CN101817312A - 一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置 - Google Patents

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徐晶晶
赵伟军
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邹政耀
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Abstract

本发明涉及的是一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，适用于各种汽车、拖拉机、混合动力汽车及电动车辆作制动能量回收和二次牵引，特别适合城市公交车辆使用。具有制动能量回收和二次牵引功能，其特征在于行星架(1)并联于变速器输出轴与车轮之间，太阳轮(2)同轴连接一制动鼓(9)，制动鼓(9)同轴连接电机(10)轴，内齿圈(4)外围装有制动带(5)，内齿圈(4)与飞轮(6)同轴安装，飞轮(6)上装有单向超越离合器(7)，使得飞轮(6)只能按一个方向旋转，控制器(11)控制电机(10)和蓄电池(12)，根据设定的工况决定电机转换为发电机工况向蓄电池(12)充电，或者驱动电机(10)输出功率。

Description

一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置
技术领域
本发明涉及的是一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，适用于各种汽车、拖拉机、摩托车等机动车辆、混合动力汽车及电动车辆作制动能量回收和二次牵引，特别适合城市公交车辆使用。
背景技术
当前汽车制动能量回收主要采用电机转换为发电机工况，把制动能量转换为电能存储于蓄电池，该种方案对于制动能量的吸收受限制于电机本身功率及蓄电池充电电流的大小。在这之后又出现了蓄电池和超级电容联合吸收发电机输出能量的方案，由于电机本身功率较大和成本等原因，还没有达到市场应用的地步。至于使用液压系统吸收汽车制动能量，系统本身体积较大，成本较高。目前还没有针对市场使用内燃机驱动汽车制动能量回收的装置或系统，能够达到效果好，同时具有成本低，体积小等特点。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，在吸收制动能量时，电机和飞轮同时吸收制动能量，将制动能量转变为电能存储于蓄电池和飞轮的动能；在车辆起步时，飞轮释放其动量，在短时间内提高较大的扭矩，使得车辆起步更平稳迅速；在车辆停止后，系统会通过电机发电回收飞轮的动能；具体结构是由行星齿轮排、电动机和飞轮部分组成。
为实现上述目的，本发明采用如下技术措施：
一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，吸收车辆制动时的动能，将其转换为电能存于蓄电池和飞轮的动能，在车辆起步时飞轮释放动能，达到起步助力的目的，其特征在于行星排行星架连接并联连接于车辆变速箱和车轮之间，行星排内齿圈连接飞轮，行星排太阳轮过一个制动器转动部分连接电机，当车辆制动时，电机转变为发电机工况，则从行星架传递来的动能一部分被电机吸收，一部分转变为飞轮的动能，这部分能量被储存并被加以利用。
该方法具体包括以下步骤：
1)在车辆行驶时，行星排内齿圈连接飞轮，被一制动器制动，行星排太阳轮连接一电机，电机被倒拖转动但没有功率输出；当车辆制动时，作用于内齿圈的制动器松开，电机转变为发电机工况，电机吸收小部分制动能量转变为电能存于蓄电池，飞轮吸收大部分制动能量转变为飞轮的动能；在车辆车速低于一定的值，控制电机输出为零，此时飞轮由于其惯性而继续转动。
2)当检测到车辆停车后在一较短时间内车辆重新起步，则行星排太阳轮与电机之间连接有一制动器，该制动器制动太阳轮和电机，释放飞轮动能，达到车辆起步助力的目的。
3)当检测到车辆停车后发动机停机超过一定的时间，则发电机工作，吸收飞轮动能，转变为电能存储于蓄电池。
4)在车辆在加速工况时，电机输出功率，达到车辆加速助力的目的。
一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置是采取以下方案实现的：一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置结构具有制动能量回收及二次牵引装置，其特征在于结构具有行星排、飞轮、电机及控制元件部分组成；行星排行星架(1)并联于变速器输出轴与车轮之间，行星排太阳轮(2)同轴连接一制动鼓(9)，所述制动鼓(9)外周(或侧面)装有制动带(或电磁制动器)(8)，所述制动鼓(9)同轴连接电机(10)轴，行星轮(3)安装在所述行星排行星架(1)上，与所述行星排太阳轮(2)和行星排内齿圈(4)啮合，所述行星排内齿圈(4)外围(或侧面)装有制动带(或电磁制动器)(5)，所述行星排内齿圈(4)与飞轮(6)同轴安装，所述飞轮(6)上装有单向超越离合器(7)，使得所述飞轮(6)只能按一个方向旋转，控制器(11)控制电机(10)和蓄电池(12)，根据设定的工况决定电机转换为发电机工况向所述蓄电池(12)充电，或者所述蓄电池(12)输出能量驱动所述电机(10)输出功率。
本发明“一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置”是利用目前已成熟的行星齿轮制造技术、电机、飞轮及控制技术，经过精心设计后提出一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，用于车辆能有效吸收其制动能量，同时具有改善车辆起步和加速时车辆的动力性，提高其整体效率，达到节能减排和延长发动机和车轮传动系寿命。其工作原理如下：在车辆行驶时，行星排内齿圈连接飞轮，被一制动器制动，行星排太阳轮连接一电机，电机被倒拖转动但没有功率输出，当车辆制动时，作用于内齿圈的制动器松开，电机转变为发电机工况，电机吸收小部分制动能量转变为电能存于蓄电池，飞轮吸收大部分制动能量转变为飞轮的动能，在车辆车速低于一定的值，控制电机输出为零，此时飞轮由于其惯性而继续转动；当检测到车辆停车后在一较短时间内车辆重新起步，则行星排太阳轮与电机之间连接有一制动器，该制动器制动太阳轮和电机，释放飞轮动能，达到车辆起步助力的目的；当检测到车辆停车后发动机停机超过一定的时间，则发电机工作，吸收飞轮动能，转变为电能存储于蓄电池；在车辆在加速工况时，电机输出功率，达到车辆加速助力的目的。
本发明一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置特点：
1、本发明用电机和飞轮复合吸收制动能量，具有效率高、体积小、对蓄电池损伤小的特点。
2、在车辆起步时如果是中途停车可以释放飞轮的能量，达到起步助力的功能；在飞轮没有动能时起步，可以先用电机驱动飞轮到一定转速，在起步时释放飞轮能量达到起步助力的目的。
3、在车辆加速时，电机可以根据车速和油门踏板的变化设定输出功率达到加速助力的功能。
4、在飞轮吸收了能量而不需要短时间内输出功率时，电机可以转变为发电机工况，吸收飞轮动能，转变为电能存储于蓄电池。
本发明一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置是针对车辆的复杂使用工况而设计的制动能量回收及二次牵引装置，主要适用于各种汽车、拖拉机、摩托车等机动车辆、混合动力汽车及电动车辆作制动能量回收和二次牵引，特别适合城市公交车辆使用。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
附图1是一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置实施实例，本发明的实际使用并不局限于实施例。
具体实施方式
参照附图1，一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置结构特征为(如附图1)：行星排行星架(1)并联于变速器输出轴与车轮之间，行星排太阳轮(2)同轴连接一制动鼓(9)，所述行星排太阳轮(2)齿数为23，所述制动鼓(9)外周装有制动带(8)，所述制动鼓(9)同轴连接电机(10)轴，行星轮(3)安装在所述行星排行星架(1)上，所述行星轮(3)齿数为13，与所述行星排太阳轮(2)和行星排内齿圈(4)啮合，所述行星排内齿圈(4)齿数为49，所述行星排内齿圈(4)外围装有制动带(5)，所述行星排内齿圈(4)与飞轮(6)同轴安装，所述飞轮(6)上装有单向超越离合器(7)，使得所述飞轮(6)只能按一个方向旋转，控制器(11)控制电机(10)和蓄电池(12)，根据设定的工况决定电机转换为发电机工况向所述蓄电池(12)充电，或者所述蓄电池(12)输出能量驱动所述电机(10)输出功率，所述蓄电池(12)电压为24V，容量为18Ah。这种方案可以使本系统很好的嵌入到现有的车辆中，使现有车辆具有部分混合动力的特点，同时具有效率高，体积小，易于控制等特点，特别适用于城市公交车的使用。

