[实用新型]一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电动汽车工程领域，涉及一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置。

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)。其中，增程式电动汽车是一种具有车载和地面充电功能的纯电驱动的电动汽车。增程式电动汽车的动力系统主要由电池组及电池管理系统、主驱动电机及控制器、发动机及发电机系统等组成，电池组可由地面充电桩或车载充电器充电，发动机可采用燃油型或燃气型，根据运行条件可以纯电动模式、增程模式或混合动力模式运行。但是，由于目前蓄电池的比能量、比功率等性能指标还较低，因此限制了电动汽车续驶里程和加速性能。所以，提高能量利用效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。相关研究表明，电动汽车以电能回收储存制动能量的方法，可使其增加10％-15％的续驶里程。

上述方式仍然存在着某些不足：第一，车辆仅采用对蓄电池充电方式回收利用制动过程中具有的动能，存在着两次能量形式转换，即机械能-电能-机械能，导致能量损失，影响节能效率；第二，车辆汽车频繁制动、起动时，蓄电池也随之处于反复地充电、放电状态，对蓄电池的使用寿命将产生不利的影响；第三，汽车紧急制动时，受蓄电池充电特性的限制，电能的回收储存有限，因此能量回收利用效率不高。

发明内容

本实用新型的目的是在于提出一种可以用于增程式电动汽车，以飞轮将电动汽车制动过程中的能量回收，加速过程中将飞轮的储存能量与电动机能量耦合输出的电动机/飞轮混合驱动装置。

本实用新型采用的技术方案是：所述的一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置包含主动力传动系统、飞轮储能系统和车载充电系统；主动力传动系统包括电动机、行星机构、变速器、主减速器；飞轮储能系统包括飞轮、离合器、被动齿轮及主动齿轮；车载充电系统包括内燃机、发电机、电动机调控器、发电机调控器及外部充电接口；行星机构包括太阳轮、行星轮、行星架、齿圈及齿圈制动器；与太阳轮制成一体的飞轮轴上安装有飞轮，行星架与行星机构的输出轴联接，齿圈通过大齿轮、小齿轮、联轴器及离合器与电动机联接；电动机、行星机构、飞轮、发电机、内燃机之间传动联接；变速器具有前进挡、空挡和倒挡，变速器 的输入轴与行星机构的输出轴联接，变速器的输出轴与主减速器的输入轴联接并将动力传递到车轮；内燃机的输出轴与发电机的输入轴通过离合器联接，发电机的输出轴与飞轮轴通过联轴器、主动齿轮、被动齿轮及离合器联接。主动力传动系统、飞轮储能系统及车载充电系统在整车控制下有多种不同的运行模式，包括车辆起步模式、车辆匀速或加速运行模式、车辆滑行减速模式、车辆制动减速模式、停车后飞轮剩余能量利用模式及车载充电模式。

本实用新型采用技术方案的工作原理是：

第一，车辆起步模式，电动机输出动力驱动车辆；此时电动机驱动齿圈转动，将动力传递到行星机构输出轴。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，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，与其同轴安装的太阳轮也处于静止状态，控制离合器接合，飞轮与处于静止状态的内燃机、发电机机械联接；与行星架相联接的行星机构输出轴，相对于以齿圈为输入端，太阳轮制动的轮系传动状态是以增速的方式输出动力并传递到变速器输入轴，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储存了制动过程回收的能量，并且还没有释放完；由于飞轮储存了一定能量，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，行星机构中齿圈和太阳轮同时提供输入动力，与行星轮相联接的行星架耦合输出两个输入构件的驱动力，即车辆处于以电动机/飞轮混合动力驱动的运行状态；混合动力传递到变速器输入轴，根据变速器的挡位状态使车辆前进或后退。

(3)当飞轮的储存能量足以驱动车辆起步时，齿圈制动器将齿圈制动停转，利用飞轮储存的能量直接独立地驱动车辆起步运行。

第二，车辆匀速或加速运模式，同样是根据飞轮是静止或转动两种状态，分为以电动机独立驱动或以电动机/飞轮混合动力驱动的运行状态，动力传递过程与前述车辆起步时的工作过程相同。