本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車的制動(dòng)及能量回收技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)電動(dòng)汽車車輛在制動(dòng)能量回收的過程中以單一的電池作為能量回收單元，而電動(dòng)汽車的制動(dòng)瞬間其電壓和電流形成尖峰對(duì)電池安全性造成影響，而且電池長(zhǎng)期處于過充和過放其使用壽命會(huì)大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有電動(dòng)汽車電池長(zhǎng)期處于過充和過放狀態(tài)，導(dǎo)致電池壽命低的問題，提出了一種電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)及能量管理方法。

本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)，它包括電池1、變流器2、整車控制器3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、一號(hào)離合器5、一號(hào)傳動(dòng)齒輪6、二號(hào)傳動(dòng)齒輪7、彈性儲(chǔ)能器、三號(hào)傳動(dòng)齒輪12、四號(hào)傳動(dòng)齒輪13、變速箱14和電機(jī)控制器17；

彈性儲(chǔ)能器包括箱體、二號(hào)離合器8、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9、拉力傳感器10、三號(hào)離合器11和主軸18；

整車控制器3的拉力信號(hào)輸入端連接拉力傳感器10的信號(hào)輸出端，所述拉力傳感器10安裝在渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的外端，用于采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的拉力狀態(tài)；

整車控制器3的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出控制信號(hào)輸出端連接一號(hào)離合器5的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器3的渦簧儲(chǔ)能控制信號(hào)輸出端連接二號(hào)離合器8的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器3的渦簧輸出控制信號(hào)輸出端連接三號(hào)離合器11的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器3的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸入端，電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸出端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的控制信號(hào)輸入端；

電池1的電量信號(hào)輸出端連接整車控制器3的電池電量信號(hào)輸入端；

變流器2的直流信號(hào)端連接電池1的充放電端，變流器(2)的交流信號(hào)端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的電源端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸與變速箱14的輸入軸同軸連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸與一號(hào)傳動(dòng)齒輪6的傳動(dòng)軸連接，一號(hào)傳動(dòng)齒輪6的齒部與二號(hào)傳動(dòng)齒輪7的齒部嚙合，二號(hào)傳動(dòng)齒輪7的傳動(dòng)軸與彈性儲(chǔ)能器的主軸18的一端傳動(dòng)連接，一號(hào)離合器5設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸與一號(hào)傳動(dòng)齒輪6的傳動(dòng)軸之間；

二號(hào)離合器8、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9、拉力傳感器10和三號(hào)離合器11均設(shè)置在箱體內(nèi)，主軸18的兩端穿過箱體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁，渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9套設(shè)在主軸18上，二號(hào)離合器8和三號(hào)離合器11均與主軸18的一端同軸連接，且二號(hào)離合器8和三號(hào)離合器11分別位于渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的兩側(cè)；

主軸18的另一端與三號(hào)傳動(dòng)齒輪12的傳動(dòng)軸連接，三號(hào)傳動(dòng)齒輪12的齒部與四號(hào)傳動(dòng)齒輪13齒部嚙合，四號(hào)傳動(dòng)齒輪13的傳動(dòng)軸與變速箱14的輸入軸傳動(dòng)連接，變速箱14帶動(dòng)車輪主軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，所述車輪主軸15帶動(dòng)車輪16旋轉(zhuǎn)。

電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用拉力傳感器10采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的拉力，采用車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度、制動(dòng)踏板開度和車速信號(hào)，整車控制器3采集電池1的剩余電量；

步驟二、整車控制器3根據(jù)車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度和制動(dòng)踏板開度判斷電動(dòng)汽車是處于加速狀態(tài)還是減速/剎車狀態(tài)，當(dāng)電動(dòng)汽車是處于加速狀態(tài)時(shí)，整車控制器3根據(jù)電動(dòng)汽車油門踏板開度和速度信號(hào)計(jì)算電動(dòng)汽車需求的總功率，整車控制器3根據(jù)拉力傳感器10采集的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的能量是否大于額定儲(chǔ)能的20％，若是，由彈性儲(chǔ)能器和電池1共同提供電動(dòng)汽車需求的總功率，否則，整車控制器3控制三號(hào)離合器11脫開，彈性儲(chǔ)能器停止能量釋放，電池1單獨(dú)提供電動(dòng)汽車需求的總功率；當(dāng)電動(dòng)汽車是處于減速/剎車狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行步驟三；

步驟三、整車控制器3判斷電池1的剩余電量是否大于電池最大電量的90％,若是，則執(zhí)行步驟四；否則執(zhí)行步驟五；

步驟四、整車控制器3控制一號(hào)離合器5閉合，變速箱14回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；執(zhí)行步驟六；

