CN212219917U - 一种电动汽车的制动能量回收系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车的制动能量回收系统及汽车，系统包括分别布置在四个车轮轮毂内的第一轮毂电机带制动器总成、第二轮毂电机带制动器总成、第三轮毂电机带制动器总成和第四轮毂电机带制动器总成；四个轮毂电机带制动器总成中的至少一个连接有储能部件；整车控制器分别与第一轮毂电机带制动器总成、第二轮毂电机带制动器总成、第三轮毂电机带制动器总成、第四轮毂电机带制动器总成以及储能部件电连接，并在电动汽车处于制动能量回收状态时，控制储能部件以及各轮毂电机进行制动能量回收。本实用新型的方案能够通过控制器控制实现多种灵活的制动能量回收方式，能够有效提升制动能量的回收效率，从而提升电动汽车的续驶里程。

Description

一种电动汽车的制动能量回收系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车的制动能量回收系统及汽车。

背景技术

电动汽车采用动力电池作为车载能源，用电机驱动车辆行驶。电动汽车的电机一般布置在前驱动轴的中间位置或者后驱动轴的中间位置，电机连接变速箱及驱动轴，从而驱动车轮的转动。由于纯电动汽车采用动力电池组供电，电池包能量有限，为了提高电动汽车的续驶里程，电机还兼顾制动过程中的能量回收功能。

目前，电机在能量回收过程中，仅能对驱动轴进行能量回收，而非驱动轴无法进行能量回收，导致制动能量的回收率较低。因此，如何在整车能量源一定的情况下，提升制动能量的回收效率，从而提升电动汽车的续驶里程是亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电动汽车的制动能量回收系统及汽车，解决了如何在整车能量源一定的情况下，提升制动能量的回收效率的问题。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种电动汽车的制动能量回收系统，包括：

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机带制动器总成；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机带制动器总成；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机带制动器总成；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机带制动器总成；

所述第一轮毂电机带制动器总成、所述第二轮毂电机带制动器总成、所述第三轮毂电机带制动器总成和所述第四轮毂电机带制动器总成中的至少一个连接有储能部件；

整车控制器，所述整车控制器分别与所述第一轮毂电机带制动器总成、所述第二轮毂电机带制动器总成、所述第三轮毂电机带制动器总成、所述第四轮毂电机带制动器总成以及所述储能部件电连接，所述整车控制器在所述电动汽车处于制动能量回收状态时，控制所述储能部件以及所述第一轮毂电机带制动器总成、所述第二轮毂电机带制动器总成、所述第三轮毂电机带制动器总成和所述第四轮毂电机带制动器总成中的轮毂电机进行制动能量回收。

可选的，所述储能部件包括：第一弹性储能器；

所述第一弹性储能器通过第一传动轴与所述第一轮毂电机带制动器总成连接；

用于切换所述第一弹性储能器的工作状态的第一电磁离合器，所述第一电磁离合器设置于所述第一传动轴之间，且与所述整车控制器连接。

可选的，所述储能部件还包括：第二弹性储能器；

所述第二弹性储能器通过第二传动轴与所述第二轮毂电机带制动器总成连接；

用于切换所述第二弹性储能器的工作状态的第二电磁离合器，所述第二电磁离合器设置于所述第二传动轴之间，且与所述整车控制器连接。

可选的，第一轮毂电机带制动器总成和所述第二轮毂电机带制动器总成中的轮毂电机为励磁电机；

第三轮毂电机带制动器总成和所述第四轮毂电机带制动器总成中的轮毂电机为永磁电机。

可选的，上述电动汽车的制动能量回收系统还包括：

电子稳定控制模块，所述电子稳定控制模块通过制动管路分别与所述第一轮毂电机带制动器总成、所述第二轮毂电机带制动器总成、所述第三轮毂电机带制动器总成和所述第四轮毂电机带制动器总成连接。

