一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电动汽车工程领域，涉及一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置。
【背景技术】
[0002]电动汽车的类型主要有纯电动汽车(Pure Electric Vehicle，PEV)、混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HE V)和燃料电池汽车(Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV)。其中，增程式电动汽车是一种具有车载和地面充电功能的纯电驱动的电动汽车。增程式电动汽车的动力系统主要由电池组及电池管理系统、主驱动电机及控制器、发动机及发电机系统等组成，电池组可由地面充电粧或车载充电器充电，发动机可采用燃油型或燃气型，根据运行条件可以纯电动模式、增程模式或混合动力模式运行。但是，由于目前蓄电池的比能量、比功率等性能指标还较低，因此限制了电动汽车续驶里程和加速性能。所以，提高能量利用效率是改善电动汽车使用性能的重要途径之一。在已有的电动汽车上，一般是在汽车制动或下坡运行过程中，将车辆的动能或重力势能转化为电能回馈并储存在蓄电池中。相关研宄表明，电动汽车以电能回收储存制动能量的方法，可使其增加10% -15%的续驶里程。
[0003]上述方式仍然存在着某些不足:第一，车辆仅采用对蓄电池充电方式回收利用制动过程中具有的动能，存在着两次能量形式转换，即机械能-电能-机械能，导致能量损失，影响节能效率；第二，车辆汽车频繁制动、起动时，蓄电池也随之处于反复地充电、放电状态，对蓄电池的使用寿命将产生不利的影响；第三，汽车紧急制动时，受蓄电池充电特性的限制，电能的回收储存有限，因此能量回收利用效率不高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是在于提出一种可以用于增程式电动汽车，以飞轮将电动汽车制动过程中的能量回收，加速过程中将飞轮的储存能量与电动机能量耦合输出的电动机/飞轮混合驱动装置。
[0005]本发明采用的技术方案是:所述的一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置包含主动力传动系统、飞轮储能系统和车载充电系统；主动力传动系统包括电动机、行星机构、变速器、主减速器；飞轮储能系统包括飞轮、离合器、被动齿轮及主动齿轮；车载充电系统包括内燃机、发电机、电动机调控器、发电机调控器及外部充电接口 ；行星机构包括太阳轮、行星轮、行星架、齿圈及齿圈制动器；与太阳轮制成一体的飞轮轴上安装有飞轮，行星架与行星机构的输出轴联接，齿圈通过大齿轮、小齿轮、联轴器及离合器与电动机联接；变速器具有前进挡、空挡和倒挡，变速器的输入轴与行星机构的输出轴联接，变速器的输出轴与主减速器的输入轴联接并将动力传递到车轮；内燃机的输出轴与发电机的输入轴通过离合器联接，发电机的输出轴与飞轮轴通过联轴器、主动齿轮、被动齿轮及离合器联接。主动力传动系统、飞轮储能系统及车载充电系统在整车控制下有多种不同的运行模式，包括车辆起步模式、车辆匀速或加速运行模式、车辆滑行减速模式、车辆制动减速模式、停车后飞轮剩余能量利用模式及车载充电模式。
[0006]本发明采用技术方案的工作原理是:
[0007]第一，车辆起步模式，电动机输出动力驱动车辆；此时电动机驱动齿圈转动，将动力传递到行星机构输出轴。由于汽车起步时飞轮可能处于两种状态，即静止状态或转动状态，因此，分别对飞轮静止或转动两种状态进行描述:
[0008](I)当飞轮处于静止状态时，与其同轴安装的太阳轮也处于静止状态，控制离合器接合，飞轮与处于静止状态的内燃机、发电机机械联接；与行星架相联接的行星机构输出轴，相对于以齿圈为输入端，太阳轮制动的轮系传动状态是以增速的方式输出动力并传递到变速器输入轴，根据变速器的挡位状态使车辆前进或后退。
