CN112078385A - 电动汽车机电飞轮混合动力系统及其能量回收控制方法 - Google Patents

电动汽车机电飞轮混合动力系统及其能量回收控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车机电飞轮混合动力系统，包括减速装置，差速器，电驱无级变速装置，机电飞轮储能装置，电驱无级变速装置控制器，机电飞轮储能装置控制器和电池；电驱无级变速装置将第一电机，动力输入轴和飞轮三者动力耦合在一起，控制策略简单，功率分配合理有效，传动平稳且传动效率高，降低机械制动时的顿挫感，能够有效改善整车舒适性。飞轮储存的能量可直接输出动能也可存储到电池或直接驱动调速电机，通过电驱无级变速装置控制器和机电飞轮储能装置控制器分别控制齿圈和飞轮的转速和转矩，实现动力输入轴的转速和转矩调节，以匹配不同驾驶需求。

Description

电动汽车机电飞轮混合动力系统及其能量回收控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车工程领域中的能量回收及利用技术，涉及电动汽车机电飞轮混合动力系统及其能量回收控制方法。
背景技术
目前，动力电池成本仍然是制约纯电动和混合动力汽车市场发展的关键因素之一，电化学储能系统的使用寿命直接影响制动能量回收及其再利用效率。虽然动力电池技术发展迅速，但仍不适合高功率状态下进行充电和放电。首先，制动-加速频繁的城市工况下，动力电池反复充放电，降低其使用寿命；其次，汽车加速或者上坡运行时，若动力电池是车辆的唯一能量源，动力电池将处于大电流放电状态，对使用寿命也有不利的影响；另外，汽车紧急制动时，动力电池受充电特性限制，电能回收存储有限，制动能量回收与利用效率不高。因此，电动汽车的续航里程及混合动力汽车的节能减排能力与预期效果之间仍存在一定差距。
飞轮具有使用寿命长，制造成本低及功率密度高等优点，适用于储能周期较短，充放电循环次数较多以及功率峰值需求较高的应用场景。驱动系统与飞轮耦合后既能够满足整个动力系统的高能量密度和高功率密度需求，同时又能以较低成本延长动力系统使用寿命。当前，汽车上采用的飞轮混动系统主要分为储能式和机械式两种，存在的不足之处为：储能式中飞轮通过电动机/发电机和电子转换装置实现能量的转换和传输，其制动能量的回收和再利用完全通过动能与电能的相互转化实现，功率主要取决于电力传动系统容量，能量双重转换增加了总体能耗，降低了整个系统效率；机械式中飞轮通过机械无极变速器与汽车传动系统耦合，其制动能量的回收和再利用完全通过动能传递实现，功率主要取决于传动系统效率及负荷能力，但需要配置离合器实现动力耦合，控制复杂且系统总体重量较大。
发明内容
为解决现有技术中电动汽车机电飞轮混合动力系统的能量回收效率和制造成本不能兼顾的缺陷，提供一种制动能量回收效率高、加速性能好、制造成本低、节能效果显著的电动汽车机电飞轮混合动力系统。
一种电动汽车机电飞轮混合动力系统，包括减速装置，差速器，电驱无级变速装置，机电飞轮储能装置，电驱无级变速装置控制器，机电飞轮储能装置控制器和电池；
所述电驱无级变速装置设置有主动力源第一电机、齿圈和太阳轮，所述机电飞轮储能装置设置有副动力源第二电机和飞轮，第一电机转子驱动齿圈旋转，第二电机转子驱动飞轮旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮同步旋转；
所述机电飞轮储能装置与所述机电飞轮储能装置控制器电力联接；所述电驱无级变速装置控制器和所述机电飞轮储能装置控制器与所述电池联接；
电驱无级变速装置中的行星机构将飞轮与齿圈的转速和转矩进行解耦，并满足以下关系式：
ns+knr-(1+k)nc＝0
Ts＝Tr/k
Tc＝-Tr(1+k)/k
其中，ns为太阳轮转速；nr为齿圈转速；nc为行星架转速；k为齿圈与太阳轮的齿数比；Ts为太阳轮转矩；Tr为齿圈转矩；Tc为行星架转矩；
动力由电驱无级变速装置的行星架输出并至减速装置的动力输入轴，经减速增扭后由减速装置传递至车轮，驱动车辆行驶；通过电驱无级变速装置控制器和机电飞轮储能装置控制器分别控制齿圈和飞轮的转速和转矩，实现动力输入轴的转速和转矩调节，以匹配不同驾驶需求。
具体的，所述减速装置包括减速输出齿轮，减速惰轮，减速输入齿轮和动力输入轴；所述电驱无级变速装置包括第一电机，第一电机定子，第一电机转子，行星架，齿圈，行星齿轮，太阳轮；所述机电飞轮储能装置包括飞轮，第二电机，第二电机定子，第二电机转子，保护舱，飞轮轴和轴承。