可选的，上述电动汽车的制动能量回收系统还包括：

布置在左前轮上的第一轮速传感器；

布置在右前轮上的第二轮速传感器；

布置在左后轮上的第三轮速传感器；

布置在右后轮上的第四轮速传感器；

所述第一轮速传感器、第二轮速传感器、第三轮速传感器和第四轮速传感器分别通过硬线与所述电子稳定控制模块相连接。

可选的，上述电动汽车的制动能量回收系统还包括：

电控助力器带制动总泵，所述电控助力器带制动总泵通过硬线与所述整车控制器相连接，并通过制动管路与所述电子稳定控制模块相连接。

可选的，上述电动汽车的制动能量回收系统还包括：

制动踏板，所述制动踏板上连接有位移传感器，所述位移传感器分别与所述整车控制器和所述电控助力器带制动总泵电连接。

可选的，上述电动汽车的制动能量回收系统还包括：

油门踏板，所述油门踏板上连接有角度传感器，所述角度传感器与所述整车控制器电连接。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种汽车，所述汽车包括如上所述的电动汽车的制动能量回收系统。

本实用新型的实施例的有益效果是：

上述方案中，通过在左前轮轮毂内、右前轮轮毂内、左后轮轮毂内和右后轮轮毂内分别布置第一轮毂电机带制动器总成、第二轮毂电机带制动器总成、第三轮毂电机带制动器总成和第四轮毂电机带制动器总成；并将所述第一轮毂电机带制动器总成、所述第二轮毂电机带制动器总成、所述第三轮毂电机带制动器总成和所述第四轮毂电机带制动器总成中的至少一个连接有储能部件；进一步将所述第一轮毂电机带制动器总成、所述第二轮毂电机带制动器总成、所述第三轮毂电机带制动器总成、所述第四轮毂电机带制动器总成以及所述储能部件与整车控制器电连接，能够实现在所述电动汽车处于制动能量回收状态时，通过控制器控制所述储能部件以及所述第一轮毂电机带制动器总成、所述第二轮毂电机带制动器总成、所述第三轮毂电机带制动器总成和所述第四轮毂电机带制动器总成中的轮毂电机进行制动能量回收，该方案能够实现多种制动能量回收方式，能够更灵活的对制动能量回收方式进行组合选择，有助于提高制动能量回收率，从而提高电动汽车的续驶里程。

附图说明

图1表示本实用新型实施例的制动能量回收系统的结构示意图之一；

图2表示本实用新型实施例的制动能量回收系统的结构示意图之二。

附图标记说明：

11、第一轮毂电机带制动器总成，12、第二轮毂电机带制动器总成，13、第三轮毂电机带制动器总成，14、第四轮毂电机带制动器总成，21、第一弹性储能器，22、第二弹性储能器，31、第一电磁离合器，32、第二电磁离合器， 41、第一传动轴，42、第二传动轴，5、电子稳定控制模块，61、第一轮速传感器，62、第一轮速传感器，63、第一轮速传感器，64、第一轮速传感器，7、电控助力器带制动总泵，8、制动踏板，81、位移传感器，9、油门踏板，10、整车控制器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种电动汽车的制动能量回收系统，包括：

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机带制动器总成11；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机带制动器总成12；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机带制动器总成13；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机带制动器总成14；

所述第一轮毂电机带制动器总成11、所述第二轮毂电机带制动器总成12、所述第三轮毂电机带制动器总成13和所述第四轮毂电机带制动器总成14中的至少一个连接有储能部件；

整车控制器10(Vehicle Control Unit，简称VCU)，所述整车控制器10 分别与所述第一轮毂电机带制动器总成11、所述第二轮毂电机带制动器总成12、所述第三轮毂电机带制动器总成13、所述第四轮毂电机带制动器总成14 以及所述储能部件电连接，所述整车控制器10在所述电动汽车处于制动能量回收状态时，控制所述储能部件以及所述第一轮毂电机带制动器总成11、所述第二轮毂电机带制动器总成12、所述第三轮毂电机带制动器总成13和所述第四轮毂电机带制动器总成14中的轮毂电机进行制动能量回收。

该实施例中，轮毂电机带制动器总成的结构中车轮制动器与轮毂电机相匹配，制动的工作原理保持不变。电机的布置位置发生改变，由原来的轴上(前轴或者后轴中间位置)变更为轮毂电机，从而实现由原来的集中式驱动改为分布式驱动。通过采用分布式的轮毂电机，将毂电机带制动器总成布置在车轮端的轮毂内，取消了驱动轴和变速箱，实现减轻了零部件数量和整车的重量，并且采用分布式轮毂电机直接驱动车轮，使电动汽车的驱动方式更加灵活，如在低速行驶路段，可仅使用两个后轮作为驱动轮，两个前轮作为从动轮跟随，这样即可降低驱动能量的消耗，有利于提高整车续驶里程；另一方面采用分布式轮毂电机直接驱动车轮，能够缩短了驱动链路，提高传动效率，实现制动能量回收由原来的集中式的电机变更为单个车轮上的轮毂电机，使制动能量回收转化更加直接和快捷。

