[发明专利]带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统及其能量分配方法

说明书

带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统及其能量分配方法，属于混合动力车辆技术领域。解决了现有电动汽车仅采用电池供电不仅供电时间短且电池长期处于充放电过程造成电池的使用寿命严重缩短的问题与涡簧式储能装置功能过程中存在能量密度低的问题。本发明系统处于输入功率状态时，根据涡簧储能机构主轴旋转位置a优先的将再生制动能量为涡簧储能机构充能。在系统处于输出功率状态时，锂离子电池组优选地提供设定的阈值功率P_thr，当涡簧储能机构主轴旋转位置a小于设定涡簧储能机构主轴旋转阈值位置a_thr时，锂离子电池组同时要满足需求功率P_dem和为涡簧储能机构充能的充能功率P_ch。本发明适用于电动汽车复合储能及能量分配。

技术领域

本发明属于混合动力车辆技术领域。

背景技术

电动汽车对环境的影响较小，有着很好的发展前景。以电池作为单一能量源的传统电动汽车中，为满足客车不同运行工况下的功率和能量需求，电池长期处于过充或过放，因此其寿命大大缩短。另外，当前广泛应用在电动汽车行业里的锂离子电池的价格还比较昂贵，能量密度不够大。在电池技术上的种种限制驱使从事电动汽车行业的研究人员转向研究其他储能装置与电池储能相结合的混合储能结构。

涡簧式储能装置主要是利用涡簧在受载条件下产生弹性势能并将其储存起来的原理，其具有较高的功率密度，较长的使用寿命，但是其能量密度较低。

发明内容

本发明是为了解决现有电动汽车仅采用电池供电不仅供电时间短且电池长期处于充放电过程造成电池的使用寿命严重缩短的问题与涡簧式储能装置功能过程中存在能量密度低的问题，提出了一种带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统及其能量分配方法。

本发明所述的带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统，它包括锂离子电池组1、双向逆变器2、驱动电机3、一号离合器4、齿轮机构5、变速箱8、二号离合器9、棘轮机构10、涡簧储能机构11、位置传感器12、系统控制器13和电压传感器14；

锂离子电池组1的电流输出端连接双向逆变器2的直流电流端，双向逆变器2的交流电流端连接驱动电机3的电源信号端，驱动电机3的输出轴通过一号离合器4与齿轮机构5传动连接，齿轮机构5同时与变速箱8的主轴一端和汽车减速器7的主轴传动连接，变速箱8的主轴另一端通过二号离合器9与涡簧储能机构11的主轴同轴连接，棘轮机构10套设在涡簧储能机构11主轴的外侧，棘轮机构10位于二号离合器9与涡簧储能机构11之间；

位置传感器12用于采集涡簧储能机构11的主轴旋转位置；位置传感器12的主轴旋转位置信号输出端通过CAN总线连接系统控制器13的涡簧储能机构的主轴旋转位置信号输入端；

电压传感器14用于采集锂离子电池组1的电压信号；电压传感器14的信号输出端通过CAN总线连接系统控制器13的锂离子电池电量信号输入端；系统控制器13的逆变器控制信号输出端连接双向逆变器2的控制信号输入端，棘轮机构10的开通或关闭控制信号输入端连接系统控制器13的棘轮控制信号输出端；

系统控制器13还用于控制一号离合器4和二号离合器9的断开和闭合。

进一步地，涡簧储能机构11包括箱体111、涡簧储能机构的主轴112和涡簧本体113；涡簧本体113设置在箱体111内，涡簧本体113的外端与箱体111的内壁固定连接；涡簧本体113套设在涡簧储能机构的主轴112的外侧，且涡簧本体113的内端与涡簧储能机构的主轴112侧壁刚性连接。

进一步地，驱动电机3采用发电机与电动机一体机实现。

带有涡簧储能机构的电动汽车复合储能系统的能量分配方法，该方法的具体步骤为：