所述减速输出齿轮与所述差速器啮合联接；所述减速惰轮与所述减速输出齿轮之间同轴固定联接，所述减速惰轮与所述减速输入齿轮啮合联接；所述减速输入齿轮固定联接在所述动力输入轴上；所述动力输入轴与所述行星架之间固定联接；所述第一电机转子与所述齿圈同轴固定联接；所述第一电机定子与所述电驱无级变速装置控制器电力联接；所述太阳轮与所述飞轮轴之间同轴固定联接；所述飞轮和所述第二电机转子通过所述飞轮轴同轴固定联接；所述飞轮轴通过固定安装在所述保护舱内部的一对所述轴承进行支撑；所述轴承、所述飞轮、所述第二电机定子、所述第二电机转子安装在所述保护舱内部；所述保护舱内部为真空环境；所述第二电机定子与所述机电飞轮储能装置控制器电力联接；所述电驱无级变速装置控制器和所述机电飞轮储能装置控制器与所述电池联接。
在本系统中，第一电机为电动汽车的主动力源，第二电机为电动汽车的副动力源，当第一电机和第二电机均作为电动机运行时，第一电机转子驱动齿圈旋转，第二电机转子驱动飞轮旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮同步旋转；电驱无级变速装置中的行星机构将飞轮与齿圈的转速和转矩进行解耦，动力由行星架输出至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶。电驱无级调速装置和机电飞轮储能装置在整车控制下有多种运行工况，包括起步工况，加速行驶工况，制动能量回收工况，制动能量辅助行驶工况和停车工况，通过无级变速装置控制器和机电飞轮储能装置控制器分别控制齿圈和飞轮的转速和转矩，实现动力输入轴的转速和转矩调节，以匹配不同驾驶需求。
第一，起步工况。由于车辆起步时飞轮可能处于静止状态，也可能处于转动状态，分别对飞轮静止或转动两种状态进行描述：
(1)当飞轮处于静止状态时，其旋转动能为零。电驱无级变速装置控制器控制第一电机以电动机模式运行，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以电动机模式运行，第一电机转子驱动齿圈旋转，第二电机转子驱动飞轮旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮同步旋转；动力由行星架输出并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶。
(2)当飞轮处于转动状态且转速大于下限设定值时，飞轮在车辆起步前已经回收了部分制动能量，并且还没有全部释放，具有一定的旋转动能。电驱无级变速装置控制器控制第一电机以发电机模式运行，第一电机处于发电反馈制动状态，机电飞轮储能装置控制器不工作，第二电机处于自由状态；飞轮直接输出动能，与飞轮同轴安装的太阳轮作为行星机构动力输入端，驱动齿圈和行星架旋转，与齿圈固定联接的第一电机转子旋转，第一电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器处理后将电能存储于电池；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶。
(3)当飞轮处于转动状态且转速小于下限设定值时，具有一定的旋转动能。电驱无级变速装置控制器控制第一电机以电动机模式运行，机电飞轮储能装置控制器不工作，第二电机处于自由状态；第一电机转子驱动齿圈旋转，飞轮直接输出动能，驱动太阳轮旋转，齿圈和太阳轮作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架旋转；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶。
第二，加速行驶工况。电驱无级变速装置控制器控制第一电机以电动机模式加速运行，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以电动机模式加速运行，第一电机转子驱动齿圈旋转，第二电机转子驱动飞轮旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮同步旋转；齿圈和太阳轮作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架旋转；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆加速行驶。