进一步的，通过在所述第一轮毂电机带制动器总成11、所述第二轮毂电机带制动器总成12、所述第三轮毂电机带制动器总成13和所述第四轮毂电机带制动器总成14中的至少一个上连接储能部件，在车辆处于制动能量回收状态时，可以将制动能量回收存储在储能部件中，增大对整车制动能量回收的程度，从而提高了制动能量回收效率。

需要说明的是，储能部件的布置形式可以包括：在两个前轮的轮毂电机及制动器总成上分别连接一储能部件，或者在两个后轮的轮毂电机及制动器总成上分别连接一储能部件，又或者在四个轮毂电机及制动器总成(11、12、13、 14)上均分别连接一储能部件，又或者是仅给四个轮毂电机及制动器总成中其中一个或者多个轮毂电机及制动器总成连接储能部件，在此不做限定，可根据实际需要进行布置。

下面以前轮的轮毂电机及制动器总成连接储能部件的结构为示例进行介绍。具体的，弹性部件可以为弹性储能器。

如图1中，所述储能部件包括：第一弹性储能器21；

所述第一弹性储能器21通过第一传动轴41与所述第一轮毂电机带制动器总成11连接；

用于切换所述第一弹性储能器21的工作状态的第一电磁离合器31，所述第一电磁离合器31设置于所述第一传动轴41之间，且与所述整车控制器10 连接。

该实施例中，在左前轮增加第一弹性储能器21和第一电磁离合器31，第一传动轴41中间设置可控制吸和和断开的第一电磁离合器31。第一弹性储能器21和第一电磁离合器31分别与所述整车控制器10电连接，以实现与整车控制器10进行数据交互。在电动汽车处于低速行驶区需要制动时，可以选择控制第一电磁离合器31吸和第一传动轴41，使第一轮毂电机带制动器总成11 与第一弹性储能器21的动能传递链路(第一传动轴)导通，实现将左前轮的动能转换为弹性势能，存储在第一弹性储能器21中，从而实现增大整车的能量回收程度。

具体的，第一弹性储能器21和第一电磁离合器31通过螺栓固定在电动汽车的前轴纵梁上，通过将第一传动轴41连接在第一弹性储能器21和第一轮毂电机带制动器总成11之间，实现动力传递；通过第一电磁离合器31的控制，实现动力传递的中断或者接通。

基于上述实施例，所述储能部件还包括：第二弹性储能器22；

所述第二弹性储能器22通过第二传动轴42与所述第二轮毂电机带制动器总成12连接；

用于切换所述第二弹性储能器22的工作状态的第二电磁离合器32，所述第二电磁离合器32设置于所述第二传动轴42之间，且与所述整车控制器10 连接。

该实施例中，在车辆的左前轮的第一轮毂电机带制动器总成11上连接第一弹性储能器21，在车辆的右前轮的第二轮毂电机带制动器总成12上连接第二弹性储能器22。第二弹性储能器22和第二电磁离合器32分别与所述整车控制器10电连接，以实现与整车控制器10进行数据交互。需要制动时，可以控制第一电磁离合器31吸和第一传动轴41，控制第二电磁离合器32吸和第二传动轴42，使第一轮毂电机带制动器总成11与第一弹性储能器21的动能传递链路(第一传动轴41)以及第二轮毂电机带制动器总成12与第二弹性储能器22的动能传递链路(第二传动轴42)导通，实现将两个前轮的动能转换为弹性势能，分别存储在第一弹性储能器21和第二弹性储能器22中，从而实现增大整车的能量回收程度的效果。

具体的，第二弹性储能器22和第二电磁离合器32通过螺栓固定在电动汽车的前轴纵梁上，通过将第二传动轴42连接在第二弹性储能器22和第二轮毂电机带制动器总成12之间，实现动力传递；通过第二电磁离合器32的控制，实现动力传递的中断或者接通，进一步实现第一弹性储能器21和第二弹性储能器22的工作状态。

