一種具有飛輪儲能的增程式電動汽車傳動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電動汽車工程領域，涉及一種具有飛輪儲能的增程式電動汽車傳動裝置。
【背景技術】
[0002]電動汽車的類型主要有純電動汽車(Pure Electric Vehicle，PEV)、混合動力汽車(Hybrid Electric Vehicle，HE V)和燃料電池汽車(Fuel Cell Electric Vehicle，F(xiàn)CEV)。其中，增程式電動汽車是一種具有車載和地面充電功能的純電驅動的電動汽車。增程式電動汽車的動力系統(tǒng)主要由電池組及電池管理系統(tǒng)、主驅動電機及控制器、發(fā)動機及發(fā)電機系統(tǒng)等組成，電池組可由地面充電粧或車載充電器充電，發(fā)動機可采用燃油型或燃氣型，根據(jù)運行條件可以純電動模式、增程模式或混合動力模式運行。但是，由于目前蓄電池的比能量、比功率等性能指標還較低，因此限制了電動汽車續(xù)駛里程和加速性能。所以，提高能量利用效率是改善電動汽車使用性能的重要途徑之一。在已有的電動汽車上，一般是在汽車制動或下坡運行過程中，將車輛的動能或重力勢能轉化為電能回饋并儲存在蓄電池中。相關研宄表明，電動汽車以電能回收儲存制動能量的方法，可使其增加10% -15%的續(xù)駛里程。
[0003]上述方式仍然存在著某些不足:第一，車輛僅采用對蓄電池充電方式回收利用制動過程中具有的動能，存在著兩次能量形式轉換，即機械能-電能-機械能，導致能量損失，影響節(jié)能效率；第二，車輛汽車頻繁制動、起動時，蓄電池也隨之處于反復地充電、放電狀態(tài)，對蓄電池的使用壽命將產生不利的影響；第三，汽車緊急制動時，受蓄電池充電特性的限制，電能的回收儲存有限，因此能量回收利用效率不高。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是在于提出一種可以用于增程式電動汽車，以飛輪將電動汽車制動過程中的能量回收，加速過程中將飛輪的儲存能量與電動機能量耦合輸出的電動機/飛輪混合驅動裝置。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是:所述的一種具有飛輪儲能的增程式電動汽車傳動裝置包含主動力傳動系統(tǒng)、飛輪儲能系統(tǒng)和車載充電系統(tǒng)；主動力傳動系統(tǒng)包括電動機、行星機構、變速器、主減速器；飛輪儲能系統(tǒng)包括飛輪、離合器、被動齒輪及主動齒輪；車載充電系統(tǒng)包括內燃機、發(fā)電機、電動機調控器、發(fā)電機調控器及外部充電接口 ；行星機構包括太陽輪、行星輪、行星架、齒圈及齒圈制動器；與太陽輪制成一體的飛輪軸上安裝有飛輪，行星架與行星機構的輸出軸聯(lián)接，齒圈通過大齒輪、小齒輪、聯(lián)軸器及離合器與電動機聯(lián)接；變速器具有前進擋、空擋和倒擋，變速器的輸入軸與行星機構的輸出軸聯(lián)接，變速器的輸出軸與主減速器的輸入軸聯(lián)接并將動力傳遞到車輪；內燃機的輸出軸與發(fā)電機的輸入軸通過離合器聯(lián)接，發(fā)電機的輸出軸與飛輪軸通過聯(lián)軸器、主動齒輪、被動齒輪及離合器聯(lián)接。主動力傳動系統(tǒng)、飛輪儲能系統(tǒng)及車載充電系統(tǒng)在整車控制下有多種不同的運行模式，包括車輛起步模式、車輛勻速或加速運行模式、車輛滑行減速模式、車輛制動減速模式、停車后飛輪剩余能量利用模式及車載充電模式。
[0006]本發(fā)明采用技術方案的工作原理是:
[0007]第一，車輛起步模式，電動機輸出動力驅動車輛；此時電動機驅動齒圈轉動，將動力傳遞到行星機構輸出軸。由于汽車起步時飛輪可能處于兩種狀態(tài)，即靜止狀態(tài)或轉動狀態(tài)，因此，分別對飛輪靜止或轉動兩種狀態(tài)進行描述:
[0008](I)當飛輪處于靜止狀態(tài)時，與其同軸安裝的太陽輪也處于靜止狀態(tài)，控制離合器接合，飛輪與處于靜止狀態(tài)的內燃機、發(fā)電機機械聯(lián)接；與行星架相聯(lián)接的行星機構輸出軸，相對于以齒圈為輸入端，太陽輪制動的輪系傳動狀態(tài)是以增速的方式輸出動力并傳遞到變速器輸入軸，根據(jù)變速器的擋位狀態(tài)使車輛前進或后退。