第三，制动能量回收工况。车辆制动时，电驱无级变速装置控制器控制第一电机以发电机模式运行，第一电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第一电机转子，齿圈上受同样大小的制动转矩，一部分制动转矩经行星架，减速装置和差速器输出至车轮，使车辆减速。另一部分制动转矩经太阳轮输出至飞轮，使飞轮加速，当飞轮转速未超过上限设定值时，机电飞轮储能装置控制器不工作，飞轮直接以动能的形式回收制动能量；当飞轮转速超过上限设定值时，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以发电机模式运行，第二电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经机电飞轮储能装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第二电机转子，太阳轮上受到同样大小的制动转矩，与齿圈的制动转矩耦合后输出至行星架，经减速装置和差速器输出至车轮，使车辆减速。
第四，制动能量辅助行驶工况。电驱无级变速装置控制器控制第一电机处于电动机状态，机电飞轮储能装置控制器不工作，第二电机处于自由状态；第一电机转子驱动齿圈旋转，飞轮直接输出动能带动太阳轮旋转，齿圈和太阳轮作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架旋转；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶。
第五，停车工况。车辆制动减速停车后不再起动，飞轮仍处于转动状态即还有剩余旋转动能时，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以发电机模式运行；第二电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经机电飞轮储能装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第二电机转子，使飞轮减速。电驱无级变速装置控制器控制第一电机以发电机模式运行，与飞轮同轴固定联接的太阳轮驱动齿圈旋转，第一电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第一电机转子，经齿圈和太阳轮传递至飞轮，第二电机转子和第一电机转子的制动转矩共同作用于飞轮，使其减速直至静止。
本发明的有益效果为：
(1)车辆制动时的制动能量主要以动能形式回收和再利用，既可以在制动初期有效避免动力电池充电过程中的高功率峰值，又能够在车辆起步和加速过程中直接以动能形式提供辅助功率，延长动力电池和机械制动部件的使用寿命；本发明中飞轮储存的能量可不经过能量转换直接输出动能，也可将动能转换为电能后存储到电池或直接驱动调速电机，传动机械式和储能式均不能同时实现这两种功能；
(2)本发明的电驱无级变速装置将第一电机，动力输入轴和飞轮三者动力耦合在一起，不同电动汽车运行工况下的控制策略简单，功率分配合理有效，传动平稳且传动效率高，降低机械制动时的顿挫感，能够有效改善整车舒适性；
(3)本发明的电动汽车机电飞轮混合动力系统中电气设备功率小，可采用48V工作电压(低于目前电动汽车中普遍使用的400-600V高电压)，生产成本低，既可以有效降低整车电池、电机和控制器成本，又能够大幅提高整车动力性，特别适合用于城市低速小型电动汽车。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
附图1是本发明的电动汽车机电飞轮混合动力系统的结构示意图；
附图2是本发明的电动汽车机电飞轮混合动力系统的飞轮形状剖面结构示意图。
