本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車能量回收與控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車在制動(dòng)能量回收的過程中傳統(tǒng)車輛以單一的電池作為能量回收單元，而電動(dòng)汽車的制動(dòng)瞬間其電壓和電流形成尖峰對(duì)電池安全性造成影響，而且電池長(zhǎng)期處于過充和過放其使用壽命會(huì)大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有電動(dòng)汽車電池長(zhǎng)期處于過充和過放狀態(tài)造成電池壽命短的問題，提出了一種電動(dòng)汽車機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)及能量控制方法。

本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，它包括一號(hào)dc/ac變換器1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、一號(hào)離合器3、一號(hào)傳動(dòng)齒輪4、二號(hào)傳動(dòng)齒輪5、彈性儲(chǔ)能器、變速箱8、三號(hào)傳動(dòng)齒輪9、四號(hào)傳動(dòng)齒輪11、五號(hào)傳動(dòng)齒輪12、發(fā)電機(jī)13、二號(hào)dc/ac變換器14、電池15、整車控制器16和電機(jī)控制器17；

彈性儲(chǔ)能器包括箱體、二號(hào)離合器6、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7、拉力傳感器18、三號(hào)離合器10和儲(chǔ)能主軸19；

整車控制器16的拉力信號(hào)輸入端連接拉力傳感器18的信號(hào)輸出端，所述拉力傳感器18安裝在渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的外端，用于采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的拉力狀態(tài)；

整車控制器16的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)輸出端連接一號(hào)離合器3的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器16的渦簧儲(chǔ)能控制信號(hào)輸出端連接二號(hào)離合器6的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器16的渦簧控制信號(hào)輸出端連接三號(hào)離合器10的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器16的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制輸出端連接電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸入端，電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸出端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的控制信號(hào)輸入端；

電池15的電量信號(hào)輸出端連接整車控制器16的電池電量信號(hào)輸入端；

電池15的充放電信號(hào)端同時(shí)連接一號(hào)dc/ac變換器1的直流信號(hào)端和二號(hào)dc/ac變換器14的直流信號(hào)端，一號(hào)dc/ac變換器1的交流信號(hào)端連接發(fā)電機(jī)13的電流信號(hào)輸出端，發(fā)電機(jī)13的輸入軸通過三號(hào)傳動(dòng)齒輪9、五號(hào)傳動(dòng)齒輪12和四號(hào)傳動(dòng)齒輪11與彈性儲(chǔ)能器的主軸的一端傳動(dòng)連接，所述彈性儲(chǔ)能器的主軸的一端通過三號(hào)傳動(dòng)齒輪9、四號(hào)傳動(dòng)齒輪11和傳動(dòng)軸與變速箱8的輸入軸傳動(dòng)連接；

二號(hào)離合器6、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7、拉力傳感器18和三號(hào)離合器10均設(shè)置在箱體內(nèi)，主軸(19)的兩端穿過箱體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁，渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7套設(shè)在儲(chǔ)能主軸19上，二號(hào)離合器6和三號(hào)離合器10均與儲(chǔ)能主軸19同軸連接，且二號(hào)離合器6和三號(hào)離合器10分別位于渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的兩側(cè)；

儲(chǔ)能主軸19的另一端與二號(hào)傳動(dòng)齒輪5傳動(dòng)軸連接，二號(hào)傳動(dòng)齒輪5的齒部與一號(hào)傳動(dòng)齒輪4的齒部嚙合，一號(hào)傳動(dòng)齒輪4的傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的輸入軸傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的輸入軸上還設(shè)有一號(hào)離合器3；

變速箱8帶動(dòng)車輪主軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，所述車輪主軸20帶動(dòng)車輪21旋轉(zhuǎn)。

電動(dòng)汽車機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量控制方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用拉力傳感器18采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的拉力，采用車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度、制動(dòng)踏板開度和車速信號(hào)，整車控制器16采集電池15的剩余電量；

步驟二、整車控制器16根據(jù)車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度和制動(dòng)踏板開度判斷電動(dòng)汽車是處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)還是制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)電動(dòng)汽車是處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，整車控制器16控制渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7釋放能量，執(zhí)行步驟七，當(dāng)電動(dòng)汽車是處于減速/剎車狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行步驟三；

步驟三、整車控制器16判斷電池15的剩余電量是否大于電池最大電量的90％,若是，則執(zhí)行步驟四；否則執(zhí)行步驟五；

步驟四、整車控制器16控制一號(hào)離合器3閉合，變速箱8回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；執(zhí)行步驟六；

步驟五、電池15通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)2經(jīng)過一號(hào)dc/ac變換器1接收變速箱8回收的電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量直至達(dá)到電池的最大電量，整車控制器16控制一號(hào)離合器3閉合，變速箱8回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；直至彈性儲(chǔ)能器的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的能量存滿；

步驟六、整車控制器16根據(jù)拉力傳感器18采集的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的存儲(chǔ)的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的能量是否存滿，若是，返回執(zhí)行步驟一，否則，返回執(zhí)行步驟四；

