CN103625283B - 一种车辆驱动系统能量回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆驱动系统能量回收装置，属于汽车节能减排技术领域。本发明在传统的车辆驱动系统的传动轴上增设能量回收机构，能量回收机构包括蜗轮蜗杆装置，电磁离合器和电机。该装置可以在发动机输出功率高于整车功率需求时，将多余的能量在传动轴处通过蜗轮蜗杆装置以及电磁离合器传递至电机输入轴，带动电机发电，电机产生的电能可以储存到车载蓄电池中，供给整车用电网络。该装置可以使发动机更多的工作在效率较高的状态，同时能够实现能量回收，可靠性高，成本低廉，可以明显改善车辆燃油经济性、排放性能以及能量利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆驱动系统能量回收装置，属于汽车节能减排技术领域。
背景技术
车辆的驱动系统能够提供汽车行驶所需的功率，这部分功率由作为动力源的发动机产生，通过传动轴、主减速器到达半轴，进而使车轮转动，实现车辆的行驶功能。车辆的行驶工况又分为起步、巡航、加速、爬坡、制动等多种工况，在不同的工况下，发动机的工作效率呈现明显的差异，如在起步、爬坡工况时，发动机工作效率很低，此时发动机的燃油经济性以及排放性能均不理想；巡航工况时，发动机处在效率较高的工作点，此时的燃油经济性以及排放性能较为理想。然而，如果发动机一直工作在效率较高的工作点，其燃油经济性和排放性能固然得到了提高，但是其所提供的功率可能超过了整车行驶所需要的功率，是的整车的能量利用效率偏低，浪费严重。因此，确保发动机工作在效率较高的工作点的同时将多余的能量进行回收将具有重要的意义。
因此，本发明在传统车辆驱动系统中增设了一种能量回收装置，引入电机作为能量转换装置，在发动机提供功率高于整车行驶所需功率的情况下，将多余能量进行回收，将传动轴的旋转动作通过传动机构驱动电机旋转发电，产生电能的存储到车载蓄电池中，达到能量回收的目的。目前，车辆驱动系统的能量回收主要在混合动力汽车上得到了实现，其能量回收效果明显，但其驱动系统异常复杂且核心技术并未被我国所掌握的，而且混合动力汽车价格较高，目前的市场推广一般。因此车辆驱动系统的能量回收装置对于节能减排具有重要的意义和广阔的市场前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：确保发动机更多的工作在效率较高的工作点，在发动机提供功率高于整车行驶所需功率的情况下，将多余能量进行回收，并储存到车载蓄电池中，供给整车用电网络。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：在传统汽车驱动系统的传动轴上增设蜗轮蜗杆机构，其中蜗杆在既有的传动轴上加工，蜗轮与蜗杆配合安装在保护外壳内，蜗轮轴通过电磁离合器与电机的输入轴连接，电机与车载蓄电池通过导线连接。当发动机提供功率高于整车行驶所需功率时，所述电磁离合器通电，电磁离合器切换到结合状态；当发动机提供功率低于或等于整车行驶所需功率时，所述电磁离合器断电，电磁离合器处于分离状态。一般情况下电磁离合器处于分离状态，当发动机提供功率高于整车行驶所需功率是，电磁离合器切换到结合状态，传动轴旋转带动蜗轮旋转，进而带动电机输入轴旋转，是的电机发电，电机所产生的能量通过导线储存到车载蓄电池中，供给整车用电网络。
本发明包括发动机、车载蓄电池、导线、电机、电机输入轴、电磁离合器、蜗轮轴、蜗轮、传动轴，保护外壳。其中，发动机输出轴与传动轴同轴线安装，电磁离合器与电机输入轴和蜗轮轴以及蜗轮同轴线安装。电机固定在车架上，与车载蓄电池通过导线连接。传动轴上的一段将其外表面加工成蜗杆状，与蜗轮进行配合安装，蜗轮置于蜗杆的上方，并处于常啮合状态，保证传动轴旋转时能够带动蜗轮转动，蜗轮和传动轴配合的部位置于保护外壳中，传动轴与保护外壳接合处通过轴承进行定位和支撑。蜗轮轴的一端与蜗轮固定，另一端与电磁离合器连接，电磁离合器置于保护外壳的外部，与电机输入轴连接，蜗轮轴与保护外壳接合处通过轴承进行定位和支撑。电磁离合器在通电的情况下处于结合状态，在断电的情况下处于分离状态。
