[发明专利]一种用于重型混合动力车辆的储能装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于重型混合动力车辆的储能装置，包括：发动机输出旋转动力驱动行星齿轮系的太阳轮；电机一端连接行星齿轮系的齿圈，将动力输出至车辆的前桥；飞轮能够与电机的输出轴选择性的同步转动；燃料电池能够单独或与蓄电池组合同时为车辆的电机供电，并且飞轮同时与蓄电池连接；数据采集模块能够用于采集车速数据、油门开度数据、飞轮转速数据及蓄电池荷电状态；控制器，能够通过车速、加速度、飞轮转速及蓄电池荷电状态调节飞轮与电机的输出轴选择性的接合与分离，以及能源装置的开启与关闭。本发明还公开了一种用于重型混合动力车辆的储能装置的控制方法。

技术领域

本发明涉及混合动力车辆能量存储系统，具体涉及一种用于重型混合动力车辆的储能装置及其控制方法。

背景技术

飞轮在混合动力的设计中越来越受欢迎，特别是重型混合动力客运汽车，这是由于以下几点原因：第一，对电池功率的要求和能量的要求可以分开，可以得到最优的电池能量密度和循环寿命；第二，由于飞轮负载水平的的影响，高功率需求和大电流放电都极大地减小，可用能量、耐久性和电池循环寿命都得到了增加；第三，飞轮可以在低功率要求或再生制动期间，进行高效迅速的临时性充电。由于主要能源的负载均衡和再生制动期间能量回收的综合效应，车辆的运行范围显著扩大，能量密度主要与飞轮的转速有关，增加转速可以增大能量密度，但是也增加了潜在的安全隐患，同时由于需要图书轴承和高强度材料，成本也将会增加，电动汽车可以完全由超高速飞轮提供动力，而不需要电池或燃料电池。相比于电池，飞轮能够提供更高的比能量和比功率，所以在电动汽车的应用上有相应的潜在长期效益，飞轮的比功率可能比内燃机更高，所以通过在混合动力装置中使用飞轮可以进行更好的能量存储及能量利用。

发明内容

本发明设计开发了一种用于重型混合动力车辆的储能装置。本发明目的是将飞轮设计在混合动力的储能装置中，能够使燃料电池及蓄电池合理分配能源供电方式，动力系统的性能得到改善。

本发明还设计开发了一种用于重型混合动力车辆的储能装置的控制方法。本发明具有实时在线采集数据并且对数据能够做出分析，确定重型混合动力车辆是否处于平稳的正常行驶及在处于正常的平稳行驶过程中对能源的合理分配利用能够得到有效控制，并且操作简单，减少能耗过大的问题。

本发明具有可控性强、能源分配合理、增加蓄电池循环寿命等特点。

本发明提供的技术方案为：

一种用于重型混合动力车辆的储能装置，包括：

发动机，其输出旋转动力驱动行星齿轮系的太阳轮；

电机，其具有贯穿式的输出轴，其一端连接所述行星齿轮系的齿圈，并且所述行星齿轮系具有行星架，其将动力输出至车辆的前桥，所述输出轴的另一端连接变速箱，变速箱连接车辆的后桥；

飞轮电机，其具有动力输出轴；

飞轮，其具有贯穿式的飞轮轴，其一端通过飞轮离合器与所述电机的输出轴选择性的接合，所述飞轮能够与所述电机的输出轴选择性的同步转动，另一端连接所述飞轮电机的动力输出轴；

能源装置，其包括燃料电池及蓄电池；其中，所述燃料电池能够单独或与所述蓄电池组合同时为车辆的电机供电，所述燃料电池与所述蓄电池相连，并且所述飞轮电机同时与所述蓄电池连接；

数据采集模块，其能够用于采集车速数据、油门开度数据、飞轮转速数据及所述蓄电池荷电状态；

控制器，其同时与所述能源装置及所述数据采集模块相连，能够通过车速、加速度、飞轮转速及蓄电池荷电状态调节所述飞轮与所述电机的输出轴选择性的接合与分离，以及能源装置的开启与关闭。

优选的是，还包括：

加速齿轮，其设置在所述电机的输出轴与所述飞轮离合器之间，所述飞轮轴通过所述加速齿轮啮合传动；