步驟七、整車控制器16根據(jù)車速信號(hào)判斷電動(dòng)汽車是否處于加速狀態(tài)，若是，整車控制器16根據(jù)電動(dòng)汽車油門踏板開度和速度信號(hào)計(jì)算電動(dòng)汽車需求的總功率，整車控制器(3)根據(jù)拉力傳感器18采集的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的能量是否大于額定儲(chǔ)能的20％，當(dāng)彈性儲(chǔ)能器的能量大于額定儲(chǔ)能的20％時(shí)，由彈性儲(chǔ)能器和電池15共同提供電動(dòng)汽車需求的總功率，當(dāng)彈性儲(chǔ)能器的能量小于或等于額定儲(chǔ)能的20％時(shí)，整車控制器(3)控制三號(hào)離合器10脫開，彈性儲(chǔ)能器停止能量釋放，電池15單獨(dú)提供電動(dòng)汽車需求的總功率；否則，執(zhí)行步驟八；

步驟八、整車控制器16判斷電池15的剩余電量是否大于電池最大電量的90％,若是，則返回執(zhí)行步驟七；否則執(zhí)行步驟九；

步驟九、整車控制器16控制三號(hào)離合器10閉合，通過發(fā)電機(jī)13為電池15充電，直至電池15充滿電，返回執(zhí)行步驟八。

本發(fā)明提出的彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)，以渦簧為主要儲(chǔ)能元件，將電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中減速或者剎車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲(chǔ)存起來，當(dāng)電動(dòng)汽車需要加速或者是爬坡時(shí)，再由儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)將機(jī)械能量釋放出來，通過選擇不同的工作模式將儲(chǔ)存的機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為電能或者機(jī)械能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車。本發(fā)明采用的機(jī)械儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)成本較低，技術(shù)完善，對(duì)環(huán)境污染小，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好，能量轉(zhuǎn)換效率高，可以適應(yīng)不同新能源汽車構(gòu)型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車機(jī)-電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的原理框圖；

圖2為棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的電動(dòng)汽車機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，它包括一號(hào)dc/ac變換器1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、一號(hào)離合器3、一號(hào)傳動(dòng)齒輪4、二號(hào)傳動(dòng)齒輪5、彈性儲(chǔ)能器、變速箱8、三號(hào)傳動(dòng)齒輪9、四號(hào)傳動(dòng)齒輪11、五號(hào)傳動(dòng)齒輪12、發(fā)電機(jī)13、二號(hào)dc/ac變換器14、電池15、整車控制器16和電機(jī)控制器17；

彈性儲(chǔ)能器包括箱體、二號(hào)離合器6、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7、拉力傳感器18、三號(hào)離合器10和儲(chǔ)能主軸19；

整車控制器16的拉力信號(hào)輸入端連接拉力傳感器18的信號(hào)輸出端，所述拉力傳感器18安裝在渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的外端，用于采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的拉力狀態(tài)；

整車控制器16的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)輸出端連接一號(hào)離合器3的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器16的渦簧儲(chǔ)能控制信號(hào)輸出端連接二號(hào)離合器6的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器16的渦簧控制信號(hào)輸出端連接三號(hào)離合器10的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器16的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制輸出端連接電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸入端，電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸出端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的控制信號(hào)輸入端；

電池15的電量信號(hào)輸出端連接整車控制器16的電池電量信號(hào)輸入端；

電池15的充放電信號(hào)端同時(shí)連接一號(hào)dc/ac變換器1的直流信號(hào)端和二號(hào)dc/ac變換器14的直流信號(hào)端，一號(hào)dc/ac變換器1的交流信號(hào)端連接發(fā)電機(jī)13的電流信號(hào)輸出端，發(fā)電機(jī)13的輸入軸通過三號(hào)傳動(dòng)齒輪9、五號(hào)傳動(dòng)齒輪12和四號(hào)傳動(dòng)齒輪11與彈性儲(chǔ)能器的主軸的一端傳動(dòng)連接，所述彈性儲(chǔ)能器的主軸的一端通過三號(hào)傳動(dòng)齒輪9、四號(hào)傳動(dòng)齒輪11和傳動(dòng)軸與變速箱8的輸入軸傳動(dòng)連接；

二號(hào)離合器6、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7、拉力傳感器18和三號(hào)離合器10均設(shè)置在箱體內(nèi)，主軸(19)的兩端穿過箱體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁，渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7套設(shè)在儲(chǔ)能主軸19上，二號(hào)離合器6和三號(hào)離合器10均與儲(chǔ)能主軸19同軸連接，且二號(hào)離合器6和三號(hào)離合器10分別位于渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的兩側(cè)；

儲(chǔ)能主軸19的另一端與二號(hào)傳動(dòng)齒輪5傳動(dòng)軸連接，二號(hào)傳動(dòng)齒輪5的齒部與一號(hào)傳動(dòng)齒輪4的齒部嚙合，一號(hào)傳動(dòng)齒輪4的傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的輸入軸傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的輸入軸上還設(shè)有一號(hào)離合器3；

