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公交车 制动 能量 回收 系统 设计

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目录1绪论11.1研究背景和意义11.2国内外制动能量回收利用研究状况21.3液压储能的特点31.4本文研究的主要内容42制动能量回收利用总体方案42.1概述42.2不同储能方式简析52.2.1飞轮储能式52.2.2蓄电池储能式62.2.3液压储能式72.3象牌城市客车(SXC6105G5)主要技术参数表92.4系统驱动方式的选择92.4.1串联式系统102.4.2并联式系统102.4.3混联式系统112.5系统实现的技术关键122.6能量回收系统方案结构设计122.6.1能量回收系统结构设计122.6.2系统工作过程分析132.6.3系统控制策略143液压系统设计153.1液压系统总体方案及工作原理153.2液压系统主要参数的确定173.2.1液压系统工作压力173.2.2蓄能器有关参数的计算183.2.3变量泵/马达排量的计算213.3液压元件的选择233.3.1蓄能器233.3.2泵/马达243.3.3油管及其他辅助装置253.3.4液压阀263.3.5压力传感器273.4能量转化分析283.4.1可回收能量的计算283.4.3变量泵-马达可提供的扭矩计算294动力传动装置的设计304.1设计方案说明304.2公交车的动力传递过程314.3机械连接设计314.3.1取力接口的选择314.3.2动力传递设计324.3.3电磁离合器的选择334.3.4分动器的选择344.4液压储能装置355结论与展望37参考文献38致谢39附录A 实物图40附录B CAD图纸41汽车制动能量回收利用装置设计（机械液压）1绪论1.1研究背景和意义进入21世纪以来,人类对能源特别是对石油能源的需求越来越大,而现阶段汽车是石油能源的一大消费点，根据世界汽车组织发布的最新统计数据：2013年上半年全球汽车产量为43546991辆，当中乘用车32574703辆，商用车10972288辆；经过简单的估算，全球每天消耗石油量已达7100万桶。而且随着经济的发展，发展中国家的崛起，全球汽车的产量将会持续增长，对石油能源的需求将会越来越多。在2005年，根据BP公司统计资料表明，全球已探测到的石油储量大概为11886亿桶，按目前的开采进展，这些石油储备只够人类使用四十年左右。我们都知道石油是工业的血液，石油对经济的发展至关重要，耗完石油的时代对社会的发展的负面效果将是很严重的。汽车作为石油资源的最大消费点，如果能对汽车的制动能量进行回收利用将会对能源节约方面作出很大贡献。我国是个人口大国，虽然资源丰富，但人均水平很低。当代我国又是处于以连续10年都以GDP10%左右的速度高速发展的，而我们知道我国的高速发展是以能源快速消耗为代价。如何在兼顾经济高速发展又能提高能源的利用效率是我国需要重视的问题。所以如果能把汽车的制动能量进行回收利用将会对我国的石油能源问题产生积极的影响。另外，当代社会人们的生活质量不断提高，但由于人类对地球的一些人为改造，造成了一系列的环境问题。而机动车辆运行对环境的影响主要有大气污染和噪声污染。在世界卫生组织确认的6类大气污染物质：一氧化碳、铅、二氧化氨、悬浮颗粒物（包括尘土、烟灰、烟雾和烟尘)、二氧化硫和对流层臭氧及温室气体中，机动车辆污染物排放主要有其中5项。城市噪声的污染主要来自于机动车。根据美国EPA1994年公布的资料，在大气污染中61.3%的一氧化碳来自于汽车；31.9%的二氧化氮来自汽车；28.3%铅来自于汽车；1.4%的二氧化碳来自汽车；0.7%的悬浮颗物来自汽车。汽车间接的说也是造成污染环境凶手之一，造成的灾害，如温室效应、酸雨等等。世界有些沿海地区的海平面每年都在上升。有些地区的人们已经不得不因为海水的上涨而离别他们的家园。酸雨的危害同样严重，全球每年因酸雨而被破坏的森林数量也是让人触目惊心。随着环保问题越来越受到人们的重视，而汽车产业又是在一个国家的经济中扮演着砥柱中流的角色，每年全球的汽车产量都在迅速地增长。所以如何实现汽车的节能环保是汽车产业的发展方向。所以对汽车能量回收利用，减少汽车尾气的排放对环境的保护很重要。我国由于人口压力，在城市发展中人口越来越密集。如北京、上海、广州一线城市，人口密集度更是世界其他国家很少见的。城市人口密集接踵而来就是交通问题，特别是在上下班高风期这些一线城市的交通更是水泄不通。所以为了城市发展，未来政府一定会鼓励人们选择公车代替私家车作为外出短途的交通工具。因此，基于目前对节能环保等要求而提出的液压储能式能量回收制动技术具有重要的理论意义和实际应用价值。汽车能量回收利用的研究能达到节能环保这两大主题。通过把汽车制动的能量进行能量转化成液压能储存起来，在汽车启动加速时再把这份能量对汽车进行辅助启动，这样达到了节约燃油的目的，又减少了汽车启动时尾气污染物的排放。再者，把制动能量转移到液压储存器来，又减轻了制动器的工作压力，一定程度上保护了汽车制动系。研究对课题对降低汽车油耗、节省有限的地球资源、保护环境和维持人类的可持续发展具有深远的意义1.2国内外制动能量回收利用研究状况 国外基于液压技术对汽车制动能量回收利用的研究理论与实践方面比较成熟，在上世纪的九十年代瑞典的volvo公司就研制出了具有制动能量回收利用的的公交汽车； RDS是澳大利亚Permo驱动技术公司开发的汽车制动能量回收利用系统，这套系统在模拟实验中让汽车的燃油经济性提升了37.7%，同时启动性能也得到显著提高。俄罗斯研发的复合驱动装置配置有液压储存器的小型发动机，该装置在实验中显示燃油消耗下降了至少20%。在上世纪80年代德国就已经研究汽车的静夜驱动方式，力士乐公司为公共汽车配置了液压驱动的驱动装置，该装置还具有汽车制动能量回收利用的功能。在日本方面，提出了一种叫做CPS的驱动结构形式，该结构基于液压驱动技术，配置有CPS的液压驱动结构的公交车燃油经济性与启动性能提升了20%，这种公交车在日本的大城市已经有应用。