Claims (3)

1.一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，具有制动能量回收及二次牵引系统，其特征在于结构具有行星排、飞轮、电机及控制元件部分组成；行星排行星架(1)通过变速机构或直接并联于变速器输出轴与车轮之间，行星排太阳轮(2)同轴连接一制动鼓(9)，所述制动鼓(9)外周装有制动带(8)，所述制动鼓(9)同轴连接电机(10)轴，行星排行星轮(3)安装在所述行星排行星架(1)上，与所述行星排太阳轮(2)和行星排内齿圈(4)啮合，所述行星排内齿圈(4)外围装有制动带(5)，所述行星排内齿圈(4)与飞轮(6)同轴连接安装，所述飞轮(6)上装有单向超越离合器(7)，所述单向超越离合器(7)使得所述飞轮(6)只能按一个方向旋转，控制器(11)控制电机(10)和蓄电池(12)，根据设定的工况决定电机转换为发电机工况向所述蓄电池(12)充电，或者所述蓄电池(12)输出能量驱动所述电机(10)输出功率。
2.根据权利要求1所述的一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，其特征在于所述制动带(8)可以为电磁制动器，安装于所述制动鼓(9)的侧面。
3.根据权利要求1所述的一种机电复合制动能量回收及二次牵引装置，其特征在于所述制动带(5)可以为电磁制动器，安装于所述行星排内齿圈(4)的侧面。
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