需要指出，对于上述制动能量回收系统，可根据不同的控制策略，实现多种的制动能量回收方式。

例如，当汽车需要在高速段行驶时，可通过驱动力矩策略变化，让两个前轮的轮毂电机工作，同时通过控制第一电磁离合器31和第二电磁离合器32 吸和，释放弹性储能器中的弹性能量，驱动加速行驶。

在车辆处于制动能量回收状态时，两个前轮轮毂电机可开展制动能量回收，两个后轮的轮毂电机也可以参加制动能量回收；必要时，还可通过整车控制器 10控制第一弹性储能器21和第二弹性储能器22也参与回收制动过程的能量 (储能)。即，可以根据不同的控制策略，实现多种组合的制动能量回收方式，使得制动能量回收过程可以根据实际工况进行灵活多变的组合选择，如并联制动能量回收或者串联制动能量回收等，使制动能量回收的控制方式更加灵活，有利于提高能量回收效率。

可选的，第一轮毂电机带制动器总成11和所述第二轮毂电机带制动器总成12中的轮毂电机为励磁电机；

第三轮毂电机带制动器总成13和所述第四轮毂电机带制动器总成14中的轮毂电机为永磁电机。

该实施例中，两个后轮的轮毂电机采用永磁同步电机，两个前轮采用异步电机(励磁电机)。在两个后轮作为驱动轮时，相对于采用永磁同步电机而言，异步轮毂电机在当从动轮角色中行驶阻力比较低，有利于降低整车行驶的能量消耗，从而提高电动汽车的续驶里程。

应当指出，作为另一种实现方式，也可以将两个后轮的轮毂电机采用励磁同步电机，两个前轮采用永磁电机，这样在两个后轮在当从动轮行驶过程中，也可以实现降低整车行驶的能量消耗，从而提高电动汽车的续驶里程。

下面，结合图2对上述制动能量回收系统的管路布置进行介绍。

如图2中，制动能量回收系统还包括：电子稳定控制模块5(Electronic StabilityProgram，简称ESP)，所述电子稳定控制模块5通过制动管路分别与所述第一轮毂电机带制动器总成11、所述第二轮毂电机带制动器总成12、所述第三轮毂电机带制动器总成13和所述第四轮毂电机带制动器总成14连接。

该实施例中，电子稳定控制模块5通过制动管路分别连接到四个轮毂电机带制动器总成的制动器上，实现液压制动压力的传递。电子稳定控制模块5 与整车控制器10电连接，实现控制信号的传递。

进一步的，如图2中，制动能量回收系统还包括：布置在左前轮上的第一轮速传感器61；布置在右前轮上的第二轮速传感器62；布置在左后轮上的第三轮速传感器63；布置在右后轮上的第四轮速传感器64；

所述第一轮速传感器61、第二轮速传感器62、第三轮速传感器63和第四轮速传感器64分别通过硬线与所述电子稳定控制模块5相连接。

该实施例中，四个轮速传感器(61、62、63、64)分别与电子稳定控制模块5电连接，实现将采集的轮速信号传递到电子稳定控制模块5。

进一步的，如图2中，制动能量回收系统还包括：

电控助力器带制动总泵7，所述电控助力器带制动总泵7通过硬线与所述整车控制器10相连接，并通过制动管路与所述电子稳定控制模块5相连接。

该实施例中，将原来的真空助力器改为电控助力器带制动总泵7，相比于真空助力器，电控助力器能够更精准的对液压制动过程进行控制，有利于提高控制精度。

进一步的，如图2中，制动能量回收系统还包括：

制动踏板8，所述制动踏板8上连接有位移传感器81，所述位移传感器 81分别与所述整车控制器10和所述电控助力器带制动总泵7电相连接。

油门踏板9，所述油门踏板9上连接有角度传感器(图未示出)，所述角度传感器与所述整车控制器10电连接。

该实施例中，制动踏板8和油门踏板9通过螺栓固定在车身驾驶舱前围板周边，制动踏板8上的位移传感器81通过螺栓固定在制动踏板上，用于反馈制动踏板8的形程变化，以反映驾驶员的制动意图。电控助力器带制动总泵7 通过螺栓与制动踏板8连接。制动踏板8上连接的位移传感器81和油门踏板 9上连接的角度传感器用于采集油门踏板信号和制动踏板信号，并将采集的信号反馈至整车控制器10。

