CN203713869U - 智能化汽车能量回收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能化的汽车能量回收系统，回收系统采用外置模块化的组成结构，分为能量回收控制模块和能量存储模块，能量回收控制模块和能量存储模块之间通过大功率电缆和控制电缆连接；能量回收控制模块包括汽车状态采集模块、CPU控制模块、DC/DC能量输出模块、发电机控制单元；而能量存储模块由能量存储单元和电压控制电路构成；能量回收系统各个单元或模块之间通过工业控制总线连接。在保证汽车安全行驶的条件下，本实用新型能提高能量回收深度，将节油效率提高到6%-10%的水平。可以把车辆在怠速时多余的能量进行回收；从而一定程度上提高汽车的制动效能，降低刹车系统的磨损，减轻机械系统的磨损。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽车能量回收系统，更具体的说是涉及一种可以用于普通汽车上的能量回收系统。
背景技术
普通汽车的发电机和发动机之间是固定持续驱动的，那么在汽车在运行中就造成不合理的动力损耗，而且汽车在怠速过程中，动力有一部分是白白损耗掉的。国外某些知名汽车生产公司（例如宝马公司）已经开始研究并使用能量回收装置进行节油的系统，由于其仅靠调节发电机电压高低的方式，而且对相关部件-汽车电瓶要求高，回收效率效低，只有3%左右。
实用新型内容
本实用新型解决至少以下四个问题之一：1、无法回收汽车刹车时的损耗能量；2、无法减轻汽车加速时发动机的负载；3、无法回收汽车怠速时的动力损失；4、能量回收效率低。
为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种智能化的汽车能量回收系统，上述的回收系统采用外置模块化的组成结构，分为能量回收控制模块和能量存储模块，上述的能量回收控制模块和能量存储模块之间通过大功率电缆和控制电缆连接；上述的能量回收控制模块包括汽车状态采集模块、CPU控制模块、DC/DC能量输出模块、发电机控制单元；而上述的能量存储模块由能量存储单元和电压控制电路构成；上述的能量回收系统各个单元或模块之间通过工业控制总线连接。
作为优选，上述的汽车状态采集单元与汽车发电机连接，汽车状态采集单元负责采集包括汽车的油门、刹车、行驶速度、发电机电压、电瓶电压、汽车电压状态等数据；上述的CPU控制单元与汽车状态采集单元通过采集总线连接；上述的CPU控制单元同时还通过控制总线与DC/DC能量输出单元、汽车供电系统、比例式电子刹车控制单元、发电机控制单元分别连接；上述的汽车发电机同时还与比例式电子刹车控制单元连接，上述的比例式电子刹车控制单元再与储能单元、DC/DC能量输出单元和汽车供电系统依次连接；上述的CPU控制单元根据汽车状态采集单元采集的数据判断汽车行驶状态，然后CPU控制单元去控制包括发电机的启停、能量存储单元的能量回收、电压转换输出单元的电压输出等。
本实用新型改变了汽车发动机和发电机之间原来的持续驱动模式，改为即时驱动模式。即：在汽车行驶过程中，当踩下油门加速时，控制模块切断汽车发电机的负荷，以减轻发动机的阻力，降低油耗，整车供电由储能模块输出。当刹车踩下油门时，能量回收控制模块加大发电机的负荷，并根据刹车力度和行驶速度采用不同的负载设定，即比例式电子刹车模式，将汽车刹车时的部分动能存储到能量存储模块，供汽车在其他状态时使用。通过这种对发电机即时驱动模式，将原来白白浪费掉的制动动能得以部分有效利用。
作为优选，上述的汽车状态采集单元包括A/D转换芯片AD292和数字接口芯片74HC245，并且由A/D转换芯片AD292采集数据，然后通过数字接口芯片74HC245和CPU控制单元相连。
作为优选，CPU控制单元包括MCF51JM128 微处理器，通过LC4128逻辑门阵列芯片和CAN接口控制芯片相、发电机控制单元相连；上述的发电机控制单元包括大功率继电器和尖峰杂波吸收电路。
作为优选，上述的DC/DC电压转换输出单元包括LM2597电源控制芯片；其中LM2597电源控制芯片和CPU控制单元连接，由CPU控制DC/DC芯片的启动。
作为优选，上述的比例式电子刹车控制单元由MPU P87LPC768S、大功率继电器管及其驱动运放LM358构成，大功率继电器和储能单元连接。
作为优选，上述的能量存储单元由超级电容阵列及电压控制电路构成，电压控制电路包括了TL431电压基准芯片和大功率VMOS管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括如下几点之一：
1. 在保证汽车安全行驶的条件下，提高能量回收深度，将节油效率提高到6%-10%的水平。
2. 能在车辆减速和加速过程中进行能量转换，可以把车辆在怠速时多余的能量进行回收；从而一定程度上提高汽车的制动效能，降低刹车系统的磨损。
3. 减轻机械系统的磨损，提高驾驶动感和音响系统听感。
4. 优化汽车供电系统，类似汽车整流器的功能，使车载电源更加纯净，增加电源的瞬时输出功率，改善汽车电路系统的运行性能和稳定性，提高点火效率和点火能量，一定程度上提升汽车动力。
5. 减少电瓶在汽车启动过程中的放电电流及放电次数，解决冬天着火困难，提高电瓶寿命，降低汽车点火时对车载电器的冲击。
6. 提供整车电压检测并能提前提前告警、预防汽车电路故障的发生。
7. 根据发电机功率的大小：1000瓦（100A）—2000瓦（150A），采用不同的刹车电流限定；更据汽车的转速和速度的不同决定不同的电子刹车功率。
8. 全部采用工业级的设计标准和规范，确保系统稳定可靠。
附图说明