图中，1为车轮；2为减速装置；21为减速输出齿轮；22为减速惰轮；23为减速输入齿轮；24为动力输入轴；3为差速器；4为电驱无级变速装置；41为第一电机；42为第一电机定子；43为第一电机转子；44为行星架；45为齿圈；46为行星齿轮；47为太阳轮；5为机电飞轮储能装置；51为飞轮；52为第二电机；53为第二电机定子；54为第二电机转子；55为保护舱；56为飞轮轴；57为轴承；6为机电飞轮储能装置控制器；7为电驱无级变速装置控制器；8为电池；9为轴孔；10为轮毂；11为内缠绕层；12为中缠绕层；13为外缠绕层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如附图1所示，本发明所述的电动汽车机电飞轮混合动力系统，包括减速装置2，差速器3，电驱无级变速装置4，机电飞轮储能装置5，电驱无级变速装置控制器6，机电飞轮储能装置控制器7和电池8构成，其中1为车轮；
减速装置2包括减速输出齿轮21，减速惰轮22，减速输入齿轮23和动力输入轴24；电驱无级变速装置4包括第一电机41，第一电机定子42，第一电机转子43，行星架44，齿圈45，行星齿轮46，太阳轮47；机电飞轮储能装置5包括飞轮51，第二电机52，第二电机定子53，第二电机转子54，保护舱55，飞轮轴56和轴承57。
减速输出齿轮21与差速器3啮合后输出动力，减速惰轮22与减速输出齿轮21之间同轴固定联接，减速惰轮22与减速输入齿轮23啮合联接；减速输入齿轮23固定联接在动力输入轴24上；动力输入轴24与行星架44之间固定联接；
第一电机转子43与齿圈45同轴固定联接；第一电机定子42与电驱无级变速装置控制器7电力联接；太阳轮47与飞轮轴56之间同轴固定联接；
飞轮51和第二电机转子54通过飞轮轴56同轴固定联接；飞轮轴56通过固定安装在所保护舱55内部的一对轴承57进行支撑，为降低飞轮51的怠速损耗，保护舱55内部为真空环境，真空压力设定为5mbar-10mbar；第二电机定子53与机电飞轮储能装置控制器6电力联接；电驱无级变速装置控制器7和机电飞轮储能装置控制器6与电池8联接。
第一电机41为电动汽车的主动力源，第二电机52为电动汽车的副动力源，当第一电机41和第二电机52均以电动机模式运行时，第一电机转子43驱动齿圈45旋转，第二电机转子54驱动飞轮51旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮47同步旋转；电驱无级变速装置4中的行星机构将飞轮51与齿圈45的转速和转矩进行解耦，并满足以下关系式：
ns+knr-(1+k)nc＝0
Ts＝Tr/k
Tc＝-Tr(1+k)/k
等式中，ns为太阳轮转速；nr为齿圈转速；nc为行星架转速；k为齿圈与太阳轮的齿数比；Ts为太阳轮转矩；Tr为齿圈转矩；Tc为行星架转矩。
动力由行星架44输出并至减速装置2的动力输入轴24，经减速增扭后由减速输出齿轮21和差速器3将动力传递至车轮1，驱动车辆行驶。电驱无级调速装置4和机电飞轮储能装置5在整车控制下有多种运行工况，包括起步工况，加速行驶工况，制动能量回收工况，制动能量辅助行驶工况和停车工况，通过电驱无级变速装置控制器7和机电飞轮储能装置控制器6分别控制齿圈45和飞轮51的转速和转矩，实现动力输入轴24的转速和转矩调节，以匹配不同驾驶需求。
第一，起步工况。由于汽车起步时飞轮51可能处于静止状态，也可能处于转动状态，分别对这两种状态进行描述：
(1)当飞轮51处于静止状态时，其旋转动能为零。电驱无级变速装置控制器7控制第一电机41以电动机模式运行，机电飞轮储能装置控制器6控制第二电机52以电动机模式运行，第一电机转子43驱动齿圈45旋转，第二电机转子54驱动飞轮51旋转，与飞轮51同轴固定联接的太阳轮47同步旋转；动力由行星架44输出至减速装置2的动力输入轴24；经减速增扭后由减速输出齿轮21和差速器3将动力传递至车轮1，驱动车辆行驶。
(2)当飞轮51处于转动状态且转速大于下限设定值时，飞轮51在车辆起步前已经回收了部分制动能量，并且还没有全部释放，具有一定的旋转动能。电驱无级变速装置控制器7控制第一电机41以发电机模式运行，第一电机41处于发电反馈制动状态，机电飞轮储能装置控制器6不工作，第二电机52处于自由状态；飞轮51直接输出动能，与飞轮51同轴安装的太阳轮47作为行星机构动力输入端，驱动齿圈45和行星架44旋转，与齿圈45固定联接的第一电机转子43旋转，第一电机定子42的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器7处理后将电能存储于电池8；行星架44输出动力并传递至减速装置2的动力输入轴24；经减速增扭后由减速输出齿轮21和差速器3将动力传递至车轮1，驱动车辆行驶。
