Тормозной энергоаккумулятор: Энергоаккумулятор — определение и основные функции

Содержание

Энергоаккумулятор — определение и основные функции


Трудно переоценить важность исправного функционирования тормозной системы для автомобиля. Даже малейшие неполадки системе торможения могут привести к серьёзным повреждениям автомобиля, а иногда и к угрозе жизни и здоровью его водителя. Важнейшим компонентом тормозной системы крупногабаритного автотранспорта с пневматическим приводом тормозов является энергоаккумулятор.

Что представляет собой энергоаккумулятор

Энергоаккумулятор – составная часть привода тормозной стояночной либо вспомогательной тормозной системы. Его основная функция: регулировка функционирования тормозных колодок при помощи давления, которое создаётся в пневмосистеме. 

В случае со стояночной тормозной системой корректное функционирование тормозных колодок регулируется энергоаккумулятором при помощи специальной пружины. Первый классический энергоаккумулятор был разработан и внедрён в автопроизводство ещё в пятидесятых годах прошлого столетия.

Конструкция данного агрегата с тех пор не претерпела больших изменений, и по сей день считается наиболее оптимальной.

Хотя и в основном подобная тормозная система зарекомендовала себя как долговечная и надёжная, в ходе многолетнего использования всё же было выявлено несколько её недостатков, среди которых:

  • Относительно быстрый износ уплотнителя
  • Незащищённость некоторых деталей от загрязнений и влаги.
  • Низкая устойчивость к коррозии

Монтаж энергоаккумулятора


В большинстве случаев энергоаккумулятор монтируется непосредственно на тормозную камеру. Энергоаккумуляторная пружина, способная развивать усилие до двух тонн, давит на шток привода тормозов. При установке энергоаккумулятора стоит помнить, что зона его крепления должна содержать «запас» пространства для подведения шлангов, по которым в последствии будет проходить сжатый воздух.
При монтаже энергоаккумулятора выполняется следующая последовательность действий:
  1. Производится демонтаж тормозных камер, энергоаккумуляторы устанавливаются на соответствующие места
  2. Производится подключение тормозных шлангов, ответственных за подачу воздуха, на соответствующие выходы
  3. Устанавливается и подключается к питанию рессивер
  4. Производится подача воздуха в верхнюю половину энергоаккумулятора, в ту его часть, в которой размещены пружины

Во время монтажа рекомендуется избегать попадания любых абразивных веществ на монтируемые детали. Также все трущиеся узлы и детали необходимо обработать специальной смазкой. Также специалисты рекомендуют проявить повышенную осторожность при монтаже резиновых деталей, так как существует возможность случайно их повредить.

 В случае же небольших повреждений резиновых деталей (порезы, трещины, риски и т.д.) монтируемый элемент категорически рекомендуется сразу же заменить на новый.

Естественно, подключение камеры должно проводиться в строгом соответствии с инструкцией, которую можно найти в технической документации транспортного средства, на которое устанавливается энергоаккумулятор.

Если у водителя нет благополучного опыта самостоятельного монтажа энергоаккумулятора, то лучше обратиться к специалистам в автосервисе.

Допустима ли взаимозаменяемость энергоаккумуляторов

В настоящее время на рынке автоагрегатов существует огромный выбор энергоаккумуляторов, обладающих разными качественными, мощностными и техническими параметрами, предназначенных для прицепов и полуприцепов, а также находящихся в разных ценовых категориях в зависимости от того, к монтажу к какой конкретно модели транспортного средства они подходят.

Среди водителей также бытует мнение о взаимозаменяемости энергоаккумуляторов, предназначенных для автомобилей МАЗ и КАМАЗ. Те автовладельцы, которые утверждают что данные энергоаккумуляторы можно без вреда заменить друг на друга, ссылаются в основном на общие технические параметры агрегатов. Противники этой теории считают, что такой монтаж изменяет штатную конструкцию авто, что, согласно Правилам Дорожного Движения, является грубым нарушением.

Поставленный на КАМАЗ энергоаккумулятор, предназначенный для МАЗа можно оправдать в том случае, если другой альтернативы у водителя не было (к примеру, энергоаккумулятор вышел из строя прямо в дороге). В остальных же случаях лучше придерживаться мнения о том, что всё должно быть на своих местах и согласно техническим предписаниям.


Как устроен энергоаккумулятор?

Исправность тормозной системы автомобиля (в том числе и грузового) – это залог его безопасной эксплуатации, ведь в противном случае транспортное средство становится неуправляемым. Одним из самых ответственных и важных элементов тормозной системы любого грузовика с пневматическим приводом есть энергоаккумулятор. С устройством и конструкцией данной детали в основном знакомы дальнобойщики, а остальные водители, как правило, ничего о ней не знают.

Вот как раз для них мы и попытаемся пролить свет на этот вопрос.

1. Что такое энергоаккумулятор?

Итак, энергоаккумулятор – это составляющая часть привода стояночной или вспомогательной тормозной (пневматической) системы грузовых автомобилей и автобусов. Он предназначается для управления работой тормозных колодок путем давления, создаваемого в пневмосистеме рабочего контура или посредством воздействия пружины при работе в условиях режима стояночной системы.

На подавляющем большинстве современных грузовиков устанавливаются тормозные камеры с пружинным энергоаккумулятором, обладающим классической конструкцией, разработанной еще в 50-х годах ХХ столетия. Этот тип строения, в сравнении с другими, принято считать наиболее надежным и долговечным, каким он себя и зарекомендовал. Однако, опыт эксплуатации таких устройств в тяжелых условиях, выявил характерные слабые стороны подобных механизмов: низкую коррозийную стойкость, слабую защищенность внутреннего пространства от попадания влаги и грязи, низкий уровень износостойкости уплотнителя.

Все эти факторы отрицательно сказываются на рабочей стабильности описанного агрегата и могут привести к полному его рабочему отказу.

Данный узел занимается накоплением энергии сжатой пружины, а в случае необходимости освобождает ее. Как правило, энергоаккумулятор монтируется на тормозную камеру и состоит из силовой пружины, корпуса, поршня, толкателя и винта-оси. Пружина может «развивать» усилие в 1-2 тонны, после чего посредством поршня и толкателя оказывает давление на шток привода тормозов. В момент, когда из подпоршневого пространства, при помощи крана управления «ручником», выходит сжатый воздух, который и удерживает пружину в сжатом состоянии, включается стояночный тормоз. Как только он сработал, сжатый воздух начинает поступать в подпоршневое пространство.

Винт-ось предназначен для «ручного» отключения тормоза, которое выполняется через сжатие пружины стандартным, накидным ключом. Иногда такая необходимость может возникать при транспортировке машины, особенно если в ресивере, из-за неисправности мотора или компрессора, а также в случае утраты герметичности пневмосистемы, отсутствует сжатый воздух.

2. Принцип работы энергоаккумулятора

Когда срабатывает рабочая тормозная система, сжатый воздух начинает поступать в наддиафрагменную полость. В свою очередь, прогибаясь от давления, диафрагма воздействует на диск, перемещает шток и поворачивает регулировочный рычаг с разжимным кулачком механизма торможения. Процесс торможения средних и задних колес проходит по тому же сценарию, что и торможение передних. В момент включения стояночного тормоза воздух, находящийся под поршнем энергоаккумулятора, выходит из-под него, пружина разжимается и поршень смещается вправо. Затем, посредством диафрагмы, толкатель начинает оказывать свое воздействие на шток, который, в свою очередь, перемещается и поворачивает регулировочный рычаг.

В результате выполнения всех действий автомобиль затормаживается.

Когда же стояночная тормозная система выключается, сжатый воздух подается под поршень устройства, который, смещаясь влево, сжимает пружину и позволяет штоку тормозной камеры вернуться в изначальное положение. Конечно, тут не обходится без влияния возвратной пружины энергоаккумулятора.

В случае аварийного торможения транспортного средства, когда нет возможности применить систему аварийного оттормаживания, нужно вывернуть винты соответствующего устройства, которое отвечает за выполнение указанной задачи.

3. Установка энергоаккумулятора

Тормозные камеры, вместе с пружинным энергоаккумулятором, монтируются на кронштейны разжимных кулаков и крепятся к ним посредством двух гаек, навинченных на болты крепления камер. Зона крепления камер должна предоставлять достаточно места для подсоединения шлангов и трубопроводов, которые подводят сжатый воздух, а также для удобства регулирования камер и их монтажа или демонтажа.

Обратите внимание! В процессе эксплуатации устройства необходимо периодически проверять надежность крепления камер к кронштейнам – момент затяжки гаек крепления всегда должен находиться в пределах 18-21 кгс-м.

Процесс установки энергоаккумулятора не отличается особой сложностью и предусматривает выполнение следующих действий:

1) Сначала необходимо снять тормозные камеры и установить энергоаккумуляторы на предназначенные для них места;

2) Тормозные шланги для подачи воздуха над диафрагмой подключаются к соответствующим выходам устройства;

3) Теперь необходимо установить и запитать рессивер. С него подают воздух на ускорительный клапан и на ручку «ручника», а с нее тянут трубку на ускорительный клапан в верхнюю часть;

4) Дальше остается только подать воздух в верхнюю часть энергоаккумулятора, туда, где размещены пружины.

Существует несколько рекомендаций, касающихся сборки описанного аппарата. Во-первых, процесс сборки должен выполняться в таких условиях, которые бы исключали возможность попадания на детали стружки, абразивной пыли и прочих агрессивных загрязняющих веществ. Также помните о надписи на фланце, которая гласит, что пружина напряжена. Во-вторых, все трущиеся детали следует смазать тонким слоем специально подобранной смазки (например, ЦИАТИМ-221). В-третьих, особую осторожность стоит проявлять при сборке резиновых деталей, так как есть вероятность их повреждения.

Если на них присутствуют порезы, риски или другие дефекты, поврежденный элемент нужно сразу заменить. В-четвертых, подключать камеру следует в соответствии с инструкцией, приведенной в технической документации конкретного транспортного средства, причем винт оттормаживания должен быть закручен до упора. После того как механизм собран и установлен на свое место, к нему трижды подают и выпускают воздух, находящийся под давлением.

4. Выбор энергоаккумулятора

Существует достаточно большой выбор энергоаккумуляторов, среди которых выделяют устройства с разными параметрами (16/24, 20/20, 20/24, 24/30), агрегаты, предназначенные для прицепов, обладающих осями BPW, SAF, ROR и для полуприцепов — Koegel, Schmitz, Krone, Fruehauf, оборудованных дисковыми и барабанными тормозами. Энергоаккумулятор, как и тормозную камеру, можно устанавливать на грузовые транспортные средства марок SCANIA, MAN, DAF, Mercedes, IVECO, RENAULT, КАМАЗ и МАЗ. Многие водители практикуют установку энергоаккумуляторов, к примеру, предназначенных для МАЗов, на машины типа КАМАЗ, или наоборот: с КАМАЗА на МАЗ.

Подобные действия можно оправдать лишь отчасти, если, например, нужно как-то доехать в определенное место, а родной агрегат вышел из строя. Правда, на эту тему можно спорить бесконечно: одни утверждают, что параметры у них общие, а значит, и нет никакой проблемы, в то время как другие вспоминают об изменении штатной конструкции автомобиля, чего, исходя из правил ПДД, ни в коем случае нельзя делать. В общем, лучше всего, когда все находится на своих местах, тогда и лишних проблем не будет, и в выборе энергоаккумулятора Вы не ошибетесь.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Устройство энергоаккумулятора КАМАЗ | ГРУЗОВИК.БИЗ

Тормозная система автомобилей КАМАЗ

Автомобили этого производителя, помимо тормозной системы, оснащённой пневматическим приводом, имеют также стояночную и запасную тормозные системы, оборудованные пружинными энергоаккумуляторами, которые устанавливаются на заднем ведущем мосту, а также на среднем ведущем мосту. Также на них установлена вспомогательная система тормозов.

Энергоаккумулятор удерживает машину заторможенной на стоянке, играя роль стояночной системы тормозов, в автоматическом режиме затормаживая движущееся авто при повреждении трубопроводов, входящих в состав пневматического привода тормозов, либо отказе компрессора.

Как работает энергоаккумулятор на КАМАЗе

Схема энергоаккумулятора КАМАЗ подразумевает его крепление к тормозной камере заднего ведущего моста и среднего ведущего моста с образованием общего тормозного устройства, которое включает тормозную камеру и цилиндр энергоаккумулятора. Тормозная камера имеет корпус, состоящий из 2-х половин. Между этими половинами находится прорезиненная диафрагма. Ниже диафрагмы размещён опорный диск из металла, который соединяется со штоком. Под этим диском расположена пружина конической формы.

 

Шток соединён с рычагом, входящим в разжимной кулак тормозных колодок, будучи закрыт чехлом из резины, который предотвращает проникновение грязи и пыли. Цилиндр энергоаккумулятора содержит установленный герметично поршень из стали с уплотнением. Поршень испытывает воздействие мощной силовой пружины, которая стремится к удержанию его в самой нижней позиции, что отвечает заторможенному состоянию авто. Внизу в поршень установлена опорная шайба, а также запрессована труба из стали, в которую, в свою очередь, вставлен толкатель, имеющий уплотнитель. Верхняя часть тормозной камеры трубы имеет кольцевое уплотнение.

В трубе установлено устройство, которое осуществляет механическое растормаживание колёс для отведения машины к безопасному месту либо её буксирования в случае неисправности тормозного привода. Устройство включает винт из стали, который ввёрнут в бобышку, которая приварена к верху цилиндра, а также упорное стопорное кольцо, которое запирает подшипник с кольцом из резины и обоймами на винтовом хвостовике. Находящаяся сверху полость цилиндра посредством трубы соединяется с полостью камеры под диафрагмой, сообщающейся с атмосферой.

Принцип работы энергоаккумулятора КАМАЗ

  1. Во время движения авто при условии исправности привода сжатый воздух идёт из баллонов через трубопроводы и штуцер внутрь цилиндра энергоаккумулятора, действуя на поршень, который вследствие этого поднимается, сжимая пружину.
  2. Поршень при подъёме уводит трубу с толкателем. Пружина тормозной камеры действует на диафрагму, а также на диск, поднимая их.
  3. С диском происходит подъём также штока, что приводит к прекращению действия на разжимной кулак, а также на рычаг, позволяя стяжным пружинам стягивать колодки таким образом, чтобы между тормозным барабаном и колодками появился зазор. Благодаря этому колёса осуществляют свободное вращение.
  4. Во время торможения машины, осуществляемого тормозной системой, воздух в сжатом состоянии идёт через трубопровод в полость тормозной камеры над диафрагмой, прогибая последнюю и действуя посредством диска на шток, выдвигающийся и поворачивающий рычаг с разжимным кулаком, прижимающим тормозные колодки к барабанам.
  5. В этот момент между колодками и барабанами появляется сила трения, что ведёт к остановке авто. После отпускания тормозной педали происходит выход воздуха в наружную атмосферу, диафрагма со штоком принимают первоначальное положение, происходит растормаживание колёс, машина может двигаться дальше.

Энергоаккумулятор КАМАЗ: для чего нужен

Устройство энергоаккумулятора КАМАЗ в разборе предусматривает, что во время движения машины и использования рабочей тормозной системы происходит непрерывное поступление сжатого воздуха внутрь цилиндра энергоаккумулятора, пружина удерживается в сжатом положении, накапливая кинетическую энергию. Если тормозной пневматический привод либо компрессор неисправен и это повлекло утечку воздуха, последний не будет идти внутрь цилиндра энергоаккумулятора, тогда как присутствующий в нём воздух покинет его, благодаря чему пружина распрямится и будет действовать на поршень и опускать его.

Поршень, в свою очередь, будет воздействовать торцом на разжимной кулак и шток. Этот кулак в ходе поворачивания прижмёт тормозные колодки заднего моста и среднего моста к барабанам. Между барабаном и колодками появится сила трения, удерживающая авто в заторможенном положении. Поскольку энергоаккумулятор срабатывает весьма оперативно, машина может остановиться прямо на проезжей части и перекрыть движение на ней. Потому имеется аварийная система растормаживания, наполняющая цилиндры энергоаккумуляторов воздухом, идущим в сжатом состоянии из баллона.

надежность и эффективность тормозов грузовика

Энергоаккумулятор КАМАЗ: надежность и эффективность тормозов грузовика

В грузовиках Камского автозавода используется тормозная система с пневматическим приводом. Исполнительным элементом в этой системе выступает тормозная камера, соединенная с энергоаккумулятором. Об энергоаккумуляторах, их конструкции существующих типах, работе, обслуживании и ремонте читайте в статье.


Функции и роль энергоаккумуляторов

Грузовые автомобили КАМАЗ, как и большинство транспортных средств этого класса, оснащаются тормозной системой с пневмоприводом. Исполнительным механизмом здесь выступает тормозная камера (ТК) — именно в ней создается усилие, необходимое для разжима колодок внутри тормозного барабана колеса. Однако использованием одной тормозной камеры можно реализовать только рабочую тормозную систему, используемую во время движения автомобиля при запущенном силовом агрегате. Остальные системы — запасную и стояночную — данным механизмом привести в действие уже невозможно, для этой цели используется дополнительный узел — пружинный энергоаккумулятор (ЭА).

Энергоаккумулятор — устройство, обеспечивающее запасание энергии, необходимой для работы тормозов автомобиля без постоянного источника сжатого воздуха (при остановленном силовом агрегате и компрессоре). Энергия в данном устройстве накапливается в сжатой пружине, которая при необходимости разжимается и приводит в действие установленные в колесах тормозные механизмы. Предварительное сжатие пружины для запасания энергии осуществляется силой сжатого воздуха, который поставляется пневмосистемой автомобиля.

ЭА входит в состав стояночной и запасной тормозных систем. При использовании «ручника» пружина создает необходимое усилие для постоянного удерживания колодок на тормозном барабане. А в случае поломок или неправильной регулировке привода тормозов ЭА обеспечивает аварийное торможение.

Энергоаккумулятор играет важную роль в управляемости и безопасности, но при этом имеет простую конструкцию.


Классификация и устройство энегоаккумуляторов КАМАЗ

На всех камских грузовиках используются тормозные камеры, объединенные в единую конструкцию с пневматическими ЭА (за исключением передних осей, где обычно устанавливаются одиночные камеры). Такая конструкция делает привод колесных тормозных механизмов более простым и надежным, а также сокращает стоимость узлов.

На автомобилях Камского автозавода используются энергоаккумуляторы и тормозные камеры нескольких типов: 20/20, 20/24, 24/20, 30/24 и 30/30. Цифры в дроби указывают на округленное значение эффективной (используемой при работе устройства) площади мембраны тормозной камеры (первая цифра) и площади поршня энергоаккумулятора (вторая цифра), измеренное в квадратных дюймах.

Конструкция узлов, независимо от типа, марки и применимости, принципиально одинакова. В состав узла входит две детали — тормозная камера и смонтированный на его задней стенке энергоаккумулятор. Камера — мембранного (диафрагменного) типа, эластичная мембрана делит камеру на две полости: герметичную нижнюю и открытую верхнюю. В верхней камере располагается шток привода колесного тормозного механизма, соединенный с опорным диском, который, в свою очередь, опирается на диафрагму. Прижим опорного диска к мембране и возврат мембраны в начальное положение осуществляется пружиной. В верхней и в нижней полостях камеры предусмотрены штуцеры: в нижней камере для подачи сжатого воздуха, в верхней — для соединения с энергоаккумулятором. В задней стенке ТК выполнено отверстие для связи с толкателем энергоаккумулятора.

Энергоаккумулятор — пружинно-пневматический, он состоит из металлического корпуса цилиндрической формы, в нижней части которого установлена мощная витая пружина, несущая на себе цилиндрический поршень. На поршне установлен толкатель, в котором с обратной стороны (в задней стенке энергоаккумулятора) ввернут винт аварийного растормаживания и его упорная гайка. Данный винт помогает снять транспортное средство со стояночного тормоза при отсутствии подачи сжатого воздуха — винт при выворачивании стягивает пружину и растормаживает колесный тормозной механизм. В обеих камерах ЭА (надпоршневой и подпоршневой) предусмотрены штуцеры.

Энергоаккумулятор с помощью болтов или переходного фланца смонтирован на тормозной камере так, что толкатель поршня располагается напротив отверстия в задней стенке камеры. Также дренажной трубкой между собой соединены штуцеры в верхней полости ТК и подпоршневой полости ЭА. Через данную трубку осуществляется выпуск воздуха в атмосферу при сжатии пружины.

По типу соединения энергоаккумулятора и тормозной камеры узлы условно делятся на два типа:

— Стандартные цилиндрические — соединение осуществляется болтами, пропущенными через отверстия во фланцах на корпусах тормозной камеры и энергоаккумулятора;
— Современные «матрешки» — соединение осуществляется с помощью переходного фланца, который соединен с деталями с помощью хомутов.

Независимо от конструкции функционируют энергоаккумуляторы с тормозными камерами одинаково. Механизм работы отличается в зависимости от того, какая тормозная система автомобиля работает в данный момент.

В функционировании рабочей (основной) тормозной системы участвует только тормозная камера. В случае необходимости выполнить торможение в нижней полости ТК повышается давление, вследствие чего диафрагма поднимается и выталкивает шток, приводящий в действие тормозной механизм на колесе. При растормаживании воздух стравливается и шток вместе с диафрагмой вследствие усилия пружины возвращается в первоначальное состояние.

В функционировании «ручника» участвуют оба узла. Во время движения авто сжатый воздух подается в энергоаккумулятор, стягивая пружину. При постановке грузовика на стояночный тормоз давление в ЭА понижается, пружина освобождается и связанный с ней толкатель приводит в действие тормозную камеру, выталкивая ее шток — колодки разжимаются и автомобиль теряет возможность двигаться. При выключении «ручника» в ЭА вновь повышается давление, воздух сжимает пружину и возвращает толкатель и детали ТК в первоначальное положение.

Иногда могут возникать ситуации, когда шток тормозной камеры выдвигается недостаточно для надежного прижима тормозных колодок (такое может быть при неправильной регулировке или в случае поломки). В этом случае включается запасная тормозная система — из энергоаккумулятора стравливается некоторое количество воздуха, пружина поднимается и толкателем дополнительно выталкивает шток тормозной камеры. Таким образом, ЭА помогает нормально управлять автомобилем до устранения неисправности.

Также энергоаккумуляторы автоматически осуществляют аварийное торможение автомобиля при потере герметичности пневмосистемы и невозможности нормального управления тормозами.


Вопросы обслуживания и ремонта энергоаккумуляторов

Энергоаккумуляторы требуют минимального внимания при ТО — достаточно осматривать их на предмет наличия повреждений и проверять их работу. Также необходимо периодически осуществлять регулировку привода колесных тормозных механизмов в соответствии с указаниями инструкции по эксплуатации и обслуживанию автомобиля.

