[发明专利]电动汽车机电复合储能系统及能量控制方法

权利要求书

1.电动汽车机电复合储能系统，其特征在于，它包括一号DC/AC变换器(1)、驱动电机(2)、一号离合器(3)、一号传动齿轮(4)、二号传动齿轮(5)、弹性储能器、变速箱(8)、三号传动齿轮(9)、四号传动齿轮(11)、五号传动齿轮(12)、发电机(13)、二号DC/AC变换器(14)、电池(15)、整车控制器(16)和电机控制器(17)；

弹性储能器包括箱体、二号离合器(6)、涡簧储能机构(7)、拉力传感器(18)、三号离合器(10)和储能主轴(19)；

整车控制器(16)的拉力信号输入端连接拉力传感器(18)的信号输出端，所述拉力传感器(18)安装在涡簧储能机构(7)的外端，用于采集涡簧储能机构(7)的拉力状态；

整车控制器(16)的驱动电机控制信号输出端连接一号离合器(3)的断开或闭合控制信号输入端；

整车控制器(16)的涡簧储能控制信号输出端连接二号离合器(6)的断开或闭合控制信号输入端；

整车控制器(16)的涡簧控制信号输出端连接三号离合器(10)的断开或闭合控制信号输入端；

整车控制器(16)的驱动电机控制输出端连接电机控制器(17)的控制信号输入端，电机控制器(17)的控制信号输出端连接驱动电机(2)的控制信号输入端；

电池(15)的电量信号输出端连接整车控制器(16)的电池电量信号输入端；

电池(15)的充放电信号端同时连接一号DC/AC变换器(1)的直流信号端和二号DC/AC变换器(14)的直流信号端，一号DC/AC变换器(1)的交流信号端连接发电机(13)的电流信号输出端，发电机(13)的输入轴通过三号传动齿轮(9)、五号传动齿轮(12)和四号传动齿轮(11)与弹性储能器的主轴的一端传动连接，所述弹性储能器的主轴的一端通过三号传动齿轮(9)、四号传动齿轮(11)和传动轴与变速箱(8)的输入轴传动连接；

二号离合器(6)、涡簧储能机构(7)、拉力传感器(18)和三号离合器(10)均设置在箱体内，储能主轴(19)的两端穿过箱体相对的两个侧壁，涡簧储能机构(7)套设在储能主轴(19)上，二号离合器(6)和三号离合器(10)均与储能主轴(19)同轴连接，且二号离合器(6)和三号离合器(10)分别位于涡簧储能机构(7)的两侧；

储能主轴(19)的另一端与二号传动齿轮(5)传动轴连接，二号传动齿轮(5)的齿部与一号传动齿轮(4)的齿部啮合，一号传动齿轮(4)的传动轴与驱动电机(2)的输入轴传动连接，驱动电机(2)的输入轴上还设有一号离合器(3)；

变速箱(8)带动车轮主轴(20)转动，所述车轮主轴(20)带动车轮(21)旋转。

2.根据权利要求1所述的电动汽车机电复合储能系统，其特征在于，它还包括两个棘轮机构，所述两个棘轮机构分别设置在二号离合器(6)与涡簧储能机构(7)之间和涡簧储能机构(7)与三号离合器(10)之间。

3.根据权利要求2所述的电动汽车机电复合储能系统，其特征在于，棘轮机构包括一号棘爪转轴(21)、涡簧弹性片(22)、一号棘爪(23)、二号棘爪转轴(24)、二号棘爪(25)、弹性片主轴(26)、一号棘爪离合器(27)和二号棘爪离合器(28)；

一号棘爪转轴(21)和二号棘爪转轴(24)分别固定二号棘爪(25)的一端和一号棘爪(23)的一端；一号棘爪(23)的另一端和二号棘爪(25)另一端分别卡接在涡簧弹性片(22)外围的锯齿内，涡簧弹性片(22)套接在弹性片主轴(26)的外侧；一号棘爪(23)与二号棘爪(25)以弹性片主轴(26)的中心为对称中心成中心对称；

一号棘爪离合器(27)的执行机构和二号棘爪离合器(28)的执行机构分别贴设在二号棘爪(25)与一号棘爪(23)的外侧，用于带动一号棘爪(23)和二号棘爪(25)分别沿二号棘爪转轴(24)和一号棘爪转轴(21)旋转。

4.电动汽车机电复合储能系统的能量控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、采用拉力传感器(18)采集涡簧储能机构(7)的拉力，采用车载传感器采集电动汽车的油门踏板开度、制动踏板开度和车速信号，整车控制器(16)采集电池(15)的剩余电量；

步骤二、整车控制器(16)根据车载传感器采集电动汽车的油门踏板开度和制动踏板开度判断电动汽车是处于驱动状态还是减速/刹车状态，当电动汽车是处于驱动状态时，整车控制器(16)控制涡簧储能机构(7)释放能量，执行步骤七，当电动汽车是处于减速/刹车状态时，执行步骤三；

步骤三、整车控制器(16)判断电池(15)的剩余电量是否大于电池最大电量的90％,若是，则执行步骤四；否则执行步骤五；

步骤四、整车控制器(16)控制一号离合器(3)闭合，变速箱(8)回收电动汽车的制动能量为弹性储能器补充机械能；执行步骤六；

步骤五、电池(15)通过驱动电机(2)经过一号DC/AC变换器(1)接收变速箱(8)回收的电动汽车的制动能量直至达到电池的最大电量，整车控制器(16)控制一号离合器(3)闭合，变速箱(8)回收电动汽车的制动能量为弹性储能器补充机械能；直至弹性储能器的涡簧储能机构(7)的能量存满；

步骤六、整车控制器(16)根据拉力传感器(18)采集的拉力判断弹性储能器的存储的涡簧储能机构(7)的能量是否存满，若是，返回执行步骤一，否则，返回执行步骤四；

步骤七、整车控制器(16)根据车速信号判断电动汽车是否处于加速状态，若是，整车控制器(16)根据电动汽车油门踏板开度和速度信号计算电动汽车需求的总功率，整车控制器(16)根据拉力传感器(18)采集的涡簧储能机构(7)的拉力判断弹性储能器的能量是否大于额定储能的20％，当弹性储能器的能量大于额定储能的20％时，由弹性储能器和电池(15)共同提供电动汽车需求的总功率，当弹性储能器的能量小于或等于额定储能的20％时，整车控制器(16)控制三号离合器(10)脱开，弹性储能器停止能量释放，电池(15)单独提供电动汽车需求的总功率；否则，执行步骤八；

步骤八、整车控制器(16)判断电池(15)的剩余电量是否大于电池最大电量的90％,若是，则返回执行步骤七；否则执行步骤九；

步骤九、整车控制器(16)控制三号离合器(10)闭合，通过发电机(13)为电池(15)充电，直至电池(15)充满电，返回执行步骤八。