CN104002690B - 一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统，其特征在于：包括内燃机、第一离合器、轴、电机、双离合器、中间轴、第二离合器和飞轮。选择真空飞轮作为辅助动力源，与现有的辅助能源相比具有储能密度高、使用循环寿命长、免维护和良好的性价比等优点。可通过协调控制真空飞轮与动力蓄电池的能量流动达到汽车的快速上下坡、加速、减速的控制而对电池的寿命不会产生影响。

Description

一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体是电动汽车动力系统。

背景技术

随着石油危机的加剧，环境污染的加深，新能源汽车已经成为当代汽车发展的主要趋势。纯电动汽车是一种具有代表性的方向，在我国，自主研发的产品已经进入市场发展逐步完善，但由于动力电池技术水平的限制，纯电动汽车的行驶里程达不到传统车的水平，且充电时间长，充电设备不完善，增程式电动汽车弥补了行驶里程的缺陷，与传统内燃机相比，发动机不直接参与驱动，可一直工作在最佳效率区，有较好的燃油经济性和排放性。

然增程式电动汽车在采用蓄电池作为动力源，其主要缺点是：动力蓄电池寿命时间短，充电时间长，尤其较难实现频繁地大电流充放电。尤其是在城市工况下，汽车频繁地起步加速与爬坡时，瞬间峰值电流很大，频繁地大电流放电，降低了电池组的能量效率与使用寿命，从而降低了整车的使用性能；同样是在城市工况下，汽车频繁地加速刹车与下坡时，电机的再生制动回收能量的充电电流很大，同样也会对电池的寿命产生很大影响，而且蓄电池充电是通过化学反应来完成的，所需时间长，但是汽车制动时间较短，因而回收制动能量的效果不佳，造成部分能量浪费。因此，需要对现有电动汽车动力系统进行改进。

发明内容

本发明的目的是解决现有电动汽车动力系统难以实现频繁地大电流充放电的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统，其特征在于：包括内燃机、发电机、驱动电机、双离合器、中间轴、离合器和飞轮。

所述内燃机通过第一传动轴连接所述发电机的转子。所述发电机工作时发出的电储存于蓄电池中。所述蓄电池对驱动电机供电。

所述驱动电机通过第二传动轴与双离合器的输入盘连接。所述双离合器中的离合器Ⅰ连接第一主动变速齿轮。所述双离合器中的离合器Ⅱ连接第二主动变速齿轮。

所述第一主动变速齿轮与中间轴上的第一从动变速齿轮啮合，所述第二主动变速齿轮与中间轴上的第二从动变速齿轮啮合。

所述飞轮安装在飞轮轴上。所述离合器的一端与中间轴连接、另一端与飞轮轴连接。

进一步，所述飞轮安装在飞轮壳体中。所述飞轮壳体内安装有两个磁悬浮轴承，所述飞轮轴安装在两个所述的磁悬浮轴承上。

进一步，所述飞轮壳体内抽真空。

进一步，还包括外接电源，通过所述外接电源可以对蓄电池充电。

本发明还公开一种装有如前所述的具有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统的电动汽车。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，选择真空飞轮作为辅助动力源，与现有的辅助能源相比具有储能密度高、使用循环寿命长、免维护和良好的性价比等优点。可通过协调控制真空飞轮与动力蓄电池的能量流动达到汽车的快速上下坡、加速、减速的控制而对电池的寿命不会产生影响。同时采用真空飞轮回收制动能量，一部分能量通过电机到蓄电池，提高了汽车的行驶里程，一部分回收为正空飞轮的机械能，提高了汽车的加速性能，大大提高了能量回收效率，整个方案在节约能源，改善环境的条件下，充分发挥了蓄电池的性能，进一步提高了整车的动力性与行驶里程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为飞轮助力装置的结构示意图。

图中：内燃机1、第一传动轴2、发电机3、驱动电机4、第二传动轴5、双离合器6、离合器Ⅰ8、离合器Ⅱ7、第一主动变速齿轮9、第二主动变速齿轮10、中间轴11、动力输入齿轮12、动力输出齿轮13、第二从动变速齿轮14、第一从动变速齿轮15、离合器16、飞轮助力装置17、电机控制器18、外接电源19，发电机控制器20、蓄电池21、飞轮壳体22、飞轮23、真空室24、磁悬浮轴承25、飞轮轴26。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统，包括内燃机1、发电机3、驱动电机4、双离合器6、中间轴11、离合器16和飞轮23。

参见图1，图中所示内燃机1用以驱动所述发电机3的转子，使得所述发电机3发电。所述发电机3发的电储存于蓄电池21中，该蓄电池21放电时由能够使得所述驱动电机4的转子转动。本实施例中，当蓄电池21电量低于阈值时，所述内燃机1驱动电机发电。

所述驱动电机4通过第二传动轴5与双离合器6的输入盘连接。即所述驱动电机4输出动力时，驱动所述双离合器6的输入盘转动。本实施例中，所述双离合器6为现有的装置，其内部包括两个共用输入盘的离合器Ⅰ7和离合器Ⅱ8，这两个离合器各自连接一根输入轴。所述双离合器6中的离合器Ⅰ7连接第一主动变速齿轮9，即所述第一主动变速齿轮9安装在与离合器Ⅰ7连接的输入轴上。所述双离合器6中的离合器Ⅱ8连接第二主动变速齿轮10，即所述第二主动变速齿轮10安装在与离合器Ⅱ8连接的输入轴上。

所述第一主动变速齿轮9与中间轴11上安装的第一从动变速齿轮15啮合，所述第二主动变速齿轮10与中间轴11上安装的第二从动变速齿轮14啮合。通过控制离合器Ⅰ7和离合器Ⅱ8，可以选择是第一主动变速齿轮9还是第二主动变速齿轮10对中间轴11传动。