При износе деталей камеры и энергоаккумулятора — мембраны, прокладок, уплотнителя поршня и т.д. — необходимо выполнить их замену (данные детали продаются в составе ремкомплектов). О необходимости ремонта могут свидетельствовать ухудшение работы тормозов и наличие утечек сжатого воздуха. Для ремонта узел необходимо демонтировать с автомобиля и разобрать, при этом следует соблюдать осторожность, так как сжатая пружина в ЭА может нанести серьезные травмы.

Ремонт и сборка узла выполняются в соответствии с рекомендациями производителя по порядку работ, по применяемым смазочным материалам и т.д. Для сборки необходимо использовать специальное приспособление, обеспечивающее безопасное сжатие пружины энергоаккумулятора, выполнить ремонт без такого приспособления невозможно.

При своевременном обслуживании и ремонте энергоаккумулятор и тормозная камера будут работать долго и надежно, обеспечивая безопасность и комфорт тяжелого грузовика.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Тормозная камера барабанного клинового тормоза

Назначение:


Тормозная камера барабанного клинового тормоза с энерго-аккумулятором выполняет две функции: рабочего тормоза и стояночного тормоза. Рабочий тормоз срабатывает путем подачи сжатого воздуха на диафрагму рабочей камеры, которая толкает шток. Стояночный тормоз срабатывает посредством выпуска воздуха из энергоаккумулятора и использования силовой пружины.

Старение и износ внутренних резиновых элементов (диафрагмы, уплотнения, колпачка, колена, уплотнительного кольца и т.д.).

Попадание в камеру посторонних частиц.

Уплотнение

Диафрагма

Колено

Уплотнительная манжета

Утечка воздуха из энегроаккумулятора или прихватывание тормозов Прихватывание тормозов из-за утечки воздуха или неисправной работы Попадание воды из-за нарушения герметичности элементов Попадание воды

Новая деаль

Новая деталь

Новая деталь

Новая деталь

Старая деталь

Старая деталь

Старая деталь

Старая деталь

Это может привести к невозможности движения из-за неправильной работы или прихватывания тормоза вследствие утечки воздуха. Прихватывание тормозов может привести к перегреву тормозного барабана и возгоранию автомобиля.

Получаем знания

Во время обычной езды сжатый воздух из клапана стояночного тормоза сжимает пружину в указанном выше положении, удерживая тормоз в свободном состоянии. При нажатии на педаль тормоза сжатый воздух из клапана тормоза посредством диафрагмы камеры толкает шток вправо, приводя в движение рабочий тормоз.

При установке рычага клапана стояночного тормоза в положение “Parking” (Стояночный тормоз) сжатый воздух из энергоаккумулятора выпускается, силовая пружина толкает шток, приводя в движение стояночный тормоз.

В энергоаккумуляторе установлена мощная пружина (силовая пружина). ЗАПРЕЩАЕТСЯ разбирать энергоаккумулятор с силовой пружиной, поскольку неосторожность при разборке может привести к травмированию или смертельному исходу. Замена узла производится по результатам его осмотра.

назначение, принцип работы и установка

PRAGMATEC SHOP


Надежная работа тормозной системы – основа безопасности дорожного движения. В большой части грузового автотранспорта и автобусов в конструкции тормозов используется принцип приведения в действие механизмов, выполняющих торможение, энергией сжатого воздуха. Данный узел устроен таким образом, чтобы эффективно работать при любых условиях. Важнейшим элементом является энергоаккумулятор – специальный модуль, предназначенный для обеспечения штатного функционирования стояночной и вспомогательной систем тормозов.


Назначение и принцип действия энергоаккумулятора


Пневматическая тормозная система (ТС) имеет ряд преимуществ по сравнению с широко распространенной гидравлической. Сжатый воздух не обязательно запасать, высокое давление в тормозных камерах (ТК) создается с помощью компрессора постоянно – стоит только завести двигатель. Но как быть, если мотор надо выключить? В этом случае давление тут же упадет и, без принятия специальных мер, тормозные колодки немедленно отожмутся. Предотвратить это помогает специально разработанное устройство, сохраняющее прижимное усилие на колодках при остановленном двигателе.


Следует сказать, что энергоаккумуляторы должны быть достаточно мощными, чтобы обеспечивать гарантированное торможение автобусов и таких большегрузных автомобилей, как КАМАЗ, МАЗ, ЗИЛ, МАН, а также подобных им тяжелых грузовиков. Эксплуатация этих машин часто осуществляется в экстремальных условиях и именно поэтому надежности данного изделия уделяется так много внимания. Тем более что тормозная система подвержена воздействию ряда факторов, влияющих на продолжительность и безаварийность эксплуатации:

высокие механические нагрузки;
повышенная вибрация;
вода и агрессивные реагенты;
пыль и грязь.


Все это является причиной ускоренного износа деталей и существенно уменьшает срок службы всего блока в целом.


Принцип, на котором функционирует блок, фактически един для всех разновидностей, выпускаемых множеством производителей, будь то задний энергоаккумулятор тормозной системы какой-либо модели КАМАЗ или энергоаккумулятор на полуприцеп грузовой автомашины ЗИЛ. Он не зависит от типа ТК, и с одинаковым успехом применяется для деталей, оснащенных поршнем, и для таких, в которых применяется диафрагма.


Блок представляет собой герметичный стальной стакан с поршнем и мощной пружиной, которая может сжиматься и разжиматься в зависимости от повышения или снижения давления в ТС. При отключенном двигателе давление в подпоршневой камере снижается до атмосферного, в результате чего пружина распрямляется и давит на подпятник, который через мембрану ТК и через шток зажимает тормозные колодки. То есть, в нерабочем состоянии тормоза всегда включены, так как для отжатия пружины аккумулятора в подпоршневой камере необходимо создать повышенное давление, которое можно получить только при заведенной силовой установке. Такая логика работы предотвращает случайное самопроизвольное перемещение транспортного средства и обеспечивает безопасность участников дорожного движения.


Что надо знать, чтобы купить энергоаккумулятор


Каждый владелец автобуса или грузового автомобиля хочет, чтобы его машина приносила прибыль. Это возможно только в том случае, когда ресурсы, используемые для поддержания рабочего состояния транспортного средства меньше, чем приносимая им выгода. Если в финансах особых ограничений нет, то всю работу по ремонту и обслуживанию можно доверить сторонней организации или собственным мастерам.


Но если можно сэкономить, то почему бы этого не сделать? Рациональному расходованию имеющихся в наличии денежных средств будет способствовать понимание того, что в зависимости от компании, продающей энергоаккумулятор, цена может существенно отличаться. Есть различия в конструкции, по которым энергоаккумуляторы можно условно разделить на два вида:

С камерой в сборе.
Тормозная камера, выполненная в виде отдельного модуля.


 

И тот и другой вариант пользуется спросом, но есть некоторые особенности. Прежде всего, объединение в едином узле с тормозной камерой упрощает установку на машину. Но его стоимость будет, естественно, выше. Зато одновременно с обновлением энергоаккумулятора автомобиль получает новую ТК, что благотворно сказывается на общем техническом состоянии.


Энергоаккумулятор, изготовленный как отдельный узел, может устанавливаться совместно с различными ТК. Это удобно, так как дает возможность немного сэкономить, а большая универсальность устройства позволит владельцу автопарка, в котором имеется, например, МАН, МАЗ, ЗИЛ и КАМАЗ установить его при необходимости на любую из них. С одной стороны это положительный момент, так как иногда можно даже несколько улучшить функционирование стояночного и вспомогательного тормоза. Но в то же время придется учесть массу нюансов, что повышает вероятность ошибки.


Изделия первого типа заранее подобраны по характеристикам для наиболее эффективного взаимодействия и обеспечения прогнозированного срока эксплуатации. Второй тип обойдется дешевле на первых порах, но как в дальнейшем поведет себя эта связка, может сказать только специалист, имеющий соответствующий опыт их совместного использования. Тем не менее, купить энергоаккумулятор отдельно от ТК стоит именно из-за того, что его можно использовать для срочного ремонта различных автомашин. Он более универсален, чем весь узел в сборе.


Выбор энергоаккумулятора в комплекте с ТК требует знания особенностей выпускаемых разновидностей. Обычно, их различают по размерам диафрагмы тормозной камеры и поршня энергоаккумулятора. Например, тип 24/30 означает, что значение эффективной площади диафрагмы ТК составляет 24 квадратных дюйма, а площадь поршня энергоаккумулятора – 30 кв. дюймов. Отличаются также габариты, поэтому не каждый узел можно поставить на любой автомобиль. И надо помнить, что разные изделия рассчитаны на разные нагрузки, поэтому один и тот же модуль будет служить разное время на различных машинах.

⛽️ Тормозные камеры с энергоаккумулятором

PRO-AZS — Гипермаркет оборудования.

Камеры тормозные с энергоаккумулятором от Pro-azs

В конструкции тормозной системы легковых автомобилей используется гидравлический привод к тормозным механизмам. Ввиду значительно большего веса и размеров грузовых автомобилей, тормоза, эксплуатируемые на них, – воздушные. На задних осях грузовиков устанавливаются специальные приспособления, которые приводят в действие тормозные механизмы на колёсах мостов автомобиля, промежуточного и заднего, во время включения как рабочей и стояночной, так и запасной тормозной системы при поломке основного тормозного контура. Такое устройство называется тормозная камера с энергоаккумулятором. Как следует из названия, у всех подобных устройств происходит накопление механической энергии в упругом элементе, как правило, конструктивно представляющим собой витую пружину. BELAK™ – это новая торговая марка холдинга БелАвтоКомплект, которая стремительными темпами пополняет товарный портфель качественными запчастями для грузового и коммерческого транспорта иностранного производства. Тормозные камеры BELAK™ имеют высокий КПД, изготовлены из материалов повышенной прочности, устойчивых к коррозии и агрессивной внешней среде.

Тормозные системы, использующие аккумулирование механической энергии, относятся ко второму поколению тормозных пневмоприводов. Пружинные энергоаккумуляторы успешно заменили центральный трансмиссионный тормоз на грузовых машинах, который перестал соответствовать возросшим требованиям по безопасности, например, по удержанию на уклоне существенно увеличивающих свой вес автотранспортных средств.

Принципы работы тормозных камер с энергоаккумулятором

Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором состоит из корпуса рабочей камеры, силовой пружины, опорного диска, винта механического (ручного) растормаживания, патрубка цилиндра, толкателя, диафрагмы (мембраны), штока и более мелких частей.

Принцип действия тормозного энергоаккумулятора:


В расторможенном, т.е. рабочем состоянии пружина сжата. В таком положении её удерживает поршень под давлением сжатого воздуха.
Для включения стояночного тормоза сжатый воздух выпускается, пружина перестаёт удерживаться в деформированном состоянии и возвращается в своё исходное положение.
В процессе торможения при помощи рабочей тормозной системы сжатый воздух поступает в специальную полость над мембраной, которая прогибается и воздействует на тормозной механизм через шток.

Типы тормозных камер с энергоаккумулятором

В зависимости от конструкции и технических характеристик, выделяют несколько различных типов тормозных камер:

пневматический тормозной энергоаккумулятор  пружинно-поршневого типа относится к начальной стадии внедрения систем второго поколения и состоит из мощной силовой пружины с подвижным пневматическим элементом;
комбинированная тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором (ПЭА). В последнее время это устройство пользуется наибольшей популярностью, поскольку всего один пневмоаппарат, иногда его называют «тристоп», выполняет функции исполнительного механизма сразу трёх тормозных систем автомобиля (рабочей, запасной и стояночной). Цена современной тормозной камеры, естественно, выше морально устаревших аналогов, но вполне доступна;
ПЭА с устройством механического растормаживания, при котором не происходит деформация силовой пружины. В некоторых конструкциях при отсутствии сжатого воздуха ПЭА растормаживается специальным ручным винтом, при этом силовая пружина не сжимается;
ПЭА с устройством гидравлического растормаживания. Для растормаживания этого типа устройств через полый шток в цилиндр подаётся жидкость из гидропривода. Такая конструкция способствует облегчению растормаживания, если произошёл отказ пневмосистемы, однако более сложна конструктивно и в техническом обслуживании.
В зависимости от величины активной площади при ходе штока пружинного энергоаккумулятора, каждому типу устройства присваивается международное номерное обозначение, например, 20/20, 24/24 и т.д. По этим цифрам можно определить величину такой площади в квадратных дюймах, причём первое число относится к размеру самой камеры, второе – к размеру ПЭА. Эта классификация актуальна и для типов тормозных камер.

Гидравлическая тормозная система | Гидравлика и пневматика

Для хранения энергии в аккумуляторах можно использовать несколько различных технологий: утяжеленные поршни, баллоны (или диафрагмы), пружины и обычно используемую гидропневматику. Аккумуляторы используют эту энергию для поддержания относительно постоянного давления в системе или для создания давления масла для приводов с малым рабочим циклом. В предыдущей статье я упоминал, что гидропневматические аккумуляторы следует предварительно заряжать примерно до 90% от давления в системе, обычно азотом.Это гарантирует, что аккумулятор содержит в основном азот и достаточно масла, чтобы аккумулятор не был полностью опустошен. Хотя расчет давления предварительной зарядки был сложной задачей, выяснить, насколько большим должен быть аккумулятор, было непросто.

Чтобы рассчитать правильный размер гидроаккумулятора, инженер должен знать, насколько изменяется объем нефти или газа во время работы. Масло одновременно удаляется потоком через сервоклапаны и добавляется насосом. Если бы насос мог мгновенно подавать необходимое количество масла, в аккумуляторе не было бы необходимости.

К сожалению, насосы с компенсацией давления не реагируют на изменения давления достаточно быстро, поэтому масло поступает из гидроаккумулятора в начале каждого движения. Когда масло поступает из гидроаккумулятора, объем масла уменьшается, а объем газа увеличивается, тем самым снижая давление до тех пор, пока насос не догонит потребность.

Оценить расход насоса можно, вычислив общий расход, требуемый за цикл, а затем разделив его на время. Но это предполагает, что насос обеспечивает постоянный поток для профилей постоянного движения.Это возможно при использовании насоса постоянного объема, скорость которого регулируется контроллером движения; контроллер может рассчитать средний расход за цикл. Расход насоса с компенсацией давления изменяется в зависимости от давления и не обеспечивает полный поток до тех пор, пока давление не упадет настолько, чтобы наклонная шайба достигла полного хода.

Проблемы возникают, когда давление должно упасть более чем на 10%, прежде чем насос сможет обеспечить средний расход для цикла. Таким образом, лучше всего иметь насосы с компенсацией давления с узкими диапазонами давления.Обычно диапазоны давления не могут быть изменены, поскольку они определяются жесткостью пружины в компенсаторе давления. Таким образом, его может изменить только производитель.

Для расчета мгновенного потребления необходимо знать профиль движения как функцию времени. Сюда входят значения ускорения и замедления, максимальная скорость и даже время выдержки (если есть) в конце выдвижения и втягивания. Время простоя важно, потому что оно позволяет насосу успевать за потреблением масла.Как правило, более длительное время простоя позволяет инженерам использовать меньшие насосы.

Требуемый расход оценивается путем умножения скорости выдвижения на площадь отверстия цилиндра; когда цилиндр втягивается, необходимый поток является результатом умножения скорости втягивания на площадь со стороны штока поршня.

Общее количество использованного масла легко подсчитать — самая сложная часть — это вычисление профиля движения как функции времени. Расчеты можно выполнять с помощью электронной таблицы, но они могут быть неудобными, поскольку при изменении профиля большое количество строк и формул в каждой строке позволяет легко допустить ошибку.

Однако контроллер движения идеально подходит для создания профилей движения. Затем инженеры могут умножить на правильные площади и суммировать изменения потока масла и вычислить изменение потока масла за цикл. Контроллер движения также может моделировать поток насоса и отображать все данные.

Самое главное, инженерам нужно знать, сколько масла добавлено, сколько удалено и текущий итог. Затем они могут определить максимальный и минимальный объемы масла и разницу между ними.Этот объем умножается на 12,8, чтобы получить минимальный объем аккумулятора; в целях безопасности следует добавить немного больше, поэтому умножение разницы в объеме масла на 13,8 на 15 даст размер аккумулятора, в котором всегда будет немного масла.

Программы моделирования могут упростить определение размеров аккумуляторов, но для их написания требуется время или они дороги в покупке.

Ниже приведены графики из программы моделирования:

Этот график представляет собой профиль движения, который перемещается на 300 мм за одну секунду, а затем задерживается на 0.1 сек. перед возвращением.

Второй график показывает поток масла как функцию времени. Обратите внимание, что поток увеличивается при расширении из-за большей площади поверхности крышки поршня по сравнению со стороной штока.

На третьем графике показано чистое изменение масла во времени. Обратите внимание на то, что объем масла падает больше при выдвижении штока, чем при его втягивании. Объем масла увеличивается во время выдержки и при медленном движении.

Четвертый график показывает изменение давления во времени.Давление в системе 10 МПа (100 бар). Падение давления ограничено 10%.

Последний график показывает объем масла в гидроаккумуляторе известного размера. Изменения идентичны третьему графику, но известны фактические объемы, а не только изменения. Расчетный объем гидроаккумулятора должен был составлять 3,74 литра, но точный его размер вряд ли удастся определить, поэтому будет использован пятилитровый аккумулятор. Это приведет к падению давления чуть менее чем на 10% и увеличению количества масла в гидроаккумуляторе во время низких точек.Кроме того, минимальный размер насоса должен составлять всего 25,50 литров в минуту, даже если максимальный расход составляет 53 литра в минуту. Аккумулятор может сэкономить деньги за счет уменьшения потребности в насосах большего размера.

Для определения размера гидроаккумулятора для гидравлической сервосистемы имеет смысл вместо этого использовать контроллер движения, который поможет рассчитать размер гидроаккумулятора. Наконец, какой бы метод не использовался для вычисления аккумулятора, есть вероятность, что точный размер аккумулятора недоступен, поэтому необходимо использовать следующий размер больше.

Питер Нахтвей — президент Delta Computer Systems.

Аккумуляторы: гидроаккумуляторы | Плюсы авиации

Гидравлический накопитель энергии

Крис Гросеник

(нет) справа) Аккумуляторы обеспечивают резервное питание
для тормозов, шасси, аварийных приложений,
и запуска ВСУ. Средний пневматический заряд
в аккумуляторе составляет от 1000 до 2000 фунтов на квадратный дюйм.

Хотя аккумуляторы тесно связаны с гидравлическими системами, они находят применение и в других системах самолетов.Они бывают разных размеров и, в зависимости от области применения системы, либо заряжаются газом, либо используют механическую силу для хранения энергии в виде жидкости под давлением. Пневматические аккумуляторы под давлением используются в основном в гидравлических системах, а механические аккумуляторы используются в различных приложениях, таких как топливо для запуска ВСУ и консистентная смазка для систем смазки стабилизатора поперечной устойчивости. Конструкция гидроаккумуляторов варьируется и развивалась с годами, причем наиболее преобладающей является цилиндрическая форма.

Принципы работы
Аккумуляторы представляют собой простые устройства, состоящие из поршня, цилиндрической формы. рукав и две заглушки. Поршень может свободно перемещаться по всей длине гильзы цилиндра, подобно бесштоковому поршню в гидравлическом приводе. Давление от гидравлической системы самолета поступает на сторону жидкости и толкает поршень к пневматической стороне цилиндра. Когда поршень отталкивается от конца жидкости, он сжимает захваченный газ на пневматической стороне.Когда давления выравниваются, поршень перестает двигаться, и аккумулятор теперь накапливает заданное количество жидкости под давлением. Обратный клапан от источника давления и переключающие / запорные клапаны удерживают жидкость под давлением до тех пор, пока она не понадобится для выполнения работы. Основные физические принципы, которые здесь работают, — это теоретическая несжимаемость одной жидкости (гидравлическое масло) и высокая сжимаемость другой жидкости (азота или воздуха).

Конструкция гидроаккумулятора
Большинство гидроаккумуляторов имеют цилиндрическую форму с пневматической и жидкостной сторонами, разделенными внутренним свободно плавающим поршнем.В зависимости от доступного пространства внутри самолета пневматическая сторона может использовать трубопровод для определения местоположения манометра и сервисного клапана. Старые модели аккумуляторов были сферическими с диафрагмами баллонного типа для отделения пневматики от гидравлики. Некоторые гидроаккумуляторы сконструированы с использованием пружины вместо пневматического давления для обеспечения силы для перемещения поршня. Этот тип используется в основном в системах с низким давлением, таких как топливные системы APU, механизмы распределения консистентной смазки и гидравлика на стороне всасывания насоса.

Другой тип гидроаккумулятора — самовмещающийся. Этот гидроаккумулятор имеет три камеры с двумя головками поршней, соединенными между собой общим штоком. Этот тип гидроаккумулятора используется в гидравлических системах, где объем резервуара невелик или важна скорость работы. Такую конфигурацию имеют истребители и вертолеты из-за ограниченного пространства и небольших объемов гидравлической системы. Новейшая технология аккумуляторов — это гелиевые сильфоны, которые используются в истребителях продвинутого поколения.Этот аккумулятор не требует технического обслуживания и требует замены в случае утечки пневматического заряда или выхода его из строя по иным причинам. Емкость гидроаккумулятора варьируется от 500 кубических дюймов (C-5, самовмещающийся) до 50 кубических дюймов (многие применения в самолетах), и конструкция гидравлической системы определяет, какая емкость требуется.

Приложения
Аккумуляторы обеспечивают резервное питание для тормозов, шасси, аварийного питания. приложения и запуск APU. Они также используются в качестве системных демпферов, поглощающих скачки давления в гидравлических системах с поршневыми насосами большого объема.В демпфирующей роли гидроаккумулятор подсоединяется к напорному трубопроводу ниже по потоку от насоса (ов), и емкость для этой функции обычно составляет 100 кубических дюймов. Аккумуляторы объемом от 10 до 25 кубических дюймов используются в качестве местных демпферов, и в зависимости от системных требований подсистемы, такие как органы управления полетом или шасси, могут нуждаться в защите от скачков давления или характеристик потока, обусловленных конструкцией водопровода. У больших самолетов есть как минимум один тормозной аккумулятор, а у некоторых — до четырех.