[0009](2)當飛輪處于轉動狀態(tài)時，即飛輪在車輛起步前已經儲存了制動過程回收的能量，并且還沒有釋放完；由于飛輪儲存了一定能量，使與飛輪同軸安裝的太陽輪也一同轉動并輸出相應的動力；此時，行星機構中齒圈和太陽輪同時提供輸入動力，與行星輪相聯(lián)接的行星架耦合輸出兩個輸入構件的驅動力，即車輛處于以電動機/飛輪混合動力驅動的運行狀態(tài)；混合動力傳遞到變速器輸入軸，根據(jù)變速器的擋位狀態(tài)使車輛前進或后退。
[0010](3)當飛輪的儲存能量足以驅動車輛起步時，齒圈制動器將齒圈制動停轉，利用飛輪儲存的能量直接獨立地驅動車輛起步運行。
[0011 ] 第二，車輛勻速或加速運模式，同樣是根據(jù)飛輪是靜止或轉動兩種狀態(tài)，分為以電動機獨立驅動或以電動機/飛輪混合動力驅動的運行狀態(tài)，動力傳遞過程與前述車輛起步時的工作過程相同。
[0012]第三，車輛滑行減速模式，車輛滑行是利用車輛運動狀態(tài)具有的動能驅動車輛行駛，其滑行過程對車輛行駛是一種能量有效利用的過程。安裝本發(fā)明所述裝置的車輛滑行時，首先是停止向電動機供電即不踩加速踏板，同時也不踩制動踏板，并將變速器置于空擋位置，此時車輛的動能可以全部用于驅動車輛滑行；或將變速器置于前進擋位置，并通過齒圈制動器將齒圈制動停轉，車輛的部分動能可以通過行星機構驅動飛輪旋轉回收能量，但滑行距離將減少。
[0013]第四，車輛制動減速模式，車輛制動的一般過程是將車輛運動狀態(tài)下具有的動能通過車輪制動器產生的摩擦力轉化為熱能而耗散，導致車輛具有的動能得不到充分利用；安裝本發(fā)明所述裝置的車輛制動減速過程中，當踩下制動踏板時，首先通過齒圈制動器將齒圈制動固定，車輛動能依次通過車輪、主減速器、變速器、行星架與行星輪驅動太陽輪帶動飛輪旋轉，將車輛動能轉化為飛輪動能回收儲存起來，同時使車輛減速。
[0014]第五，停車后飛輪剩余能量利用模式，若停車后飛輪仍轉動，即飛輪還有剩余儲存能量，將聯(lián)接發(fā)電機與飛輪的離合器接合、將聯(lián)接發(fā)電機與內燃機的離合器分離、將聯(lián)接電動機與小齒輪的離合器分離，齒圈制動器將齒圈松開，飛輪通過齒輪傳動副驅動發(fā)電機運轉，則發(fā)電機處于發(fā)電狀態(tài)給蓄電池充電。因此停車后飛輪剩余的儲存能量通過發(fā)電機給蓄電池充電而得到充分利用。
[0015]本發(fā)明提出的技術方案的有益效果是:第一，汽車制動時的能量可以通過飛輪儲能的方式直接回收利用；第二，儲存能量的飛輪與電動機可以采用電動機/飛輪混合動力驅動的運行狀態(tài)驅動車輛行駛，提高車輛動力性；第三，車輛停車后，利用飛輪儲存的剩余能量驅動發(fā)電機可以給蓄電池充電；第四，在滿足充電負荷要求的功率輸出前提下，內燃機還可以驅動飛輪儲能，可以通過提高內燃機的負荷率使其在最佳節(jié)能工況范圍內運轉。
【附圖說明】
[0016]附圖是本發(fā)明的一種具有飛輪儲能的增程式電動汽車傳動裝置的結構示意圖。
[0017]附圖中，I為車輪；2為主減速器；3為變速器；4為行星架；5為行星輪；6為齒圈；7為太陽輪；8為小齒輪；9為軸承；10為大齒輪；11為離合器；12為聯(lián)軸器；13為電動機；
14為電動機調控器；15為蓄電池；16為外部充電器接口 ；17為發(fā)電機調控器；18為離合器；19為飛輪軸；20為軸承；21為內燃機；22為離合器；23為發(fā)電機；24為聯(lián)軸器；25為軸承；26為主動齒輪；27為被動齒輪；28為軸承；29為飛輪；30為齒圈制動器；31為軸承；32為軸承；33為箱體；34為軸承。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚完整地描述。
[0019]如附圖所示，本發(fā)明所述的一種具有飛輪儲能裝置的增程式電動汽車傳動裝置中，行星架4與行星機構輸出軸聯(lián)接，變速器3的輸入軸與行星機構的輸出軸相聯(lián)接，變速器3的輸出軸與主減速器2的輸入軸聯(lián)接；行星機構中的輸出軸由安裝在箱體33上的軸承34支承；行星架4上安裝有行星輪5，分別與齒圈6及太陽輪7以齒輪嚙合的方式傳遞運動；與太陽輪7制成一體的飛輪軸19由安裝在箱體33上的軸承28和軸承3