘轮上，传动带另一端连接车轴；在车轮上安装有加速度传感器，加速度传感器把加速度信号传递到ECU，第一位置传感器安装在刹车踏板上，第二位置传感器安装在加速度踏板上，两个位置传感器的信号都传递到ECU，ECU的信号输出端连接到第一电磁阀和第二电磁阀。
本装置能量再生过程分为储能过程和释能过程，其中储能过程，当司机需要制动时，踩下刹车踏板，离合器结合，将第二传动齿轮与空气压缩机链接起来，安装在车轴上的第一传动齿轮与第二传动齿轮、空气压缩机连接为一体，动车的动能传递到空气压缩机转化成空气压力能，由第一输气管道传递到储气罐，储存在储气罐中；释能过程中，当司机需要驱动时，踩下加速踏板，第二电磁阀打开，通过第二输气管道将储气罐与气动马达连接，空气压力能转化成动能用于动车的驱动；从而达到将制动时的动能转化成下次启动时的动能，达到再生制动的效果。
本发明在释能过程中，应用到液力变矩器，液力变矩器安装在气动马达与棘轮之间，使气动马达与棘轮之间由刚性连接变为非刚性连接，可避免动车在静止状态下启动时气动马达与棘轮刚性连接造成对气动马达的损伤，也可增大由气动马达产生的扭矩；用棘轮来保证转速和扭矩只能由气动马达向车轴单方向传递，避免在动车正常行驶时动车车轴带动气动马达转动而造成的资源浪费。
本发明所具有的优点
1、由于动车的拖车安装电制动装置困难，在拖车部分的制动能量浪费严重，本发明利用了气压制动，很好的解决了这个问题，大大提高了动车拖车组制动能量回收率。
2、本发明结合动车制动的制动力小和制动距离长的特点，既可以为动车提供安全有效的制动力，也可以在较长的距离中获得制动能量。
附图说明
图1：用来增强动车拖车再生制动效能的装置原理图。
具体实施方法
用来增强动车拖车再生制动效能的装置原理图
1、第一传动齿轮，2、第二传动齿轮，3、加速度传感器，4、离合器，5、第一输气管道，6、ECU，7、第一位置传感器，8、刹车踏板，9、第二位置传感器，10、加速踏板，11、第二输气管道，12、气动马达，13、液力变矩器，14、棘轮，15、第二电磁阀，16、储气罐，17、溢流阀，18、第一电磁阀，19、空气压缩机，20、传动带，21、空气滤清器，22、车轴，23、离合器主动盘，24、车厢地板。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明
如图1所示本发明所述的用来增强动车再生制动效能的装置包括：1、第一传动齿轮，2、第二传动齿轮，3、加速度传感器，4、离合器5、第一输气管道，6、ECU，7、第一位置传感器，8、刹车踏板，9、第二位置传感器，10、加速踏板，11、第二输气管道，12、气动马达，13、液力变矩器，14、棘轮，15、第二电磁阀，16、储气罐，17、溢流阀，18、第一电磁阀，19、空气压缩机，20、传动带，21、空气滤清器，22、车轴，23、离合器主动盘，24、车厢地板。
一种动车拖车再生制动装置的工作过程分为制动储能过程和驱动释能过程，在制动储能过程中，踩下刹车踏板8，离合器4结合，安装在车轴21上的第一传动齿轮1、与第一传动齿轮1啮合的第二传动齿轮2与空气压缩机19连接为一体，动车的转速通过第一传动齿轮1、与第二传动齿轮2和离合器4将动能传递到空气压缩机19，带动空气压缩机19旋转，空气压缩机19将动能转换成空气压力能。在该过程中，通过第一位置传感器7将刹车踏板8的位置信号传递到ECU6，ECU6通过对刹车踏板8的位置信号和动车加速度信号的处理，将处理完成的信号传递到第一电磁阀18，根据刹车踏板8的位置，即刹车踏板8与车厢地板24的角度，来控制第一电磁阀18的开启时间，从而控制空气压缩机19的压缩空气压力的大小，来改变制动力的大小，来满足不同制动情况下不同的制动力要求，例如，刹车踏板8与车厢地板24的角度为20°制动力为20kN，当角度为10°时制动力增长到50kN。被压缩的空气通过第一电磁阀18和第一输气管道5储存到储气罐16中。当储气罐中的压力过大时，即大于初步设定的储气罐16压力时，安装在储气罐16上的溢流阀17自动打开，卸掉储气罐16的过多压力，保护储气罐16的安全。