Аккумуляторы тормозов используются для буксировки с земли, и поэтому они широко используются. При потере гидравлической системы в полете, аккумулятор тормозов может стать отличием между удержанием на асфальте и превращением в 100-тонную грязевую тележку. Еще одним компонентом многих тормозных систем является компенсатор возвратной системы. Это устройство представляет собой пружинный аккумулятор, который компенсирует изменения объема в системе возврата тормоза при включенном стояночном тормозе или когда конструкция системы требует места для расширения в возвратной трубке.Изменения температуры в этой застрявшей жидкости могут вызвать повышенное давление (нагрев) или потерю тормозов (холод). Большинство коммерческих самолетов используют электрическую энергию для запуска APU, но военные используют гидравлический аккумулятор для запуска на многих планерах. С гидравлическим запуском философия конструкции такова, что, когда войска находятся в глуши, они могут вручную накачать аккумулятор и покинуть город, не имея дело с потенциально разряженными батареями.

Обслуживание и устранение неисправностей аккумулятора
Следует помнить о двух общих правилах обслуживания.Во-первых, перед обслуживанием необходимо очистить аккумулятор от заряда жидкости. Во-вторых, следуйте инструкциям по обслуживанию, предоставленным производителем самолета, чтобы убедиться, что аккумулятор имеет правильную емкость или характеристики демпфирования.

Таблицы обслуживания обычно прикрепляются к самолету рядом с сервисным клапаном, и в качестве газа выбирается азот. В гидроаккумуляторах возникают утечки пневматики в трубках, манометрах и сервисном клапане. Когда это происходит, поршень перемещается к пневматическому порту до тех пор, пока на пневматической стороне не остается места для правильного заряда.Эта проблема проявляется, когда требуется постоянное обслуживание или количество циклов компонентов меньше ожидаемого. Еще один признак утечки — быстрое падение давления в пневматике после обслуживания. Один из способов устранения этой проблемы — присоединить источник пневматического давления к сервисному клапану и подать давление от 2000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Используйте жидкость для обнаружения утечек (мыльную воду), чтобы найти утечку в пневматике; много раз сервисный клапан протекает из-за того, что поворотная гайка была перетянута за предел от 50 до 70 дюймов на фунт, и седло клапана повреждено.Сбросьте давление и устраните утечку, а затем повторно подайте пневматическое давление от 2000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Переключайте компоненты до тех пор, пока они не перестанут работать, а затем обслуживайте пневматическую сторону до нужного давления. Этот процесс заставляет избыточное жидкость из гидроаккумулятора, чтобы его было достаточно для получения правильного пневматического заряда.

Еще одна проблема с гидроаккумуляторами — внутренняя утечка. Это труднее обнаружить в самолетах с вентилируемыми резервуарами или резервуарами под давлением, но это совершенно очевидно в самолетах, оборудованных резервуарами поршневого типа.Когда система находится под давлением, жидкость просачивается через уплотнения поршня и заполняет пневматическую полость, а когда система разгерметизирована, газ просачивается в гидравлическую систему в обратном направлении. Если есть подозрение на утечку такого типа, откройте сервисный клапан и, если выйдет большое количество жидкости, необходимо заменить поршневые уплотнения. Допускается утечка небольшого количества жидкости при открытии сервисного клапана, поскольку поршни имеют канавки и отверстия для удержания небольшого количества гидравлической жидкости для смазки уплотнений и стенок цилиндра.

Иногда поршень застревает в стенке цилиндра, и никакое давление не может его высвободить. Обычно это легко обнаружить, потому что пневматическое давление не изменится, и компоненты не будут работать без давления в системе. Также проверьте монтажные зажимы, их обычно необходимо затянуть до определенных значений, и если они будут слишком тугими, это может привести к деформации цилиндра, достаточной для заедания поршня. Аккумуляторы, используемые в режиме демпфирования, труднее устранять из-за заедания поршня, потому что здесь нет очевидной проблемы.В зависимости от самолета удаление и стендовая проверка могут быть единственным способом найти застрявший поршень в этом типе применения. При замене аккумуляторов необходимо удалить воздух из аккумуляторов, особенно это касается самовмещающихся аккумуляторов. Из-за возвратной камеры и добавленного объема жидкости любой воздух, захваченный в нагнетательной или возвратной камере, влияет на пневматический заряд, создавая больший пневматический объем, чем требуется. Захваченный воздух в пространствах для жидкости сжимает больше, чем жидкость, и заставляет поршень приближаться к концу для жидкости.Самолеты, использующие этот тип аккумулятора, имеют уникальную гидравлическую прокачку. процедуры по устранению этой проблемы.

На некоторых самолетах правильное обслуживание резервуара зависит от заряда жидкости в гидроаккумуляторе. Ознакомьтесь с инструкциями по обслуживанию резервуара, чтобы узнать, нужно ли опорожнять аккумулятор перед добавлением жидкости, иначе может произойти выброс жидкости за борт. Всегда обращайтесь к руководству по техническому обслуживанию самолета перед выполнением любой из этих процедур, чтобы убедиться, что они могут быть выполнены безопасно. Многие руководства по обслуживанию не содержат подробных процедур поиска и устранения неисправностей аккумулятора, поэтому знание системы и компонентов очень полезно в таких ситуациях.

Проблемы безопасности
Аккумуляторы хранят большие объемы сжатого газа и жидкости и опасны для неподготовленных и неосведомленных. Средний пневматический заряд в аккумуляторе составляет от 1000 до 2000 фунтов на квадратный дюйм. Этого давления более чем достаточно, чтобы проколоть кожу и вызвать серьезные проблемы со здоровьем — даже смерть. Еще одна опасность — полностью заряженный аккумулятор. При сохранении давления жидкости 3000 фунтов на квадратный дюйм или более небольшая утечка может разрезать одежду и кожу, как бритва.Никогда не проверяйте наличие утечек в гидравлической или пневматической системе голыми руками. При обнаружении утечек полагайтесь на зрение и слух. Как правило, большие утечки пневматики сразу обнаруживаются при использовании мыльной воды, а утечки гидравлической системы под давлением создают туман, похожий на дым. Всегда надевайте защитные очки при обслуживании любого пневматического компонента. Иногда манометры, трубопроводы и компоненты выходят из строя при повторном повышении давления, и неожиданный выброс воздуха из обслуживающего оборудования может повредить вам глаза.

Уважайте энергию, хранящуюся в этих устройствах, и опасности, которые они создают, и всегда обращайтесь к руководству по техническому обслуживанию, чтобы узнать о конкретных методах и мерах предосторожности при работе с пневматическими и гидравлическими системами.


Дополнительные ресурсы

http://fluidsciences.perkinelmer.com/index.asp
Army TM 55-1520-240-23-2, CH-47D Руководство по техническому обслуживанию
Boeing 757 Руководство по техническому обслуживанию
F-15 Гидравлическое Systems, The Boeing Company и Крис Гросеник

Лаборатория автомобильной электроники Клемсона: рекуперативное торможение

Рекуперативное торможение

Базовое описание

Рекуперативные тормозные системы возвращают часть кинетической энергии транспортного средства при торможении и накапливают эту энергию, чтобы ее можно было использовать для снижения нагрузки на двигатель при ускорении транспортного средства. Он широко используется в электрических и гибридных электромобилях, в которых уже есть аккумуляторы для хранения возвращенной энергии. Регенеративное торможение оказывает минимальное влияние на экономию топлива при движении по шоссе, но оно может значительно улучшить экономию топлива транспортных средств, которые движутся в основном в городском потоке. В тяжелых транспортных средствах, которые совершают частые остановки (например, мусоровозы), рекуперативные тормозные системы могут существенно повысить экономию топлива.

В электрических и гибридных электромобилях обычно используются мотор-генераторы, которые могут преобразовывать электрический ток в крутящий момент (например, двигатель) или крутящий момент в электрический ток (например, в генераторе).Когда задействованы тормоза, мотор-генератор обеспечивает сопротивление, необходимое для замедления транспортного средства, поскольку он подает ток на аккумулятор. В случае, если мотор-генератор не может достаточно быстро замедлить транспортное средство, модуль координатора крутящего момента задействует традиционные фрикционные тормоза в необходимой степени.

Рекуперативное торможение имеет определенные ограничения. В ситуациях экстренного торможения рекуперативные системы не могут ни обеспечить необходимое тормозное усилие, ни справиться с количеством электроэнергии, вырабатываемой при остановке с максимальным замедлением.Рекуперативные тормоза также теряют свою тормозную способность и эффективность на более низких скоростях.


Поток энергии как при ускорении, так и при торможении

Некоторые системы рекуперативного торможения хранят возвращаемую энергию механически, обычно путем закачки гидравлической жидкости в аккумулятор, где энергия хранится в сжатом газе. При нажатии на ускоритель направление потока жидкости меняется на противоположное, и давление используется для ускорения.Другой формой механического возврата энергии торможения является использование маховика, обычно называемого KERS (Системы рекуперации кинетической энергии). Энергия сохраняется в форме вращающейся массы и, следовательно, эффективна, поскольку нет электромеханического преобразования. Как гидравлические, так и маховиковые системы обладают более высокой эффективностью, чем электрические аккумуляторные аккумуляторные системы, но в основном применяются только в коммерческих транспортных средствах из-за их размера и шума при работе. Эти системы по-прежнему требуют значительного количества электроники для регулирования передачи энергии и включения фрикционных тормозов по мере необходимости.

Porsche использовал накопитель энергии маховика в своем гибриде 911 GT3R, представленном в 2010 году. Маховик мог вращаться до 40 000 об / мин и был способен развивать 163 л.с. за 6 секунд разгона. Системы на основе маховиков также стали популярными в гонках Формулы 1. Эти системы дебютировали в Формуле 1 в 2009 году и становятся все более популярными. К концу 2013 года 11 команд внедрили систему рекуперации кинетической энергии.

Мягкая форма рекуперативного торможения может быть достигнута в неэлектрических транспортных средствах путем добавления сцепления к генератору переменного тока. Сцепление включается, когда автомобиль движется по инерции или тормозит, заставляя генератор переменного тока замедлять двигатель, поскольку он заряжает аккумулятор, который питает стартер и другие электрические устройства в автомобиле. Этот тип рекуперативного торможения является относительно недорогим и простым в применении в существующих автомобилях. Примером этой технологии является система Mazda i-ELOOP. Система i-ELOOP хранит энергию, регенерированную генератором переменного тока, в суперконденсаторе, который помогает питать 12-вольтовую электрическую систему автомобиля.Для выполнения этой функции используются суперконденсаторы, потому что они могут заряжаться и разряжаться намного быстрее, чем батареи. Эти суперконденсаторы могут перезаряжаться намного больше раз и с меньшим износом, чем батареи. Недавние тесты показывают, что система i-ELOOP улучшает экономию топлива на 10% при вождении в городском стиле. Он добавляет автомобилю всего 20,5 фунтов и хранит до 25 000 джоулей энергии.

Ford завершает 10-летний исследовательский проект с Samsung SDI, чтобы разработать новую систему с двумя аккумуляторами, которая позволит им реализовать рекуперативное торможение и остановку / запуск на холостом ходу на своих негибридных автомобилях.Новая система будет сочетать 12-вольтовую свинцово-кислотную батарею с литий-ионными батареями. Эта литий-ионная технология может улавливать до 95% энергии, которая обычно теряется при торможении.

Tesla Model S позволяет пользователю выбирать из двух различных профилей крутящего момента, стандартного и низкого. Стандартная настройка имитирует торможение двигателем на автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, в то время как низкая настройка менее агрессивна. Электронный контроль устойчивости модели S связан с контроллером мотора, поэтому в случае блокировки колеса контроллер снизит крутящий момент.Следующий шаг для регенеративных систем — взять на себя большую часть торможения транспортного средства, чтобы улавливать больше энергии. Для достижения большей тормозной силы тормозная система будет интегрирована с трансмиссией. Контроллер мотора заменит антиблокировочную тормозную систему, а также электронный контроль тяги.

Датчики
Положение педали тормоза, скорость автомобиля, состояние накопителя энергии (например, аккумулятора)
Приводы
Тормоза, накопитель энергии (эл.грамм. аккумулятор)
Передача данных
Связь блока управления: Обычная шина сети управления (CAN)
Производители
Бош, Континентальный, Молниеносные гибриды, Мацциотта Моторс, TRW, XL Гибриды
Для получения дополнительной информации
[1] Как работает рекуперативное торможение, Кристофер Лэмптон, HowStuffWorks.com, 23 января 2009 г.
[2] Регенеративный тормоз, Википедия.
[3] Эффективная регенерация энергии динамического торможения, BMW, YouTube, 4 ноября 2010 г.
[4] Гибридные автобусы — рекуперативное торможение, YouTube, 28 января 2010 г.
[5] Tesla Model S Performance Energy Usage and Regenerative Braking over the 1/4 мили, YouTube, 12 июня 2013 г.
[6] Рекуперативная тормозная система Mazda i-ELOOP, YouTube, 30 октября 2012 г.
[7] Mazda представляет регенеративное торможение суперконденсаторного типа, SAE Vehicle Engineering, фев.20, 2013.
[8] Рекуперативное торможение — объяснение, YouTube, 13 ноября 2013 г.
[9] Volkswagen Jetta Hybrid Regenerative Braking, YouTube, 8 января 2014 г.
[10] Cadillac получает награду за свой роскошный автомобиль с подключаемым модулем ELR, USA Today, 26 января 2014 г.
[11] Ford, Samsung Shack Up to привнесут рекуперативное торможение в негибридные модели, AutoBlog.com, 9 июня 2014 г.
[12] EN | Bosch Regenerative Braking, YouTube, 10 октября 2014 г.

Оптимизация эффективности рекуперации энергии для параллельных гидравлических гибридных энергетических систем на основе динамического программирования

В этой статье предлагается алгоритм оптимизации эффективности рекуперации энергии для параллельных гидравлических гибридных систем (PHHS) с использованием динамического программирования (DP). Глобальное оптимальное решение для рабочего объема насоса и передаточного числа при известных городских ездовых циклах получается с использованием подхода DP, где общий объем рекуперации энергии определяется как функция затрат, а рабочий объем насоса и передаточное отношение муфты крутящего момента равны определены как решающие переменные. Проверка предлагаемого подхода состоит из двух основных этапов. Во-первых, модель PHHS Simulink точно получается путем повторного сравнения со стендовым тестом. Впоследствии мы получаем гибридное транспортное средство с параллельной гидравликой (PHHV) путем добавления гидравлической гибридной системы к электромобилю в ADVISOR (расширенный симулятор транспортного средства).Этот автомобиль используется для проверки эффективности предложенного метода в отношении эффективности рекуперации энергии.

1. Введение

Широко признано, что быстрое развитие гибридных транспортных средств (HV) представляет собой благоприятное решение проблемы глобального потепления и нехватки ископаемого топлива. По сравнению с обычными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, автомобиль с гибридной силовой передачей имеет больший потенциал для повышения эффективности в экономии топлива и снижения выбросов от транспортных средств, поскольку энергия, регенерированная тормозом, может накапливаться и повторно использоваться дополнительными системами питания [1] .Гидравлические гибридные системы широко применяются в транспортных средствах с постоянными остановками, таких как маршрутные автобусы и мусоровозы [2, 3], благодаря их преимуществам, включая высокую удельную мощность, высокую эффективность преобразования энергии и высокие скорости зарядки и разрядки по сравнению с гибридными. электромобили, которые используют батареи для хранения энергии. Исследования показали, что PHHS — это самый простой способ реализации существующих негибридных архитектур по сравнению с последовательными конфигурациями и конфигурациями с разделением мощности, особенно для коммерческих автомобилей [4–6].

Оптимальное управление мощностью (OPM) играет важную роль в повышении эффективности гибридной силовой передачи. Современные передовые методы оптимального управления были разработаны для OPM, такие как методы, основанные на динамическом программировании (DP) [7, 8], обычном прогнозирующем управлении модели (MPC) [9], квадратичном программировании и генетическом алгоритме (GA) [10] , и управление на основе правил [11], все они сосредоточены на комплексной методологии движения и торможения для улучшения экономии топлива в типичном городском цикле.Хорошо известно, что автомобили часто используются для запуска и остановки в условиях движения по городу, и столько же кинетической энергии теряется в процессе торможения [12]. Это дает сильную мотивацию для разработки более эффективной системы рекуперации энергии для PHHS. Основные факторы, влияющие на эффективность рекуперации энергии PHHS, включают режим движения, условия работы, передаточное отношение муфты крутящего момента и параметры основных гидравлических компонентов [13]. Многие ученые используют программное обеспечение для гидравлического моделирования для построения имитационной модели PHHS с целью изучения факторов, влияющих [14, 15] на эффективность рекуперации энергии в PHHS. Более того, стратегия оптимизации параметров PHHS согласована и проанализирована в [16, 17]. Множество исследований [18–22] доказали, что динамическое программирование предлагает эффективный метод повышения экономии топлива и снижения выбросов от гибридных транспортных средств за счет правильного распределения мощности между двигателем и вторичной мощностью.

Глобальная оптимизация гидравлической гибридной системы и стратегия рекуперативного торможения транспортного средства — это две отдельные части. В этой статье основное внимание уделяется оптимизации параметров гидравлической гибридной системы для повышения эффективности рекуперации энергии, независимо от стратегии управления рекуперацией энергии торможения, принятой в электрическом или гибридном транспортном средстве [23, 24].Эффективность рекуперации энергии может быть улучшена после улучшения гидравлической гибридной системы на основе алгоритма динамического программирования, что также отражено в четвертой части моделирования транспортного средства.

В этой статье для PHHS представлен алгоритм оптимизации эффективности рекуперации энергии на основе DP. Глобальное оптимальное решение для рабочего объема насоса и передаточного числа при известных городских ездовых циклах получается методом DP, где совокупное количество рекуперации энергии определяется как функция затрат, а рабочий объем насоса и передаточное отношение муфты крутящего момента определяются как переменные решения.Для повышения эффективности результатов моделирования транспортных средств требуются инструменты моделирования, демонстрирующие преимущества надежности, устойчивости и числовой стабильности [25]. Поэтому мы выбрали ADVISOR, установленный в среде Matlab / Simulink. Кроме того, нам необходимо определить репрезентативные ездовые циклы с учетом различных дорожных условий, таких как городские районы и шоссе [26], для которых мы выбрали 1015 и UDDS в качестве ездовых циклов, которые мы использовали в этой статье. Два основных шага включены для проверки предлагаемого подхода следующим образом. Во-первых, модель PHHS Matlab / Simulink точно получается путем повторного сравнения со стендовым тестом PHHS. Впоследствии мы интегрировали PHHS в модель автомобиля ADVISOR и получили гибридный автомобиль с параллельной гидравликой. Путем проверки моделирования мы продемонстрировали, что предлагаемый нами DPHS, основанный на алгоритме DP, эффективно повышает эффективность рекуперации энергии торможения.

Остальная часть этого документа построена следующим образом. В разделе 2 представлена ​​модель PHHS. Предлагаемый алгоритм оптимизации эффективности рекуперации энергии на основе DP представлен в разделе 3.В разделе 4 представлен стендовый тестовый эксперимент для проверки имитационной модели PHHS перед проведением анализа результатов моделирования предлагаемого подхода на основе всей модели транспортного средства от ADVISOR. Наконец, выводы представлены в Разделе 5.

2. Параллельные гидравлические гибридные системы (PHHS)

Общая конфигурация PHHS показана на Рисунке 1, который состоит из электромагнитного цифрового клапана, регулируемого гидравлического насоса / двигателя, аккумулятор высокого давления, предохранительный клапан, муфта крутящего момента, электромагнитная муфта и бак. PHHS соединен муфтой крутящего момента с системой привода автомобиля, и рекуперация энергии достигается при условии сохранения исходной компоновки шасси автомобиля. Во всей системе гидравлический насос / двигатель используется для преобразования гидравлической потенциальной энергии в кинетическую энергию автомобиля. Когда водитель нажимает педаль тормоза, контроллер собирает сигнал тормоза, электромагнитная муфта между системой рекуперации энергии и системой питания автомобиля выключается, и PHHS начинает работать.Между тем, гидравлический насос / двигатель приводится в действие кинетической энергией транспортного средства, а энергия восстанавливается в аккумуляторе. Тормозной момент, создаваемый насосом / двигателем, может замедлить транспортное средство до полной остановки, и фрикционный тормоз будет действовать только в то время, когда насос / двигатель не в состоянии обеспечить достаточное тормозное усилие. Когда автомобиль заводится, включается электромагнитная муфта, и PHHS работает. Между тем энергия, накопленная в аккумуляторе, используется для приведения в действие гидравлического насоса / двигателя.В этот момент вторичный элемент работает как гидравлический двигатель и обеспечивает крутящий момент для запуска и ускорения транспортного средства.


Кинетическая энергия транспортного средства до торможения выбрана в качестве основной цели рекуперации энергии PHHS, которая упрощена, поскольку где представляет собой массу транспортного средства, а u определяется как скорость транспортного средства до торможения. .

Гидравлический насос / двигатель является основным компонентом для преобразования между гидравлической потенциальной энергией аккумулятора и кинетической энергией транспортного средства.Крутящий момент, обеспечиваемый насосом / двигателем, рассчитывается следующим образом: где означает крутящий момент гидравлического насоса / двигателя, когда транспортное средство находится в условиях торможения или движения; называется рабочим давлением гидравлического насоса / двигателя; определяется как механический КПД гидравлического насоса / двигателя; и обозначает рабочий объем гидравлического насоса / двигателя. выражается как отношение скоростей трансмиссии, и является соотношением скоростей главной передачи.

Аккумулятор подушки безопасности выбран в качестве элемента хранения энергии PHHS.Основываясь на законе Бойля, соотношение между объемом и давлением гидроаккумулятора описывается как начальное давление гидроаккумулятора; обозначает минимальное рабочее давление системы; представляет собой максимальный уровень давления в системе; — объем газа в аккумуляторе, соответствующий начальному давлению; определяется как объем аккумулятора газа, соответствующий минимальному рабочему давлению; символизирует объем газа в аккумуляторе, соответствующий максимальному давлению; выражается как значение показателя политропы воздуха.Предполагается, что жидкость в гидросистеме несжимаема и гидроаккумулятор работает в адиабатическом состоянии; Таким образом, значение показателя политропы воздуха выбрано равным 1,4.

В процессе регенерации энергии торможения количество энергии, хранящейся в аккумуляторе, можно получить, применив следующее уравнение: где определяется как рекуперация энергии аккумулятора и представляет собой предельное давление аккумулятора. Максимальная энергия, хранящаяся в аккумуляторе, достигается при достижении максимального значения.

Эффективность рекуперации энергии PHHS можно выразить следующим образом.

Муфта крутящего момента отвечает за преобразование мощности между гидравлической системой и автомобильной трансмиссией. Задержанная взаимосвязь проиллюстрирована следующим образом: где упоминается как входной крутящий момент муфты, который создается гидравлической системой; обозначает выходной крутящий момент муфты, который представляет собой крутящий момент, приложенный к системе передачи PHHS; определяется как скорость насоса / двигателя и указывает скорость системы передачи; а i обозначает передаточное число муфты.