图1为本实用新型系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
如图1所示，上述的智能化汽车能量回收系统汽车状态采集单元与汽车发电机连接，汽车状态采集单元负责采集包括汽车的油门、刹车、行驶速度、发电机电压、电瓶电压、汽车电压状态；上述的CPU控制单元与汽车状态采集单元通过采集总线连接；上述的CPU控制单元同时还通过控制总线与DC/DC能量输出单元、汽车供电系统、比例式电子刹车控制单元、发电机控制单元分别连接；上述的汽车发电机同时还与比例式电子刹车控制单元连接，上述的比例式电子刹车控制单元再与储能单元、DC/DC能量输出单元和汽车供电系统依次连接；上述的CPU控制单元根据汽车状态采集单元采集的数据判断汽车行驶状态，然后CPU控制单元去控制包括发电机的启停、能量存储单元的能量回收、电压转换输出单元的电压输出等。
在本实施例中，上述的汽车状态采集单元由A/D转换芯片AD292采集数据，然后通过数字接口芯片74HC245和CPU控制单元相连。CPU控制单元MCF51JM128微处理器通过LC4128逻辑门阵列芯片和CAN接口控制芯片相连、发电机控制单元相连；上述的发电机控制单元包括大功率继电器和尖峰杂波吸收电路；上述的DC/DC电压转换输出单元由LM2597电源控制芯片及大功率MOS管、外围控制电路构成。
在本实施例中，上述的智能化汽车能量回收系统中的能量存储单元由超级电容阵列及电压控制电路构成，电压控制电路包括了TL431电压基准芯片和大功率VMOS管。
在本实施例中，上述的智能化汽车能量回收系统,比例式电子负载设定功能由MPU P87LPC768S、采样电阻、运放LM358、大功率VMOS管及驱动电路构成。
在本实施例中，采集电路将采集到的状态信息通过数据总线送到CPU单元，CPU单元对汽车行驶状态及驾驶动作做出判断，将命令通过控制总线送到比例式刹车单元，能量回收单元，DC/DC变换单元，发电机控制单元。
在本实施例中，上述的智能化汽车能量回收系统，在汽车启动时，利用能量储存单元的超级电容内阻低，瞬时输出电流大的特点，加大启动功率。保证汽车即便是在冬天也能一次启动成功，降低启动时对电瓶的冲击，延长电瓶使用寿命。
在本实施例中，能量储存单元采用了大容量超级电容，能量回收深度大，可以达到75%的回收深度，反复循环无损耗，无记忆效应，寿命长的特点。克服了采用电瓶存储回收深度低，影响使用寿命的问题。
在本实施例中，系统在安装上不对原车的电路和机械结构做任何改动，从而不会对原车的行驶安全和整车性能造成隐患。该能量回收系统不仅能用在现存的以燃油为动力的车辆，而且可以通过模块化的方式内置在新设计的汽车系统中，使大量的以燃油为驱动的汽车，实现有效的能量回收，降低能耗，改善燃油经济性，节能减排，提高汽车的制动效能，降低磨损，充分利用汽车的每一滴汽油。具体来说而我们采用的控制方式可适应任何普通汽车，通过上面几个方面的控制措施，总体回收效率可达到10%左右。
如上所述即为本实用新型的实施例。本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能化汽车能量回收系统 ，其特征在于：所述的回收系统采用外置模块化的组成结构，分为能量回收控制模块和能量存储模块，所述的能量回收控制模块和能量存储模块之间通过大功率电缆和控制电缆连接；所述的能量回收控制模块包括汽车状态采集模块、CPU控制模块、DC/DC能量输出模块、发电机控制单元；而所述的能量存储模块由能量存储单元和电压控制电路构成；所述的能量回收系统各个单元或模块之间通过工业控制总线连接。
2.根据权利要求1所述的智能化汽车能量回收系统，其特征在于：所述的汽车状态采集单元与汽车发电机连接，汽车状态采集单元负责采集包括汽车的油门、刹车、行驶速度、发电机电压、电瓶电压、汽车电压状态；所述的CPU控制单元与汽车状态采集单元通过采集总线连接；所述的CPU控制单元同时还通过控制总线与DC/DC能量输出单元、汽车供电系统、比例式电子刹车控制单元、发电机控制单元分别连接；所述的汽车发电机同时还与比例式电子刹车控制单元连接，所述的比例式电子刹车控制单元再与储能单元、DC/DC能量输出单元和汽车供电系统依次连接。
3.根据权利要求1或2所述的智能化汽车能量回收系统，其特征在于：所述的汽车状态采集单元包括A/D转换芯片AD292和数字接口芯片74HC245，并且由A/D转换芯片AD292采集数据，然后通过数字接口芯片74HC245和CPU控制单元相连。
4.根据权利要求1或2所述的智能化汽车能量回收系统，其特征在于：所述的CPU控制单元包括MCF51JM128 微处理器，通过LC4128逻辑门阵列芯片和CAN接口控制芯片相、发电机控制单元相连；所述的发电机控制单元包括大功率继电器和尖峰杂波吸收电路。
5.根据权利要求1或2所述的智能化汽车能量回收系统，其特征在于：所述的DC/DC电压转换输出单元包括LM2597电源控制芯片；其中LM2597电源控制芯片和CPU控制单元连接，由CPU控制DC/DC芯片的启动。
6.根据权利要求2所述的智能化汽车能量回收系统，其特征在于：所述的比例式电子刹车控制单元由MPU P87LPC768S、大功率继电器管及其驱动运放LM358构成，大功率继电器和储能单元连接。
7.根据权利要求1或2所述的智能化汽车能量回收系统，其特征在于：所述的能量存储单元由超级电容阵列及电压控制电路构成，电压控制电路包括了TL431电压基准芯片和大功率VMOS管。
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