在驱动释能过程中，ECU6通过对车轮加速度传感器3加速度信号和加速踏板10位置信号处理，将处理完成的信号传递到第二电磁阀15，通过控制第二电磁阀14的开启时间来控制传递到气动马达12气压的大小，从而控制气动马达12输出力的大小，来满足驱动力的要求，例如加速踏板9与车厢地板24的角度为20°制动力为20kN，当角度为10°时制动力增长到50kN。气动马达12的输出端连接着液力变矩器13，液力变矩器13传递来自气动马达12的转速和扭矩，使气动马达12和传动带20之间的连接成为非刚性，可以对气动马达12启动时形成一种保护，气动马达12的力和转速通过液力变矩器13、棘轮14和传动带20安全有效的传送到车轴22，满足拖车驱动力的需求。当动车正常行驶期间，刹车踏板8和加速踏板10都没有移动，例如设刹车踏板8和加速踏板10未移动时与车厢地板的角度都为60°，当刹车踏板与车厢地板的角度等于60°时，离合器4分离，车轴22的力和转速只能传递到离合器主动盘23，不能驱动空气压缩机19；第一电磁阀18关闭，储气罐16不能通过第一电磁阀18漏掉气体。当加速踏板与车厢地板24的角度等于60°时，第二电磁阀15关闭，储气罐16也不能通过第二电磁阀15漏掉气体。棘轮14的作用是保证力和转速单方向传递，动车正常行驶的过程中，气动马达12没有运行，车轴22的转速和力也不能传递到气动马达12。从而安全有效的达到动车制动能量再生的效果。

Claims (3)

1.一种动车拖车再生制动装置，包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、加速度传感器、离合器、ECU、第一位置传感器、刹车踏板、第二位置传感器、加速踏板、气动马达、第二电磁阀、第一输气管道、储气罐、第二输气管道、溢流阀、第一电磁阀、空气压缩机、空气滤清器、液力变矩器、棘轮、传动带、车轴；其特征在于，第一传动齿轮安装在车轴上，第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合安装在离合器的一侧，离合器的另一侧安装空气压缩机，空气压缩机的进气孔连接空气滤清器，出气孔通过第一电磁阀、第一输气管道连接储气罐，储气罐上装有溢流阀，来控制储气罐内的最高压力，储气罐的输出端通过第二电磁阀、第二输气管道连接气动马达，启动马达的输出轴连接液力变矩器输入端，液力变矩器的输出端连接棘轮，传动带的一侧安装在棘轮上，传动带另一端连接车轴；在车轮上安装有加速度传感器，加速度传感器把加速度信号传递到ECU，第一位置传感器安装在刹车踏板上，第二位置传感器安装在加速度踏板上，两个位置传感器的信号都传递到ECU，ECU的信号输出端连接到第一电磁阀和第二电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种动车拖车再生制动装置，其特征在于，本装置能量再生过程分为储能过程和释能过程，其中储能过程，当司机需要制动时，踩下刹车踏板，离合器结合，将第二传动齿轮与空气压缩机链接起来，安装在车轴上的第一传动齿轮与第二传动齿轮、空气压缩机连接为一体，动车的动能传递到空气压缩机转化成空气压力能，由第一输气管道传递到储气罐，储存在储气罐中；释能过程中，当司机需要驱动时，踩下加速踏板，第二电磁阀打开，通过第二输气管道将储气罐与气动马达连接，空气压力能转化成动能用于动车的驱动；从而达到将制动时的动能转化成下次启动时的动能，达到再生制动的效果。
3.根据权利要求1所述的一种动车拖车再生制动装置，其特征在于，本发明在释能过程中，应用到液力变矩器，液力变矩器安装在气动马达与棘轮之间，使气动马达与棘轮之间由刚性连接变为非刚性连接，可避免动车在静止状态下启动时气动马达与棘轮刚性连接造成对气动马达的损伤，也可增大由气动马达产生的扭矩；用棘轮来保证转速和扭矩只能由气动马达向车轴单方向传递，避免在动车正常行驶时，动车车轴带动气动马达转动而造成的资源浪费。
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