В гибридном транспортном средстве с параллельной гидравликой рекуперация энергии привода и торможения транспортного средства осуществляется гидравлическим насосом / двигателем, для которого гидравлический насос / двигатель функционирует как компонент привода и компонент тормоза. В сочетании с рабочими характеристиками параллельной гидравлической гибридной системы требуется, чтобы гидравлический насос / двигатель удовлетворял ряду требований, перечисленных ниже:

На начальной фазе ускорения гибридная гидравлическая система способна независимо управлять транспортным средством.

В фазе замедления тормозов гидравлическая гибридная система может улучшить способность рекуперативного торможения до максимального уровня.

Когда гидравлическая система приводит в движение транспортное средство, смещение вторичных компонентов должно удовлетворять следующим неравенствам: где F определяется как сопротивление движению транспортного средства, G представляет собой ускорение свободного падения, f относится к to как коэффициент сопротивления качению, который является постоянным, представляет собой коэффициент сопротивления воздуха и обозначает площадь лобовой части автомобиля.указывает уклон дороги. обозначает коэффициент преобразования массы вращения транспортного средства.

Чтобы восстановить энергию торможения до максимального уровня в городских условиях, необходимо убедиться, что тормозной момент полностью обеспечивается гидравлической системой рекуперации энергии торможения во время легкого торможения. Следовательно, когда сила торможения составляет 0,1, сила торможения определяется как отношение замедления тормоза к ускорению свободного падения, а тормозной момент, обеспечиваемый гидравлическим насосом при минимальном рабочем давлении, может соответствовать требованиям к торможению транспортного средства: где z — торможение. сила.

3. Алгоритм динамического программирования

Работа с динамическим программированием — это многоступенчатый вопрос. Он будет использоваться для повышения эффективности рекуперации энергии для PHHS. Предлагаемая оптимальная стратегия рекуперации энергии, основанная на DP, в основном включает функцию стоимости, переменные решения и условия ограничений.

Рассматривая следующую систему с дискретным временем, где состояние представляет собой элемент пространства, k = 0, 1,…, N-1 ; — входная переменная, принадлежащая пространству, k = 0, 1,…, N-1 ; и управляющая переменная подвергается условиям ограничения, которые зависят от текущего состояния для всех, k = 0, 1,…, N-1, N .

Функция стоимости выражается следующим образом: где указывает функцию стоимости каждого временного шага. Учитывая начальное состояние, проблема заключается в поиске набора решений, который минимизирует функцию стоимости. Здесь общий объем рекуперации энергии выбран в качестве функции затрат. В случае определения ездового цикла также определяется скорость транспортного средства в каждый момент времени. Разделив общее время на сегменты с шагом по времени, можно получить восстановление энергии следующим образом: где представляет собой давление аккумулятора в момент времени k ; называется изменением объема газа, которое эквивалентно изменению объема масла; определяется как расход гидравлического масла в единицу времени; обозначает рабочий объем насоса / двигателя в момент времени k ; указывает передаточное отношение муфты крутящего момента в момент времени k .

Функция стоимости на каждом этапе описывается следующим образом.

Согласно закону Бойля давление в гидроаккумуляторе определяется следующим образом.

Максимальная рекуперация энергии PHHS обеспечивается при выполнении следующих условий на каждом временном шаге: где рабочий объем насоса / двигателя и соотношение муфты крутящего момента выбираются в качестве переменных решения.

Объем газа в аккумуляторе определяется как переменная состояния, так что

Три ограничивающих условия учитываются следующим образом: (1) Тормозной момент на выходе PHHS меньше крутящего момента, необходимого транспортному средству.(2) Скорость гидравлического насоса не превышает номинальную скорость насоса. (3) Рабочий объем гидравлического насоса не превышает номинальную скорость насоса.

Метод оценки крутящего момента, предоставляемый PHHS, где упоминается как выходной крутящий момент PHHS в момент времени k , определяется как эффективность гидравлического насоса и указывает тормозной момент, необходимый транспортному средству в момент времени k. .

Ограничение рабочего объема гидравлического насоса выражается как номинальный рабочий объем насоса.

Ограничение скорости вращения: где указывает скорость вращения маховика, называется скоростью транспортного средства, обозначает радиус шины и выражается как номинальная скорость вращения насоса.

В соответствии с принципом Беллмана переменные решения в условиях ограничений были выбраны в двух городских ездовых циклах. Производительность выбранного гидравлического насоса варьировалась от 0,02 до 0,05 л / об, с 20 различными значениями. Значение коэффициента равно 2.5 или 5. Блок-схема алгоритма оптимизации эффективности рекуперации энергии на основе DP показана на рисунке 2.


Скорость автомобиля в цикле UDDS и 1015 цикл показаны на рисунке 3.

Затем оптимальная схема для рабочий объем насоса и передаточное отношение муфты крутящего момента в цикле 1015 и цикле UDDS показаны на рисунках 4 и 5 соответственно.



4. Результаты моделирования и экспериментов

В этом разделе используются два основных шага для проверки предложенного подхода. Во-первых, модель PHHS Matlab / Simulink точно получается путем повторного сравнения со стендовыми тестами. Затем вся параллельная гидравлическая гибридная модель транспортного средства путем интеграции модели PHHS Simulink в ADVISOR используется для проверки предлагаемого подхода.

4.1. Эксперименты на испытательном стенде

Далее с математической моделью основных компонентов PHHS создается имитационная модель, как показано на рисунке 6. Имитационная модель подразделяется на три отдельные подсистемы, т.е.е., маховик, муфту крутящего момента и гидравлическую гибридную силовую систему. Маховик обеспечивает источник энергии для системы, которая предназначена для привода гидравлической системы с помощью муфты крутящего момента для хранения энергии в аккумуляторе. Между тем, гидравлическая система обеспечивает тормозной момент для маховика.


Испытательный стенд для PHHS собран в лаборатории, как показано на Рисунке 7, который предназначен для проверки имитационной модели. Основные параметры испытательного стенда приведены в таблице 1.

На рис. 7 маховик приводится в движение двигателем при включенной электромагнитной муфте. Затем вращающийся маховик используется для моделирования кинетической энергии перед торможением транспортного средства. Когда маховик достигает определенной скорости, электромагнитная муфта отключается, электромагнитная муфта подключается, и гидравлический насос / двигатель приводится в действие маховиком.В этот момент гидравлический насос / двигатель работает как насос, заполняющий аккумулятор маслом. Кинетическая энергия маховика преобразуется в гидравлическую потенциальную энергию, хранящуюся в аккумуляторе. Когда энергия высвобождается посредством PHHS, клапан сброса открывается, и гидравлическая потенциальная энергия в гидроаккумуляторе приводит в действие насос / двигатель. В этот момент двигатель / насос приводит во вращение маховик в виде двигателя, преобразуя гидравлическую потенциальную энергию в кинетическую энергию.Магнитно-порошковый тормоз используется для дополнения тормозной силы, когда тормозной момент, обеспечиваемый гидравлической системой рекуперативного торможения, недостаточен. Колесный двигатель, показанный на рисунке 7, предназначен для проведения будущих исследований, для которых он не участвует в этом исследовании.

В ходе моделирования и стендовых испытаний начальное давление гидроаккумулятора устанавливается равным 5 МПа. Согласно эмпирической формуле минимальное рабочее давление гидроаккумулятора 5.6 МПа, а рабочий объем гидравлического насоса 0,05 л / об. Начальная скорость маховика выбрана равной 360 об / мин, 300 об / мин и 300 об / мин, что соответствует моменту фрикционного торможения, обеспечиваемому магнитно-порошковым тормозом с 0 Нм, 0 Нм и 40 Нм соответственно. Результаты моделирования и эксперимента со скоростью маховика, а также давлением в гидроаккумуляторе показаны на рисунках 8 и 9 соответственно (пунктирная линия представляет результат моделирования, а сплошная линия представляет экспериментальный результат).Как показано на рисунке 8, результаты моделирования и экспериментальные данные скорости маховика в целом согласуются, за исключением некоторой незначительной вибрации в экспериментальных результатах. В то же время, как видно из рисунка 9, результаты моделирования и экспериментальные данные о давлении в гидроаккумуляторе в основном не изменились, за исключением временной задержки на начальной стадии. Из-за воздействия гидравлических и механических компонентов задержка стендового эксперимента составляет около 0,7 с, а ошибка между моделированием и стендовым экспериментом составляет примерно 10%.Чем больше начальная скорость маховика, тем больше продолжительность всего процесса. Поскольку начальная скорость маховика увеличивается, конечное давление в гидроаккумуляторе также демонстрирует тенденцию к увеличению. Эффективность рекуперации энергии для каждого начального состояния рассчитывается в соответствии с (12), который уже указан в таблице 2. Когда задействовано механическое трение, предельное давление гидроаккумулятора снижается, а эффективность рекуперации энергии гидроаккумулятора В результате уменьшается гидравлическое рекуперативное торможение.Кроме того, как показано на рисунке 9, конечное давление гидроаккумулятора немного ниже, чем показано в результатах моделирования. Это объясняется потерями энергии в механических компонентах и ​​гидравлических трубопроводах на испытательном стенде, что способствует тому, что конечная энергия восстановления меньше результатов моделирования, в дополнение к тому, что общее время торможения в эксперименте меньше результатов моделирования. Как указано в предыдущем анализе, результаты моделирования давления в гидроаккумуляторе и скорости маховика в основном согласуются с результатами экспериментов, что свидетельствует о правильности предложенной имитационной модели PHHS.Он служит основой для дальнейшего обсуждения оптимизации эффективности рекуперации энергии для PHHS на основе DP.

Двигатель 9013 9013 Объем

Компонент Описание Значение / Единица


9002 900
Максимальная скорость 2400 об / мин
Номинальное давление 31,5 МПа
Общий КПД
98% Начальный объем 903
Максимальное давление 31.5 МПа
Маховик Момент инерции 45,3 кг.м 2
Номинальная частота вращения 1800 об / мин


Компонент Описание Начальная скорость 360 об / мин Начальная скорость 300 об. / Мин. 7,29 МПа 6,69 МПа
КПД 85.17%
4.
2. Результаты моделирования в ADVISOR

Структурная схема всего транспортного средства состоит из ездового цикла, модели контроллера транспортного средства, модели движения транспортного средства, модели гидравлического контроллера и модели PHHS, как показано на рисунке 10.В случае, если требуется рекуперативное торможение, модель тормоза PHHS начинает работать, а насос / двигатель работает в состоянии насоса, чтобы накапливать энергию в гидроаккумуляторе. Когда транспортное средство трогается с места или ускоряется, модель привода PHHS начинает работать, насос / двигатель работает в состоянии двигателя, а гидроаккумулятор высвобождает накопленную энергию. Крутящий момент, создаваемый PHHS, действует на модель движения транспортного средства. Контроллер транспортного средства определяет входной крутящий момент транспортного средства путем сравнения разницы между фактической скоростью движения транспортного средства и желаемой скоростью из ездового цикла.


Рабочий объем гидравлического насоса и передаточное отношение муфты крутящего момента фиксируются без применения алгоритма DP. Выбор рабочего объема и передаточного числа определяется по следующим правилам. Объем гидравлического насоса составляет 0,02 л / об, а передаточное отношение муфты крутящего момента составляет 2,5 при условии 1015 циклов. Объем гидравлического насоса составляет 0,035 л / об, а передаточное отношение муфты крутящего момента составляет 2,5 в условиях цикла UDDS. Что касается предложенного алгоритма оптимизации эффективности рекуперации энергии, рабочий объем гидравлического насоса и передаточное отношение муфты крутящего момента устанавливаются на основе результатов DP.Результаты сравнения между «с DP» и «без DP» в отношении цикла 1015 и цикла UDDS показаны на рисунках 12 и 13, соответственно.

Модель электромобиля, включающая предложенную модель PHHS, построена в ADVISOR, как показано на рисунке 11. Подробные параметры автомобиля перечислены в таблице 3.


Компонент Описание Value / Unite

Автомобиль Передний привод
Вес брутто 3600 кг Двигатель
Пиковая эффективность 92%
Аккумулятор Литий-ионный аккумулятор
Номинальная емкость 12AH
9013 902 Общий вес 24 кг
Насос Гидравлический насос плунжерного типа
Максимальный рабочий объем 0. 04L / r
Общий КПД 95%




Результаты моделирования, полученные из рисунков 12 и 13, демонстрируют, что оптимальная стратегия насоса смещения и передаточного отношения муфты крутящего момента на основе алгоритма DP. По сравнению с PHEV без DP, эффективность рекуперации энергии торможения повышается за счет повышенного конечного давления в увеличивающемся гидроаккумуляторе и рекуперативного тормозного момента PHHS.По сравнению с двумя ездовыми циклами частота торможения ниже, сила меньше в 1015 ездовом цикле, а максимальная скорость транспортного средства составляет 43 мили в час. Напротив, частота торможения выше, сила торможения больше в ездовом цикле UDDS, а максимальная скорость автомобиля достигает 56 миль в час. Количество электроэнергии, потребляемой транспортным средством в двух разных ездовых циклах, описано в таблице 4.


Цикл PHEV PHEV137 со скоростью роста

1015 0.165 0,156 5,4%
UDDS 0,461 0,432 6,5%

Из этой таблицы видно, что 5,4% экономия дает транспортное средство на количество электроэнергии с использованием алгоритма DP в 1015 ездовом цикле и 6,5% экономии на ездовом цикле UDDS по сравнению с PHEV без алгоритма DP.

5. Выводы

В данной статье представлен алгоритм оптимальной эффективности рекуперации энергии на основе DP для PHHS.Глобальное оптимальное решение для рабочего объема и передаточного числа при известных городских ездовых циклах получается путем использования подхода DP, где функция затрат определяется как общий объем рекуперации энергии, а также рабочий объем насоса и передаточное отношение муфты крутящего момента. как переменные решения. Стендовое испытание PHHS выполняется для проверки модели PHHS Simulink. Затем создается вся параллельная гидравлическая гибридная модель транспортного средства путем интеграции модели PHHS Simulink в ADVISOR.Наконец, подтверждается улучшенная производительность с точки зрения эффективности рекуперации энергии для предлагаемого подхода. Таким образом, это улучшение характеристик приведет к значительному снижению расхода топлива при движении по дороге. Дальнейшая работа будет посвящена разработке реализуемой стратегии рекуперации энергии торможения для реального параллельного гидравлического гибридного автобуса на основе результатов, представленных в этой статье.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Эта работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая № 51375452 и № 51405436.

Hydraulic Launch Assist

В параллельной гибридной гидравлической системе обычная трансмиссия транспортного средства дополняется добавлением гибридной гидравлической системы.

Гибридная гидравлическая система лучше всего подходит для транспортных средств, которые работают в постоянном режиме, включая мусор и автобусы, для которых характерны экономия топлива и сокращение выбросов.

Eaton планирует коммерциализировать свою систему HLA для мусоровозов в 2009 году. Вскоре появятся и другие приложения.

Система Eaton Hydraulic Launch AssistT (HLA®) использует рекуперативное торможение и изначально предназначена для мусоровозов.

Гидравлическая система помощи при запуске Eaton состоит из двух частей: регенерации и помощи при запуске.

Регенерация

Во время торможения кинетическая энергия автомобиля приводит в действие насос / двигатель как насос, перекачивая гидравлическую жидкость из резервуара низкого давления в аккумулятор высокого давления.Жидкость сжимает азот в аккумуляторе и создает давление в системе. Рекуперативное торможение улавливает около 70% кинетической энергии, производимой во время торможения.

Launch Assist

Assist Во время ускорения дозируется жидкость в гидроаккумуляторе высокого давления для приведения в действие насоса / двигателя как двигателя. Система приводит в движение автомобиль, передавая крутящий момент на карданный вал. Launch Assist имеет две разные настройки: экономичный режим и режим производительности.

Кроме того, параллельная гидравлическая гибридная система обеспечивает гибкость двух режимов работы: экономичный и производительный.

Экономичный режим

Экономичный режим Когда гидравлическая система помощи при запуске работает в экономичном режиме, энергия, накопленная в аккумуляторе во время торможения, используется только для первоначального ускорения автомобиля. Как только аккумулятор опустеет, двигатель начнет разгон. Этот процесс приводит к увеличению экономии топлива.

Performance Mode

Performance Mode Когда гидравлическая система помощи при запуске работает в рабочем режиме, ускорение создается за счет энергии, накопленной в аккумуляторе и двигателе. Как только аккумулятор опустеет, двигатель полностью отвечает за ускорение. Несмотря на то, что в режиме производительности наблюдается улучшение экономии топлива, наибольшее преимущество — повышение производительности.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Повышение скорости рекуперации энергии регенеративной тормозной системы за счет оптимизации влияющих факторов

1. Введение

Энергия торможения может быть восстановлена ​​и переработана системой рекуперативного торможения в гибридном транспортном средстве, что способствует экономии энергии, сокращению выбросов загрязняющих газов и защите окружающей среды [1,2].Гидравлическое гибридное транспортное средство является важным типом гибридного транспортного средства, в котором двигатель внутреннего сгорания используется в качестве источника энергии, гидравлическая жидкость — в качестве среды передачи энергии, а управляемый клапан — в качестве регулятора [3,4]. Он обладает такими преимуществами, как большая движущая сила, отличная экономия топлива, длительный срок службы, быстрое реагирование и гибкая управляемость, что делает его многообещающим типом транспортного средства-кандидата для большинства строительной техники и некоторых специальных транспортных средств [5,6]. Таким образом, анализ, моделирование и оптимизация факторов, влияющих на коэффициент рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы, не только важны для улучшения экономического и экологического воздействия гидравлического гибридного транспортного средства [7,8], но также могут предоставить важные и ценные рекомендации для другие виды гибридных автомобилей.Исследования влияющих факторов других видов гибридных транспортных средств служат значимыми ссылками для этого исследования [9,10,11,12,13]. О новом киберфизическом системном подходе сообщили Lv et al. [9], чтобы определить, как оптимально адаптировать автоматическое управление интеллектуальным электромобилем к стилям вождения, а экспериментальные результаты подтвердили осуществимость и эффективность предложенного подхода к оптимизации кодовых обозначений. Между тем был предложен новый метод непрерывного наблюдения, основанный на искусственных нейронных сетях, для количественного анализа и распознавания интенсивности торможения [10]. Кроме того, экспериментальные результаты продемонстрировали возможность и точность предложенных гибридных методов обучения. Кроме того, для электрифицированных транспортных средств был разработан новый вероятностный метод оценки тормозного давления на основе многослойных искусственных нейронных сетей (ИНС) с алгоритмом обучения обратного распространения ошибки Левенберга-Марквардта (LMBP) [11], выполнимость и точность которого были проверены. проведенными экспериментами. Более того, вклад рекуперативного торможения в повышение энергоэффективности электрифицированных транспортных средств был исследован с помощью теоретического анализа, аналогового моделирования и испытаний транспортных средств [12].Кумар и Субраманиан предложили новое совместное управление рекуперативным торможением и фрикционным торможением, названное «комбинированное торможение» для серийного гибридного электромобиля с приводом на задние колеса [13], и результаты моделирования при городском вождении и модифицированном индийском вождении. Результаты дорожных испытаний на велосипеде и автомобиле показали, что предлагаемое комбинированное торможение может регенерировать более чем в два раза больше энергии торможения, чем при обычном параллельном торможении. Хотя объектами исследования этих исследований не было гидравлическое гибридное транспортное средство, использованные методы в теории, в моделировании и в эксперименте предоставили полезные справочные материалы для исследования факторов, влияющих на коэффициент рекуперации энергии регенеративной тормозной системы в гидравлическом гибридном транспортном средстве.В основном настоящие исследования факторов, влияющих на скорость рекуперации энергии, сосредоточены на выборе вспомогательного источника питания, который включает аккумулятор [14], суперконденсатор [15], механический маховик [16], гидроаккумулятор [17] и т. Д. . Среди вспомогательных источников энергии гидроаккумулятор имеет преимущества: высокий КПД, простая конструкция, высокая надежность и низкая стоимость [18]. Более того, гидроаккумулятор может сдерживать удар и оставаться устойчивым, когда вилочный погрузчик, экскаватор, погрузчик, бульдозер или другие транспортные средства перевозят тяжелые грузы [19].Таким образом, гидроаккумулятор является перспективным вспомогательным источником энергии для гидравлического гибридного автомобиля. По сравнению с системной структурой параллельного или смешанного подключения последовательное соединение может обеспечить более высокую степень рекуперации энергии [20]. До сих пор существует немного исследований, изучающих факторы, влияющие на скорость рекуперации энергии в гидравлическом гибридном транспортном средстве с последовательным подключением, которое постепенно применялось в некоторых крупных инженерных машинах и тяжелых транспортных средствах.Таким образом, теоретический анализ, аналоговое моделирование и экспериментальная проверка влияющих факторов на коэффициент рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы в гидравлическом гибридном транспортном средстве с последовательным подключением были проведены в этом исследовании, и оптимизация этих влияющих факторов также была получена в обоих процесс моделирования и экспериментальный процесс, который явился эффективной попыткой разработать новую систему рекуперативного торможения для гидравлического гибридного транспортного средства следующего поколения. Между тем, оптимизация факторов, влияющих на коэффициент рекуперации энергии регенеративной тормозной системы, также будет иметь значение для гидравлических гибридных автомобилей, используемых в городе или междугороднем вождении, что может снизить расход топлива, увеличить пробег и улучшить эксплуатационные характеристики. проходимость по бездорожью, так как обычно в процессе вождения происходило частое торможение. В этом исследовании, основанном на теоретическом анализе аккумулятора и коэффициента рекуперации энергии [21,22], моделирование системы рекуперативного торможения и ее энергии Стратегия управления [23] была проведена на платформе моделирования LMS Imagine Lab AMESim [24], которая могла получить факторы, влияющие на скорость восстановления энергии и их соответствующие эффекты.Экспериментальный стенд был построен в соответствии с теоретической моделью, и была проведена серия экспериментов по скорости восстановления энергии с различными параметрами, цель которых заключалась в проверке результатов моделирования и получении оптимальных влияющих факторов.