本发明具有如下优点：
（1）能够使发动机更多的工作在效率较高的工作点，改善燃油经济性、提高排放性能。
（2）可以将发动机产生的多余能量进行回收并加以利用，明显提高整车能量利用效率。
（3）采用模块化设计，引入的各部件可以做的体积较小，可以在现有的车辆上进行改装即可实现装置功能，在保证原有车辆动力性的前提下起到能量回收的作用 ，成本低，效果明显，市场前景广阔。
附图说明
图1是车辆驱动系统能量回收装置。
图2是装置工作方式示意图。
图中：1.发动机，2.车载蓄电池，3.导线，4.电机，5.电机输入轴，6.电磁离合器，7.蜗轮轴，8.蜗轮，9.主减速器，10.传动轴，11.保护外壳。
具体实施方式
下面结合附图1，2对本发明具体实施过程做进一步说明。
在初始情况下，电磁离合器6断电，处于分离状态。车辆行驶时，发动机1一直处于工作效率较高的工作点。
系统不断地对发动机1提供的功率和整车行驶所需功率进行比较。当发动机1提供功率高于整车行驶所需功率时，电磁离合器6通电，处于闭合状态。此时发动机1输出的能量可以分为两部分，一部分通过传动轴10传至主减速器9，进而带动半轴和车轮转动，满足整车功率需求，另一部分通过传动轴10传递至蜗轮8，进而通过蜗轮8、蜗轮轴7、电磁离合器6、电机输入轴5到达电机4，带动电机4旋转产生电能，所产生的电能通过导线3储存至车载蓄电池2中，供给整车用电网络。
当发动机1提供功率低于整车行驶所需功率时，为满足整车动力性，发动机1将全负荷工作，产生足够高的功率满足整车行驶所需功率，此时电磁离合器6断电，处于分离状态，发动机1输出的能量完全用来满足整车动力性需求，发动机1输出的能量通过传动轴10传至主减速器9，进而带动半轴和车轮转动，因传动轴10与蜗轮8处于常啮合状态，所以此时蜗轮8与蜗轮轴7空转，电机4不发电。
通过这一过程，可以确保发动机更多的工作在效率较高的工作点，改善了燃油经济性，提高了排放性能，同时又对系统的多余能量进行了回收利用，提高了能量利用效率，最终达到节能减排的目的。
Claims (2)
1.一种车辆驱动系统能量回收装置，其特征在于，包括发动机（1）、车载蓄电池（2）、导线（3）、电机（4）、电机输入轴（5）、电磁离合器（6）、蜗轮轴（7）、蜗轮（8）和传动轴（10）；所述发动机（1）输出轴与传动轴（10）同轴线安装；电磁离合器（6）与电机输入轴（5）和蜗轮轴（7）以及蜗轮（8）同轴线安装，且与传动轴（10）轴线空间上呈90°布置；所述蜗轮（8）置于传动轴（10）的上方，传动轴（10）一段的外表面加工成蜗杆状，并与蜗轮（8）的一端相配合处于常啮合状态，传动轴（10）旋转时带动蜗轮（8）转动；所述蜗轮轴（7）的另一端与电磁离合器（6）连接；所述电磁离合器（6）与电机输入轴（5）连接；所述电磁离合器（6）在通电的情况下处于结合状态，在断电的情况下处于分离状态；所述电机（4）固定在车架上，与车载蓄电池（2）通过导线（3）连接；当发动机（1）提供功率高于整车行驶所需功率时，所述电磁离合器（6）通电，电磁离合器切换到结合状态；当发动机（1）提供功率低于或等于整车行驶所需功率时，所述电磁离合器（6）断电，电磁离合器处于分离状态。
2.根据权利要求1所述的一种车辆驱动系统能量回收装置，其特征在于，还包括保护外壳（11），所述蜗轮（8）和传动轴（10）配合的部位置于保护外壳（11）中，传动轴（10）与保护外壳（11）接合处通过轴承进行定位和支撑；电磁离合器（6）置于保护外壳（11）的外部，蜗轮轴（7）与保护外壳（11）接合处通过轴承进行定位和支撑。
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