此外，本实用新型还提供一种汽车，所述汽车包括如上所述的电动汽车的制动能量回收系统。

上述方案中，采用轮毂电机替代轴上的电机，实现电机布置形式的改变，同时引起驱动方式和驱动策略的变化。进一步通过采用不同形式的电机(永磁电机和励磁电机)，在需要实现高速和低速需求时，可分别指派不同的电机参与工作，能够降低驱动能量消耗，增加电动汽车的行驶里程；在制动过程中，由于采用了弹性储能器，可进一步增加制动能量回收的程度，有利于进一步增加电动汽车的续航里程。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，包括：

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机带制动器总成(11)；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机带制动器总成(12)；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机带制动器总成(13)；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机带制动器总成(14)；

所述第一轮毂电机带制动器总成(11)、所述第二轮毂电机带制动器总成(12)、所述第三轮毂电机带制动器总成(13)和所述第四轮毂电机带制动器总成(14)中的至少一个连接有储能部件；

整车控制器(10)，所述整车控制器(10)分别与所述第一轮毂电机带制动器总成(11)、所述第二轮毂电机带制动器总成(12)、所述第三轮毂电机带制动器总成(13)、所述第四轮毂电机带制动器总成(14)以及所述储能部件电连接，所述整车控制器(10)在所述电动汽车处于制动能量回收状态时，控制所述储能部件以及所述第一轮毂电机带制动器总成(11)、所述第二轮毂电机带制动器总成(12)、所述第三轮毂电机带制动器总成(13)和所述第四轮毂电机带制动器总成(14)中的轮毂电机进行制动能量回收。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，所述储能部件包括：第一弹性储能器(21)；

所述第一弹性储能器(21)通过第一传动轴(41)与所述第一轮毂电机带制动器总成(11)连接；

用于切换所述第一弹性储能器(21)的工作状态的第一电磁离合器(31)，所述第一电磁离合器(31)设置于所述第一传动轴(41)之间，且与所述整车控制器(10)连接。

3.根据权利要求2所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，所述储能部件还包括：第二弹性储能器(22)；

所述第二弹性储能器(22)通过第二传动轴(42)与所述第二轮毂电机带制动器总成(12)连接；

用于切换所述第二弹性储能器(22)的工作状态的第二电磁离合器(32)，所述第二电磁离合器(32)设置于所述第二传动轴(42)之间，且与所述整车控制器(10)连接。

4.根据权利要求1或3所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，第一轮毂电机带制动器总成(11)和所述第二轮毂电机带制动器总成(12)中的轮毂电机为励磁电机；

第三轮毂电机带制动器总成(13)和所述第四轮毂电机带制动器总成(14)中的轮毂电机为永磁电机。

5.根据权利要求1所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，还包括：

电子稳定控制模块(5)，所述电子稳定控制模块(5)通过制动管路分别与所述第一轮毂电机带制动器总成(11)、所述第二轮毂电机带制动器总成(12)、所述第三轮毂电机带制动器总成(13)和所述第四轮毂电机带制动器总成(14)连接。

6.根据权利要求5所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，还包括：

布置在左前轮上的第一轮速传感器(61)；

布置在右前轮上的第二轮速传感器(62)；

布置在左后轮上的第三轮速传感器(63)；

布置在右后轮上的第四轮速传感器(64)；

所述第一轮速传感器(61)、第二轮速传感器(62)、第三轮速传感器(63)和第四轮速传感器(64)分别通过硬线与所述电子稳定控制模块(5)相连接。

7.根据权利要求5所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，还包括：

电控助力器带制动总泵(7)，所述电控助力器带制动总泵(7)通过硬线与所述整车控制器(10)相连接，并通过制动管路与所述电子稳定控制模块(5)相连接。

8.根据权利要求7所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，还包括：

制动踏板(8)，所述制动踏板(8)上连接有位移传感器(81)，所述位移传感器(81)分别与所述整车控制器(10)和所述电控助力器带制动总泵(7)电连接。

9.根据权利要求1所述的电动汽车的制动能量回收系统，其特征在于，还包括：

油门踏板(9)，所述油门踏板(9)上连接有角度传感器，所述角度传感器与所述整车控制器(10)电连接。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1至9任一项所述的电动汽车的制动能量回收系统。

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