2. Теоретический анализ

Принципиальная схема гидравлического гибридного транспортного средства с последовательным подключением показана на рисунке 1. В исследуемом гидравлическом гибридном транспортном средстве установлено четыре насоса / двигателя, поскольку имеется четыре колеса, и каждое колесо приводится в движение независимо.Есть еще один насос для подключения двигателя, гидроаккумулятора и четырех насосов / двигателей, который используется для преобразования механической энергии, вырабатываемой двигателем, в гидравлическую энергию и передачи ее на четыре колеса через поток гидравлического масла. . Между тем, гидроаккумулятор низкого давления использовался для формирования полного гидравлического масляного контура. Четыре направляющих клапана используются для управления направлением потока гидравлического масла, которое может работать как в прямом, так и в обратном направлении.Четыре муфты используются для соединения четырех насосов / двигателей и четырех колес, которые используются для передачи энергии между четырьмя насосами / двигателями и четырьмя колесами. Когда транспортное средство находится в нормальном рабочем процессе, двигатель используется как исходный источник питания для всего транспортного средства, и четыре насоса / двигателя работают в состоянии гидравлического двигателя. Механическая энергия, вырабатываемая двигателем, преобразуется в гидравлическую энергию гидравлического масла, и четыре гидрораспределителя работают в режиме прямой проводимости, посредством чего гидравлическое масло подается к четырем насосам / двигателям, а гидравлическая энергия передается на четыре колеса.Для механизма передачи энергии он включал два процесса. Во-первых, во время процесса торможения колеса рассматриваются как источник питания, и четыре насоса / двигателя работают в режиме насоса, а четыре направляющих клапана работают в состоянии обратной проводимости. Механическая энергия четырех колес передается гидравлической энергии в четырех насосах / двигателях, и эти четыре накапливаются в гидроаккумуляторе высокого давления. Во-вторых, когда транспортное средство снова запускается или ускоряется, накопленная гидравлическая энергия в гидроаккумуляторе высокого давления может быть высвобождена для вспомогательного привода четырех колес, и четыре гидрораспределителя снова работают в состоянии прямой проводимости, что может обеспечить рекуперацию энергии в гидравлическом гибридном автомобиле. Антиблокировочная тормозная система (ABS) обычно устанавливается между колесом и насосом / двигателем для повышения безопасности движения, что не влияет на работу системы рекуперации энергии, показанной на Рисунке 1. Однако скорость рекуперации энергии будет снижена. , потому что система ABS использует некоторую энергию торможения, и эта энергия не может быть регенерирована. Кроме того, дополнительная собственная масса гидравлического гибридного транспортного средства усложняет эффект рекуперации энергии. Чем больше добавочная масса тары, тем выше будет производительность насоса / двигателя и больше объем аккумулятора.При той же скорости гидравлическое гибридное транспортное средство с дополнительной массой тары указывает на то, что в процессе торможения может быть восстановлено больше энергии торможения, и требуется больше энергии, когда транспортное средство снова трогается с места или разгоняется. Таким образом, в определенной степени на коэффициент рекуперации энергии не влияет, если дополнительная масса тары мала. Когда регенерация энергии превышает емкость выбранного аккумулятора вместе с увеличением дополнительной массы тары, избыточная энергия не используется повторно и степень рекуперации энергии снижается.Гидравлический аккумулятор является критическим компонентом системы рекуперативного торможения, и его свойства являются основными факторами, влияющими на коэффициент рекуперации энергии [25,26]. Как основной компонент преобразования энергии, газ в гидроаккумуляторе изменяется вместе с температурой в процессе преобразования энергии. Следовательно, при расчете коэффициента рекуперации энергии аккумулятора следует учитывать потери на рассеивание тепла. На потери тепла в основном влияет показатель политропы воздуха n, который можно рассчитать по уравнению (1) [27].Здесь qmax — максимальный расход трубопровода, соединенного с гидроаккумулятором, в м3 / с; qa — текущий расход в м3 / с.

С учетом потерь на рассеяние тепла можно рассчитать соответствующее преобразование энергии Eh вместе с изменением давления гидравлического масла в гидроаккумуляторе, как показано в уравнении (2). Согласно принципу работы гидроаккумулятора, регулировка давления гидравлического масла осуществляется путем контроля давления предварительно сохраненного в нем азота.Здесь V1 и V2 — объем азота в гидроаккумуляторе до и после замены, в м3; P0 — давление предварительной зарядки гидроаккумулятора, Па; V0 — соответствующий объем газа в гидроаккумуляторе для давления предварительной зарядки, м3.

Eh = ∫V1V2PdV = ∫V1V2P0 (V0V) ndV = V1V2P0 (V0V) 0,4qmaxqa + 1dV

(2)

Предполагая, что температура в гидроаккумуляторе не изменяется в процессе преобразования энергии, соответствующее преобразование энергии можно рассчитать по уравнениям (3) и (4) [28].Здесь E — преобразование энергии в условиях изотермического процесса, Дж; Eh — преобразование энергии в условиях адиабатического процесса, Дж; Er — потери на рассеивание тепла, Дж; P1 и P2 — давление гидроаккумулятора до и после изменения, Па.

E = ∫V1V2PdV = P0V00.4 [(P1P0) 0.41.4- (P2P0) 0.41.4]

(3)

Помимо потерь на рассеяние тепла, существуют также потери давления в трубопроводе и локальные потери давления в стыке и колене [29]. Чтобы упростить расчет, местная потеря давления заменяется эквивалентной потерей давления в пути. Следовательно, потеря давления PL (в Па) между двумя гидравлическими компонентами может быть рассчитана по уравнению (5), а потеря энергии WL (в Дж) может быть рассчитана по уравнению (6). Здесь ξ — коэффициент сопротивления на дороге, с которым можно ознакомиться в справочнике по механической конструкции или справочнике по конструкции гидравлической трансмиссии; Le — полная эквивалентная эффективная длина трубопровода, м; QL — расход, проходящий по трубопроводу, в м3 / с; g — ускорение свободного падения, м / с2; D — диаметр трубопровода, м; A — площадь поперечного сечения трубопровода, м2.

WL = ∫0tΔPLQLdt = ∫0tξLeQL32gDA2dt

(6)

Когда транспортное средство затормаживается, механическая энергия колес передается гидравлической энергии гидроаккумулятора, и давление увеличивается до максимального давления, которое указывает на то, что гидроаккумулятор полностью заполнен. После этого остаточная энергия торможения возвращается обратно в аккумулятор низкого давления через перепускной клапан, и эта энергия не может быть восстановлена. Скорость рекуперации энергии определяется как соотношение между рециркулируемой энергией гидроаккумулятором и изменением кинетической энергии транспортного средства до и после торможения, и ее можно рассчитать по уравнению (7).Здесь m — масса автомобиля, кг; v0 и v1 — скорость автомобиля до и после торможения в м / с. Таким образом может быть получена теоретическая скорость восстановления энергии ηacc. Было несколько причин потери энергии в процессе восстановления, которая могла быть результатом передачи гидравлического масла по трубопроводам и этим гидравлическим компонентам, трения колеса и системы механической передачи и так далее.

ηacc = E − Er − WL12m (v12 − v02) = ∫V1V2P0 (V0V) 0.4qmaxqa + 1dV − ∫0tξLeQL32gDA2dt12m (v12 − v02)

(7)

3.Моделирование и моделирование

Система рекуперативного торможения состоит из аккумулятора, насоса / двигателя, маховика, бака и контроллера, а ее структура и принцип работы показаны на рисунке 2, который является локальным увеличением системы рекуперативного торможения для одного из четырех колеса гидравлического гибридного транспортного средства на рисунке 1. При манипуляциях с гидроаккумулятором, насосом / двигателем и маховиком со стороны контроллера гидравлическая энергия и механическая энергия меняются местами, благодаря чему достигается возможность повторного использования и регенерация энергии торможения.В соответствии с принципом работы системы рекуперативного торможения можно обнаружить, что основными факторами, влияющими на коэффициент рекуперации энергии, являются интенсивность торможения, начальное давление аккумулятора, начальная скорость торможения, рабочий объем насоса / двигателя и объем аккумулятора. Здесь интенсивность торможения является оценочным показателем эффективности торможения транспортного средства, который представляет собой тормозную способность тормозной системы, и определяется как соотношение между замедлением при торможении транспортного средства и ускорением свободного падения.Однако объем аккумулятора и рабочий объем насоса / двигателя являются постоянными для определенной системы рекуперативного торможения, когда она выбрана и установлена ​​на экспериментальном стенде в этом исследовании, а их характеристики определяются размером аккумулятора и параметрами насоса / мотор соответственно. Таким образом, для выбранного аккумулятора и насоса / двигателя регулируемыми параметрами системы рекуперативного торможения являются интенсивность торможения, начальное давление аккумулятора и начальная скорость торможения, и эти факторы влияния исследуются в данном исследовании.Между тем, влияние размера аккумулятора и параметров насоса / двигателя на коэффициент рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы будет дополнительно исследовано в будущих исследованиях. Более того, более подробное исследование, которое включало влияние расположения насоса / двигателя, условий эксплуатации, различных целевых функций и т. Д., Будет учтено в дальнейших исследованиях.
3.1. Стратегия управления энергией
Стратегия управления энергией напрямую влияет на коэффициент рекуперации энергии и включает в себя расчет необходимого тормозного момента в зависимости от условий движения, расчет гидравлического тормозного момента в соответствии с давлением в гидроаккумуляторе, целевой крутящий момент для насоса. / моторные и др. Модульные.Блок-схема критической стратегии управления показана на рисунке 3. Во-первых, режим торможения оценивается и определяется путем вычисления необходимого тормозного момента в соответствии с текущими условиями движения. Если режим торможения является аварийным, для обеспечения безопасности используется фрикционный тормоз. В противном случае целевой крутящий момент сравнивается с рекуперативным тормозным моментом. Если рекуперативный тормозной момент, обеспечиваемый гидроаккумулятором, может соответствовать требованиям, используется только гидравлический тормоз.В противном случае фрикционный тормоз будет использоваться для компенсации недостатка тормозного момента. В-третьих, рециркулируемая энергия, хранящаяся в гидроаккумуляторе, может высвобождаться, когда транспортное средство снова заводится или ускоряется. Таким образом, из-за несжимаемости использованного гидравлического масла возможный отказ системы рекуперативного торможения не приведет к возникновению потенциала столкновения, а фрикционный тормоз может обеспечить безопасность ездового цикла. Двойная тормозная система не только может повысить коэффициент безопасности транспортного средства, но также повысит эффективность использования энергии.
3.2. Построение модели
В этом исследовании на платформе моделирования LMS Imagine Lab AMESim было проведено моделирование системы рекуперативного торможения и соответствующей стратегии управления энергопотреблением, а построенная модель показана на рисунке 4. Аккумулятор, насос / двигатель и маховик были критические компоненты в системе моделирования. В соответствии с принципом работы системы рекуперативного торможения и ее стратегией управления энергопотреблением были выбраны и подключены критические компоненты и некоторые датчики, и каждый компонент управлялся контроллером.Установив разные начальные условия, система рекуперативного торможения могла работать в другом рабочем режиме. Таким образом, эффекты этих влияющих факторов могут быть смоделированы и проанализированы соответственно.
3.3. Результаты моделирования
Приняв определенное транспортное средство в качестве цели, параметры компонентов системы рекуперативного торможения были установлены в соответствии с фактическими параметрами исследуемого транспортного средства в этом исследовании, как показано в таблице 1. Маховик использовался для представления момента инерция автомобиля.Остальные параметры были получены путем преобразования и расчета преобразования в соответствии с индексами выбранного транспортного средства и требованиями используемой платформы моделирования. Исходя из параметров выбранного автомобиля и предварительного моделирования системы, можно было установить, что дополнительные диапазоны интенсивности торможения, начального давления гидроаккумулятора и начальной скорости торможения должны составлять 0,3–0,5, 19–22 МПа, 100– 300 об / мин соответственно. Таким образом, было проведено три серии рабочих режимов, и соответствующие параметры сведены в Таблицу 2.
3.3.1. Данные моделирования с различной интенсивностью торможения
Интенсивность торможения варьировалась от 0,3 до 0,5 с интервалом 0,05, когда начальное давление в гидроаккумуляторе поддерживалось на уровне 19 МПа, а начальная скорость торможения поддерживалась на уровне 300 об / мин. Сначала аккумулятор был заряжен до 19 МПа. Во-вторых, маховик отдельно приводился в движение гидроаккумулятором до 300 об / мин. Скорость маховика 300 об / мин была эквивалентна 120 км / ч выбранного автомобиля. В-третьих, маховик тормозился с разной интенсивностью торможения 0.3–0,5 с интервалом 0,05. Полученные изменения скорости маховика и давления в гидроаккумуляторе показаны на рис. 5а, б соответственно. Можно заметить, что процесс моделирования можно разделить на три периода. В первом периоде маховик приводился в движение гидроаккумулятором. Скорость маховика была увеличена вместе с выделением гидравлической энергии в гидроаккумуляторе. Во втором периоде машину притормозили. Механическая энергия маховика передавалась гидравлической энергии гидроаккумулятора.В третьем периоде остановился маховик. Скорость маховика вернулась к 0 об / мин, а давление в гидроаккумуляторе имело тенденцию к стабилизации. Время торможения, изменение кинетической энергии, количество рециркулируемой энергии и степень рекуперации энергии при различной интенсивности торможения были рассчитаны и сведены в Таблицу 3. Из Таблицы 3 можно было найти, что влияние интенсивности торможения на степень рекуперации энергии не было линейным, и коэффициент рекуперации энергии достиг своего пикового значения 87,61%, когда интенсивность торможения была равна 0.4. Дальнейшее увеличение интенсивности торможения привело к снижению скорости восстановления энергии, поскольку целевой крутящий момент превышал максимальный рекуперативный тормозной момент, передаваемый аккумулятором, что указывало на то, что был введен фрикционный тормоз, и некоторая кинетическая энергия была потеряна.
3.3.2. Данные моделирования с различным начальным давлением аккумулятора
Начальное давление аккумулятора находилось в диапазоне от 19 МПа до 22 МПа с интервалом 1 МПа, когда интенсивность торможения поддерживалась на уровне 0.4, а начальная скорость торможения была установлена ​​на 300 об / мин. В этом разделе полученные изменения скорости маховика и давления в гидроаккумуляторе показаны на рис. 6a, b, соответственно, а также время торможения, изменение кинетической энергии, количество рециркулируемой энергии и коэффициент рекуперации энергии с разными начальными значениями. давление в аккумуляторе было рассчитано и суммировано в Таблице 4. Можно было заметить, что влияние начального давления аккумулятора на скорость восстановления энергии было неочевидным, и скорость восстановления энергии была немного снижена вместе с увеличением начального давления в аккумуляторе. аккумулятор.Причина этого явления заключалась в том, что степень сложности рекуперации энергии постепенно увеличивалась вместе с увеличением начального давления из-за рабочих характеристик аккумулятора, а стабильность поглощения и десорбции аккумулятора указывала на то, что изменение начального давления не будет происходить. существенно влияют на скорость восстановления энергии.
3.3.3. Данные моделирования с другой начальной скоростью торможения
Начальная скорость торможения варьировалась от 100 до 300 об / мин с интервалом 50 об / мин, когда интенсивность торможения поддерживалась равной 0.4, а начальное давление гидроаккумулятора было установлено 19 МПа. В этом разделе полученные изменения скорости маховика и давления в гидроаккумуляторе показаны на рис. 7a, b, соответственно, а также время торможения, изменение кинетической энергии, количество рециркулируемой энергии и коэффициент рекуперации энергии с разными начальными значениями. Давление в гидроаккумуляторе было рассчитано и сведено в Таблицу 5. Было обнаружено, что улучшение скорости восстановления энергии было почти линейным вместе с увеличением начальной скорости торможения.Рабочие характеристики гидроаккумулятора показали, что эффективность поглощения и десорбции энергии гидроаккумулятором будет выше при большем потреблении энергии, а это означает, что гидроаккумулятор может рециркулировать больше энергии торможения при большей начальной скорости торможения.

4. Экспериментальная проверка

На основе установленной теоретической модели системы рекуперативного торможения был построен экспериментальный стенд, схематическая диаграмма которого показана на рисунке 8.Его принцип работы был следующим, что соответствовало маркировке на рис. 8.

(1) Двигатель использовался для реализации функции двигателя внутреннего сгорания выбранного транспортного средства, и он приводил в действие подключенный насос в качестве основного источника энергии.

(2) Аккумулятор может работать как аккумулирующий компонент во время торможения и как вспомогательный источник энергии во время движения, а переключение рабочего режима можно регулировать с помощью электрогидравлического пропорционального распределителя.

(3) Максимальное рабочее давление системы устанавливалось электромагнитным предохранительным клапаном, а рабочее давление в реальном времени можно было регулировать с помощью предохранительного клапана.

(4) Момент инерции выбранного транспортного средства был эквивалентен маховику, и его можно было рассматривать как силовую составляющую для привода гидравлического насоса / двигателя во время торможения.

(5) На построенном экспериментальном стенде использовалось множество датчиков, которые состояли из датчика давления, датчика температуры, датчика потока, датчика скорости вращения и т. Д., Которые были направлены на постоянное тестирование и мониторинг состояния системы.

Помимо этих компонентов, интегрированная система управления была спроектирована и разработана цифровым сигнальным процессором TMS320F2812 и соответствующим модулем сбора данных, который может осуществлять точное управление экспериментальным стендом и быстрый сбор экспериментальных данных. Между тем, подтвержденные эксперименты также проводились в трех сериях рабочих режимов, что соответствовало процессу моделирования.

4.1. Скорость рекуперации энергии при различной интенсивности торможения
Подобно процессу моделирования с различной интенсивностью торможения, интенсивность торможения варьировалась от 0.От 3 до 0,5 с интервалом 0,05, когда начальное давление в гидроаккумуляторе поддерживалось на уровне 19 МПа, а начальная скорость торможения поддерживалась на уровне 300 об / мин. Сравнение данных моделирования и экспериментальных данных показано на рис. 9, рис. 10, рис. 11, рис. 12 и рис. 13, соответствующих интенсивности торможения от 0,3 до 0,5. Из сравнения скоростей маховика на Рисунке 9a, Рисунке 10a, Рисунке 11a, Рисунке 12a и Рисунке 13a можно было заметить, что фактическая пиковая скорость была больше 300 об / мин, потому что реакция аккумулятора имела задержку по времени.Между тем, из сравнения давлений в гидроаккумуляторе на Рисунке 9b, Рисунке 10b, Рисунке 11b, Рисунке 12b и Рисунке 13b, можно было обнаружить, что фактическое снижение давлений было больше, чем данные моделирования, потому что были потери давления в гидравлическая система и сопротивление трения для инерционного маховика, что указывает на то, что аккумулятор должен выделять больше энергии для приведения в движение маховика при заданной начальной скорости торможения. Точно так же была уменьшена рециркулируемая энергия, собранная аккумулятором.Кроме того, были очевидные колебания давления во время торможения, потому что внезапное изменение направления подачи гидравлической жидкости привело к сильному удару гидравлической системы. Более того, колебания давления во время торможения не влияли на рабочее состояние гидрораспределителя, поскольку гидрораспределитель регулировался контроллером экспериментального стенда в соответствии с условиями движения. Между тем, колебания давления во время торможения действительно повлияли на общий контроль системы и механическую целостность, но не повлияли на результаты исследования в этом исследовании, потому что при расчете скорости восстановления энергии использовались общие тенденции давления вместо Каждые индивидуальные данные.Некоторое новое оборудование, такое как демпфер пульсаций или аттенюатор импульсов, будет добавлено на экспериментальный стенд для уменьшения колебаний давления при дальнейшем улучшении. Фактическое время торможения, изменение кинетической энергии, количество рециркулируемой энергии и коэффициент рекуперации энергии с различные интенсивности торможения были рассчитаны и суммированы в таблице 6. Можно отметить, что оптимальная степень восстановления энергии составляла 83,33%, когда интенсивность торможения составляла 0,4. Сравнивая с данными моделирования в Таблице 3, можно было обнаружить, что тенденции изменения времени торможения и скорости восстановления энергии в экспериментальном процессе и в процессе моделирования были согласованы, и значения были соответственно уменьшены.Основная причина этого явления заключалась в том, что потеря давления в гидравлической системе и сопротивление трению инерционного маховика не принимались во внимание в процессе моделирования.
4.2. Скорость рекуперации энергии при разном давлении аккумулятора
Аналогично процессу моделирования с другим начальным давлением аккумулятора, начальное давление аккумулятора варьировалось от 19 МПа до 22 МПа с интервалом 1 МПа, когда интенсивность торможения поддерживалась на уровне 0.4, а начальная скорость торможения была установлена ​​равной 300 об / мин. Эволюция скорости маховика и давления в гидроаккумуляторе в этом разделе показана на рис. 14a, b, соответственно, а также фактическое время торможения, изменение кинетической энергии, количество рециркулируемой энергии и коэффициент рекуперации энергии при различном начальном давлении. аккумулятора были рассчитаны и сведены в Таблицу 7. Можно было заметить, что время торможения в экспериментальном процессе было близко к времени торможения в процессе моделирования, но были очевидные различия между расчетным коэффициентом восстановления энергии в экспериментальном процессе и тем, что в процесс моделирования.В частности, когда начальное давление в гидроаккумуляторе составляло 22 МПа, фактическая степень рекуперации энергии составляла 69,13%, что было намного меньше, чем результат моделирования, равный 87,32%. Мы предположили, что потеря давления в гидравлической системе и сопротивление трения для инерционного маховика будут больше с увеличением начального давления в гидроаккумуляторе, и эти потери энергии не учитывались в процессе моделирования.
4.3. Скорость рекуперации энергии при другой скорости торможения
Подобно процессу моделирования с другой начальной скоростью торможения, начальная скорость торможения варьировалась от 100 до 300 об / мин с интервалом 50 об / мин, когда интенсивность торможения поддерживалась равной 0.4, а начальное давление гидроаккумулятора было установлено 19 МПа. Сравнение данных моделирования и экспериментальных данных показано на рисунках 15, 16, 17, 18 и 19, соответствующих начальной скорости торможения от 100 до 300 об / мин. Из рисунка 15a, рисунка 16a, рисунка 17a, рисунка 18a и рисунка 19a можно было обнаружить, что фактическая скорость маховика имела превышение по сравнению с данными моделирования, потому что управление аккумулятором имело задержку по времени. Из рисунка 15b, рисунка 16b, рисунка 17b, рисунка 18b и рисунка 19b можно было заметить, что давления аккумулятора в экспериментальном процессе имели очевидные различия по сравнению с данными моделирования, и они имели явные колебания.Причина этого явления была аналогична той, что была при экспериментальной проверке скорости восстановления энергии при различной интенсивности торможения. Фактическое время торможения, изменение кинетической энергии, количество рециркулированной энергии и скорость восстановления энергии при различной начальной скорости торможения были рассчитаны и обобщены в Таблице 8. По сравнению с данными моделирования в Таблице 4 фактическое время торможения и скорость восстановления энергии были соответственно уменьшены, и их тенденции к изменению были согласованы.