美国的福特汽车公司的运载卡车F-550配置了液压混合动力技术，美国环保署2006年的出示了一种邮递卡车配置了全液压驱动结构，使汽车的燃油性能提升了25%到45%。另外，大众公司在2011年2月推出的全新奥迪A8L，如图1-3也加入了制动能量回收装置，创造了性能表现与燃油消耗的“新公式”，彻底颠覆了人们对顶级豪华车“高性能、高油耗”的传统认知，为这一细分市场设立了全新标杆。图1-3 大众公司在2011年推出的全新奥迪A8L在国内，对汽车制动能量回收技术的研究比国外起步要晚。1991年，原吉林工业大学开展了高速飞轮储能得复合传动系统的研究。1996年原吉林工业大学和哈尔滨工业大学利用二次调节静液传动技术设计一种液压储能的传动系统。1997年，青岛大学一中国重型汽车集团公司车辆电子技术研究所研制的ZKl41A公共汽车用飞轮蓄能器与液压机械无级变速器，通过仿真和台架试验证明燃油消耗可节约达35.1%。1999年，湛江海洋大学以EQl40.1L型东风5吨自卸载重货车为实验研究对象，设计制造了一套车辆制动能量回收实验装置，并对其进行了初步的实验，实验的初步结果证明能量回收式车辆制动装置能有效提高车辆的制动效率。2000年，北京嘉杰博大电动车有限公司对液压储能式能量回收制动系统进行开发并取得比较好的效果。研制的液压混合动力系统已经实验性的应用到城市公交车中。2002年北京理工大学以皮囊式液压蓄能器为能量储存装置、轴向柱塞式变量泵为能量转化元件的系统方案，建立起一套车辆制动能量回收系统的台架试验系统，对能量回收的原理和方法以及配套的控制方法进行比较深入的研究。 目前国内汽车的制动能量利用装置还没完全实现，还处于研究实验阶段。但是通过已有的文献分析计算和软件仿真模拟，我们可以肯定汽车的制动能量是可以回收利用的，并且可以起到节能减排的效果，同时还能延长飞轮和制动器的使用寿命。但是已有的汽车制动能量收回装置在某些方面都存在或多或少的缺陷。而本人研究的方向是把这个回收装置的可行性提高。1.3液压储能的特点1、液压储能元件质量轻，在同等储能条件下，与蓄电池或者超级电容相比，液压储能装置质量要轻巧很多，这对提升汽车的燃油经济性是很有优势的，与本文的设计的节能理念相符合。2、功率密度大，汽车制动的时间比较短，在这较短的时间内对汽车制动能量进行充分的回收则需要一套功率密度较大的装置。相对于蓄电池、飞轮等储能元件，液压储能元件功率密度高，可以在短时间内回收制动能量已经快速的释放出液压能，这对提高制动能量回收利用效率很关键。3、液压储能元件环保，其元件并无对环境有污染的物质，而且元件制造技术相对成熟，维修护理比较容易。而蓄电池储能元件及电动机元件内有大量的化学物质，这些有害物质如果处理不当回队环境造成一定的污染。1.4本文研究的主要内容课题通过对汽车制动能量的分析，提出了一套基于液压原理的回收能量装置，该装置主要实现汽车减速以及制动能量回收再利用的作用，从而实现了车辆降低燃油消耗、降低污染排放，同时又提高了汽车的启动动力性能。本论文主要完成该系统的液压储能及传动部分的研究。1、确定了液压储能式能量回收制动系统的结构形式。2、进行液压储能系统的设计包括结构原理与各元器件的确定。3、根据具体车型，对车辆制动能量再生系统的动力传动装置进行优化设计。4、用SolidWorks软件对液压制动能量回收系统进行运动仿真制作。2制动能量回收利用总体方案2.1概述因为汽车在正常行驶的过程中具有很高的动能，特别是质量大的公交车在低速工况下所具备的动能也是非常大的。而传统的汽车都没有把这部分能量利用起来，只是单靠制动器的摩擦产生热量散发到空气中。这种方式不但浪费了很多能量，同时制动器工作产生的噪声和热量也会使制动器的寿命缩短。行驶的车辆，其发动机分配的各部分能量所占的比例是随车辆行驶循环特性而变化的。车辆行驶过程中，按着起步、加速、匀速、制动四个工况。内燃机从诞生到今天已经有两百年的历史，经过不断的进步和改进，到现在科学技术方面可以说到了瓶颈。所以，如果还想在内燃机的结构方面去改进，使发动机的工作效率提高，将是个很大的难题。鉴于传统汽车存在的诸多问题，汽车制动能量回收系统应运而生，其余为一各新型节能技术，得到快速的发展。针对这一现状，把提高发动机效率的重心放在减少汽车的阻力和能量再利用方面是以后的主流研究方向。汽车的制动能量至今还是一个比较陌生的领域。因此，目前提高发动机的工作效率，节能减排的最好方法就是回收利用制动能量。制动能量回收装置是指在汽车在制动后，把汽车的动能储存起来，而不是单靠制动器以热能的形式消耗。回收的能量可以在汽车重新启动或加速的时候使用。具有能量回收制动系统的汽车能够实现对汽车制动能量的回循环利用，根据ECU自动控制使该系统与汽车完美结合，在不影响汽车原有的动力性能的同时又能起到节能减排的效果。2.2不同储能方式简析运用了制动能量回收技术的车辆有两套动力系统，内燃机、储能装置两动力源。这种车辆的制动储能装置将车辆制动时的惯性能量储起来，为汽车重新起动或者加速时提供辅助作用。现在对于车辆制动能量回收的研究按储能方式的不同大致分为三种：飞轮储能、蓄电池储能、液压储能。这三种储能形式的传递形式如图2-1所示。图2-1 车辆制动能量回收利用装置一般工作原理简图2.2.1飞轮储能式飞轮储能是以惯性能的方式，将汽车制动能量储存在高速旋转的飞轮中。因此，该系统最主要的部件便是飞轮蓄能器。当车辆制动、减速时，车辆的行驶惯性能使飞轮储能系统的飞轮加速，将车身的惯性动能转化为高速飞轮的旋转动能中，且使汽车达到一定的制动效果。当汽车重新起动或加速时，高速飞轮减速将储存的旋转动能释放出来驱动汽车行驶。使用高速飞轮储能的混和动力驱动系统主要由发动机、高速储能飞轮、增速齿轮、离合器、变速器和驱动桥组成，系统结构如图2-2所示。发动机给汽车提供主要动力，高速储能飞轮用来回收制动能量以及作为负荷平衡装置为发动机提供辅助动力。注：1-主离合器；2-增速齿轮；3-飞轮离合器；4-电磁离合器图2-2 使用高速储能飞轮的车辆混合动力驱动系统工作原理简图飞轮储能式制动能量回收系统的能量传递形式没有改变，因此能量传递效率高，能量损耗小。