所述飞轮23安装在飞轮轴26上。通过所述离合器16实现飞轮轴26与中间轴11的耦合或解耦，即所述离合器16的一端与中间轴11连接、另一端与飞轮轴26连接。当所述离合器16结合时，相对于所述飞轮23被安装在所述中间轴11上，而所述离合器16分离时，所述飞轮23与中间轴11不发生传动关系。

所述中间轴11上还安装有动力输入齿轮12。所述动力输入齿轮12与动力输出齿轮13啮合，将动力输出给车轮。

实施例2

本实施例的主要结构同实施例1，只是还包括一个由飞轮壳体18、飞轮19、真空室20、磁悬浮轴承21和飞轮轴22组成的飞轮助力装置17。

所述飞轮23安装在飞轮壳体22中。所述飞轮壳体22内安装有两个磁悬浮轴承25，所述飞轮轴26安装在两个所述的磁悬浮轴承25上，以减小飞轮23旋转时的能量损耗。

优选地，本实施例中，所述飞轮壳体22内抽真空，即飞轮壳体22的内部形成真空室24，以进一步减小飞轮23旋转时的能量损耗。

实施例3：

本实施例是公开一种安装有实施例1或2所述动力系统的电动车辆。本实施例中，离合器Ⅰ8的传动比小于1，是一档；离合器Ⅱ7的传动比大于1，是二档；一档输出扭矩大于二档。

1)当车辆起步、低速时：

若所述蓄电池的电量大于阈值，内燃机1不启动。离合器Ⅰ8结合、离合器Ⅱ7分离，由驱动电机4带动双离合器6的输入盘旋转。离合器16分离，飞轮23不接入系统。

若所述蓄电池的电量低于阈值，则内燃机1点火启动，对蓄电池充电。离合器Ⅰ8结合、离合器Ⅱ7分离。由驱动电机4带动双离合器6的输入盘旋转。离合器16分离，飞轮23不接入系统。

2)当车辆中、高速正常行驶时(不加速或减速)：

若所述蓄电池的电量大于阈值，内燃机1不启动。离合器Ⅱ7结合、离合器Ⅰ8分离，由驱动电机4带动双离合器6的输入盘旋转。离合器16分离，飞轮19不接入系统。

若所述蓄电池的电量低于阈值，则内燃机1点火启动，对蓄电池充电。由驱动电机4带动双离合器6的输入盘旋转。离合器16分离，飞轮23不接入系统。

3)当车辆减速时：

所述内燃机1不启动。离合器Ⅰ8结合、离合器Ⅱ7分离。若所述飞轮23转速大于中间轴11转速时，则离合器16分离。若所述飞轮23转速小于中间轴11转速时，则离合器16结合，飞轮23储存能量。

4)当车辆加速行驶时(或爬坡)：

若所述蓄电池的电量大于阈值，内燃机1不启动。离合器Ⅱ7和离合器Ⅰ8中的一个分离、另一个结合。由驱动电机4带动双离合器6的输入盘旋转。此时，若所述飞轮23转速大于中间轴11转速时，则离合器16结合，飞轮23释放能量。若所述飞轮23转速小于中间轴11转速时，则离合器16分离。

若所述蓄电池的电量低于阈值，则内燃机1点火启动，对蓄电池充电。离合器Ⅱ7和离合器Ⅰ8中的一个分离、另一个结合。由驱动电机4带动双离合器6的输入盘旋转。此时，若所述飞轮23转速大于中间轴11转速时，则离合器16结合，飞轮23释放能量。若所述飞轮23转速小于中间轴11转速时，则离合器16分离。

5)当车辆停车时：

当车辆运行中短时间停车时，若所述蓄电池的电量不满时，则内燃机1点火启动，对蓄电池充电。离合器Ⅱ7、离合器Ⅰ8和离合器16均分离。而当车辆长时间停车时，通过所述外接电源19可以对蓄电池充电。

Claims (5)

1.一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统，其特征在于：包括内燃机（1）、发电机（3）、驱动电机（4）、双离合器（6）、中间轴（11）、离合器（16）和飞轮（23）；

所述内燃机（1）通过第一传动轴（2）连接所述发电机（3）的转子；所述发电机（3）工作时发出的电储存于蓄电池（21）中；所述蓄电池（21）对驱动电机（4）供电；

所述驱动电机（4）通过第二传动轴（5）与双离合器（6）的输入盘连接；所述双离合器（6）中的离合器Ⅰ（7）连接第一主动变速齿轮（9）；所述双离合器（6）中的离合器Ⅱ（8）连接第二主动变速齿轮（10）；

所述第一主动变速齿轮（9）与中间轴（11）上的第一从动变速齿轮（15）啮合，所述第二主动变速齿轮（10）与中间轴（11）上的第二从动变速齿轮（14）啮合；

所述飞轮（23）安装在飞轮轴（26）上；所述离合器（16）的一端与中间轴（11）连接、另一端与飞轮轴（26）连接。

2.根据权利要求1所述的一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统，其特征在于：所述飞轮（23）安装在飞轮壳体（22）中；所述飞轮壳体（22）内安装有两个磁悬浮轴承（25），所述飞轮轴（26）安装在两个所述的磁悬浮轴承（25）上。

3.根据权利要求2所述的一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统，其特征在于：所述飞轮壳体（22）内抽真空。

4.根据权利要求2所述的一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统，其特征在于：还包括外接电源（19），通过所述外接电源（19）对蓄电池（21）充电。

5.一种安装有1～4任一权利要求所述的一种装有飞轮助力装置的增程式电动汽车动力系统的电动汽车。