На основе сравнения экспериментальных данных и данных моделирования было проанализировано и подтверждено влияние факторов, влияющих на интенсивность торможения, начальное давление в гидроаккумуляторе и начальную скорость торможения. Результаты исследования показали, что степень рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы может быть улучшена за счет оптимизации влияющих факторов.

5. Выводы

Факторы, влияющие на коэффициент рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы в гидравлических гибридных транспортных средствах, были исследованы в этом исследовании.Путем теоретического анализа, аналогового моделирования и экспериментальной проверки были получены следующие выводы.

(1) Регулируемые факторы влияния для коэффициента рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы в гидравлическом гибридном транспортном средстве, которые включают интенсивность торможения, начальное давление в гидроаккумуляторе и начальную скорость торможения, были теоретически проанализированы, смоделированы на аналоговом уровне и подтверждены экспериментально. в этом исследовании. Наилучший коэффициент возврата энергии, достигнутый на построенном экспериментальном стенде, составил 83.33%, а соответствующие оптимальные параметры интенсивности торможения, начального давления в гидроаккумуляторе и начальной скорости торможения составили 0,4, 19 МПа и 300 об / мин соответственно, что точно соответствовало результатам моделирования. Полученная наилучшая степень рекуперации энергии позволила разработать новую систему рекуперативного торможения для гидравлического гибридного транспортного средства следующего поколения.

(2) Влияние трех влияющих факторов на коэффициент рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы было изучено путем моделирования и эксперимента соответственно, и результаты исследований были обобщены следующим образом, что позволило выбрать подходящие параметры для различных условий.

(i) Моделирование и экспериментальная проверка с различной интенсивностью торможения показали, что влияние интенсивности торможения не было линейным, и коэффициент рекуперации энергии достиг своего пика при оптимальной интенсивности торможения 0,4, поскольку максимальный рекуперативный тормозной момент, обеспечиваемый аккумулятор был ограничен.

(ii) Из аналогового моделирования и экспериментальной проверки с различным начальным давлением аккумулятора можно сделать вывод, что скорость рекуперации энергии постепенно снижалась вместе с увеличением начального давления аккумулятора, поскольку степень сложности восстановления энергии увеличивалось с увеличением начального давления за счет рабочих характеристик гидроаккумулятора.

(iii) Судя по моделированию и экспериментальной проверке с различной начальной скоростью торможения, можно сделать вывод, что улучшение коэффициента рекуперации энергии было почти линейным вместе с увеличением начальной скорости торможения, поскольку рабочие характеристики гидроаккумулятора показали, что его эффективность поглощения и десорбции энергии была выше, когда соответствующий ввод энергии был больше.

(3) Возможность рекуперации энергии системой рекуперативного торможения была смоделирована с помощью модели и подтверждена экспериментом.Согласованность между результатом моделирования и экспериментальным результатом доказала эффективность построенной имитационной модели и построенной экспериментального стенда, который предоставил полезный метод для повышения скорости рекуперации энергии рекуперативной тормозной системы и содействия ее практическому применению в гидравлическом гибридном транспортном средстве. Между тем, он стал важным ориентиром для дальнейшего развития других гибридных автомобилей.

Вкратце, полученная высокая степень рекуперации энергии, превышающая 80%, будет способствовать применению системы рекуперативного торможения в гидравлическом гибридном транспортном средстве, что будет способствовать ускорению разработки гидравлических и других видов гибридных транспортных средств.В будущем исследовании будет проведено реальное испытание транспортного средства для дальнейшей проверки эффективности оптимальных влияющих факторов, что способствовало практическому применению достижений, полученных в этом исследовании.

Заявка на патент США на СИСТЕМУ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТОРМОЗА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ПРИВОДА АВТОМОБИЛЯ Заявка на патент (Заявка № 200

066 от 9 июля 2009 г.) Уровень техники

Гидравлические приводные системы, как известно, помогают облегчить преобразование механической энергии (например,g., при формировании вращающихся валов) и гидравлической энергии, обычно в форме давления. Одна система гидравлического привода, известная для использования в транспортных средствах, иногда называется гидравлической системой помощи при запуске. Когда автомобиль тормозит, механическая энергия от трансмиссии автомобиля улавливается системой гидравлического привода и сохраняется в накопителе высокого давления. Гидравлическую энергию можно преобразовать обратно в механическую, выпуская находящуюся под давлением жидкость, хранящуюся в хранилище высокого давления, которое, в свою очередь, можно использовать для ускорения транспортного средства или питания других устройств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой схематическое изображение транспортного средства с примерной системой гидравлического привода / зарядки.

РИС. 2A и 2B — схематические иллюстрации компонентов системы гидравлического привода / зарядки, показывающие примерный поток в двигательном режиме, режиме зарядки аккумулятора и режиме откачки.

РИС. 3 показаны различные примерные входы и выходы, связанные с примерной системой гидравлического привода / зарядки, которые используются контроллером.

РИС. 4 — таблица, изображающая примерную стратегию управления для работы гидравлической системы привода / зарядки.

РИС. 5 — таблица, изображающая вторую иллюстративную стратегию управления для работы гидравлической системы привода / зарядки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Обращаясь теперь к нижеследующему обсуждению, а также к чертежам, подробно показаны иллюстративные подходы к раскрытым системам и способам. Хотя чертежи представляют некоторые возможные подходы, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, и некоторые особенности могут быть преувеличены, удалены или частично разрезаны, чтобы лучше проиллюстрировать и объяснить настоящее изобретение.Кроме того, изложенные здесь описания не предназначены для того, чтобы быть исчерпывающими или иным образом ограничивать или ограничивать формулу изобретения точными формами и конфигурациями, показанными на чертежах и раскрытыми в следующем подробном описании.

Чтобы облегчить последующее обсуждение, первые цифры введенного номера элемента обычно будут соответствовать номеру фигуры, на которой элемент вводится впервые. Например, транспортное средство , 100, впервые представлено на фиг. 1.

РИС.1 схематично иллюстрирует автомобиль 100 с примерной системой гидравлического привода / зарядки 102 , известной под торговыми марками Hydraulic Launch Assist ™ или HLA® правопреемником настоящей заявки при использовании с транспортным средством 100 . Гидравлический привод / система зарядки 102 улавливает и сохраняет часть кинетической энергии транспортного средства в виде гидравлической жидкости под давлением. Накопленная гидравлическая энергия может быть преобразована обратно в механическую с помощью системы 102 гидравлического привода / зарядки, которая может использоваться для приведения в движение транспортного средства или питания других вспомогательных устройств транспортного средства.Например, накопленная гидравлическая энергия может использоваться для питания системы зарядки транспортного средства для зарядки аккумулятора, который подает питание на электродвигатель, например, который можно найти в электрическом или гибридном транспортном средстве. Такая компоновка более подробно обсуждается ниже. Более подробная схема гидравлического привода / системы зарядки , 102, , включая системы для использования накопленной энергии давления для питания системы зарядки аккумулятора, проиллюстрирована на фиг. 2A и 2B, и подробно обсуждается ниже.

Автомобиль 100 имеет четыре задних ведущих колеса 104 и два передних неприводных колеса 106 . В других иллюстративных вариантах осуществления все колеса могут быть ведущими. Более того, у транспортного средства может быть больше или меньше колес 100 . Функционально связанный с каждым из колес , 104, и , 106, может быть колесный тормоз обычного типа 108 . Предпочтительно, колесные тормоза , 108, являются частью общей электрогидравлической тормозной системы (EHB) хорошо известного типа и коммерчески доступной.

Транспортное средство 100 включает в себя систему привода транспортного средства, обычно обозначаемую 1 10 . Система привода транспортного средства , 110, включает в себя силовую установку транспортного средства 112 , трансмиссию 114 и систему гидравлического привода / зарядки 102 . Трансмиссия 114 оперативно связана с силовой установкой 112 и передает крутящий момент, создаваемый силовой установкой 112 , на колеса 104 . Трансмиссия , 114, также взаимодействует с гидроприводом / системой наддува 102 , как более подробно обсуждается ниже.Конкретный тип силовой установки , 112, и трансмиссии , 114, , а также детали их конструкции, а также компоновка системы привода , 110, могут быть изменены множеством способов. Например, будет понятно, что ссылки на «силовую установку» включают любой тип источника энергии или другой первичный двигатель, включая, но не ограничиваясь этим, двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель или их комбинацию. Наконец, хотя гидравлическая система привода / зарядки , 102, проиллюстрирована и описана в связи с системой привода транспортного средства , 110, , ее можно выгодно использовать с любым типом гидравлической системы привода / зарядки того типа, который проиллюстрирован и описан ниже, независимо от того, не такая система является частью транспортного средства.

Проходит назад от трансмиссии 114 , а также образует часть системы привода транспортного средства. 110 представляет собой приводную линию, обычно обозначаемую 116 . В проиллюстрированной системе , 110, и только в качестве примера приводная линия , 116, включает в себя передний ведущий вал , 118, , промежуточный ведущий вал (здесь не виден, но показан как элемент 202 на Фиг. 2B). ), задний ведущий вал 120 , межколесный дифференциал 122 , а также левый и правый валы заднего моста 124 и 126 .Трансмиссия 116 была проиллюстрирована и описана как включающая валы 118 , 202 , 120 , 124 и 126 в первую очередь для облегчения понимания всей системы привода транспортного средства 110 , а не способ ограничения. Например, валов может быть меньше или больше, и валы могут быть постоянно или выборочно соединены друг с другом посредством муфт.

Гидравлический привод / система зарядки 102 предназначена для накопления и высвобождения гидравлической энергии.Как в целом проиллюстрировано на фиг. 1, система гидравлического привода / зарядки 102 включает в себя насос-двигатель 130 для выборочного преобразования гидравлической энергии, хранящейся в форме жидкости высокого давления в резервуаре 138 , в механическую энергию, а также преобразования механической энергии, связанной с система привода 110 , и в частности привод 116 , на гидравлическую энергию. Раздаточная коробка 128 оперативно соединяет трансмиссию 116 с насос-двигателем 130 .Механическая энергия, связанная с трансмиссией 116 , передается через раздаточную коробку 128 на насос-двигатель 130 . Насос-двигатель , 130, преобразует механическую энергию в гидравлическую, сжимая гидравлическую жидкость низкого давления, подаваемую в насос-двигатель 130 из резервуара низкого давления 134 . Гидравлическая жидкость под давлением передается от насоса-мотора 130 в аккумулятор высокого давления 138 для хранения.Сохраненная энергия может быть преобразована обратно в механическую, пропуская гидравлическую жидкость высокого давления через насос-двигатель , 130, , который преобразует накопленную энергию в механическую энергию, которая может быть выведена из раздаточной коробки 128 . Гидравлическая жидкость низкого давления, выпущенная из насос-двигателя 130 , возвращается в резервуар низкого давления 134 для хранения. Торцевая крышка , 132, включает в себя различные клапаны и элементы управления для управления распределением гидравлической жидкости между резервуаром 134 низкого давления, насос-двигателем 130 и аккумулятором высокого давления 138 .Различные конструктивные и рабочие аспекты системы , 102, гидравлического привода / наддува более подробно обсуждаются ниже в связи с фиг. 2А и 2Б.

Как отмечалось ранее, силовая установка , 112, может включать в себя электродвигатель для выработки механической энергии для движения транспортного средства 100 . Питание для работы электродвигателя может подаваться от одной или нескольких батарей 111 . Работа электродвигателя истощает энергию, запасенную в батарее 111 , что требует периодической подзарядки батареи.Как показано на фиг. 1 (и более подробно показано на фиг. 2A и 2B) транспортное средство 100 может включать в себя систему зарядки аккумулятора 113 для выборочной зарядки аккумулятора 111 во время работы транспортного средства 100 . Система , 113, зарядки аккумулятора может включать в себя генератор , 115, или другой подходящий источник, вырабатывающий электрический ток, такой как генератор, для выработки необходимого электрического тока для зарядки аккумулятора 111 . Система зарядки батареи , 113, может также включать в себя различную известную электронику , 117, для надлежащего регулирования электрического тока для зарядки батареи , 111, , например, что может потребоваться для преобразования переменного тока в постоянный ток.Когда генератор , 115, или другое аналогичное устройство используется для генерации электрического тока, механическая энергия, необходимая для работы генератора , 115, , может подаваться от гидравлического привода / системы зарядки 102 .

Существуют различные устройства, с помощью которых энергия, накопленная в гидравлической системе привода / зарядки 102 , может передаваться на генератор 115 , два из которых показаны на фиг. 1 (и более подробно на фиг. 2A и 2B).Одна примерная компоновка заключается в подходящем соединении генератора 115 с выходом раздаточной коробки 128 , что позволяет передавать механическую энергию, вырабатываемую двигателем насоса 130 , через раздаточную коробку 128 на генератор 115 . Другая примерная компоновка заключается в обеспечении отдельного гидравлического двигателя 119 , с помощью которого можно питать генератор переменного тока 115 . Гидравлический двигатель 119 работает так же, как насос-двигатель 130 при работе в качестве двигателя.Энергия, накопленная в аккумуляторе высокого давления , 138, , преобразуется в механическую энергию путем пропускания гидравлической жидкости высокого давления через гидравлический двигатель 119 , который выдает крутящий момент для рабочего генератора 115 . Гидравлическая жидкость низкого давления, выходящая из гидравлического двигателя 119 , возвращается в резервуар низкого давления 134 для хранения. В целях наглядного удобства оба подхода к передаче энергии, накопленной в системе 102 гидравлического привода / зарядки, на генератор 115 , показаны на фиг.1 (а также более подробно на фиг. 2A и 2B), и следует понимать, что оба подхода не обязательно должны присутствовать в одной и той же системе, хотя они могут быть. Два примерных устройства могут использоваться независимо друг от друга или вместе в одной и той же системе в зависимости от требований к конструкции и производительности конкретного приложения. Также следует понимать, что два раскрытых устройства предназначены только для облегчения обсуждения и не являются ограничивающими.

Примерное устройство гидравлического привода / системы зарядки 102 более подробно проиллюстрировано на фиг.2А и 2Б. Более конкретно, фиг. 2A и 2B схематично иллюстрируют примерное расположение различных элементов системы , 102, гидравлического привода / зарядки и их физическое соотношение друг с другом. Как отмечено выше, раскрытая компоновка предназначена только для облегчения обсуждения, и компоновка не является ограничивающей. Более того, некоторые элементы могут быть добавлены или удалены без ущерба для соответствующей работы гидравлического привода / системы зарядки 102 . Фиг. 2A и 2B включают ряд датчиков, переключателей и соленоидов.

Со ссылкой на фиг. 1, 2 A и 2 B, гидравлический привод / система зарядки 102 включает раздаточную коробку 128 , гидростатический насос-двигатель 130 , торцевую крышку 132 , удерживающую нагнетательный насос 204 ( показано на фиг. 2A) и множество клапанных механизмов 222 , 232 , 239 , 242 , 246 и 258 , гидравлический двигатель 119 , резервуар низкого давления 134 , фильтр в сборе 136 и аккумулятор высокого давления 138 .Резервуар низкого давления 134 — это тип аккумулятора, но типа низкого давления, в отличие от аккумулятора высокого давления 138 . Таким образом, термины резервуар низкого давления и аккумулятор низкого давления используются как синонимы для элемента 134 . В более общем смысле, аккумулятор , 138, является примером устройства хранения высокого давления, тогда как резервуар , 134, является примером устройства хранения низкого давления. Поскольку используется резервуар, система 102 гидропривода является примером разомкнутой цепи.Патент США В US 6971232 показан пример закрытой системы, использующей аккумулятор, а не резервуар, открытый для атмосферного давления. Содержание патента США US 6971232 полностью включены в настоящий документ посредством ссылки. Для различных концепций, обсуждаемых ниже, может использоваться либо закрытая система, либо открытая система. Таким образом, общая схема гидравлического привода / системы зарядки , 102, , показанная на фигурах, является просто иллюстративной.

Хотя для удобства обсуждения различные компоненты проиллюстрированы имеющими определенные физические структуры, возможно, что любой или все компоненты находятся в пределах одной или подмножества структур.Просто в качестве примера, моторный насос 130 и гидравлический насос 119 могут быть встроены в торцевую крышку 132 . Кроме того, мотопомпа 130 , торцевая крышка 132 , раздаточная коробка 128 и гидравлический насос 119 могут быть расположены в одной конструкции. Более того, требуются не все компоненты или подкомпоненты (например, конкретный элемент). Например, хотя проиллюстрирован нагнетательный насос , 204, , на практике такой насос может не потребоваться ввиду двойного действия насос-двигателя , 130, , как обсуждается ниже.Аналогичным образом, нагнетательный насос может не потребоваться, если использовался закрытый аккумулятор низкого давления, а не резервуар низкого давления , 134, , работающий при атмосферном давлении.

Различные другие компоненты также могут не потребоваться в зависимости от подхода, используемого для передачи энергии, накопленной в системе гидравлического привода / зарядки 102 , на генератор 115 . Как отмечалось ранее, фиг. 2A иллюстрирует два отдельных подхода к передаче энергии между системой 102 гидравлического привода / зарядки и генератором 115 .Один подход предусматривает соответствующее соединение генератора 115 с раздаточной коробкой 128 , а другой включает обеспечение отдельного гидравлического двигателя 119 для питания генератора переменного тока 115 . Следует отметить, что в целях удобства иллюстрации два генератора , 115, , связанные с соответствующими подходами, показаны на фиг. 2А электрически подключен к общей батарее 111 . Однако следует понимать, что если оба подхода объединены в общую систему (хотя в этом нет необходимости), каждый генератор переменного тока также может быть электрически соединен с отдельными батареями.Если питание для рабочего генератора 115 поступает от раздаточной коробки 128 , гидравлический насос 119 и связанная с ним структура потока, включая регулирующий клапан 239 и трубопроводы 235 и 237 , могут не потребоваться. И наоборот, если питание для работающего генератора 115 обеспечивается гидравлическим насосом 119 , некоторые компоненты раздаточной коробки 128 могут не потребоваться, например вал генератора 211 , муфта генератора 209 и зубчатая передача . 227 .

В общих чертах, насос-двигатель 130 , гидравлический двигатель 119 и компоненты в торцевой крышке 132 обеспечивают гидравлические пути для движения гидравлической жидкости, такой как масло, между резервуаром низкого давления 134 и Аккумулятор высокого давления 138 . Как проиллюстрировано с использованием комбинации фиг. 1, 2 A и 2 B, раздаточная коробка 128 может включать в себя первый вал 206 , оперативно соединяющий гидравлический привод / систему зарядки 102 с системой привода транспортного средства 110 и генератором 115 .Вал 206 может быть механически соединен как с насосом-двигателем 130 , так и с нагнетательным насосом 204 . Муфта привода 208 и зубчатая передача 210 выборочно передают крутящий момент между валами 202 и 206 . Раздаточная коробка 128 может также включать вал генератора 211 , функционально соединяющий гидравлический привод / систему зарядки 102 с генератором 115 . Муфта генератора 209 и зубчатая передача 227 выборочно передают крутящий момент между валами 206 и 211 .Следует отметить, что муфта генератора 209 , зубчатая передача 227 и вал 211 могут не потребоваться, если раздаточная коробка 128 не используется для передачи механической энергии от насоса-двигателя 130 на генератор 115 , что может произойти, например, при использовании гидравлического двигателя 119 для питания генератора переменного тока 115 .

Насос-двигатель 130 используется для преобразования между механической энергией, связанной с различными валами, включая валы 206 , 202 и 211 , и гидравлической энергией, накопленной в виде давления в системе гидравлического привода / наддува. 102 .При нормальной работе гидропривода / системы зарядки 102 в режиме откачки механическая энергия сохраняется в виде гидравлической энергии. И наоборот, при нормальной работе гидравлического привода / системы зарядки , 102, в режиме двигателя или зарядки аккумулятора гидравлическая энергия преобразуется в механическую.

Обычно система привода 110 , включая гидравлический привод / систему зарядки 102 , работает в трех разных режимах в разное время. В первом режиме системы привода , 110, , называемом режимом регенерации или откачки (обычно происходящим в цикле замедления или торможения), транспортное средство замедляется, например, когда оператор сигнализирует об операции торможения.Кинетическая энергия транспортного средства затем приводит в действие насос-двигатель 130 в качестве насоса, перекачивая гидравлическую жидкость из резервуара низкого давления 134 в аккумулятор высокого давления 138 и снимая дополнительный крутящий момент с трансмиссии 116 . Хотя это и не обязательно, одно из преимуществ использования нагнетательного насоса 204 состоит в том, что он помогает предотвратить нежелательную кавитацию внутри насоса-двигателя 130 . В проиллюстрированной системе 100 энергия поступает от колес 104 в виде крутящего момента через полуоси 124 и 126 , через дифференциал 122 , а затем через валы 116 и 202 в раздаточную коробку 128 .В некоторых подходах колеса , 106, могут включать в себя соответствующие валы и связанные механизмы, позволяющие аналогичное восстановление кинетической энергии. Когда применяется приводная муфта 208 , энергия торможения передается через зубчатую передачу 210 на вал 206 и, наконец, на нагнетательный насос 204 и насос-двигатель 130 . Когда используется аккумулятор газообразного азота, жидкость сжимает газообразный азот в аккумуляторе , 138, и создает давление в гидравлической системе привода / зарядки 102 .При некоторых обстоятельствах может быть возможно провести восстановление режима откачки с использованием силовой установки 112 посредством трансмиссии 114 и вала 118 , также соединенного с приводным валом 202 .

Во втором режиме системы привода 110 , называемом режимом помощи при запуске или двигательным режимом (обычно происходящим в цикле ускорения), жидкость в аккумуляторе высокого давления , 138, дозируется для привода насоса-двигателя 130 , работающего как мотор.Насос-двигатель 130 передает крутящий момент на вал 206 , который передается через зубчатую передачу 210 , через задействованную ведущую муфту 208 , а затем через валы 206 , 120 , дифференциал 122 , полуоси 124 и 126 и, наконец, на колеса 104 . Моторный режим останавливается, когда большая часть давления сбрасывается из аккумулятора высокого давления 138 . Перед тем как снова начать движение, должна произойти регенерация аккумулятора высокого давления 138 с использованием режима откачки.