(3)当飞轮51处于转动状态且转速未达到下限设定值时，飞轮51具有一定的旋转动能。电驱无级变速装置控制器7控制第一电机41以电动机模式运行，机电飞轮储能装置控制器6不工作，第二电机52处于自由状态；第一电机转子43驱动齿圈45旋转，飞轮51直接输出动能，驱动太阳轮47旋转，齿圈45和太阳轮47作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架44旋转；行星架44输出动力至减速装置2的动力输入轴24；经减速增扭后由减速输出齿轮21和差速器3将动力传递至车轮1，驱动车辆行驶。
第二，加速行驶工况。电驱无级变速装置控制器7控制第一电机41以电动机模式加速运行，机电飞轮储能装置控制器6控制第二电机52以电动机模式加速运行，第一电机转子43驱动齿圈45旋转，第二电机转子54驱动飞轮51旋转，与飞轮51同轴固定联接的太阳轮47同步旋转；齿圈45和太阳轮47作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架44旋转；行星架44输出动力并传递至减速装置2的动力输入轴24；经减速增扭后由减速输出齿轮21和差速器3将动力传递至车轮1，驱动车辆加速行驶。
第三，制动能量回收工况。车辆制动时，电驱无级变速装置控制器7控制第一电机41以发电机模式运行，第一电机定子42的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器7处理后将电能存储于电池8，电磁转矩作为制动力矩作用于第一电机转子43，齿圈45上受同样大小的制动转矩，一部分制动转矩经行星架44，减速装置2和差速器3输出至车轮1，使车辆减速。另一部分制动转矩经太阳轮47输出至飞轮51，使飞轮51加速，当飞轮51的转速未超过上限设定值时，机电飞轮储能装置控制器6不工作，飞轮51直接以动能的形式回收制动能量；当飞轮51的转速超过上限设定值时，机电飞轮储能装置控制器6控制第二电机52以发电机模式运行，第二电机定子53的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经机电飞轮储能装置控制器6处理后将电能存储于电池8，电磁转矩作为制动转矩作用于第二电机转子54，太阳轮47上受到同样大小的制动转矩，与齿圈45的制动转矩耦合后输出至行星架44，经减速装置2和差速器3输出至车轮1，使车辆减速。
第四，制动能量辅助行驶工况。电驱无级变速装置控制器7控制第一电机41以电动机模式运行，机电飞轮储能装置控制器6不工作，第二电机52处于自由状态；第一电机转子43驱动齿圈45旋转，飞轮51直接输出动能，驱动太阳轮47旋转，齿圈45和太阳轮47作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架44旋转；行星架44输出动力至减速装置2的动力输入轴24，经减速增扭后由减速输出齿轮21和差速器3将动力传递至车轮1，驱动车辆行驶。
第五，停车工况。车辆制动减速停车后不再起动，飞轮51仍处于转动状态即还有剩余旋转动能时，机电飞轮储能装置控制器6控制第二电机52以发电机模式运行；第二电机定子53的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经机电飞轮储能装置控制器6处理后将电能存储于电池8，电磁转矩作为制动转矩作用于第二电机转子54，使飞轮51减速。电驱无级变速装置控制器7控制第一电机41以发电机模式运行，与飞轮51同轴固定联接的太阳轮47驱动齿圈45旋转，第一电机定子42的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器7处理后将电能存储于电池8，电磁转矩作为制动转矩作用于第一电机转子43，经齿圈45和太阳轮47传递至飞轮51，第二电机转子54和第一电机转子43的制动转矩共同作用于飞轮51，使其减速直至静止。
图2为本发明的电动汽车机电飞轮混合动力系统的飞轮形状剖面结构示意图。其中9为飞轮的轴孔，10为飞轮的轮毂。在本实施例中，轮毂10的外缘由三层不同圆环柱形纤维环氧树脂复合材料缠绕而成，由内向外依次是内缠绕层11，中缠绕层12和外缠绕层13，轮毂10的材料为铝合金，内缠绕层11采用S2玻璃纤维，中缠绕层12采用T700碳纤维，外缠绕层13采用M40J碳纤维。为了获得飞轮较大的极限转速，采用高比强度材料和优化结构以降低转子的应力和变形，按照材料强度和径向变形约束条件，由内向外，各层复合材料依次分别为S2玻璃纤维、T700碳纤维、M40J碳纤维，模量逐渐提高，从而可以实现层间自紧。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车机电飞轮混合动力系统，其特征在于，包括减速装置，差速器，电驱无级变速装置，机电飞轮储能装置，电驱无级变速装置控制器，机电飞轮储能装置控制器和电池；
