一种车用集成式供能系统的制作方法

1.本发明涉及汽车供能系统领域，具体涉及一种车用集成式供能系统。


背景技术：

2.近年来随着新能源商用车的快速发展，以及智能控制的模块化发展，小体积集成度更高、更加模块化的解决方案是必然的发展趋势，并且在成本、高效、节能等方面也提出了更高的要求。
3.目前市面也有些采用集成电动空压机、电子水泵、电动转向泵模块化供货的产品，但存在以下缺点：其一、影响整车安全，采用同一电机直连转向泵、空压机，一旦空压机故障损坏卡死，导致转向泵失去动力源，使得车辆同时失去制动和转向的动力源，安全隐患极大，同时多泵驱动负载大，电机需要输出更大扭矩，难以满足法规要求转向泵双源驱动的要求。其二、能耗大、效率低，空压机一直运转消耗大量能耗，且空压机和转向泵负载传动扭矩峰值随机叠加，负载不稳定导致电机功耗高。其三、体积庞大，需要搭载更大扭矩的电机，电子水泵需单独供电和控制，空压机运行震动大、整机成本高等。
4.因此，如何提供一种高效节能且满足安全规范的车辆供能系统是本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种集成式、小体积、高效节能的车辆供能系统。
6.为实现上述目的，本发明提供一种车用集成式供能系统，通过支架设置在整车上，包括驱动电机、减速器、转向泵、空压机、离合器和控制器；
7.驱动电机设置在支架上，减速器设置在驱动电机的输出端，减速器的输出端分别连接转向泵和空压机；离合器设置在空压机与减速器之间；控制器与整车连接，以根据整车反馈的信号控制驱动电机的运转和离合器的开闭。
8.可选地，还包括：冷却系统，冷却系统包括设置在驱动电机输出端的水泵，水泵的出水口分别连通有主路水管和支路水管，主路水管的出水口连通整车的整车水道的端口，支路水管的出水口依次连通控制器、空压机和整车水道的另一端口。
9.可选地，冷却系统还包括：用以检测水路水压的水压传感器，水压传感器与控制器连接，以反馈水压信息。
10.可选地，还包括：润滑系统，润滑系统包括设置在支架下方的润滑油箱和用以抽取润滑油箱中润滑油的润滑油泵；
11.润滑油泵可加压润滑油，并依次润滑空压机、离合器和减速器，直至润滑油回流至润滑油箱内。
12.可选地，润滑系统还包括：用以过滤润滑油的粗滤器和机滤器；
13.粗滤器设置在润滑油箱与润滑油泵之间，机滤器设置在润滑油泵与空压机之间。
14.可选地，润滑系统还包括：用以检测油路油压的油压传感器，油压传感器与控制器
连接，以反馈油压信息。
15.可选地，驱动电机的输出端设置有平衡块，平衡块用以减少空压机的振动。
16.可选地，减速器设置为齿轮减速器，且齿轮减速器的输出端设置为大惯量斜齿轮，以使运转稳定。
17.可选地，还设置有数个温度传感器，温度传感器均与控制器连接，以反馈温度数据。
18.相对于上述背景技术，本发明的车用集成式供能系统，通过支架设置在整车上，包括驱动电机、减速器、转向泵、空压机、离合器和控制器；驱动电机设置在支架上，减速器的输入端与驱动电机的主轴输出端连接，且减速器的输出端分别与转向泵和空压机连接传动；离合器设置在减速器与空压机之间。控制器与整车连接，并根据整车发出的反馈信号对驱动电机和离合器进行状态监控和输出调整。本技术采用一台驱动电机作为动力源，节约了设备的使用成本，将这一台驱动电机的额定工作转速提高，使驱动电机的体积减小，从而缩小整体体积。随后采用减速器传动转向泵和空压机，在满足转向泵和空压机低转速要求的同时，大大降低了驱动电机的启动扭矩，满足双源驱动的要求并提升汽车安全性。添加离合器配合空压机使用，在气压打满后即可将空压机停机，避免空压机一直运转消耗大量能源。同时，还可通过控制器控制转向泵和空压机错峰运转，减少驱动电机负载和耗能。控制器设置有故障诊断功能，一旦控制器检测到空压机卡死等故障导致驱动电机过载无法启动，便将控制离合器断开连接，从而保证转向泵仍可正常工作，避免车辆同时失去制动和转向的动力源，大幅提高安全冗余。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的结构示意图；
21.图2为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的控制策略示意图；
22.图3为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的俯视图；
23.图4为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的主视图；