В третьем режиме системы привода 110 , называемом режимом заряда аккумулятора, который обычно возникает, когда транспортное средство не работает в цикле торможения (хотя это может происходить во время цикла торможения, когда аккумулятор высокого давления 138 обычно полностью под давлением) жидкость в гидроаккумуляторе высокого давления 138 дозируется либо в насос-двигатель 130 , либо в гидравлический двигатель 119 , в зависимости от того, используется ли раздаточная коробка 128 или гидравлический двигатель 119 для питания генератора 115 , при скорости потока, определяемой скоростью заряда батареи 111 .При использовании раздаточной коробки 127 для питания генератора переменного тока 115 насос-двигатель 130 передает крутящий момент на вал 206 , который передается через зубчатую передачу 210 , через муфту сцепления генератора 209 , а затем через вал 211 к генератору 115 . Генератор 115 вырабатывает электрический ток для зарядки аккумулятора 111 . При использовании гидравлического двигателя 119 для питания генератора переменного тока 115 крутящий момент, создаваемый гидравлическим двигателем 119 , передается через вал 229 на генератор переменного тока 115 .Режим зарядки аккумулятора прекращается, когда большая часть давления сбрасывается из аккумулятора высокого давления 138 . По крайней мере, частичная регенерация аккумулятора высокого давления , 138, с использованием режима откачки должна произойти, прежде чем зарядка аккумулятора может снова начаться.

Контроллер 140 , по крайней мере, частично управляет гидравлическим приводом / системой зарядки 102 . Контроллер , 140, принимает различные информационные входные данные, а затем к входным данным применяются эвристики, то есть логические правила или процессы.Затем генерируются выходные данные, которые влияют на работу гидравлического привода / системы зарядки 102 в контексте общей работы системы привода 110 и системы зарядки аккумулятора 113 транспортного средства 100 . Хотя проиллюстрирован отдельный контроллер , 140, , контроллер , 140, может быть включен в общий электронный блок управления (ЭБУ) транспортного средства или как часть ЭБУ, связанного с двигателем , 110, или трансмиссией , 114, , или некоторой их комбинацией.

Различные входы и выходы, связанные с гидравлическим приводом / системой зарядки 102 , которые используются контроллером 140 , показаны на фиг. 3. Для каждого из датчиков или переключателей, описанных и проиллюстрированных на фиг. 2A и 2B один и тот же переключатель или датчик показан на фиг. 3. Аналогичным образом для каждого из соленоидов, описанных и проиллюстрированных на фиг. 2A и 2B, соответствующий выходной сигнал контроллера , 140, также показан на фиг. 3. Как показано на фиг. 3, некоторые из входных данных, полученных контроллером , 140, от элементов, связанных с фиг.2A и 2B являются аналоговыми, а другие — цифровыми или временными. Точно так же некоторые выходы элементов, связанных с фиг. 2A и 2B имеют диапазон значений или пропорциональны по своей природе, в то время как другие являются двоичными по своей природе.

Кроме того, как показано на фиг. 3, когда отдельный электронный блок управления (ЭБУ) обменивается данными с другими ЭБУ в транспортном средстве 100 , контроллер 140 принимает входные сообщения из общей сети контроллеров транспортного средства (CAN) и передает выходные сообщения в CAN.Хорошо известным стандартом связи, определенным Обществом инженеров автомобильной промышленности (SAE), является SAE J1939 для связи на основе CAN. SAE J1587 — еще один возможный стандарт связи, который также можно использовать, но, как правило, он не такой надежный. Кроме того, могут использоваться другие стандарты связи, такие как ISO9141 K или другие известные стандарты. Терминология, связанная с различными входами, которая следует ниже, предоставляется в соответствии с J1939.

Примеры возможных сообщений CAN, которые могут быть введены в контроллер 140 , приведены в Таблице 1:

ТАБЛИЦА 1 Возможные входы сообщений Потребность водителя, двигатель — крутящий момент в процентах Требование водителя, двигатель — частота вращения двигателя Входная частота вращения колеса частота вращения вала Частота вращения выходного вала (TransShaftSpeed) Фактическое передаточное число Текущая передача Положение педали акселератора ABS активно Номинальное трение — крутящий момент в процентах Уровень заряда батареи

Потребность водителя, двигатель — крутящий момент в процентах Требование водителя, двигатель — частота вращения двигателя Скорость автомобиля на основе колес Скорость входного вала Скорость выходного вала ( TransShaftSpeed) Фактическое передаточное число Текущая передача Положение педали акселератора АБС активна Номинальное трение — крутящий момент в процентах Уровень заряда аккумулятора

Таблица 1

Примеры возможных сообщений CAN, которые могут выводиться с контроллера 140 , приведены в таблице 2:

ТАБЛИЦА 2 Может выводить сообщения Режимы управления с коррекцией Запрошенный крутящий момент Запрошенная скорость

Режимы управления с коррекцией Запрошенный крутящий момент Запрошенная скорость

Таблица 2

Вернемся к РИС.2A, узел фильтра , 136, включает в себя различные клапаны, в том числе коллектор фильтров , 212, , клапанный механизм , 213, и цифровой переключатель , 214, , который срабатывает только тогда, когда фильтр заполнен. Переключатель 214 узла фильтра 136 также показан на фиг. 3 как один из цифровых входов контроллера 140 . Предполагается, что различные узлы фильтров , 136, могут использоваться в гидравлической системе привода / зарядки 102 .Один примерный узел , 136, обсуждается в одновременно рассматриваемой заявке Ser. № 11 / 408,504, который является частичным продолжением заявки сер. № 10 / 828,590 и частичное продолжение Сер. № 10 / 624,805, все из которых полностью включены в настоящий документ.

Фильтр в сборе 136 сообщается с портом резервуара низкого давления 134 посредством трубопровода 215 , расположенного на стороне «низкого давления» гидравлического привода / системы зарядки 102 .В общем, трубопроводы, связанные со стороной «низкого давления», показаны пунктирными линиями между компонентами, в то время как трубопроводы, связанные со стороной «высокого давления», показаны сплошными линиями между компонентами. Внутренние трубопроводы, расположенные исключительно между элементами, составляющими компонент, показаны более жирным шрифтом и не обязательно являются частью стороны «высокого давления» или «низкого давления» системы. Часто они выборочно входят в ту или иную сторону.

Работа примерного узла фильтра , 136 в контексте системы гидравлического привода, такой как примерная система гидравлического привода / нагнетания 102 , обсуждается более подробно в U.С. Пат. US 6971232, содержание которого полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

На одной иллюстрации насос-двигатель 130 относится к типу переменного рабочего объема. Однако насос-двигатель , 130, может иметь множество типов конструкций, включая, помимо прочего, изогнутую ось, лопасть или радиальный поршень. На данной иллюстрации насос-двигатель , 130, является аксиально-поршневым. Он включает в себя наклонную шайбу 216 , содержащуюся в насосно-моторном блоке 217 , и два датчика положения перекоса 218 и 220 .Для изменения углового смещения наклонной шайбы насосно-моторный блок , 217, включает в себя некоторого рода средства изменения смещения, такие как, по меньшей мере, два сервопривода давления жидкости (ходовые цилиндры) типа, показанного на фиг. 2B и обозначен как 221 . Более подробная информация о гидроцилиндрах хода представлена ​​в патенте США No. № 7,076,946, который полностью включен в настоящий документ. Может использоваться любой из множества сервоприводов, и они не ограничиваются типом исполнительных механизмов, схематически представленных на фиг.2А и 2Б. Сервоприводы , 221, гидравлически связаны с выходами типичного электрогидравлического контроллера посредством трубопроводов , 219, , электрогидравлического контроллера, обозначенного как регулирующий клапан с перекосом 222 . Клапан перекоса 222 расположен внутри торцевой крышки 132 . Клапан управления наклонной скоростью 222 предназначен для передачи текучей среды под давлением из канала 225 на стороне «высокого давления» системы к сервоприводам 221 с использованием трубопроводов 219 в зависимости от ситуации для достижения желаемого угла и смещения. с наклонной шайбой , 216, , все из которых, как правило, хорошо известны специалистам в области насосов и двигателей, и особенно в области аксиально-поршневых насосов.Для управления работой соответствующих сервоприводов 221 регулирующий клапан 222 с наклонной скоростью включает в себя соленоид двигателя 224 и соленоид насоса 226 . Два соленоида управляются пропорционально контроллером 140 и используются для позиционирования наклонной шайбы 216 посредством клапана 222 и соответствующего сервопривода 221 , либо в положительном угловом смещении в двигательном режиме, либо в желателен режим заряда аккумулятора или при отрицательном угловом смещении, когда желателен режим откачки.Угловое смещение наклонной шайбы , 216, определяется либо датчиком положения , 218 , либо датчиком положения 220 , показания которого затем вводятся в контроллер 140 , как показано на фиг. 3. Обычно требуется только один датчик, другой датчик действует как резервный на случай выхода из строя другого датчика. Однако возможно, что оба датчика 218 и 220 могут использоваться вместе для обеспечения среднего определения углового смещения наклонной шайбы 216 .

Когда насос-двигатель 217 находится в нейтральном состоянии (что обычно бывает, когда транспортное средство не находится ни в режиме движения, ни в режиме зарядки аккумулятора, ни в режиме откачки), поток в гидравлическом приводе / зарядке практически отсутствует. система 102 между насосом-двигателем 130 и аккумуляторами 134 и 138 (хотя может быть поток между гидравлическим двигателем 119 и аккумуляторами 134 и 138 при эксплуатации транспортного средства в режиме заряда аккумулятора ).Однако, как хорошо известно, из-за предварительной зарядки на каждом из аккумуляторов , 134, и , 138, , гидропривод / система зарядки 102 остается «под давлением», даже когда насос-двигатель 217 находится в своем нейтральное состояние. Когда насос-моторный агрегат , 217, находится в нейтральном состоянии, в идеале наклонная шайба 216 имеет нулевое угловое смещение.

В дополнение к гидрораспределителю 222 , торцевая крышка 132 включает в себя узел клапана управления режимом 230 для выборочного управления потоком жидкости между гидроаккумуляторами 134 и 138 при работе в режиме откачки или привода , а также при работе в режиме заряда аккумулятора, когда раздаточная коробка 128, обеспечивает крутящий момент для привода генератора 115 .Узел клапана управления режимом 230 включает в себя клапан режима 232 . Функционально связанный с клапаном управления режимами , 232, , т.е. входящий в состав клапана управления режимами 234 , и управляющий клапан режима соленоидного типа 236 с двухпозиционным соленоидом 238 , выпускной Управляющий клапан режима сообщается с источником низкого давления (таким как резервуар 134 или просто стороной низкого давления гидравлического привода / системы зарядки 102 ) посредством трубопровода 240 .Работа примерного узла клапана режима , 230, в контексте системы гидравлического привода, такой как примерная система гидравлического привода / наддува 102 , обсуждается более подробно в патентах США No. US 6971232, содержание которого полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

Торцевая крышка 132 также включает запорный клапан 242 , который расположен последовательно в трубопроводе 243 между гидроаккумулятором 138 и регулирующим клапаном 222 высокого давления.Запорный клапан 242 предпочтительно представляет собой клапан тарельчатого типа, который приводится в действие соленоидом 244 . Каждый раз, когда приводится в действие насос-двигатель 130 , стопорный клапан 242 находится в положении «ВКЛ», то есть высокое давление свободно передается от аккумулятора высокого давления 138 к гидрораспределителю 222 через трубопровод 223 . Когда насос-двигатель , 130, отключается, стопорный клапан , 61, смещается пружиной в положение «ВЫКЛ», показанное на фиг.2A, в котором запорный клапан удерживает насос-двигатель 130 и регулирующий клапан 222 «изолированным» гидравлически от аккумулятора высокого давления 138 , так что аккумулятор высокого давления 138 не «просачивается» через перекос. регулирующий клапан при отключенном двигателе насоса 130 . Запорный клапан также обеспечивает управляющее давление для перепускного клапана 246 .

Ссылки в данном документе на систему гидравлического привода / зарядки 102 , находящуюся в состоянии «ВЫКЛ.», Будут пониматься как означающие и включающие в себя обе части рабочего цикла транспортного средства 100 , когда транспортное средство 100 не находится в режиме накачка-движение-зарядка. режим, а также те моменты, когда ТС 100 вообще не работает (состояние «двигатель выключен»).

Торцевая крышка 132 также имеет перепускной клапан 246 , который также может называться «разгрузочным» клапаном или «разгрузочным» клапаном, поскольку эти термины хорошо понятны в области вентиляции. Байпасный клапан 246 расположен между выпускным отверстием А насосно-моторного блока 217 на его входе и стороной «низкого давления» системы гидравлического привода на его выходе. Используется для «разгрузки» насос-мотора 130 .

Чтобы помочь определить уровень давления на стороне «высокого давления», например, в трубопроводе 248 , торцевая крышка 132 включает датчик 249 , показания которого вводятся в контроллер 140 , как показано на ИНЖИР.3. Датчик 249 может быть любого типа и не ограничивается аналоговым датчиком. Датчик 249 используется для измерения давления на выходе из порта A насоса-двигателя 130 .

Перепускной клапан 246 «разгружает» насос-двигатель 130 всякий раз, когда двигатель «выключен», то есть в трубопроводе 223 или в трубопроводе 248 отсутствует управляющее давление, так что насос-двигатель 130 не передает непреднамеренный крутящий момент на вал 202 .Чтобы разгрузить насос-двигатель 130 , байпасный пилот 250 с соответствующим управляемым соленоидом 252 оперативно соединен с перепускным клапаном 246 внутренним трубопроводом 256 . Байпасный пилот 250 выборочно разрешает байпасному клапану 246 открываться, тем самым сбрасывая давление со стороны «высокого давления» системы на сторону «низкого давления». Однако, когда гидравлический привод / система нагнетания 102 находится в рабочем состоянии, байпасный пилот 250 и связанный с ним соленоид 252 запрещают находящейся под давлением текучей среде проходить через перепускной клапан 246 , как хорошо известно.

Гидравлический привод / система зарядки 102 также включает в себя в торцевой крышке 132 предохранительный клапан, обычно обозначенный 258 , который, как показано на фиг. 2A, пружина смещена в закрытое положение. Клапан 258 показан как тарельчатый клапан. Вход предохранительного клапана 258 сообщается с трубопроводом 260 , который соединяет вход предохранительного клапана 258 с портом аккумулятора высокого давления 138 посредством трубопровода 223 и с впускным отверстием. клапана управления режимами 230 .Каждый раз, когда давление в трубопроводе , 260, превышает заданный максимум, предохранительный клапан , 258, смещается (перемещается «влево» на фиг. 2A) в положение, которое позволяет сообщаться от канала , 256, к каналу , 261, , т.е. на стороне «низкого давления» гидропривода / системы зарядки 102 .

Узел клапана перепуска заряда 262 , включая клапан перепуска заряда 263 , пилотный клапан перепуска заряда 264 и соленоид управляющего клапана перепуска заряда , 266 , показаны на фиг.2А, расположенный между трубопроводом низкого давления 270 и трубопроводом низкого давления 215 . Узел перепускного клапана нагнетания 262 закрыт посредством соленоида 266 во время операции откачки, так что жидкость, протекающая через нагнетательный насос 204 и насос-двигатель 130 , не просто возвращается обратно в резервуар низкого давления 134 без зарядки гидроаккумулятора 138 . Однако узел клапана обхода заряда , 262, открыт во время движения и зарядки аккумулятора, как показано на фиг.2А.

Аккумулятор высокого давления 138 показан как расположенный за пределами торцевой крышки 132 . Однако, как отмечалось выше, в некоторых случаях компоненты, такие как аккумулятор , 138, высокого давления, могут быть расположены в том же физическом корпусе или конструкции, что и обсуждаемые в отношении торцевой крышки 132 . Точно так же компоненты, физически расположенные внутри торцевой крышки , 132, , например, могут быть связаны с другими конструкциями, не препятствуя правильной работе гидравлической системы привода / зарядки , 102, .

Аккумулятор высокого давления 138 представляет собой завершение стороны «высокого давления» гидравлического привода / системы зарядки 102 вместе с трубопроводами 223 и 245 . Аккумулятор высокого давления , 138, включает в себя аккумуляторный блок высокого давления 280 , датчик уровня давления 282 и бесконтактный переключатель аккумулятора высокого давления 284 . Датчик 282 является аналоговым и используется для измерения давления, связанного с аккумуляторным блоком 280 или хранящегося в нем.Аккумулятор высокого давления , 138, исключительно в качестве примера является газовым. В конце типичного цикла замедления (режим откачки) аккумулятор высокого давления 280 заряжается до максимального давления в системе, обычно около 5000 фунтов на квадратный дюйм (PSI), но, возможно, даже выше.

Во время режимов движения и зарядки аккумулятора, когда жидкость, находящаяся под давлением в аккумуляторе , 138, , выпускается, может быть достигнута точка давления, при которой бесконтактный датчик высокого давления 284 генерирует цифровой сигнал, указывающий на закрытие аккумуляторного блока 280 , в результате чего дальнейший поток жидкости под давлением из гидроаккумулятора запрещен.Переключатель 284 также выборочно подает этот сигнал в качестве входа в контроллер 140 , как показано на фиг. 3. Как правило, переключатель 284 срабатывает только тогда, когда слишком много жидкости под давлением вышло из аккумуляторного блока 280 во время двигателя или режима зарядки аккумулятора, а давление внутри аккумуляторного блока резко упало до нуля. Это нежелательное состояние. И нечасто это происходит. Однако, когда это происходит, система , 102, гидравлического привода / зарядки использует событие, чтобы узнать, как предотвратить его повторение.Гидравлическое давление обязательно поддерживается в аккумуляторе , 138, , так что минимальное количество масла всегда остается в аккумуляторе высокого давления, и чтобы всегда было заданное минимальное давление наддува в обоих трубопроводах , 223, и 260 .

Аккумулятор или резервуар низкого давления 134 представляет собой окончание стороны «низкого давления» гидравлического привода / системы зарядки 102 вместе с трубопроводами 215 и 268 .Трубопровод 215 используется для подачи гидравлической жидкости в резервуар низкого давления 134 посредством узла фильтра 136 , в то время как трубопровод 268 представляет собой путь, по которому жидкость удаляется из резервуара, например, необходимый для заправки высокого давления. Накопитель давления 138 .

Когда элемент 134 представляет собой резервуар, как показано в примерной системе 102 , он включает в себя датчик уровня гидравлической жидкости 286 и датчик температуры гидравлической жидкости 288 .Датчики могут быть аналоговыми, цифровыми или любого типа, выполняющими требуемую функцию. В общем, тип датчиков, используемых в гидравлической системе привода / зарядки 102 , не предназначен для ограничения показанным. Уровень жидкости в резервуаре , 134, увеличивается по мере движения двигателя и зарядки аккумулятора и уменьшается по мере того, как насос удаляет жидкость из резервуара для перезарядки аккумулятора высокого давления 138 . Уровень жидкости также увеличивается, когда гидропривод / система зарядки 102 отключены.Обычно температура гидравлического датчика повышается по мере использования системы 102 гидравлического привода / зарядки, но на нее также влияют внешние условия окружающей среды, такие как температура окружающей среды.

Раздаточная коробка 128 и некоторые ее элементы были рассмотрены выше применительно к фиг. 1. Раздаточная коробка 128 представляет собой интерфейс между механическими частями системы привода транспортного средства 110 и системой зарядки аккумулятора 113 , а также системой гидравлического привода / зарядки 102 .Продолжая ссылаться на фиг. 2A и 2B, промежуточный вал 202 образует часть трансмиссии автомобиля 116 . Вал 202 выборочно включен в систему гидропривода / наддува 102 посредством муфты привода 208 . В проиллюстрированной системе приводная муфта , 208, приводится в действие пневматически посредством соленоида сцепления , 290 , образующего часть клапана сцепления , 292 , сигнал активации которого генерируется контроллером , 140, , как показано на фиг.3. Соответствующее подтверждение включения сцепления определяется с помощью цифрового датчика 294 сцепления, который вводится в контроллер 140 в качестве цифрового сигнала переключателя состояния раздаточной коробки. Зубчатая передача , 210, показана с использованием двухступенчатого редуктора, чтобы обеспечить соответствующий баланс между скоростью вращения и соответствующим крутящим моментом вала 206 , который подключен к насосно-моторному блоку , 217 и нагнетательному насосу 204 . Также могут использоваться другие передаточные числа в зависимости от желаемой компоновки и характера насосов.Вал 206 вращается выборочно. Он не всегда будет вращаться, даже если вращается вал 202 . С другой стороны, вал 206 может вращаться, даже если вал 202 не вращается. Муфта привода 208 и зубчатая передача 210 обеспечивают интерфейс между валами 202 и 206 .

Когда раздаточная коробка 128 используется для питания генератора переменного тока 115 , раздаточная коробка 128 может также включать вал генератора 211 , который механически соединяет вал 206 с входным валом генератора 115 .Вал 211 выборочно включен в систему гидропривода / наддува 102 через муфту генератора 209 . В проиллюстрированной системе муфта , 209, генератора переменного тока приводится в действие пневматически посредством соленоида сцепления , 231, , образующего часть клапана сцепления , 233, , сигнал активации которого генерируется контроллером , 140, , как показано на фиг. 3. Зубчатая передача 227 регулирует скорость вращения и выходной крутящий момент вала 206 в соответствии с эксплуатационными требованиями генератора 115 .Муфта генератора 209 и зубчатая передача 227 обеспечивают стык между валами 211 и 206 .

Для определения скорости вала 206 используется датчик скорости 296 . Скорость вала , 206, затем вводится как вход таймера в контроллер 140 , как показано на фиг. 3. Обычно скорость вала 206 измеряется в оборотах в минуту, хотя могут использоваться и другие единицы измерения.Датчик скорости , 296, обеспечивает другой механизм для определения включения сцепления 208 , даже если датчик 294 сцепления предполагает, что сцепление включено.

Как отмечалось ранее, гидравлический двигатель 119 может использоваться для питания генератора переменного тока 115 для зарядки аккумулятора 111 . Гидравлический двигатель 119 может быть оперативно соединен с входным валом 229 генератора 115 . При работе гидравлического привода / системы зарядки 102 в режиме зарядки аккумулятора гидравлическая жидкость высокого давления из аккумулятора высокого давления 138 дозируется в гидравлический двигатель 119 со скоростью потока, определяемой скоростью зарядки аккумулятора 111 .Гидравлический двигатель 119 создает крутящий момент, когда жидкость под высоким давлением проходит через двигатель. Вращающий момент передается через входной вал 229 на генератор 115 , который генерирует ток для зарядки аккумулятора 111 . Режим заряда батареи прекращается, когда большая часть давления в аккумуляторе высокого давления 138 была израсходована. Зарядка аккумулятора не может возобновиться с помощью гидравлического двигателя 119 до тех пор, пока аккумулятор высокого давления 138 не будет хотя бы частично регенерирован.Гидравлический двигатель 119 гидравлически соединен с аккумулятором низкого давления 134 через трубопровод 237 .