所述电驱无级变速装置设置有主动力源第一电机、齿圈和太阳轮，所述机电飞轮储能装置设置有副动力源第二电机和飞轮，第一电机转子驱动齿圈旋转，第二电机转子驱动飞轮旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮同步旋转；
所述机电飞轮储能装置与所述机电飞轮储能装置控制器电力联接；所述电驱无级变速装置控制器和所述机电飞轮储能装置控制器与所述电池联接；
电驱无级变速装置中的行星机构将飞轮与齿圈的转速和转矩进行解耦，并满足以下关系式：
ns+knr-(1+k)nc＝0
Ts＝Tr/k
Tc＝-Tr(1+k)/k
其中，ns为太阳轮转速；nr为齿圈转速；nc为行星架转速；k为齿圈与太阳轮的齿数比；Ts为太阳轮转矩；Tr为齿圈转矩；Tc为行星架转矩；
动力由电驱无级变速装置的行星架输出并至减速装置的动力输入轴，经减速增扭后由减速装置传递至车轮，驱动车辆行驶；通过电驱无级变速装置控制器和机电飞轮储能装置控制器分别控制齿圈和飞轮的转速和转矩，实现动力输入轴的转速和转矩调节，以匹配不同驾驶需求。
2.如权利要求1所述的电动汽车机电飞轮混合动力系统，其特征在于，所述减速装置包括减速输出齿轮，减速惰轮，减速输入齿轮和动力输入轴；所述减速输出齿轮与差速器啮合联接；所述减速惰轮与所述减速输出齿轮之间同轴固定联接，所述减速惰轮与减速输入齿轮啮合联接；所述减速输入齿轮固定联接在所述动力输入轴上；所述动力输入轴与电驱无级变速装置的行星架之间固定联接。
3.如权利要求1所述的电动汽车机电飞轮混合动力系统，其特征在于，所述电驱无级变速装置包括第一电机，第一电机定子，第一电机转子，行星架，齿圈，行星齿轮，太阳轮；所述第一电机转子与齿圈同轴固定联接；第一电机定子与所述电驱无级变速装置控制器电力联接；所述太阳轮与所述飞轮轴之间同轴固定联接；所述飞轮和所述第二电机转子通过所述机电飞轮储能装置的飞轮轴同轴固定联接。
4.如权利要求1所述的电动汽车机电飞轮混合动力系统，其特征在于，所述机电飞轮储能装置包括飞轮，第二电机，第二电机定子，第二电机转子，保护舱，飞轮轴和轴承，轴承、飞轮、第二电机定子、第二电机转子安装在保护舱内部，飞轮和第二电机转子通过飞轮轴同轴固定联接，飞轮轴通过轴承进行支撑。
5.如权利要求4所述的电动汽车机电飞轮混合动力系统，其特征在于，所述保护舱内部为真空压力为5mbar-10mbar的真空环境。
6.如权利要求1所述的电动汽车机电飞轮混合动力系统，其特征在于，飞轮的轮毂的外缘由三层不同圆环柱形纤维环氧树脂复合材料缠绕而成，由内向外依次是内缠绕层，中缠绕层和外缠绕层，轮毂的材料为铝合金，内缠绕层采用S2玻璃纤维，中缠绕层采用T700碳纤维，外缠绕层采用M40J碳纤维。
7.权利要求1所述的电动汽车机电飞轮混合动力系统的其能量回收控制方法，其特征在于，在电驱无级调速装置和机电飞轮储能装置在整车控制下有多种运行工况，包括起步工况，加速行驶工况，制动能量回收工况，制动能量辅助行驶工况和停车工况，通过无级变速装置控制器和机电飞轮储能装置控制器分别控制齿圈和飞轮的转速和转矩，实现动力输入轴的转速和转矩调节，以匹配不同驾驶需求。
8.权利要求7所述的能量回收控制方法，其特征在于，各工况的具体控制方法如下：
第一，起步工况
(1)车辆起步时，当飞轮处于静止状态时，电驱无级变速装置控制器控制第一电机以电动机模式运行，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以电动机模式运行，第一电机转子驱动齿圈旋转，第二电机转子驱动飞轮旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮同步旋转；动力由行星架输出并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶；