初步试验表明：装有飞轮储能式制动能量回收系统的汽车能比对照的普通汽车节约15%-20%的油耗。飞轮储能的主要缺点是抗震性能差，平稳性不好，噪声大，对工作环境要求高。2.2.2蓄电池储能式蓄电池储能式制动能量回收系统是指以电能方式储存汽车制动是的动能。系统以具有可逆作用的发电机/电动机实现蓄电池中的电能和车辆动能之间的转化。在车辆制动时，发电机/电动机以发电机形式工作，车辆行驶的动能带动发电机将车辆动能转化为电能并储存在蓄电池中；在车辆起动或加速时，发电机/电动机以电动机形式工作，将储存在蓄电池中的电能转化为机械能驱动车辆。装备蓄电池储能系统的汽车称为混合动力电动汽车，其原理如图2-3所示，车辆在行驶时主要使用发动机的动力，电力驱动系统只是用于低速时驱动，或者用于需要大功率的场合。这种车辆在市区行驶条件下可以提高燃油经济性达30%以上。注：1-主离合器；2电磁离合器图2-3 蓄电储能的车辆驱动系统原理简图蓄电池储能的功率密度低，充放电频率小，不能迅速转化吸收大量功率，而车辆在制动或起动时，需要迅速释放或得到大量功率，这使蓄电池储能受到很大限制。2.2.3液压储能式液压储能式制动能量回收系统是指以利用液压蓄能器作为能量储备元件的储能方式储存汽车制动时的动能，其原是如图2-4。系统由一个具有可逆作用的泵/马达实现蓄能器中的液压能与车辆动能之间的转化，即在车辆制动时，储能系统将泵/马达以泵的形式工作，车辆行驶的动能带动泵旋转，将高压油压入蓄能器中，实现动能到液压能的转化；在车辆起动或加速时，储能系统再将泵/马达以马达的形式工作，高压油从蓄能器中流出，带动马达工作，实现液压能到车辆动能的转化。液压储能的优点是的功率密度较大，能量保存时间较长，各个部件制造技术成熟，工作性能可靠；缺点是液压系统的压力高，系统的密封性能要求较高，并且液压系统体积庞大。注：1-主离合器；2-电磁离合器图2-4 液压储能的车辆驱动系统原理简图表2.1 三种储能方案比较比较项目飞轮液压蓄能器蓄电池能量密度(Wh/kg)4-20(钢)4-50(复合材料)6-4020-40(铅酸电池)20-100(新型蓄电池)功率密度(W/kg)+-储能效率(短时间)+储能效率(长时间)-+0能量转换效率+-系统使用寿命+-长时间保存能量-+可靠性+-维护性+-生产成本+-注：+(优秀)；+(好)；0(中等)；-(差)；-(很差)能量密度与功率密度是衡量储能元件性能的两个重要指标。以上三种储能方式根据各自不同的特点有不同的适用范围。高的能量密度使汽车的后备能量充足，大的功率密度使汽车能迅速而充分地储存和利用汽车的惯性能量。由表2-1可知，液压蓄能器的功率密度最高，适用于负载变化频繁的传动系；飞轮功率密度和能量密度适中，可用于负载幅度变化不大的传动系；蓄电池尽管能量密度很大，但功率密度太低，不利于负载频繁变化的传动系进行能量回收和利用。液压储能的能量密度相比飞轮储能与蓄电池储能都小，但液压储能方式在三者中具有最大的功率密度，车辆在制动过程中的时间是比较短的，大概只有十几秒，在短时间内储能能力最好的就是液压储能了，能在车辆起步和加速时提供给车辆所需要的大扭矩。同时，液压储能可较长时间储能，各个部件技术成熟，工作可靠，整个系统实现技术难度小，便于实际商业化应用。再者，液压储能元件环保，其元件并无对环境有污染的物质，而且元件制造技术相对成熟，维修护理比较容易。本文的研究对象是城市公交汽车，属大型客车，惯性阻力大，对驱动系统的动力性能要求较高。因此，采用液压储能的驱动系统是较为理想的。2.3象牌城市客车(SXC6105G5)主要技术参数表本课题车辆制动能量回收利用装置的对象选用为象牌城市客车(SXC6105G5)型公共汽车，在不改变该车原有的传动系统的前提下，对该车改装成带有制动能量回收系统的车辆。表2-2为该公共汽车整车及发动机的主要技术参数。表2-2 SXC6105G5 型公共汽车整车及发动机的主要技术参数车型LCK618G长*宽*高(mm)17990*2540*3260轴距（mm）5900+6000车内最大高度（mm）2460整备质量（kg）15500座位数（个）40最大爬坡度%20最小转弯直径（m）23.8最高车速（km/h）80发动机型号WP12.336N发动机公位置/燃油种类后置/柴油最大功率（KW）247最大转距(N.m)1600排量（L）11.6环保标准国2.4系统驱动方式的选择根据上面对液压能量回收系统设计准则的描述，在满足上面各项基本要求的前提下，并且根据液压辅助制动单元与汽车发动机连接形式的不同，大体可分为串联式能量回收制动系统、并联式能量回收制动系统、混联式能量回收制动系统三种。这三种系统都包括以下主要部件：发动机、变量液压泵/马达、液压蓄能器，并且其中的变量液压泵/马达是一种双向可逆部件。2.4.1串联式系统图2-5 串联式液压汽车制动能量回收系统原理图串联式液压汽车制动能量回收利用系统主要由发动机、液压泵、液压蓄能器、液压泵/马达等液压元件以及汽车的传动系统组成。发动机带动液压泵旋转，产生的液压能一部分直接驱动液压马达，另一部分则可储存到蓄能器中，在汽车加速或其它工况下使用。由于发动机与车轮间没有直接的机械连接，发动机的调节控制是独立的，因此可以使发动机工作在效率和排放最佳的工况下，从而获得良好的燃油经济性和排放性能。这种布置具有结构简单、布置方便的特点。但是经过了发动机一液压泵一液压马达间的多次能量转换，由于能量在转换过程中会造成能量的损失，导致了串联式系统的能量利用率较低。2.4.2并联式系统图2-6 并联式液压汽车制动能量回收系统原理图并联式液压汽车制动能量回收利用系统由两套动力系统组成：第一路为发动机的动力通过离合器传递至传动系统，与传统的汽车传动结构完全一致；第二路为液压驱动系统，能量经过液压蓄能器、液压泵/马达、传动轴传递从而驱动车轮。这两套动力系统既可单独使用，也可以同时使用。在一般路面上行驶时，驾驶员利用发动机作为动力来驾驶汽车，如遇爬坡或加速等情况，则可借助液压驱动系统，采用双动力系统共同驱动汽车。2.4.3混联式系统图2-7 混联式液压汽车制动能量回收系统原理图混联式系统指其作为驱动系统时与发动机的连接形式兼顾串联式、并联式和机械传动式三各驱动形式而形成的复杂系统。它体现了串联和并联系统的优点，在大功率工况下，可以获得较高工作效率。在混联式系统中主要组成为变事箱、后桥、高/低压蓄能器和变量泵/马达，它们之间通过复杂的连接构成混联式能量回收制动系统。串联式系统的传递效率仅为70%-80%，能量损失大，系统综合效率较低。同时串联式系统复杂，整体结构布置困难，不利于对传统车辆的改装。混联式系统结构极为复杂，控制系统比串联式和并联式更为复杂，且制造成本高。与串联式系统和混联式系统相比，并联式系统具有效率高、能量损失小等特点。并且由于并联式驱动系统不改变原车的传动装置，使其在液压系统不工作时可以获得与原车相同的动力特性。综上分析，本系统总体方案采用并联式驱动、液压储能的制动能量再生系统，其组成包括传动系统、液压系统和控制系统三部分。传动系统仍使用原车的传动系统，以使改装后的汽车仍能保持原来的动力性能；液压系统实现汽车制动能量的回收和再利用，在汽车起步、加速和爬坡时，协助发动机克服短时间的大负荷或超负荷工况，尽可能使其更长时间地工作在经济工况：控制系统用来协调整个系统的正常运行。2.5系统实现的技术关键l、提高能量转化率制动能量再生系统工作时，应具有合理的能量回收率以及尽可能大的能量再利用率。若能量回收率过小，会使车辆制动时损失的机械能不能充分回收利用；能量回收率过大，又会造成所设计的系统成本太高，导致其技术经济性不好。所以，应依据车辆的实际运行工况，综合考虑车辆制动和起步加速时的要求，对系统参数进行优化设计，提高系统的工作效率。2、能量再生系统与原车动力系统的合理匹配制动能量再生系统与原车动力系统之间的匹配问题涉及到系统的整体结构设计和系统控制策略的选择，是能量再生系统实用化的关键因素。在车辆制动或正常行驶时，能量再生智能控制系统应保证两套动力系统独立运行而不相互干扰；当车辆在起步、加速、爬坡等大负荷工况时，能量再生系统应与发动机进行动力匹配后，协助发动机克服短时间的大负荷工况，尽可能使其更长时间地工作在经济工况。3、能量再生动力传动系统的优化设计从液压储能系统到驱动桥之间的动力传动系统设计包括确定泵/马达附加传动比、提高系统传动效率以及对泵/马达离合器进行自动控制等问题。在设计时，应充分考虑车辆的实际布置空间，在满足整个系统工作性能的前提下，提高传动系统的可靠性和技术经济性。2.6能量回收系统方案结构设计2.6.1能量回收系统结构设计车辆制动能量回收系统的结构原理图如2-8所示。注：1-发机动；2-主离合器；3-传动装置；4-动力接口；5-驱动桥；6-电磁离合器；7-泵/马达；8-电液换向阀；9-滤清器；10-溢流阀；11-液压油箱；12，15-单向阀；13，14-顺序阀；16-ECU；17-电液比例高速阀；18-压力继电器；19-液压储能器；20-压力表图2-8 车辆制动液压能量回收装置结构原理图制动能量再生系统能量的回收与释放通过可逆的液压泵/马达实现。液压泵/马达在回收能量时作为油泵，在释放能量时作为马达，其能量回收与释放功能转换由换向阀及其相应的辅助装置实现，并受电控单元控制。电控单元接受发动机转速、系统压力、车辆运行状况及驾驶员操作意图等相关信号，综合处理后对整个系统进行控制。回收的能量以液压能的形式存储于蓄能器中，在能量释放过程中，储存的液压能由马达经动力传动装置协同发动机驱动汽车工作。为了消除回收能量时发动机起制动作用而使能量不能充分回收再利用，方案设置了车辆的传动系统与发动机间的电控离合装置。该装置在能量回收时将发动机与传动系统间动力传递切断，从而消除了减速制动过程中发动机起制动作用而使储能装置不能充分发挥作用的现象。2.6.2系统工作过程分析1、当公交车制动时，单片机控制单元收集制动踏板信号、油门信号、车速信号，输出控制信号使电控离合器结合，带动液压变量泵转动，同时单片机控制单元输出信号使电液换向阀左位工作，液压变量泵从储液罐中抽出液压油并产生高压。期间，单片机控制单元根据车速信号和制动踏板力度信号来输出一个信号使电液流量控制阀进行调节流量，使系统能根据制动的快慢和制动时的车速进行一个反馈调节。最后，高压油进入液压储能器进行储能。此时回路上的顺序阀起背压作用，当有一定油压时系统才工作。此为吸能过程，当液压储能器储满时，压力继电器会给出一个信号，控制离合器液压卸载并使电磁换向阀回中位。而瞬时油压过高时，可通过溢流阀卸压。2、当公交车需要重新起步时，单片机控制单元根据油门信号来输出信号使离合器闭合和电磁换向阀右位工作，同时根据输入的车速信号，输出一个信号使电液流量控制阀进行调节流量。此时，储能器释放的液压油带动液压马达转动，再传至离合器传至汽车。此时为放能，当放能完毕，单片机根据油压信号，控制电液换向阀回中位，离合器断开。回路中的顺序阀跟吸能为同一原理。2.6.3系统控制策略1、系统控制策略的选择控制策略是整套系统工作的核心，不同的控制策略将会产生不同的燃油经济性以及要求不同的蓄能器容量来匹配。对于一个给定行驶条件下的特定车辆，为尽可能减少燃油消耗，驱动控制系统应能满足以下条件：(1)车辆动能能充分被制动能量回收系统回收；(2)回收能量再利用时效率高；(3)系统中的各元件及其动力接口传动装置工作效率高。控制策略选取的原则是简单有效，使车辆尽量降低耗油量，动力传动系统稳定，具有适当的响应与动态指标。考虑系统设计要求就是要尽量减少对原车的动力传动系统的改变，根据以上条件系统采用行程开关控制。当车辆制动时，车轮带动液压泵工作将车辆的动能回收到蓄能器中，当回收的能量超过了蓄能器的存储容量时，原车的摩擦制动器起作用，使车辆进一步减速或制动；当车辆起步或加速时，只要蓄能器中的能量达到某一值，液压马达就输出扭矩协助发动机工作。当蓄能器的能量降到最小值时，由发动机单独完成汽车后面的加速和匀速行驶过程。2、行程开关控制分析起步加速时，首先判断蓄能器中的压力大小。若蓄旋器中的压力符合释能条件，则把油门踏板行程分为两个阶段。第一阶段：车辆制动能量回收系统释放的能量与油门行程成正比，这样保证车辆初期主要由液压储能系统供应能量，降低对发动机的功率需求，降低油耗，并有利于驾驶员对车辆的控制，这一行程占总油门行程的2/5；第二阶段：当油门行程超过2/5时，说明驾驶员需大功率加速车辆，储能系统将把泵/马达排量调在最大，保证最大限度释放能量。制动工况时，也把制动踏板行程分为两个阶段。第一阶段原制动系统不工作，由控制系统来实现同制动踏板行程成正比的车辆制动减速度。当制动踏扳超过第一阶段，由控制系统实现稳定的系统最大制动强度，与原制动系统一同工作。另外，由于本系统制动时，只能是驱动轮工作，造成的系统能提供的最大制动强度有限，在雨雪天气，路面附着系数小，强度比较大的制动时，能量回收系统与原制动系统一同工作，会造成前后制动力严重不均，对汽车稳定性造成危害。为此系统需计算车轮滑移率，以保证在雨雪天气不会因增加能量回收系统对车辆稳定性造成危害。超过一定滑移率，能量回收系统会适当降低提供的制动强度，甚至不工作，这由控制系统来判断。系统控制结构简图见图2-9。图2-9 系统控制结构框图3液压系统设计3.1液压系统总体方案及工作原理液压系统的作用一是将车辆在减速制动与下坡工况损失的机械能及时地转变为液压能予以储存；二是在车辆处于加速、爬坡或起步工况时，将储存的液压能予以释放转换为机械能，帮助发动机驱动车辆行驶。要求整个系统随动作用快，换向速度高，自动化程度高，安全可靠，寿命长，质量小，结构紧凑。噪声低，成本低。综合以上因素考虑，液压系统方案设计如下：(1)选择并联式液压系统；(2)选择效率高的皮囊式蓄能器；(3)主要的动力元件选择功能可逆的定量泵/马达；(3)液压回路的方向控制采用电液换向阀；液压系统工作原理如图3-1所示。注：7-泵/马达；8-电液换向阀；9-滤清器； 10-溢流阀；11-液压油箱；12，15-单向阀；13，14-顺序阀；16-ECU；17-电液比例调速阀；18-压力继电器；19-液压储能器；20-压力表图3-1 液压系统工作原理图液压系统如图4-1所示，包括蓄能器19、电液换向阀8、单向阀12、单向阀15、电液比例调速阀17、溢流阀10、液压泵/马达7、滤清器9、液压油箱11、顺序阀13、顺序阀14、电磁离合器6、压力表20、压力继电器18。其中液压泵/马达用于实现汽车动能与液压能的转换，蓄能器用于实现制动能量存储，其他部件用于实现制动能量的回收、储存和释放的液压控制。电液换向阀8接收ECU电信号接通，起先导作用，从而控制电液换向阀的动作。电液换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。液压泵/马达7的蓄能与释能功能转换由电液换向阀8及其相应的辅助装置实现，并受ECU控制，ECU接受发动机转速、泵/马达转速、系统压力、车辆运行状况及驾驶员操作意图等相关传感信号，综合处理后对节能系统进行控制。系统工作压力由溢流阀10设定并通过压力表20显示。溢流阀10保证了回路中油压均不超过系统的最大工作压力，起到安全保护作用。电液比例调速阀17用来控制蓄能器19的充液和放液速度。车辆制动时，ECU根据接收到的制动信号，接通电磁离合器6、电液换向阀8，液压泵/马达7以油泵的形式工作，车辆的动能通过电磁离合器带动液压泵/马达7旋转，把低压油从油箱11泵出，经过滤清器9，液压泵/马达7，流经电液换向阀8，再到顺序阀17，单向阀15，电液比例高速阀17压入蓄能器19。将车辆的动能转变成液压能储存起来，实现能量的回收转化，多余油液经溢流阀10流回油箱11，这时车辆制动力由液压系统提供，制动器本身不工作，车速慢慢降低，液压系统处于蓄能状态。紧急制动时，液压系统也切换到蓄能状态，这时车辆制动器与液压系统同时对汽车制动，使制动更加可靠。车辆起步时，ECU根据接收到的车辆档位和离合器的信号，接通电液换向阀8，电磁离合器6，液压泵/马达7以马达的形式工作，高压蓄能器19中的高压油经过电液比例高速阀17、顺序阀13、单向阀12、电液换向阀8推动液压泵/马达7旋转，同时向液压油箱11供油、通过液压泵/马达7辅助车辆起步，当蓄能器19压力大于供油界限时，液压系统继续工作；低于供油界限时液压系统停止。爬坡或加速时，踏下加速踏板，ECU根据接收到的加速踏板信号，如果蓄能器油压高于某一阀值，电磁离合器6接通、液压泵/马达7作为马达工作，提供发动机辅助动力，当油压到达最低值或车速达到某设定值时，电磁离合器6断开，液压泵/马达7切换到无压回路的空转状态，汽车由发动机提供驱动力。3.2液压系统主要参数的确定3.2.1液压系统工作压力系统工作压力选得太高，对液压元件的材质、密封、制造精度等要求就高，必然提高系统成本，反之，压力选择的越低，执行元件的容量也越大，系统所需的流量也大，这会加大液压元件的结构尺寸，而样车布置空间也不方便；因此，执行元件工作压力的选择取决于尺寸限制、成本、使用可靠性等多方面综合因素。参照常用液压设备的工作压力如表,3-1所示，选择合适压力。所以，依据制动能量再生系统的工作性质与环境，压力初选为2032MPa。表3-1 常用液压设备工作压力设备类型机床小型工程机械液压机、挖掘机重型机械工作压力（p/MPa）10101620323.2.2蓄能器有关参数的计算1、蓄能器压力的确定蓄能器压力技术参数主要包括充气压力、最低工作压力和蓄能器最高工作压力。(1)蓄能器最低工作压力的确定蓄能器的最低工作压力应能满足执行机构最大负载工作时所需压力。可按下式计算： = (3.1)式中：执行机构所需最大工作压力：一蓄能器到最远的执行机构的最大的压力损失之和。(2)蓄能器最高工作压力的确定蓄能器的最高工作压力的确定，既要考虑到蓄能器的寿命，又要考虑到能适当增加有效排油量。对皮囊式蓄能器来说，从延长其使用寿命考虑应使3，即越低于极限压力3，皮囊寿命越长。提高虽然可以增加蓄能器有效排油量，但势必使泵的工作压力提高，相应功率消耗也提高了，因此应小于系统所选泵的额定压力。作为动力源使用的蓄能器，为使其在有效工作容积过程中液压机构的压力相对稳定，根据常用经验公式： (3.2)(3)蓄能器充气压力的确定在本系统中蓄能器作为储能装置及辅助动力源使用，这种蓄能器充气压力的确定首先应考虑使蓄能器容积最小，而单位容积的蓄能器的储能量最大，然后考虑皮囊寿命，尽量延长其使用期。常用的经验公式：对于气囊式蓄能器：折合形气囊，取：；波纹形气囊，取：对于隔膜式蓄能器，取：；对于气液直接作用式蓄能器，取：；对于活塞式蓄能器，取：2、蓄能器容积的计算在确定蓄能器的公称容积之前，为了分析简便，先作如下两点假设：(1)公共汽车进站时的制动工况是在水平路面上进行的；(2)液压蓄能器处于理想工作状态，无热量损失。公共汽车制动时的能量平衡方程为： （3.3）式中：公共汽车满载质量(kg)；公共汽车制动开始时的初速度(m/s)： 公共汽车制动t时刻后的速度(m/s)； 液压泵回收的能量(J)：车轮克服滚动摩擦损失的能量(J)：车辆克服空气阻力消耗的能量(J)。汽车传动系及动力接口效率，取=85%；液压传动效率，取碍80%。假设汽车制动时是在理想环境下行驶的，故、不予考虑。汽车的所有动能转换到蓄能器中： (3.4)式中：蓄能器的最大工作压力（Mpa）；V蓄能器的最大工作容积(L)；因此，联立公式（3.3），（3.4）可得： （3.5）将选定的代入公式(3.5)中，可得蓄能器工作容积为： （3.6）由式此可得蓄能器公称容积公为： （3.7）式中：所需蓄能器公称容积（L）；充气压力(Mpa)；最小工作压力(Mpa)；最高工作压力(Mpa;)；N指数,取1.4(按绝热处理)；V蓄能器工作容积(L),按式(4-7)计算因此，只要确定了液压蓄能器的最大工作压力和最小工作压力以及充气压力，联立公式(3.3)(3.7)就可以确定回收车辆以某一初速度制动所产生的制动能量需要的液压蓄能器的总容积。初选=20Mpa，=11Mpa，=10Mpa，制动初速度取，制动后速度，代入式(3.7)计算出蓄能器工作容积为17L，公称容积为40L。在储能能过程中，蓄能器中的压力按下列规律变化： （3.8）式中：P蓄能器压入油后的系统压力；N指数，取1.4（按绝热处理）。蓄能器回收的能量就是对蓄能器内气体做的功，公式为： （3.9）3.2.3变量泵/马达排量的计算汽车的行驶方程式为： (3.10)其中，； 式中：车辆驱动力(N)；一滚动阻力(N)； 空气阻力(N)；坡度阻力(N)；车辆惯性力(N)；空气阻力系数； V车速(m/s)；速度和转速转换系数：A迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积（）；泵/马达输出角速度(rad/s)；道路坡度角(rad)；泵/马达的输出轴上，驱动扭矩与负载扭矩的平衡方程为： (3.11)式中：T驱动液压泵所需的扭矩(Nm)； r车轮半径(m)； i液压泵/马达输出轴到车轮的传动比，。为了分析简便，仍假设汽车运行在水平路面上；公共汽车的运行车速一般比较低，因此所受空气阻力很小，可忽略不计。将(3.10)代入(3.11)，经过转换得到泵/马达与负载的转矩平衡方程为： (3.12)式中：泵/马达的转动惯量与汽车质量转换为泵/马达输出轴上的转动惯量之和()；泵/马达的输出角加速度； 滚动摩擦力折算到泵/马达输出轴上的负载扭矩，。在汽车制动时，泵/马达的转速由变为，在能量转换过程中，若不考虑能量损失，则泵/马达输入功率应等于输出功率，有： (3.13)式中：p泵/马达工作压力(N/)； q泵/马达排量()。车辆的行驶速度可由下式表示： (3.14)对上式进行求导并化简得： (3.15)式中：a车辆制动时的减速度()。 联合式(3.12)、(3.13)、(3.15)可得泵/马达的排量为： （3.16） 式中：取14，取5，取0.014，取0.525。对于公交汽车，在制动初速度为60km/h时其充分发出的平均减速度应为。公共汽车的行驶车速一般在20km/h40km/h之间，因此取作为公共汽车的平均减速度是偏安全的。在实际的计算中，还要根据汽车车轮的附着力、车轮半径、传动比及系统最低工作压力，按照满足汽车的最佳驱动力和制动时的最佳制动力的要求，来确定泵/马达的排量为151ml/r。3.3液压元件的选择3.3.1蓄能器蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。液压油是不可压缩液体，因此利用液压油是无法蓄积压力能的，必须依靠其他介质来转换、蓄积压力能。例如，利用气体（氮气）的可压缩性质研制的皮囊式充气蓄能器就是一种蓄积液压油的装置。皮囊式蓄能器由油液部分和带有气密封件的气体部分组成，位于皮囊周围的油液与油液回路接通。当压力升高时油液进入蓄能器，气体被压缩，系统管路压力不再上升；当管路压力下降时压缩空气膨胀，将油液压入回路。在本设计中，蓄能器作为液压能储存和释放的装置，应具有较强的能量储存与释放功能，以及反应灵敏、工作平稳可靠、使用方便、寿命长等要求。目前市场上的蓄能器有弹簧式、活塞式和皮囊式等多种类型。其中皮囊式蓄能器具有油液完全隔离、尺寸小、重量轻、反应灵敏以及充气方便等特点，较其他类型的蓄能器来说更适合于本系统，因此在设计选用皮囊式蓄能器。图3-2 TBR30-11-2型皮囊式液压蓄能器结构图从前面的分析可知，液压蓄能器的容量要根据汽车惯性制动能量大小、系统允许的压力变化幅度和汽车允许的安装空间来选定。根据容积Vo的计算结果，以及所选样车的允许结构空间与蓄能器技术经济性，选用NXQ-40/31.5-L-A型皮囊式液压蓄能器。其结构如图3-2所示，相关参数见表3-2。公称压力（MPa） 最大排油量（L/s）连接方式工作介质 工作温度（）重量（Kg）31.510螺纹连接液压油-3070152表3-2 NXQ-40/31.5-L-A型皮囊式液压蓄能器的相关参数型号公称容积（L）几何尺寸ABCDEFJNXQ-40/31.5-L-A40108010611429913596M72X2-6H3.3.2泵/马达液压泵/马达在本系统中作为机械能和液压能的相互转换装置。根据3.2.3节所选系统工作压力及所求泵/马达的排量，选择YCY14-1B斜盘式压力补偿变量柱塞泵/马达，如图3-3所示。图3-3 YCY14-1B斜盘式压力补偿变量柱塞泵/马达该产品具有固定排量，在开式或闭式回路中用作静液传动的泵或马达。当作为泵工作时，流量与驱动转速和排量成正比；当作为马达工作时，输出转矩与流量成正比而与捧量成反比，输出转矩随高压侧与低压侧之间的压差而加大。产品特点如下：(1)带有球面配流盘的旋转组件具有自动对中、圆周速度低、效率高的优点；(2)驱动轴能承受径向载荷；(3)可使用抗燃液压油；(4)噪音低，寿命长。在开式回路中，YCY14-1B斜盘式压力补偿变量柱塞泵/马达在作为泵工作时，其进油口工作压力最低为0.08MPa。该泵/马达的技术参数见表3-3。表3-3 YCY14-1B斜盘式压力补偿变量柱塞泵/马达技术参数型号公称压力公称排量理论流量最大传动功率最大理论扭矩YCY14-1B31.516016024092.2880.33.3.3油管及其他辅助装置(1)选择油管及管接头在液压传动系统中常用的油管有钢管、铜管、高压软管、胶管、尼龙管和塑料管等，其中胶管适用于连接两个相对运动部件之间的管道，或弯曲形状复杂的地方。本系统选择高压胶管，胶管内径可按下式确定： （3.17）式中：d油管内径(cm)； q管内流量(L/min)； v管内流速(m/s)，通常胶管的允许流速，一般吸油管路取； 压油管路取；回油管路取。(2)油箱设计考虑到系统的工作环境，选择闭式油箱。油箱容量包括油液容量和空气容量。油液容量是指油箱中的油液最多时，即液面在液位计的上刻度线时的油液体积。在最高液面以上要留出等于油液容量10%15%的空气容量。油箱的容量可根据经验公式初步确定，一般来说，固定设备用油箱的油液容量应是系统液压泵流量的35倍，行走设备为0.51.5倍的泵流量。油箱容量也可以用公式估算： (3.18)式中：V油箱总容量(包括10%15%的空气容量)(L)；Q开式回路部分液压泵流量的总和(L/min)； 单作用液压缸的总容积(L)。 结合本系统的特点，油箱的容量初选为160L。在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中充满油时，油箱的油位不低于最低限度。(3)过虑器的选择选择过滤器时应考虑如下几点：具有足够大的通浊能力，压力损失小；过滤精度应满足设计要求；3.3.4液压阀根据系统最高工作压力、通过阀的最大流量及各自功能确定液压阀的规格，在各种阀中选取合适的型号。其中：主换向阀采用三位四通电液换向阀；溢流阀在本系统中除作安全阀外，还要实现系统的调压及泄载功能，故选用先导式溢流阀；单向阀采用直角式。表3-4 液压阀明细表名称阀的流量（L/min）工作压力（MPa）型号电液换向阀03893234EY-H65F-T溢流阀0403222E-H10B单向阀038932DF-B10H3.3.5压力传感器压力传感器主要测量蓄能器和整个系统管路的压力，为ECU控制系统提花重要信号，使整个系统合理的工作。压力传感器能感受流体压力的变化并能把其转换为与压力成一定关系的电信号输出，它必须满足以下技术要求：(1)有较高的频率响应特性，以适应动态压力测试；(2)要求传感器本身灵敏度应具有较高的信噪比，不受外界信号的干扰；(3)可测的信号频率范围宽大，精度高(达到0.5%或更高)；(4)要求传感器能长期使用，要能够经受住长时间的考验；压力传感器按其非电量转换形式有应交式、压阻式、压电式、电容式和电感式等。本系统中压力测量为动、静态压力测量，测量范围为O40MPa，考虑到操作方便性及价格等因素，选择CEMPX5LV2ASDM2型齐平膜压力变送器，其基本工作原理是利用压阻效应，当被测压力作用于芯体的敏感区域时，在恒流源或恒压源供电的情况下，传感器输出端会有相应的电压信号输出，输出信号与所加压力成线性关系。齐平膜压力变送器基本技术参数如表3-5所示。表3-5 CEMPX5LV2ASDM2型压力变送器技术参数项目供电电源输出信号量程响应时间静态精度测量介质工作温度参数12-30VDC0-5V0-60MPa1ms0.2%气体液体-2080CEMPX5系列硅压阻式压力传感器的测量介质除普通气体和液体外，还可用来测量含杂质液体压力以及粘稠液体罐压力。它所采用的敏感芯体是利用扩散和离子注入技术将压敏电阻元件光刻在硅膜上，并经过微机控制的激光校正和温度补偿，使传感器具有极好的线性度和温度特性，且灵敏度高，长期稳定性好。采用CEMPXSLV2ASDM2型齐平膜压力变送器压力测量系统如图3-4所示。图3-4 压力测量系统原理图3.4能量转化分析3.4.1可回收能量的计算设车辆在道路平直且无风阻的理想环境下行驶，制动时的行驶速度为，那么车辆的动能为，车辆在制动结束后具有的速度为( 也可能为零)，此时车辆剩余的动能为。假设在车辆制动的过程中，摩擦损耗和风阻损耗为0，那么车辆制动前后的动能差通过车辆制动能量回收装置将其转换成液压能。上述工作原理可用下式表示： （3.19）由于不同车速下滑行至停车所具有的动能不一样，（设）时进行计算如下： 由动能定理 （3.20）式中： W可回收能量()； m车辆总质量(m=16000kg)； 车辆开始制动时的速度()；车辆结束制动时的速度()；r 车轮半径(m)； k能量回收式车辆制动装置的能量回收系数；液压系统的工作压力(Pa)；液压泵-马达的排量()；车辆开始制动时液压泵-马达的转速(r/s)；车辆结束制动时液压泵-马达的转速(r/s)；车辆制动时间(s)。 3.4.2蓄能器蓄能能力的计算根据热力学第一定律，在绝热过程中，外界对气体所做压缩功全部用来增加气体内能。在蓄能工况，高压油对气体所做压缩功全部增加了气体的内能，即蓄能能量。 由热力学公式： （3.21）式中：蓄能器能量(KJ) 、蓄能器最小、最大工作压力() 蓄能器中气体体积(最小压力时） 蓄能器中最高工作压力状态气体体积(）k绝热指数(1.4) 由上述计算得出制动能量回收系统能够储存的能量，是一次以20km/h车速为初速的蓄能理论计算可回收能量的3.1倍。系统可以满足在一个公共汽车站距内3次左右制动蓄能的要求。