24.图5为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的粗滤结构的侧面视图；
25.图6为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统在另一视角下的结构示意图；
26.图7为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的减速器与转向泵配合的装配示意图；
27.图8为本发明实施例所提供的系统结构连接示意图。
28.其中：
29.1-驱动电机、2-减速器、3-转向泵、4-空压机、5-离合器、6-控制器、7-平衡块、8-润滑油箱、9-润滑油泵、10-粗滤器、11-机滤器、12-油压传感器、13-水泵、14-主路水管、15-支路水管、16-整车水道、17-水压传感器、18-大惯量斜齿轮、19-支架、20-油镜、21-吸油管、22-机油尺、23-呼吸口、24-控制器出水管。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
32.参考说明书附图1和附图2，附图1为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的结构示意图，附图2为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的控制策略示意图，包括：驱动电机1、减速器2、转向泵3、空压机4、离合器5和控制器6；驱动电机1设置在支架1上，减速器2的输入端与驱动电机1的主轴输出端连接，且减速器2的输出端分别与上述转向泵3和上述空压机4连接传动；上述离合器5设置在减速器2与空压机4之间。上述控制器6与整车连接，并根据整车发出的反馈信号对驱动电机1和离合器2进行状态监控和输出调整，输出调控包括：转速、运行时间频率、离合器启闭等。具体地，控制器6优选双源控制器，且控制器6还可布置在整车上，本实施例优选的将控制器6设置在驱动电机1上方，以减少系统设备的体积，充分利用空间。
33.本技术采用一台驱动电机1作为动力源，节约了设备的使用成本，将这一台驱动电机1的额定工作转速提高，使驱动电机1的体积减小，从而缩小整体体积。随后采用减速器2传动转向泵3和空压机4，在满足转向泵3和空压机4低转速要求的同时，大大降低了驱动电机1的启动扭矩，满足双源驱动的要求并提升汽车安全性。添加离合器5配合空压机4使用，在气压打满后即可将空压机4停机，避免空压机4一直运转消耗大量能源。同时，还可通过控制器6控制转向泵3和空压机4错峰运转，减少驱动电机1负载和耗能。控制器6设置有故障诊断功能，一旦控制器6检测到空压机4卡死等故障导致驱动电机1过载无法启动，便将控制离合器5断开连接，从而保证转向泵3仍可正常工作，避免车辆同时失去制动和转向的动力源，大幅提高安全冗余。上述空压机4可选用且不仅限于选用一种两级压缩机，其优点在于启动扭矩小、压缩效率高等；当然，空压机4还可选用无油空压机等其他类型，本文在此不再展开。所述上述离合器5可选用且不仅限于选用气动离合器，利用气压信号实现离合器5的启闭，还可选用电磁离合器等、本文在此不再展开。
34.上述系统的控制策略为：控制器6与整车控制器交互通讯，接收反馈整车制动气压值、转向信号、制动踏板信号；
35.状态一、工作时当检测到整车储气筒制动气压值小于安全设定值时，此时并检测是否有下坡工况等造成连续制动信号反馈，若有连续制动信号反馈，则离合器5闭合且驱动电机1加速运行，若无连续信号反馈则离合器5闭合且驱动电机1额定转速运行；
36.状态二、当检测到制动气压值大于安全设定值时，此时并检测制动气压时是否大于气压冗余设定值，若小于冗余设定值，则监测空压机4运行状态负荷率是否过低，若负荷率过低则离合器5闭合且驱动电机1减速运行，若负荷率正常则离合器5断开驱动电机1减速运行；
37.状态三、当检测到制动气压值大于安全设定值时且大于冗余设定值时，此时检测制动气压是否大于停止设定值，若低于停止设定值，此时监测是否有转向信号，若无转向信
号则离合器5断开且驱动电机1减速运行，若有转向信号则离合器5断开驱动电机1额定转速运行；
38.状态四、当检测到制动气压值大于安全设定值时且大于冗余设定值时，并且大于停止设定值时则离合器5断开且驱动电机1减速运行；
39.状态五、并具备故障保护功能若检测由于空压机4卡死损坏等造成驱动电机1过载无法启动则离合器断开的驱动电机1减速运行保障转向系统正常工作，避免转向、制动同时失效的安全隐患，本系统还具备通过检测离合器5闭合时间监测到空压机4运行时间长短并与整车交互通信异常报警等功能，也可以和整车冷却系统反馈控制。