[0009](2)当飞轮处于转动状态时，即飞轮在车辆起步前已经储存了制动过程回收的能量，并且还没有释放完；由于飞轮储存了一定能量，使与飞轮同轴安装的太阳轮也一同转动并输出相应的动力；此时，行星机构中齿圈和太阳轮同时提供输入动力，与行星轮相联接的行星架耦合输出两个输入构件的驱动力，即车辆处于以电动机/飞轮混合动力驱动的运行状态；混合动力传递到变速器输入轴，根据变速器的挡位状态使车辆前进或后退。
[0010](3)当飞轮的储存能量足以驱动车辆起步时，齿圈制动器将齿圈制动停转，利用飞轮储存的能量直接独立地驱动车辆起步运行。
[0011 ] 第二，车辆匀速或加速运模式，同样是根据飞轮是静止或转动两种状态，分为以电动机独立驱动或以电动机/飞轮混合动力驱动的运行状态，动力传递过程与前述车辆起步时的工作过程相同。
[0012]第三，车辆滑行减速模式，车辆滑行是利用车辆运动状态具有的动能驱动车辆行驶，其滑行过程对车辆行驶是一种能量有效利用的过程。安装本发明所述装置的车辆滑行时，首先是停止向电动机供电即不踩加速踏板，同时也不踩制动踏板，并将变速器置于空挡位置，此时车辆的动能可以全部用于驱动车辆滑行；或将变速器置于前进挡位置，并通过齿圈制动器将齿圈制动停转，车辆的部分动能可以通过行星机构驱动飞轮旋转回收能量，但滑行距离将减少。
[0013]第四，车辆制动减速模式，车辆制动的一般过程是将车辆运动状态下具有的动能通过车轮制动器产生的摩擦力转化为热能而耗散，导致车辆具有的动能得不到充分利用；安装本发明所述装置的车辆制动减速过程中，当踩下制动踏板时，首先通过齿圈制动器将齿圈制动固定，车辆动能依次通过车轮、主减速器、变速器、行星架与行星轮驱动太阳轮带动飞轮旋转，将车辆动能转化为飞轮动能回收储存起来，同时使车辆减速。
[0014]第五，停车后飞轮剩余能量利用模式，若停车后飞轮仍转动，即飞轮还有剩余储存能量，将联接发电机与飞轮的离合器接合、将联接发电机与内燃机的离合器分离、将联接电动机与小齿轮的离合器分离，齿圈制动器将齿圈松开，飞轮通过齿轮传动副驱动发电机运转，则发电机处于发电状态给蓄电池充电。因此停车后飞轮剩余的储存能量通过发电机给蓄电池充电而得到充分利用。
[0015]本发明提出的技术方案的有益效果是:第一，汽车制动时的能量可以通过飞轮储能的方式直接回收利用；第二，储存能量的飞轮与电动机可以采用电动机/飞轮混合动力驱动的运行状态驱动车辆行驶，提高车辆动力性；第三，车辆停车后，利用飞轮储存的剩余能量驱动发电机可以给蓄电池充电；第四，在满足充电负荷要求的功率输出前提下，内燃机还可以驱动飞轮储能，可以通过提高内燃机的负荷率使其在最佳节能工况范围内运转。
【附图说明】
[0016]附图是本发明的一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置的结构示意图。
[0017]附图中，I为车轮；2为主减速器；3为变速器；4为行星架；5为行星轮；6为齿圈；7为太阳轮；8为小齿轮；9为轴承；10为大齿轮；11为离合器；12为联轴器；13为电动机；
14为电动机调控器；15为蓄电池；16为外部充电器接口 ；17为发电机调控器；18为离合器；19为飞轮轴；20为轴承；21为内燃机；22为离合器；23为发电机；24为联轴器；25为轴承；26为主动齿轮；27为被动齿轮；28为轴承；29为飞轮；30为齿圈制动器；31为轴承；32为轴承；33为箱体；34为轴承。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。
[0019]如附图所示，本发明所述的一种具有飞轮储能装置的增程式电动汽车传动装置中，行星架4与行星机构输出轴联接，变速器3的输入轴与行星机构的输出轴相联接，变速器3的输出轴与主减速器2的输入轴联接；行星机构中的输出轴由安装在箱体33上的轴承34支承；行星架4上安装有行星轮5，分别与齿圈6及太阳轮7以齿轮啮合的方式传递运动；与太阳轮7制成一体的飞轮轴19由安装在箱体33上的轴承28和轴承3