3.4.3变量泵-马达可提供的扭矩计算 （3.22）式中：变量泵-马达的扭矩；变量泵-马达的进出口压差（MPa）； 变量泵-马达的排量(160mL/r)； 变量泵-马达的扭矩效率（0.75）。（4）蓄能器储存的液压能可以提供的动力计算 （3.23） 式中：蓄能器储存的液压能；变量泵-马达的扭矩；静止车辆可起动到的最大速度。蓄能器效率（0.80）；变量泵-马达效率（0.80）；按计算，回收装置与发动机一起工作时，可以让发动机在更多的时间里以部分负荷工作，而不会降低动力性。通过对计算初步确定使用和不使用制动能量回收系统作对比：当蓄能压力由20MPa降至11MPa时，整车速度约达到11.1km/h。4动力传动装置的设计4.1设计方案说明制动能量回收系统与发动机动力系统采用并联驱动方式，要求其工作过程中的动力输出特性与该车发动机相匹配，以提高系统的传动效率和可靠性。鉴于以上要求，传动系统方案设计如下：(1)动力接口在车辆减速制动工况时，将车辆的惯性能通过电磁离合器向泵/马达传递，在起动及加速工况将液压马达输出的动力传递给驱动桥，与发动机一同或单独驱动车辆行驶。动力接口的设计以不改变驾驶员的操作习惯以及不改变原车的主体结构为原则。(2)在液压储能系统与动力接口之间设置离合机构，以在车辆正常行驶时切断发动机与液压储能系统间的动力传递，避兔发动机向能量回收装置输入能量。4.2公交车的动力传递过程液压储能装置主要运用在大型的公交车上，整个装置的质量相对公交车的质量就显得很小，对整车的性能影响不大。后轮驱动体系的的优点：随着一部分的机器部件从汽车前部移到后部，汽车的均衡性和操纵性都将会有很大的进步。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，于是在加快转弯时，司机就会感触有更大的横向握持力，操纵性能变好。同时后置后驱车辆的重量集中于汽车的后部，发动机距驱动轴很近，因而驱动轮负荷大，启动加速时牵引力大，且传动效率高，燃油经济性好；发动机等主要部件后置有利于车身内部布置，车厢内的面积利用率高，且易于将发动机与车厢隔开，减少车厢内的振动和噪声，乘坐舒适性良好。公交车都是发动机后置后驱的动力传动方式。图4-1是当前汽车发动机后置后驱的3种结构分布简图。(a) 方式一 (b) 方式二 (c)方式三注：1-发动机后置；2-离合器；3-变速器；4-角传动装置；5-万向传动装置；6-后驱动桥图4-1 汽车发动机后置后驱结构分布图4.3机械连接设计4.3.1取力接口的选择在公共汽车上一般有三种取力方案可供选择：1、从变速箱的取力口取力；2、从驱动桥取力，进行驱动桥与制动能量再生系统一体化设计；3从传动轴上取力。其中，第一种方案适用于以载货汽车底盘为基础的客车底盘，而且这种方案需要增加变速箱档位控制；第二种方案可提高系统可靠性，并优化系统结构，但需要对原车的驱动桥进行重新设计，其难度与成本都很大；第三种方案技术相对成熟，与前两种方案相比，更适用于客车专用底盘的改装。因此，在本系统设计中我们采用第三种取力方案，并选用链传动装置进行动力传递。在进行动力接口的设计时，还要考虑到车辆的布置空间及元件的安装要求，以保证汽车的通过性并且不影响驾乘空间以及驾驶员的操纵习惯。故设计方案为：(1)取力接口选在驱动桥的输入轴上，分动器传动装置与驱动桥固定在一起；(2)泵/马达及其离合器作为一个模块周定在车架上；(3)分动器传动装置与泵/马达、离合器之间采用万向传动装置，以适应车辆运行时驱动桥与车架之间的抖动。4.3.2动力传递设计由于本系统与车辆是并联结合，不改变原车的机构驱动力传递方式。所以设计本系统的动力连接方式为：在原汽车传动系统上增设分动箱、万向传动装置、电磁离合器, 以实现液压泵/马达的动力与公共汽车传动装置的机械连接。分动箱的壳体安装在变速器的壳体上,分动箱的主动齿轮安装在变速器的输出轴上,分动箱的主从动齿轮始终处于常啮合状态,分动箱的输出轴经万向传动装置、电磁离合器的输入轴、电磁离合器的输出轴联接至液压泵/马达。考虑到汽车的抖动问题，在分动器的输出轴与电磁离合器的中间使用万向节。如图4-2。图4-2 液压储能系统机械连接图当车辆在正常工况时，液压制动能量回收系统不工作，蓄能装置的电磁离合器不工作。车辆按本身的动力传递方式发动机、离合器、变速器、分动器、主减速器、传动轴、半轴、车轮来传递动力。当液压制动系统在蓄能工况时，电磁离合器处于工作状态动力经半轴、主减速器、传动轴、分动器、电磁离合器进行传递，从而达到刹车时把能量传递给蓄能装置。当液压制动系统释放能量时，动力传递过程与蓄能的传递过程反相。4.3.3电磁离合器的选择本系统中所用电磁离合器主要实现液压储能系统和原车动力传动系统之间的接合与分离功能。在车辆制动和起步加速时离合器结合，以完成制动能量再生功能；在车辆正常行驶时离合器断开，切断发动机与液压储能系统间的动力传递，以避免发动机向能量回收装置输入能量。它应满足以下基本要求：(1)既能可靠地传递泵/马达的最大转矩又能防止传动系过载；(2)使汽车起步时平稳无冲击，分离彻底、迅速，动作准确可靠；(3)结构简单，质量小，制造工艺性好，维修方便；(4)具有足够的强度，工作可靠，使用寿命长,能实现自动控制。离合器按操纵方式的不同可分为机械式、液(气)压式和电磁式。机械式离合器不能自动控制；液(气)压式离合器虽然有自动控制的功能，但是结构笨重；电磁离合器是靠线圈通断电来控制离合器的接合与分离，因为是干式类所以扭力的传达很快，响应高速，使用的是高级材料散热效果好，组装维护容易，耐久性佳等优点。本系统选择电磁操纵式离合器。电磁离台器主要有嵌合式离合器和摩擦式两种。其中，嵌合式离合器靠主、从动件间的强制啮合传递转矩，结构简单，外形尺寸小，传递扭矩大，主、从动轴间无相对滑动；摩擦式离合器离、舍比较平稳，并能在高速转差下进行离、合，过载时可自行打滑，但是摩擦式离合器对润滑的要求比较高，如果运用在本制动系统虽然另外设计润滑系统，结构就更复杂。因此，本系统选用嵌合式离合器中的牙嵌式电磁离合器。牙嵌式电磁离合器的特点：（1）内有24V直流驱动的电磁装置，利用通电产生的电磁力使传动两侧同步旋转，失电传动两侧脱开；（2）可方便实现连