При использовании гидравлического двигателя 119 для питания генератора переменного тока 115 может быть предусмотрен 4-позиционный управляющий клапан с электромагнитным приводом 239 для выборочного распределения жидкости высокого давления между аккумулятором высокого давления 138 , гидравлическим двигателем 119 , и насос-мотор 130 . Регулирующий клапан 239 включает соленоид 241 , оперативно взаимодействующий с контроллером 140 .Регулирующий клапан 239 соединен по текучей среде с клапаном режима 232 и насосом-двигателем 130 через трубопроводы 223 и 248 , с гидравлическим двигателем 119 через трубопровод 235 и аккумулятором высокого давления 138 через канал 245 . Регулирующий клапан 239 включает четыре отдельных положения для выборочного распределения жидкости между насосом-двигателем 130 , гидравлическим насосом 119 и гидроаккумулятором высокого давления 138 .Первая позиция соединяет аккумулятор 280 с гидравлическим двигателем 190 . Регулирующий клапан 239 закрыт, когда находится во втором положении, тем самым предотвращая прохождение жидкости между аккумулятором 280 , насос-двигателем 230 и гидравлическим двигателем 119 . Третья позиция соединяет насос-двигатель 130 с аккумулятором 280 . Наконец, четвертая позиция соединяет насос-двигатель 130 с гидравлическим двигателем 119 .Следует понимать, что регулирующий клапан 119 может не потребоваться, если не используется гидравлический двигатель 119 для питания генератора переменного тока 115 , что может произойти, например, при использовании раздаточной коробки 128 для питания генератора переменного тока 115 . При таком сценарии трубопровод 245 может быть соединен непосредственно с трубопроводом 223 .

По-прежнему обращаясь к фиг. 2B, насосно-моторный блок , 217, включает порт (обозначенный «A»), который соединен с помощью трубопровода 248 уровня «высокого давления» с клапаном управления режимом 232 .Насос-моторный блок 217 также включает другой порт (обозначенный «B»), который посредством трубопровода «низкого давления» 270 сообщается по текучей среде с фильтрующим узлом 136 после прохождения через пилотный канал перепускания заряда. 264 и заправочный байпасный клапан 262 , а также в трубопровод «низкого давления» 215 .

Обычно, как показано соответствующими линиями со стрелками, связанными с потоком текучей среды на фиг. 2A и 2B для «нагнетания» и «движения», когда насосно-моторный блок , 217, находится в режиме откачки, порт A представляет собой выпускное отверстие под давлением (см. Стрелки в символе насоса на фиг.2B), а когда агрегат находится в двигательном режиме, порт A представляет собой впускной порт под давлением, а порт B — выпускной порт.

На этом этапе общая работа системы гидравлического привода во время обычного движения, зарядки аккумулятора и откачки будет обобщена со ссылкой на фиг. 2А и 2Б. В нижеследующем описании предполагается, что аккумулятор высокого давления , 138, уже заряжен сверх определенного минимального порогового давления, поскольку сначала проиллюстрирована типичная операция откачки.

Работа гидравлического привода / системы зарядки 102 может быть соответствующим образом адаптирована для удовлетворения постоянно меняющихся требований к характеристикам транспортного средства 100 и системы зарядки 113 . Например, если аккумулятор 111 заряжен только частично, жидкость под высоким давлением из регулятора высокого давления 138 может быть направлена ​​либо в насос-двигатель 130 (работает как двигатель с включенной муфтой генератора 209 ) или в гидравлический двигатель. 119 для работы генератора 115 для зарядки аккумулятора 111 .Если, с другой стороны, желательно обеспечить дополнительную мощность для ускорения транспортного средства 100 , жидкость из аккумулятора высокого давления 138 может быть направлена ​​в насос-двигатель 130 (работающий как двигатель с приводной муфтой 208 зацеплен), который преобразует накопленную энергию в крутящий момент, который может быть передан на трансмиссию 116 через зубчатую передачу 210 и вал 202 . Следует принимать во внимание, что фактическая конфигурация и работа гидравлического привода / системы зарядки 102 могут варьироваться в зависимости от конкретной конфигурации транспортного средства, в которое встроена система, и для получения желаемого баланса между характеристиками транспортного средства и характеристиками зарядки аккумулятора. .

Пример одной возможной стратегии управления для работы гидравлического привода / системы зарядки 102 при использовании раздаточной коробки 128 для питания генератора переменного тока 115 обобщен в таблице, показанной на фиг. 4. Как указано в таблице, эта конкретная примерная стратегия управления использует энергию торможения транспортного средства для перезарядки аккумулятора высокого давления 138 , когда давление ниже полного, независимо от уровня заряда аккумулятора 111 . Повторное нагнетание давления в гидроаккумуляторе 138 происходит при работе гидропривода / наддувной системы 102 в режиме откачки.Когда оператор транспортного средства начинает выполнять операцию торможения, которая представлена ​​на фиг. 3 относительно изображения тормозов транспортного средства 302 и соответствующего датчика тормоза 304 , показывающего степень запрошенного торможения в аналоговом формате, одним результатом является то, что ведущая муфта 208 приводится в действие с помощью клапана сцепления 292 посредством путь соленоида 290 , так что насос-двигатель 130 теперь сцеплен с системой трансмиссии 116 (т.е.е., к промежуточному ведущему валу 202 ).

После включения приводной муфты 208 контроллер 140 подает соответствующий командный сигнал на соленоид накачки 226 регулирующего клапана перекоса 222 , смещая наклонную шайбу 216 в «отрицательном» направлении, например что вращение промежуточной приводной линии 202 (когда транспортное средство движется в прямом направлении) заставляет насос-двигатель 217 и нагнетательный насос 204 перекачивать жидкость под давлением из порта A в трубопровод 248 .Жидкость вытягивается из резервуара низкого давления 134 по трубопроводу 268 и сначала проходит через нагнетательный насос 204 , прежде чем попасть в порт B насос-двигателя 217 по трубопроводу «низкого давления» 270 , куда попадает в насосный агрегат двигателя.

Смещение наклонной шайбы , 216, (и, следовательно, выход жидкости за один оборот трансмиссии 202 ) обычно пропорционально степени, с которой водитель транспортного средства нажимает педаль тормоза.Известно, как установить смещение наклонной шайбы , 216, пропорционально тормозному моменту, прикладываемому оператором, или смещению педали тормоза, поэтому дальнейшее обсуждение смещения наклонной шайбы , 216, не проводится. необходимо здесь.

С нагнетательным насосом 204 и насосно-моторным блоком 217 , работающим в режиме откачки, жидкость под давлением, передаваемая через трубопровод 248 , смещает тарельчатый элемент в клапане управления режимом 232 , так что жидкость под давлением течет в трубопровод 223 , и тем самым создает давление в аккумуляторе высокого давления 138 .В то же время канал , 260, также заполняется текучей средой под давлением, но поток текучей среды не проходит по этому каналу.

По завершении части замедления цикла торможения (режим накачки) оператор транспортного средства может отпустить педаль тормоза 302 , заставляя систему 102 гидропривода / наддува выйти из режима накачки. Вышеупомянутый процесс непрерывно повторяется в течение цикла торможения транспортного средства до тех пор, пока в гидроаккумуляторе , 138, высокого давления давление ниже полного.

Продолжая обращаться к таблице на фиг. 4, работа гидравлического привода / системы зарядки , 102, во время цикла торможения будет изменяться в зависимости от уровня заряда батареи 111 , когда аккумулятор высокого давления , 138, обычно полностью заряжен. В случаях, когда аккумулятор высокого давления 138 обычно полностью находится под давлением, а аккумулятор 111 менее чем полностью заряжен, энергия торможения, поглощаемая системой гидравлического привода / зарядки 102 во время цикла торможения транспортного средства, может использоваться для питания генератора переменного тока 115 для зарядки аккумулятора 111 , а не для дальнейшего повышения давления в аккумуляторе высокого давления 138 .Это достигается путем передачи крутящего момента от приводного вала 116 непосредственно на генератор 115 через зубчатую передачу 210 и 227 в раздаточной коробке 128 . Это изменение режима заряда аккумулятора может быть инициировано контроллером 140 , активирующим как ведущую муфту , 208, , так и муфту генератора 209 . Это позволяет передавать крутящий момент на валу 202 через шестерни 210 и 227 на вал 211 , подключенный к генератору переменного тока 115 .Чтобы избежать ненужной работы с жидкостью, присутствующей в гидравлической системе привода / нагнетания 102 , насос-моторный блок , 217, можно установить в нейтральное состояние. Муфта привода 208 и муфта генератора 209 отключаются в конце цикла торможения.

Одним из факторов, который может повлиять на работу гидравлического привода / системы зарядки 102 , когда он не работает в режиме торможения, является ускорение автомобиля. Требования к крутящему моменту транспортного средства 100 во время ускорения могут быть хорошим индикатором для определения скорости, с которой накопленная энергия в гидравлической системе привода / зарядки 102 преобразуется в механическую энергию для ускорения транспортного средства 100 .Гидравлическая система привода / зарядки , 102, способна обеспечивать высокий крутящий момент на низких скоростях, что может быть проблемой для других типов источников энергии, таких как электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания. Крутящий момент от гидравлического привода / системы 102 для привода транспортного средства 100 немедленно доступен при нулевой скорости из гидравлического давления, создаваемого во время торможения. Можно определить различные условия ускорения, чтобы описать изменяющиеся требования к крутящему моменту транспортного средства во время ускорения.Для целей обсуждения три условия ускорения: ускорение с низким крутящим моментом, ускорение с умеренным крутящим моментом и ускорение с высоким крутящим моментом обозначены на фиг. 4 и 5. На практике, однако, может быть определено различное количество условий ускорения в зависимости от конкретного применения. Значения крутящего момента для каждого определенного условия ускорения могут быть назначены на основе кривых применения и эффективности для гидравлического привода / системы зарядки 102 в сравнении с силовой установкой 112 .Как правило, активация режима движения во время ускорения с умеренным и высоким крутящим моментом была бы желательна для использования энергии, накопленной в системе 102 гидравлического привода / зарядки для приведения в движение транспортного средства 100 . Если, с другой стороны, требовался низкий крутящий момент, например, из-за низкой потребности в крутящем моменте от оператора транспортного средства, небольшого веса транспортного средства или ориентации транспортного средства 100 под уклон, силовая установка 112 может быть в состоянии эффективно разгонять транспортное средство 100 , оставляя гидравлическую систему привода / зарядки 102 доступной для передачи накопленной гидравлической энергии на аккумулятор 111 , таким образом опорожняя аккумулятор высокого давления 138 перед следующим циклом торможения.Эта передача энергии может происходить в условиях ускорения с низким крутящим моментом, например, а также при эксплуатации транспортного средства , 100, на постоянной скорости (например, при движении накатом).

Продолжая обращаться к таблице на фиг. 4, когда транспортное средство 100 работает в условиях, отличных от торможения, таких как ускорение, движение накатом или при остановке, гидравлическая система привода / зарядки 102 будет отключена, когда давление в аккумуляторе высокого давления 138 падает ниже определенного уровня.На это состояние указывает бесконтактный переключатель 284 , генерирующий сигнал, указывающий на закрытие аккумулятора 280 , в результате чего поток жидкости под давлением из аккумулятора , 138, запрещен. С другой стороны, если давление в аккумуляторе высокого давления , 138, выше минимального уровня, работа гидравлического привода / системы зарядки , 102, будет зависеть от уровня заряда аккумулятора , 111, . Если, например, аккумулятор 11 частично заряжен, а транспортное средство 100 работает при ускорении с низким крутящим моментом, постоянной скорости, выбегом или остановке, будет активирован режим зарядки аккумулятора системы гидравлического привода / зарядки 102 .

В режиме зарядки аккумулятора наклонная шайба 216 расположена под углом, противоположным тому, который имел место, когда установка находилась в режиме откачки (т. Е. Наклонная шайба 216 перемещается «по центру» к положительный угловой наклон). Когда насос-моторный блок 217 находится в режиме зарядки аккумулятора, наклонная шайба 216 смещается таким образом, что поток через насос-моторный блок 217 (из порта A в порт B) заставляет насос-моторный блок работать передать крутящий момент на вал генератора 211 .Только в качестве примера регулирующий клапан , 222, перекоса сконструирован таким образом, что текучая среда под давлением всегда может течь из трубопровода 248 в трубопровод 223 (то есть в режиме откачки). Однако только когда пилотный клапан режима 236 получает соответствующий входной сигнал на свой соленоид, появляется соответствующий пилотный сигнал на соленоид 238 . Пилотный сигнал способствует открытию тарельчатого элемента клапана режима , 232, , чтобы обеспечить относительно неограниченный поток жидкости высокого давления из аккумулятора высокого давления 138 через трубопроводы 223 , а затем через трубопровод 248 в порт. A (впускной канал в моторном режиме) насосно-моторного агрегата 217 .

Энергия, запасенная в жидкости под высоким давлением, передается через насос-двигатель 217 на вращающийся вал 206 . Энергия передается механически через зубчатую передачу 227 на вал генератора 211 при включении муфты генератора 209 . Затем энергия передается на генератор 115 для зарядки аккумулятора 111 .

Жидкость «низкого давления» выходит из насосно-моторного агрегата через порт B в трубопровод 270 .Затем он проходит через узел перепускного клапана заправки 262 , который был открыт в отличие от его состояния во время откачки, и в трубопровод 215 , где затем проходит через узел фильтра 136 и в резервуар низкого давления 134 .

Если обратиться к таблице на фиг. 4, если аккумулятор 111 частично заряжен и транспортное средство 100 работает при умеренном или высоком ускорении крутящего момента, режим зарядки аккумулятора деактивируется и активируется автомобильный режим.В моторном режиме наклонная шайба , 216, расположена под углом, противоположным тому, который имел место, когда установка находилась в режиме откачки (т. Е. Наклонная шайба , 216, переходит от центра к положительному угловому углу ). Когда насос-моторный блок 217 находится в двигательном режиме, наклонная шайба 216 смещается таким образом, что поток через насос-моторный блок 217 (из порта A в порт B) заставляет насос-моторный блок передавать крутящий момент на валу 202 трансмиссии, стремящийся привести в движение промежуточный вал 202 системы трансмиссии 110 в направлении, соответствующем тому же движению вперед, в котором транспортное средство уже задействовано.Только в качестве примера, регулирующий клапан 222 перекоса сконструирован таким образом, что текучая среда под давлением всегда может течь из трубопровода 248 в трубопровод 223 (то есть в режиме откачки). Однако только когда пилотный клапан режима 236 получает соответствующий входной сигнал на свой соленоид, появляется соответствующий пилотный сигнал на соленоид 238 . Управляющий сигнал способствует открытию тарельчатого элемента клапана режима , 232, , чтобы обеспечить относительно неограниченный поток жидкости высокого давления из аккумулятора высокого давления 138 через трубопровод 223 , а затем через трубопровод 248 в порт A (впускной канал в моторном режиме) насосно-моторного агрегата 217 .

Энергия, запасенная в жидкости под высоким давлением, передается через насос-двигатель 217 на вращающийся вал 206 . Энергия передается механически через зубчатую передачу 210 и на промежуточный вал 202 при включении ведущей муфты 208 . Затем энергия передается по системе привода 110 на колеса 104 .

Продолжая обращаться к таблице на фиг. 4, ускорение транспортного средства 100 или его работа на постоянной скорости с полностью заряженной батареей 111 и полностью герметизированным аккумулятором высокого давления 138 заставляет контроллер 140 активировать режим движения для передачи накопленной энергии в систему привода 110 для приведения в движение транспортного средства.Работа гидропривода / системы зарядки , 102, в моторном режиме происходит, как описано ранее, и, таким образом, никаких дополнительных уточнений не требуется. Моторный режим отключается, когда автомобиль 100 прекращает ускорение или больше не работает с постоянной скоростью.

Пример возможной стратегии управления для работы гидравлического привода / системы зарядки 102 при использовании гидравлического двигателя 119 для питания генератора переменного тока 115 кратко изложен в таблице, показанной на фиг.5. Как указано в таблице, в этой примерной стратегии управления также используется энергия торможения транспортного средства для перезарядки аккумулятора высокого давления 138 , когда давление ниже полного, независимо от уровня заряда аккумулятора 111 . Восстановление давления в аккумуляторе , 138, высокого давления влечет за собой приведение в действие системы , 102, гидравлического привода / зарядки в режиме откачки способом, ранее описанным выше в отношении стратегии управления, обобщенной на фиг. 5. По завершении части замедления цикла торможения (режим накачки) оператор транспортного средства может отпустить педаль тормоза , 302, , заставляя систему гидравлического привода / зарядки выйти из режима накачки.Вышеупомянутый процесс непрерывно повторяется во время цикла торможения транспортного средства до тех пор, пока в гидроаккумуляторе высокого давления давление ниже полного.

Продолжая обращаться к таблице на фиг. 5, работа гидравлического привода / системы зарядки , 102, во время цикла торможения может изменяться в зависимости от уровня заряда батареи 111 , когда аккумулятор высокого давления , 138, обычно полностью находится под давлением. В случаях, когда аккумулятор высокого давления 138 обычно полностью находится под давлением, а аккумулятор 111 менее чем полностью заряжен, энергия, поглощаемая гидравлическим приводом / системой зарядки 102 во время цикла торможения транспортного средства, может использоваться для питания генератора переменного тока 115 заряжает аккумулятор 111 , а не нагнетает давление в аккумуляторе высокого давления 138 .Это выполняется контроллером 140 , активирующим режим откачки, как описано выше, но вместо направления жидкости высокого давления от блока насоса с двигателем 217 к аккумулятору высокого давления , 138 , контроллер 140 вызывает соленоид 241 , чтобы установить регулирующий клапан 239 , чтобы перекачать жидкость под высоким давлением в гидравлический двигатель 119 по трубопроводу 235 . Крутящий момент, создаваемый гидравлическим двигателем 119 , используется для питания генератора переменного тока 115 для зарядки аккумулятора 111 .Режим откачки прекращается в конце цикла торможения.

Продолжая ссылаться на таблицу на фиг. 5, когда транспортное средство 100 работает в условиях, отличных от торможения, таких как ускорение, движение по инерции или при остановке, гидравлическая система привода / зарядки 102 будет отключена, когда давление в аккумуляторе высокого давления 138 падает ниже определенного уровня. Как описано ранее, на это состояние указывает бесконтактный переключатель 284 , генерирующий сигнал, указывающий на закрытие аккумулятора , 280, , в результате чего поток текучей среды под давлением из аккумулятора , 138, запрещен.Если, с другой стороны, давление в аккумуляторе высокого давления , 138, выше минимального уровня, работа гидравлического привода / системы зарядки 102 будет зависеть от уровня заряда аккумулятора , 111, . Например, если аккумулятор 111 частично заряжен, а транспортное средство 100 работает при ускорении с низким крутящим моментом, постоянной скорости, выбегом или на остановке, будет активирован режим зарядки аккумулятора.

В режиме зарядки аккумулятора соленоид 241 регулирует регулирующий клапан 239 для направления жидкости высокого давления из аккумулятора высокого давления 138 через трубопровод 235 к гидравлическому двигателю 119 .Крутящий момент, создаваемый гидравлическим двигателем 119 , передается через вал генератора 229 на генератор 115 для зарядки аккумулятора 111 . Жидкость «низкого давления» выходит из гидравлического двигателя 119 в трубопровод 237 . Затем жидкость проходит через трубопровод 270 и узел байпасного клапана 262 , который был открыт в отличие от его состояния во время перекачки, и в трубопровод 215 , где он затем проходит через узел фильтра 136 и в резервуар низкого давления 134 .

Если обратиться к таблице на фиг. 5, если аккумулятор 111 частично заряжен, а транспортное средство 100 работает при умеренном или высоком крутящем ускорении, режим заряда аккумулятора деактивируется и режим движения активируется таким же образом, как описано выше в отношении фиг. 4. Работа в моторном режиме приведет к тому, что насос-моторный блок 217 будет передавать крутящий момент на вал трансмиссии 202 , стремясь приводить в движение промежуточный вал 202 системы трансмиссии 110 в направлении, соответствующем то же движение вперед, в котором уже задействован автомобиль.Энергия, запасенная в жидкости под высоким давлением, передается через насос-двигатель 217 на вращающийся вал 206 . Энергия передается механически через зубчатую передачу 210 и на промежуточный вал 202 при включении ведущей муфты 208 . Затем энергия передается по системе привода 110 на колеса 104 .

Продолжая обращаться к таблице на фиг. 5, ускорение транспортного средства 100 или управление транспортным средством с постоянной скоростью, когда аккумулятор 111 полностью заряжен, а аккумулятор высокого давления 138 полностью находится под давлением, заставляет контроллер 140 активировать режим движения для передачи энергии, накопленной в гидравлическом приводе / система зарядки 102 для привода системы 110 для приведения в движение транспортного средства.Работа системы , 102, гидравлического привода / зарядки в двигательном режиме осуществляется способом, описанным выше со ссылкой на фиг. 4. Энергия, запасенная в жидкости под высоким давлением, передается через насос-двигатель 217 на вращающийся вал 206 . Энергия механически передается через зубчатую передачу 210 на промежуточный вал 202 при включении ведущей муфты 208 . Затем энергия передается по системе привода 110 на колеса 104 .Моторный режим отключается, когда автомобиль 100 прекращает ускорение или больше не работает с постоянной скоростью.

Что касается процессов, систем, методов, эвристики и т. Д., Описанных здесь, следует понимать, что, хотя шаги таких процессов и т. Д. Были описаны как происходящие в соответствии с определенной упорядоченной последовательностью, такие процессы могут быть выполняются с описанными шагами, выполняемыми в порядке, отличном от порядка, описанного в данном документе. Кроме того, следует понимать, что определенные этапы могут выполняться одновременно, что могут быть добавлены другие этапы или что определенные этапы, описанные в данном документе, могут быть опущены.Другими словами, описание процессов в данном документе предоставлено с целью иллюстрации определенных вариантов осуществления и никоим образом не должно толковаться как ограничение заявленного изобретения.

Следует понимать, что приведенное выше описание предназначено для иллюстрации, а не для ограничения. Многие варианты осуществления и применения, отличные от представленных примеров, будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения вышеприведенного описания. Объем изобретения должен определяться не со ссылкой на приведенное выше описание, а вместо этого должен определяться со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения вместе с полным объемом эквивалентов, на которые такая формула изобретения имеет право.Ожидается и предполагается, что будущие разработки будут происходить в обсуждаемых здесь областях техники, и что раскрытые системы и способы будут включены в такие будущие варианты осуществления.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *