CN215436020U - 车辆动力系统和具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆动力系统和具有其的车辆，车辆动力系统包括：驱动电机；发电机，所述发电机与所述驱动电机电连接；蓄电池，所述蓄电池与所述驱动电机和所述发电机均电连接；飞轮电池，所述飞轮电池与所述发电机可分离地配合。根据本实用新型的车辆动力系统，有效利用了飞轮电池的低温性能，且通过蓄电池与飞轮电池的相互配合，可以有效地提高车辆制动时能量回收功率，从而可以提高能量回收率，进而可以提高车辆的经济性，且可以保证车辆在任何条件下都能保持充足的动力和能耗，提高了车辆的动力性。

Description

车辆动力系统和具有其的车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种车辆动力系统和具有其的车辆。

背景技术

相关技术中，当车辆例如混动车辆处于低温环境时，由于车辆的蓄电池包的充电功率和放电功率均受限，导致蓄电池包放电时放电功率降低，从而使得车辆的动力性大幅度下降。而且，在蓄电池包能量回收时由于蓄电池包充电功率受限，导致能量回收功率下降，能量回收率降低，从而会降低车辆的经济性。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种车辆动力系统，可以提高车辆制动时能量回收功率，从而可以提高能量回收率，进而可以提高车辆的经济性以及车辆的动力性。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述车辆动力系统的车辆。

根据本实用新型第一方面实施例的车辆动力系统，包括：驱动电机；发电机，所述发电机与所述驱动电机电连接；蓄电池，所述蓄电池与所述驱动电机和所述发电机均电连接；飞轮电池，所述飞轮电池与所述发电机可分离地配合。

根据本实用新型实施例的车辆动力系统，通过将发电机与驱动电机电连接，蓄电池与驱动电机和发电机均电连接，飞轮电池与发电机可分离地配合。由此，可以有效利用了飞轮电池的低温性能，且通过蓄电池与飞轮电池的相互配合，可以有效地提高车辆制动时能量回收功率，从而可以提高能量回收率，进而可以提高车辆的经济性，且可以保证车辆在任何条件下都能保持充足的动力和能耗，提高了车辆的动力性。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞轮电池通过第一离合器与所述发电机可分离地配合。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞轮电池包括：飞轮；第一减速器，所述第一减速器与所述飞轮连接，且所述第一减速器与所述发电机可分离地配合。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞轮电池的能量密度为θ，其中，所述θ满足：100Wh/kg≤θ≤200Wh/kg。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞轮电池的功率密度为W，所述飞轮电池的输出功率为P,其中，所述W、P分别满足；5kW/kg≤W≤10kW/kg，P＞20kW。

根据本实用新型的一些实施例，所述车辆动力系统进一步包括：发动机，所述发动机的一端所述发电机相连，所述发动机的另一端与所述车辆的车轮相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述发动机的所述另一端通过第二离合器与所述车轮相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述发动机的所述另一端通过第二减速器与所述车轮相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述蓄电池和所述驱动电机之间连接有驱动电机逆变器。

根据本实用新型的一些实施例，所述车辆动力系统还包括：发电机逆变器，所述发电机逆变器连接在所述发电机和所述驱动电机逆变器之间,且所述发电机逆变器连接在所述发电机和所述蓄电池之间。

根据本实用新型第二方面实施例的车辆，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的车辆动力系统。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的车辆动力系统的示意图。

附图标记：

100：车辆动力系统；

1：驱动电机；2：发电机；3：蓄电池；4：飞轮电池；

41：飞轮；42：第一减速器；5：第一离合器；6：发动机；

7：第二离合器；8：车轮；9：第二减速器；10：驱动电机逆变器；

11：发电机逆变器；12：连接轴。

具体实施方式

下面参考图1描述根据本实用新型第一方面实施例的车辆动力系统100。车辆动力系统100可以应用于车辆(图未示出)例如混动车辆，但不限于此。在本申请下面的描述中，以车辆动力系统100应用于混动车辆为例进行说明。

如图1所示，根据本实用新型第一方面实施例的车辆动力系统100，包括驱动电机1、发电机2、蓄电池3和飞轮电池4。

具体而言，发电机2与驱动电机1电连接。蓄电池3与驱动电机1和发电机2均电连接。飞轮电池4与发电机2可分离地配合。当车辆例如混动车辆制动时，驱动电机1可以将车辆产生的制动能量输出给蓄电池3进行储存，若蓄电池3的回收功率超过蓄电池3允许的充电功率时，多余的制动能量可以通过驱动电机1提供给发电机2，发电机2将电能转化为机械能并储存在飞轮电池4中。其中，可以通过控制飞轮电池4和蓄电池3的储能分配比来控制能量回收，从而可以提高车辆制动时的能量回收强度。

当车辆例如混动车辆需要加速且蓄电池3无法提供足够的功率时，此时飞轮电池4与发电机2相连，飞轮电池4可以将其内部的机械能传递至发电机2，发电机2将接收到的机械能转化为电能，以实现发电机2发电，之后发电机2将电能提供给驱动电机1，同时蓄电池3也将电能提供给驱动电机1，以使驱动电机1能够获得足够的电能并将电能转换机械能驱动车辆运行，从而可以提升车辆的加速能力，进而可以提高车辆的动力性。

另外，由于飞轮电池4基本不受温度限制，零下50℃的环境中依然能够正常运行，且飞轮电池4的使用寿命可以长达20年，从而保证车辆在任何条件下都能保持充足的动力和能耗。

由此，当车辆处于低温环境时，可以通过飞轮电池4和蓄电池3的相互配合，可以有效地提高车辆制动时能量回收功率，从而可以有效提高能量回收率，进而可以提高车辆的经济性，同时可以保证车辆在任何条件下都能保持充足的动力和能耗，提高了车辆的动力性。

根据本实用新型实施例的车辆动力系统100，通过将发电机2与驱动电机1电连接，蓄电池3与驱动电机1和发电机2均电连接，飞轮电池4与发电机2可分离地配合。由此，可以有效利用了飞轮电池4的低温性能，且通过蓄电池3与飞轮电池4的相互配合，可以有效地提高车辆制动时能量回收功率，从而可以提高能量回收率，进而可以提高车辆的经济性，且可以保证车辆在任何条件下都能保持充足的动力和能耗，提高了车辆的动力性。

根据本实用新型的一些实施例，飞轮电池4通过第一离合器5与发电机2可分离地配合。参照图1，第一离合器5连接在飞轮电池4和发电机2之间。当飞轮电池4工作时，第一离合器5接合，从而可以将飞轮电池4中的机械能传递至发电机2，或将发电机2中的机械能传递至飞轮电池4，保证飞轮电池4正常工作。另外，通过设置第一离合器5，可以解决飞轮电池4与车辆之间的耦合问题。

根据本实用新型的一些具体实施例，飞轮电池4包括飞轮42和第一减速器42，第一减速器42与飞轮42连接，且第一减速器42与发电机2可分离地配合。如图1所示，飞轮42和第一减速器42可以安装在真空壳体内。飞轮电池4工作时，可以将储存至飞轮42上的机械能通过第一减速器42传递至发电机2，或者发电机2将机械能通过第一减速器42传递至飞轮42以储存在飞轮42上。由此，实现了飞轮电池4的储存能量和释放能量。进一步地，飞轮电池4工作时，飞轮42的最高转速可以达到5000r/min，从而可以使飞轮电池4的工作效率高达90％，可以进一步提高车辆的动力性。

在一些可选的实施例中，飞轮电池4的能量密度为θ，其中，θ满足：100Wh/kg≤θ≤200Wh/kg。当θ＜100Wh/kg时，飞轮电池4的能量密度较小，从而会导致飞轮电池4的储能能力较低，影响车辆的能量回收率和车辆的动力性；当θ＞200Wh/kg时，飞轮电池4的能量密度较大，可能会增加飞轮电池4的重量，从而导致车辆的重量增加，影响车辆的轻量化设计。由此，当θ满足100Wh/kg≤θ≤200Wh/kg时，既可以保证车辆的能量回收率，又可以减小车辆的重量，便于车辆的轻量化设计。

在一些可选的实施例中，飞轮电池4的功率密度为W，飞轮电池4的输出功率为P,其中，W、P分别满足；5kW/kg≤W≤10kW/kg，P＞20kW。由此，通过使W、P分别满足；5kW/kg≤W≤10kW/kg，P＞20kW，可以有效地保证飞轮电池4的电池容量，且车辆加速时，飞轮电池4可以提供较大的输出功率，以保证车辆具有较大的驱动力，从而可以提高车辆的加速能力。

