[发明专利]一种电动汽车制动能量回收利用装置

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车工程领域中的能量回收与利用技术，涉及一种以飞轮储能的方式对汽车制动过程中的能量进行回收与利用的装置。 

背景技术

电动汽车的类型主要有纯电动汽车(Pure Electric Vehicle，PEV)、混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)和燃料电池汽车(Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV)。目前，由于蓄电池比能量、比功率等技术性能指标仍较低，因此限制了电动汽车的续驶里程和加速性能。所以，提高能量利用率是改善电动汽车使用性能的重要途径之一。在已有的电动汽车上，一般是在汽车制动或下坡运行过程中，将车辆的动能或重力势能转化为电能回馈并储存在蓄电池中。统计结果表明，电动汽车以电能回收存储制动能量的方法，可使其增加10％-15％的续驶里程。 

上述方式也存在着某些不足：第一，汽车频繁制动时，蓄电池也随之处于反复地充电和放电状态，其对蓄电池的使用寿命将产生不利的影响；第二，汽车加速或者上坡运行时，若蓄电池是车辆的唯一能量源时，蓄电池将处于大电流放电状态，对蓄电池的寿命也有不利的影响；第三，汽车紧急制动时，受蓄电池充电特性的限制使电能的回收存储有限，回收与利用率不高。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种以飞轮将电动汽车制动过程中的能量回收，加速过程中将飞轮存储的能量与电动机能量耦合输出的电动机/飞轮混合驱动装置。 

本发明采用的技术方案是：电动汽车制动能量回收利用装置是由变速器、行星机构、飞轮、离合器及箱体等构成，并与电动机/发电机及车辆主减速器相联接，同时与电动机控制器、外部充电接口及发电机控制器组成电动汽车制动能量回收利用的电机/飞轮混合动力驱动系统。 

本发明所述的电动汽车制动能量回收利用装置中，变速器应有前进挡、空挡和倒挡，变速器的输入轴与行星机构的输出轴联接，输出轴与主减速器的输入端联接并将动力传递到车轮；行星机构由太阳轮、行星轮、行星轮架、齿圈及齿圈制动器组成，太阳轮的齿轮轴上安装有飞轮，行星轮架与行星机构的输出轴联接，齿圈与行星机构的输入轴联接，且与离合器相联接；离合器与电动汽车的电动机/发电机相联接。 

本发明采用技术方案的工作原理是： 

第一，车辆起步时。电动机/发电机以电动机模式运行输出车辆驱动力；此时，与电动机/发电机输出轴相联接的离合器接合，并将动力传递到行星机构的输入端，驱动齿圈转动。由于汽车起步时飞轮可能处于两种状态，即静止状态或转动状态，因此，将分别对飞轮静止或转动两种状态进行描述： 

(1)当飞轮处于静止状态时，由于飞轮具有较大的惯性使与飞轮同轴安装的太阳轮也处 于静止状态，所以行星机构的齿圈与行星轮构成定轴轮系；与行星轮架相联接的行星机构输出轴，相对于以齿圈为输入端的轮系传动状态是以减速增扭的方式输出动力，传递到变速器的输入端，并根据变速器的挡位状态使车辆前进或后退。 

(2)当飞轮处于转动状态时，即飞轮在车辆起步前已经存储了制动过程的回收能量，并且还没有释放完；由于飞轮存储了一定能量使与飞轮同轴安装的太阳轮也一同转动并输出相应的动力；此时，行星机构由齿圈和太阳轮两个构件同时提供输入动力，与行星轮相联接的行星轮架的输出动力为两个输入构件的驱动力之和，即车辆处于以电动机/飞轮混合动力驱动的状态。混合动力输入到变速器的输入端，并根据变速器的挡位状态使车辆前进或后退。 

(3)当飞轮存储的能量足以驱动车辆起步时，通过齿圈制动器将齿圈制动固定，太阳轮与行星轮形成定轴轮系。因此，利用飞轮存储的能量直接独立地驱动车辆起步运行。 

第二，车辆匀速或加速运行时。同样根据飞轮是处于静止或转动两种状态，分为以电动机独立提供动力或以电动机/飞轮混合动力驱动的运行状态。动力传递过程与前述的起步时的工作过程相同。 

第三，车辆滑行减速时。车辆滑行是利用车辆运动状态具有的动能驱动车辆行驶，其滑行过程对车辆行驶是一种能量的有效利用过程。安装本发明所述装置的车辆滑行时，首先是停止向电动机供电即不踩加速踏板，同时也不踩制动踏板，并将变速器置于空挡位置，此时车辆的动能可以全部的用于驱动车辆滑行。或将与电动机相联接的离合器分离，而变速器置于前进挡位置，车辆的部分动能可以通过行星机构驱动飞轮旋转使能量得到回收，但滑行距离将减少。