(2)车辆起步时，当飞轮处于转动状态且转速大于下限设定值时，电驱无级变速装置控制器控制第一电机以发电机模式运行，第一电机处于发电反馈制动状态，机电飞轮储能装置控制器不工作，第二电机处于自由状态；飞轮直接输出动能，与飞轮同轴安装的太阳轮作为行星机构动力输入端，驱动齿圈和行星架旋转，与齿圈固定联接的第一电机转子旋转，第一电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器处理后将电能存储于电池；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶；
(3)车辆起步时，当飞轮处于转动状态且转速小于下限设定值时，电驱无级变速装置控制器控制第一电机以电动机模式运行，机电飞轮储能装置控制器不工作，第二电机处于自由状态；第一电机转子驱动齿圈旋转，飞轮直接输出动能，驱动太阳轮旋转，齿圈和太阳轮作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架旋转；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶；
第二，加速行驶工况
电驱无级变速装置控制器控制第一电机以电动机模式加速运行，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以电动机模式加速运行，第一电机转子驱动齿圈旋转，第二电机转子驱动飞轮旋转，与飞轮同轴固定联接的太阳轮同步旋转；齿圈和太阳轮作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架旋转；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆加速行驶；
第三，制动能量回收工况
车辆制动时，电驱无级变速装置控制器控制第一电机以发电机模式运行，第一电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第一电机转子，齿圈上受同样大小的制动转矩，一部分制动转矩经行星架，减速装置和差速器输出至车轮，使车辆减速，另一部分制动转矩经太阳轮输出至飞轮，使飞轮加速，当飞轮转速未超过上限设定值时，机电飞轮储能装置控制器不工作，飞轮直接以动能的形式回收制动能量；当飞轮转速超过上限设定值时，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以发电机模式运行，第二电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经机电飞轮储能装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第二电机转子，太阳轮上受到同样大小的制动转矩，与齿圈的制动转矩耦合后输出至行星架，经减速装置和差速器输出至车轮，使车辆减速；
第四，制动能量辅助行驶工况
电驱无级变速装置控制器控制第一电机处于电动机状态，机电飞轮储能装置控制器不工作，第二电机处于自由状态；第一电机转子驱动齿圈旋转，飞轮直接输出动能带动太阳轮旋转，齿圈和太阳轮作为行星机构动力输入端，共同驱动行星架旋转；行星架输出动力并传递至减速装置的动力输入轴；经减速装置的减速增扭后由减速输出齿轮和差速器将动力传递至车轮，驱动车辆行驶
第五，停车工况
车辆制动减速停车后不再起动，飞轮仍处于转动状态即还有剩余旋转动能时，机电飞轮储能装置控制器控制第二电机以发电机模式运行；第二电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经机电飞轮储能装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第二电机转子，使飞轮减速；
电驱无级变速装置控制器控制第一电机以发电机模式运行，与飞轮同轴固定联接的太阳轮驱动齿圈旋转，第一电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经电驱无级变速装置控制器处理后将电能存储于电池，电磁转矩作为制动转矩作用于第一电机转子，经齿圈和太阳轮传递至飞轮，第二电机转子和第一电机转子的制动转矩共同作用于飞轮，使其减速直至静止。
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