根据本实用新型的进一步实施例，如图1所示，车辆动力系统100进一步包括发动机6，发动机6的一端发电机2相连，发动机6的另一端与车辆的车轮8相连。当飞轮电池4中的能量不足且车辆无制动需求时，发动机6中的一部分机械能可以通过发电机2和第一离合器5储存在飞轮电池4中。同时发动机6可以将剩余的机械能传递至车辆的车轮8，以驱动车辆运行。可选地，发动机6可以为内燃机。但不限于此。

进一步地，参照图1，发动机6的上述另一端通过第二离合器7与车轮8相连。当发动机6驱动车辆运行时，第二离合器7接合，以将发动机6的机械能传递至车轮8上，实现车辆的运行。

根据本实用新型的一些实施例，发动机6的上述另一端通过第二减速器9与车轮8相连。结合图1，车轮8可以通过连接轴12与第二减速器9相连。当车辆运行时，第二离合器7接合，发动机6的机械能可以通过第二离合器7和第二减速器9传递至车轮8上。其中，第二减速器9在降速的同时可以提高输出扭矩，以使车轮8能够获得较大的驱动力，从而可以保证车辆的动力性。

根据本实用新型的一些实施例，蓄电池3和驱动电机1之间连接有驱动电机逆变器10。驱动电机逆变器10可以调节流经驱动电机逆变器10的电流的相位、频率和幅值，以使电流可以有效地驱动驱动电机1转动，或者，保证电流可以有效地储存在蓄电池3和飞轮电池4中。

进一步地，车辆动力系统100还包括发电机逆变器11，发电机逆变器11连接在发电机2和驱动电机逆变器10之间，且发电机逆变器11连接在发电机6和蓄电池3之间。发电机逆变器11可以调节流经发电机逆变器11的电流的相位、频率和幅值，从而使得流经发电机逆变器11和驱动电机逆变器10后的电流可以有效地驱动驱动电机1转动，进而驱动车辆运行，或者，使得流经发电机逆变器11和驱动电机逆变器10后的电流可以经发动机6转化为机械能储存在飞轮电池4中。

根据本实用新型第二方面实施例的车辆，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的车辆动力系统100。

根据本实用新型实施例的车辆，通过采用上述车辆动力系统100，可以提高车辆在低温环境下的能量回收效率，从而可以提高车辆的动力性，同时由于飞轮电池4具有长寿命、高可靠性以及飞轮电池4不受低温、高温影响的特点，保证了车辆在任何条件下都能保持充足的动力和能耗。

根据本实用新型实施例的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种车辆动力系统，其特征在于，包括：

驱动电机；

发电机，所述发电机与所述驱动电机电连接；

蓄电池，所述蓄电池与所述驱动电机和所述发电机均电连接；

飞轮电池，所述飞轮电池与所述发电机可分离地配合。

2.根据权利要求1所述的车辆动力系统，其特征在于，所述飞轮电池通过第一离合器与所述发电机可分离地配合。

3.根据权利要求1所述的车辆动力系统，其特征在于，所述飞轮电池包括：

飞轮；

第一减速器，所述第一减速器与所述飞轮连接，且所述第一减速器与所述发电机可分离地配合。

4.根据权利要求1所述的车辆动力系统，其特征在于，所述飞轮电池的能量密度为θ，其中，所述θ满足：100Wh/kg≤θ≤200Wh/kg。

5.根据权利要求1所述的车辆动力系统，其特征在于，所述飞轮电池的功率密度为W，所述飞轮电池的输出功率为P,其中，所述W、P分别满足；5kW/kg≤W≤10kW/kg，P＞20kW。

6.根据权利要求1所述的车辆动力系统，其特征在于，进一步包括：

发动机，所述发动机的一端所述发电机相连，所述发动机的另一端与所述车辆的车轮相连。

7.根据权利要求6所述的车辆动力系统，其特征在于，所述发动机的所述另一端通过第二离合器与所述车轮相连。

8.根据权利要求6所述的车辆动力系统，其特征在于，所述发动机的所述另一端通过第二减速器与所述车轮相连。

9.根据权利要求1-8任一项所述的车辆动力系统，其特征在于，所述蓄电池和所述驱动电机之间连接有驱动电机逆变器。

10.根据权利要求9所述的车辆动力系统，其特征在于，还包括：

发电机逆变器，所述发电机逆变器连接在所述发电机和所述驱动电机逆变器之间，且所述发电机逆变器连接在所述发电机和所述蓄电池之间。

11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-10任一项所述的车辆动力系统。

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