[发明专利]用于车辆传动系统的能量回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于车辆的动能回收系统。

背景技术

普遍地，将混合动力系看成是道路运输部门的基本解决方案，其中混合动力系将传统地经由刹车而浪费的动能回收并再利用，目标在于减少燃料消耗和排放。混合动力系也可能应用于其它车辆，尤其是火车。大多数量产和开发中的混合系统基于具有多种设计和存储介质的电结构。然而，将机械能转换成电能，然后转换成化学能(反之亦然)，均会产生相当低的系统效率。另外，存储介质、功率电子装置和电机/发电机产生复杂的动力系，对系统成本、重量和包装具有相应的影响。

电混合动力系的一种替代方式是机械混合系统。机械混合动力系利用旋转的飞轮作为能量存储装置，并利用变速器将能量传递至车辆传动系统和从车辆传动系统传递能量。

由于能量转换的省去，飞轮机械混合系统提供更高效率的优点，同时，提供明显不太复杂的系统，该系统提供优于电系统的相当大的重量、包装和成本方面的优点。飞轮机械混合系统不是新的，并且，之前已由许多公司开发。在引入一级方程式赛车中的规则之后，重新引起了对飞轮机械混合系统的兴趣，一级方程式赛车将需要能够回收并再利用动能的赛车。

在KERS系统中使用传统的变速器时，会出现这样的问题：由典型变速器提供的传动比的范围会比发动机和飞轮之间的速度比的期望范围小。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于车辆传动系统的动能回收系统，该动能回收系统包括飞轮和用于以无级变速的CVT速度比在飞轮和车辆传动系统之间传递驱动力的无级变速传动装置，该无级变速传动装置包括变速器和分路(shunt)齿轮装置，该变速器具有旋转变速器输入和旋转变速器输出，该变速器用来以无级变速的变速器速度比在旋转变速器输入和旋转变速器输出之间传递驱动力，分路齿轮装置具有与旋转变速器输入驱动地接合的第一旋转分路输入、与旋转变速器输出驱动地接合的第二旋转分路输入、以及与飞轮驱动地接合的分路旋转输出。分路齿轮优选地是外摆线(epicyclic)类型的，但是也可用具有三个轴且在轴速方面具有两个自由度的其它齿轮装置代替。将其中两个分路轴/旋转部分称为“输入”并将另一部分称为“输出”是方便的，但是，名称是稍微任意的，因为动力流可以在任一方向上-从飞轮到传动系统，或从传动系统到飞轮。分路齿轮使得CVT的传动比范围超过仅由变速器提供的范围的扩展是可行的。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，设置有动能回收系统的车辆传动系统包括用来在发动机和车轮之间传递驱动力的机动车辆传动装置，并且动能回收系统与发动机和机动车辆传动装置之间的传动系统中的一点接合。优选地，提供一离合器，以选择性地将发动机与传动系统脱离，同时使动能回收系统与其连接。为此，优选地将离合器定位在其与动能回收系统的接合和与发动机的接合之间的传动系统中。此类型的传动系统使得，当不需要来自发动机的驱动力时，可以将发动机与传动装置和车轮脱离，同时，仍使动能回收系统通过传动装置与车轮保持连接，以驱动车辆。申请人进行的建模已经表明这可能是一种非常高的能效系统。

优选地，传动系统在其与动能回收系统的接合和与车辆传动装置的接合之间的传动系统中包含另一离合器。例如，当车辆停止时，该另一离合器用来将传动装置与动能回收系统和发动机脱离。

根据本发明的第二方面，提供一种包括传动系统的车辆驱动装置，具有发动机和用于在发动机与机动车辆的从动轮之间传递驱动力的机动车辆传动装置，所述车辆驱动装置进一步包括与机动车辆传动装置和发动机之间的传动系统接合的动能回收系统以及位于发动机和动能回收系统之间的传动系统中的离合器，使得通过断开离合器，发动机与动能回收系统脱离，并与机动车辆传动装置脱离。

在这种装置中，动能回收系统优选地包括在一侧上与传动系统连接并在另一侧上与飞轮连接的无级变速传动装置。

该装置使得可以通过传动装置仅从动能回收系统驱动机动车辆，而与发动机分离。因此，发动机仅需要间歇地运行，并可提高整体效率。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的一个具体实施方式，附图中：

图1是体现本发明的传动系统的示意图；

图2是示出了(a)车辆发动机克服其内部损耗所消耗的能量和(b)在标准车辆工作循环(NEDC)下驱动车辆所消耗的能量之间的比较的柱状图；

图3是与图2相似的柱状图，但是代表不同车辆工作循环(FTP75)下的性能；

图4是对于NEDC循环来说，车轮和飞轮速度随时间变化的示图；