[发明专利]一种行星齿轮机构变速电动机/飞轮混合动力传动装置

说明书

本发明公开一种行星齿轮机构变速电动机/飞轮混合动力传动装置，属于汽车动力装置的技术领域。该装置可实现汽车纯电机驱动、动力耦合、制动能量回收及停车充电模式。本发明方案：驱动电机通过离合器连接变速器，经主减速器、差速器、半轴与驱动轮相连；双转子电机外转子轴通过齿轮与变速器行星齿轮排中齿圈外啮合，内转子经齿轮副与储能飞轮相连，滑环经控制电路与电池电气连接；ECU与电池管理系统、电机控制器电气连接。该系统中储能飞轮以机械能形式回收部分制动动能，实现能量回收；飞轮增扭后与电机动力耦合，提高汽车瞬时加速度；停车后若飞轮还在转动，即飞轮还有剩余能量时，使双转子电机处于发电机工作状态，由飞轮存储的能量驱动双转子电机运转，将能量储存在动力电池中。在上述能量转换过程中，通过双转子电机实现了汽车动能与飞轮动能的转换，降低了电池的充放电频率及深度，提高了电池的使用寿命。

技术领域

本发明公开一种行星齿轮机构变速电动机/飞轮混合动力传动装置，涉及一种以行星机构变速并将电动机与飞轮储能进行动力混合驱动的传动装置，属于汽车动力装置的技术领域。

技术背景

研究表明，城市工况下车辆因制动消耗的能量占总驱动能量的50％。这不仅浪费能源，也产生环境问题。制动能量回收是指将车辆制动时消耗的能量转换成可用能量，并将其存储在介质中，待使用时可迅速将能量释放。在几种典型的储能方式中，电化学储能由于高能量密度、低价格及成熟的技术被广泛使用，但频繁充放电使其寿命缩短，且对电化学储能器性能要求较高；飞轮储能的高效率、高瞬时功率、快速响应及长循环寿命等优点，使其成为最具发展前途的短时储能技术之一。综合上述两种储能方式的优点，本发明通过双转子电机实现了汽车动能与飞轮动能的转换，降低了电池的充放电频率及深度，提高了电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于实现一种行星齿轮机构变速电动机/飞轮混合动力传动装置，可实现汽车纯电机驱动、动力耦合、制动能量回收及停车充电，降低了电池的充放电频率及深度，提高了电池的使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明所述的飞轮储能混合动力系统它包括电机、离合器、变速器、两个定比齿轮副、双转子电机、控制电路、电池、储能飞轮、电子控制单元、电机控制器、主减速器、差速器、半轴及驱动车轮；双转子电机包括三个端口，两个机械端口(内转子轴、外转子轴)，一个电气端口(滑环)，若机械端口(内转子轴)固定，双转子电机的工作原理与永磁同步电机类似。

本发明采用技术方案的工作原理是：

1..纯电机驱动模式

纯电机驱动是指汽车的驱动力只来源于电动机输出动力。按照驾驶员意图，分别控制传动系统中行星机构的相应离合器和制动器实现两个挡位。

根据行星机构中传动部件的运动关系公式，即

n_s+an_r-(1+α)n_c＝0 (1)

式中：n_s-太阳轮转速；

n_r-齿圈转速；

n_c-行星架转速；

α-齿圈与太阳轮齿数比。

不同挡位的动力传动过程如下：

(1)低速挡。电动机输出轴与太阳轮相连，行星架作为输出，对行星机构中的齿圈进行制动，即n_s≠0，n_r＝0；所以，由公式(1)可知，低挡位的传动比为：

行星机构的行星架转速为：