[发明专利]用于车辆的机械蓄能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械蓄能器，该机械蓄能器可以在车辆中、特别是在电动或混合动力车辆中使用。此外，本发明涉及一种具有这种机械蓄能器的车辆。

背景技术

电动和混合动力车辆至少部分地通过电动机驱动，该电动机也可以在发电机模式中运行。在此，为了降低总能量消耗而期望的是，在制动车辆时使动能再生，也就是说回收利用动能，并且存储动能以用于后来的应用。

传统地常见的是，在制动过程期间，电机以发电机模式运行，以便能将动能转换为电能并且随后存储在车辆蓄电池中。与这种电能量再生和能量存储无关地，还已经提出了具有飞轮机构的车辆，其中机械地存储了在制动时释放的动能。

然而已知了，传统的再生机构至少在一些行驶-或制动情况下不能引起令人满意的能量再生和能量存储。

发明内容

因此可能存在用于能量再生的机构或配有这种机构的车辆的需求，其中，车辆的动能或由在车辆中运行的电动机所提供的能量能以有利的方式存储并且根据需要重新输出。

这种需求通过独立权利要求的内容来实现。有利的设计方案在从属权利要求中定义。

根据本发明的第一方面，提出了用于车辆、特别是用于电动或混合动力车辆的机械蓄能器。蓄能器具有行星齿轮传动装置。行星齿轮传动装置的太阳轮在此与车辆的马达不能相对转动地连接。该马达在电动或混合动力车辆中是电动机，该电动机也可以以发电机的方式运行，从而不仅能将力从马达传递到太阳轮上并且也可以在相反的方向上传递。行星齿轮传动装置的外齿轮与车辆的车轮驱动机构相连接，以便旋转地驱动车辆。行星齿轮传动装置的行星齿轮通过行星齿轮连杆固定地相互连接。根据本发明，行星齿轮为了增大其飞轮质量而具有所谓的飞轮质量区域（Schwungmassenbereich），该飞轮质量区域具有比行星齿轮的、布置在太阳轮和外齿轮之间的齿轮区域更大的直径。

根据本发明的第二方面，提出了一种车辆、特别是电动或混合动力车辆，该车辆配有根据本发明的机械蓄能器。

下面简短地描述作为本发明的方面或其实施方式的基础的认识和构思并且描述根据本发明的实施方式的特征和优点。

已经认识到，在车辆中的传统的能量再生通过转换为电能并且随后存储在车辆蓄电池中，通过车辆蓄电池的容纳能力可以限制回收利用的能量或者再生功率的最大可再生的量。制动能量特别是可以在更强烈的车辆减速时通常仅不充分地以再生的电力的形式存储在蓄电池中，这是因为将动能完全转换为电能并且随后进行存储可能导致车辆的电组件、特别是功率电子元件和蓄电池的过载。因此在硬制动时，通常制动盘中由于的附加的常规的机械制动而通过摩擦热量而消耗了一部分制动能量。

利用在此提出的机械蓄能器除了电能量再生和存储的可能性之外可以实现一种可能性，将能量在车辆中也机械地、特别是以旋转能量的形式进行存储。为此车辆配有特殊设计的行星齿轮传动装置形式的附加的飞轮驱动装置。借助于飞轮应存储机械的旋转能量，该飞轮在此以行星齿轮传动装置的行星齿轮的形式提供。为了使得可存储在这些飞轮中的旋转能量最大化，行星齿轮这样设计，即该行星齿轮具有尽可能高的惯性矩并且在行星齿轮传动装置运行时尽可能快地旋转。

为了使得飞轮质量或惯性矩最大化，行星齿轮具有附加的飞轮质量区域。该飞轮质量区域不能相对转动地与各个行星齿轮的齿轮区域相连接，其像在传统的行星齿轮传动装置中那样布置在太阳轮和外齿轮之间并且能通过太阳轮或外齿轮至于旋转。飞轮质量区域在此设计成围绕相应的行星齿轮的旋转轴旋转对称并且可以例如具有圆盘形状。飞轮质量区域的直径在此大于行星齿轮在齿轮区域中的直径。以这种方式可以实现，大部分包含在飞轮质量区域中的质量具有相对于旋转轴较大的间距，由此，整个行星齿轮的惯性矩显著提高并且因此在转速相同时可以将旋转能量形式的更多的动能存储在行星齿轮中。

为了在行星齿轮传动装置运行期间实现行星齿轮的尽可能高的旋转速度，在太阳轮和行星齿轮之间的传动比可以至少为20:1，优选至少为30:1，并且更优选至少为50:1。换句话说，行星齿轮可以在齿轮区域的范围中具有和太阳轮的直径相比这样小的直径，即基于布置在齿轮区域的范围中的行星齿轮齿的数量，和太阳轮上的齿的数量成比例地形成期望的传动比。基于这样高的传动比也可以在太阳轮转速低时实现行星齿轮的和与其相连接的飞轮质量区域的高转速和进而高的旋转速度。