40.进一步地，还设置有冷却系统，包括：水泵13，上述水泵13优选的设置在减速器2的输入端，即利用驱动电机1提供动力驱动，水泵13作为水路循环的动力源，其出水口分别连通有主路水管14和支路水管15；主路水管14的出水口连通整车的整车水道16的端口，整车水道16用于在车体结构内的冷却循环；支路水管15的出水口连通控制器6，控制器6通过控制器出水管24连接至空压机4，随后再由空压机4连通整车水道16的另一端口，形成冷却回路，确保整个系统内的冷却效果。上述水泵13可选用且不仅限于选用一种磁力连轴传动的水泵13，其具有更高的防护等级和过载保护特点。
41.进一步地，上述冷却系统还包括：用于检测水路水压的水压传感器17，水压传感器17优选的布置在空压机4的水道上，且水压传感器17连接控制器6，将水压状况实时反馈给控制器6，以供控制器6根据反馈数据进行实时响应步骤。当然，上述冷却系统的结构设置不仅限于上述一种，根据具体需求做出的适应性更改也均属于申请保护范围内，本文不再展开
42.进一步地，参考说明书附图4-附图7，图4为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的主视图、图5为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的粗滤结构的侧面视图、图6为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统在另一视角下的结构示意图、图7为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的减速器与转向泵配合的装配示意图，包括：还设置有润滑系统，包括：集成在支架19下方的润滑油箱8和用于抽取润滑油箱8内润滑油的润滑油泵9，并加压润滑油，依次润滑上述空压机4和减速器2，并最终使润滑油通过回路回流至润滑油箱8内，实现循环利用。
43.上述润滑油泵8可布置在转向泵3尾部，也可以集成在减速器2上，并提供循环油路对空压机4、离合器5、减速器2等提供机油润滑。当然，上述润滑油箱8和润滑油泵9的设置方式不仅限于上述一种，其他常规设置方式同样适用，本文在此不再展开。
44.进一步地，上述润滑系统还包括：用于过滤润滑油的粗滤器10和机滤器11，粗滤器10可设置在润滑油箱8与润滑油泵9之间，且机滤器11优选布置在支架19上方便于保养更换，支架19侧面还布置有油镜20，机油尺22，呼吸口23(防水透气阀)等辅助结构；润滑系统由润滑油泵9通过吸油管21抽取油箱里经粗滤器10过滤后的润滑油，润滑油泵9加压后进入机滤器11，过滤后经油管输送至空压机4，并由空压机4内部流经减速器2后回流至润滑油箱8，整体油路结构完善，实现润滑油的双层过滤，保证润滑效果。当然，润滑系统的结构设置不仅限于上述一种，根据具体需求做出的适应性更改也均属于申请保护范围内，本文不再展开。
45.进一步地，上述润滑系统还包括：用与检测油路油压的油压传感器12，油压传感器
12可布置且不仅限于布置在机滤11的出油口上，以检测润滑工作进行过程中的油压状况，油压传感器12与控制器6连接，将油压状况实时反馈给控制器6，以供控制器6根据反馈数据进行实时响应步骤。
46.进一步地，参考说明书附图3，附图3为本发明实施例所提供的车用集成式供能系统的俯视图，包括：上述驱动电机1在主轴上匹配平衡块7抵消空压机4运行时的二阶惯性力的，从而大大减小空压机4运行振动(立式双缸空压机一阶惯性力平衡较好，振动主要由二阶惯性力导致，在相同转速下难以平衡抵消需采用二倍转速)。同时，优选的，可将减速器2的减速器设置为2：1，使驱动电机1主轴二倍于空压机4运转，同样可以减少空压机4的振动。
47.进一步地，上述减速器2设置为齿轮减速器，且齿轮减速器的输出端设置为大直径大惯量斜齿轮18，从而保证系统运行的更加平稳和安静，起到飞轮作用。上述减速器2不仅限于设置为齿轮减速器，还可设置为皮带轮、链条等，本文不再赘述。
48.进一步地，参考说明书附图8，图8为本发明实施例所提供的系统结构连接示意图，包括：系统还布置有多个温度传感器，且全部温度传感器均与控制器6连接，从而及时反馈系统各部分温度情况；例如可在空压机4、驱动电机1、控制器6、水泵13处布置多个温度传感器，本文不再展开赘述。
49.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
50.以上对本发明所提供的车用集成式供能系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。