變速箱8帶動(dòng)車輪主軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，所述車輪主軸20帶動(dòng)車輪21旋轉(zhuǎn)。

具體實(shí)施方式二、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的電動(dòng)汽車機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的進(jìn)一步說明，所述兩個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在二號(hào)離合器6與渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7之間和渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7與三號(hào)離合器10之間。

具體實(shí)施方式三、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的電動(dòng)汽車機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的進(jìn)一步說明，棘輪機(jī)構(gòu)包括一號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸21、渦簧彈性片22、一號(hào)棘爪23、二號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸24、二號(hào)棘爪25、彈性片主軸26、一號(hào)棘爪離合器27和二號(hào)棘爪離合器28；

一號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸21和二號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸24分別固定二號(hào)棘爪25的一端和一號(hào)棘爪23的一端；一號(hào)棘爪23的另一端和二號(hào)棘爪25另一端分別卡接在渦簧彈性片22外圍的鋸齒內(nèi)，渦簧彈性片22套接在彈性片主軸26的外側(cè)；一號(hào)棘爪23與二號(hào)棘爪25以彈性片主軸26的中心為對(duì)稱中心成中心對(duì)稱；

一號(hào)棘爪離合器27的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和二號(hào)棘爪離合器28的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別貼設(shè)在二號(hào)棘爪25與一號(hào)棘爪23的外側(cè)，用于帶動(dòng)一號(hào)棘爪23和二號(hào)棘爪25分別沿二號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸24和一號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸21旋轉(zhuǎn)。

具體實(shí)施方式四、本實(shí)施方式所述電動(dòng)汽車機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量控制方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用拉力傳感器18采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的拉力，采用車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度、制動(dòng)踏板開度和車速信號(hào)，整車控制器16采集電池15的剩余電量；

步驟二、整車控制器16根據(jù)車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度和制動(dòng)踏板開度判斷電動(dòng)汽車是處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)還是減速/剎車狀態(tài)，當(dāng)電動(dòng)汽車是處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，整車控制器16控制渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7釋放能量，執(zhí)行步驟七，當(dāng)電動(dòng)汽車是處于減速/剎車狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行步驟三；

步驟三、整車控制器16判斷電池15的剩余電量是否大于電池最大電量的90％,若是，則執(zhí)行步驟四；否則執(zhí)行步驟五；

步驟四、整車控制器16控制一號(hào)離合器3閉合，變速箱8回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；執(zhí)行步驟六；

步驟五、電池15通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)2經(jīng)過一號(hào)dc/ac變換器1接收變速箱8回收的電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量直至達(dá)到電池的最大電量，整車控制器16控制一號(hào)離合器3閉合，變速箱8回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；直至彈性儲(chǔ)能器的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的能量存滿；

步驟六、整車控制器16根據(jù)拉力傳感器18采集的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的存儲(chǔ)的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的能量是否存滿，若是，返回執(zhí)行步驟一，否則，返回執(zhí)行步驟四；

步驟七、整車控制器16根據(jù)車速信號(hào)判斷電動(dòng)汽車是否處于加速狀態(tài)，若是，整車控制器16根據(jù)電動(dòng)汽車油門踏板開度和速度信號(hào)計(jì)算電動(dòng)汽車需求的總功率，整車控制器16根據(jù)拉力傳感器18采集的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)7的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的能量是否大于額定儲(chǔ)能的20％，當(dāng)彈性儲(chǔ)能器的能量大于額定儲(chǔ)能的20％時(shí)，由彈性儲(chǔ)能器和電池15共同提供電動(dòng)汽車需求的總功率，當(dāng)彈性儲(chǔ)能器的能量小于或等于額定儲(chǔ)能的20％時(shí)，整車控制器16控制三號(hào)離合器10脫開，彈性儲(chǔ)能器停止能量釋放，電池15單獨(dú)提供電動(dòng)汽車需求的總功率；否則，執(zhí)行步驟八；

步驟八、整車控制器16判斷電池15的剩余電量是否大于電池最大電量的90％,若是，則返回執(zhí)行步驟七；否則執(zhí)行步驟九；

步驟九、整車控制器16控制三號(hào)離合器10閉合，通過發(fā)電機(jī)13為電池15充電，直至電池15充滿電，返回執(zhí)行步驟八。

本發(fā)明的具有彈性儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，在電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收結(jié)構(gòu)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了彈性儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，按照本發(fā)明的控制方法進(jìn)行切換，可以有效的回收動(dòng)力系統(tǒng)在剎車或減速階段的制動(dòng)能量；此外，采用基于經(jīng)驗(yàn)的控制方法對(duì)驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)階段能量分配，能夠有效的利用汽車減速/制動(dòng)階段的能量。同時(shí)本發(fā)明的汽車系統(tǒng)完全具備現(xiàn)有電動(dòng)汽車動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。所以本發(fā)明具備廣闊的市場(chǎng)前景。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。