步驟五、電池1通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)4經(jīng)過變流器2接收變速箱14回收的電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量直至達(dá)到電池的最大電量，整車控制器3控制一號(hào)離合器5和二號(hào)離合器8均閉合，變速箱14回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；

步驟六、整車控制器3根據(jù)拉力傳感器10采集的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的存儲(chǔ)的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的能量是否存滿，若是，返回執(zhí)行步驟一，否則，返回執(zhí)行步驟四。

本發(fā)明為具有彈性儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，在電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收結(jié)構(gòu)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了彈性儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，按照本發(fā)明采用的邏輯門限的控制方法進(jìn)行控制，可以有效的回收動(dòng)力系統(tǒng)在剎車或減速階段的制動(dòng)能量；同時(shí)在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)階段能夠有效的利用汽車減速/制動(dòng)階段的回收的能量。本發(fā)明的汽車系統(tǒng)完全具備現(xiàn)有電動(dòng)汽車動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。且本發(fā)明采用的機(jī)械儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)成本較低，技術(shù)完善，對(duì)環(huán)境污染小，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好，能量轉(zhuǎn)換效率高，可以適應(yīng)不同新能源汽車構(gòu)型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)的原理框圖；

圖2為棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，它包括電池1、變流器2、整車控制器3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、一號(hào)離合器5、一號(hào)傳動(dòng)齒輪6、二號(hào)傳動(dòng)齒輪7、彈性儲(chǔ)能器、三號(hào)傳動(dòng)齒輪12、四號(hào)傳動(dòng)齒輪13、變速箱14和電機(jī)控制器17；

彈性儲(chǔ)能器包括箱體、二號(hào)離合器8、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9、拉力傳感器10、三號(hào)離合器11和主軸18；

整車控制器3的拉力信號(hào)輸入端連接拉力傳感器10的信號(hào)輸出端，所述拉力傳感器10安裝在渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的外端，用于采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的拉力狀態(tài)；

整車控制器3的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出控制信號(hào)輸出端連接一號(hào)離合器5的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器3的渦簧儲(chǔ)能控制信號(hào)輸出端連接二號(hào)離合器8的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器3的渦簧輸出控制信號(hào)輸出端連接三號(hào)離合器11的斷開或閉合控制信號(hào)輸入端；

整車控制器3的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸入端，電機(jī)控制器17的控制信號(hào)輸出端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的控制信號(hào)輸入端；

電池1的電量信號(hào)輸出端連接整車控制器3的電池電量信號(hào)輸入端；

變流器2的直流信號(hào)端連接電池1的充放電端，變流器(2)的交流信號(hào)端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的電源端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸與變速箱14的輸入軸同軸連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸與一號(hào)傳動(dòng)齒輪6的傳動(dòng)軸連接，一號(hào)傳動(dòng)齒輪6的齒部與二號(hào)傳動(dòng)齒輪7的齒部嚙合，二號(hào)傳動(dòng)齒輪7的傳動(dòng)軸與彈性儲(chǔ)能器的主軸18的一端傳動(dòng)連接，一號(hào)離合器5設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸與一號(hào)傳動(dòng)齒輪6的傳動(dòng)軸之間；

二號(hào)離合器8、渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9、拉力傳感器10和三號(hào)離合器11均設(shè)置在箱體內(nèi)，主軸18的兩端穿過箱體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁，渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9套設(shè)在主軸18上，二號(hào)離合器8和三號(hào)離合器11均與主軸18的一端同軸連接，且二號(hào)離合器8和三號(hào)離合器11分別位于渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的兩側(cè)；

主軸18的另一端與三號(hào)傳動(dòng)齒輪12的傳動(dòng)軸連接，三號(hào)傳動(dòng)齒輪12的齒部與四號(hào)傳動(dòng)齒輪13齒部嚙合，四號(hào)傳動(dòng)齒輪13的傳動(dòng)軸與變速箱14的輸入軸傳動(dòng)連接，變速箱14帶動(dòng)車輪主軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，所述車輪主軸15帶動(dòng)車輪16旋轉(zhuǎn)。

具體實(shí)施方式二、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)的進(jìn)一步說明，它還包括兩個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)，所述兩個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9與三號(hào)離合器11之間和二號(hào)離合器8與渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9之間。

具體實(shí)施方式三、結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)的進(jìn)一步說明，棘輪機(jī)構(gòu)包括一號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸21、渦簧彈性片22、一號(hào)棘爪23、二號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸24、二號(hào)棘爪25、彈性片主軸26、一號(hào)棘爪離合器27和二號(hào)棘爪離合器28；

一號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸21和二號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸24分別固定二號(hào)棘爪25的一端和一號(hào)棘爪23的一端；一號(hào)棘爪23的另一端和二號(hào)棘爪25另一端分別卡接在渦簧彈性片22外圍的鋸齒內(nèi)，渦簧彈性片22套接在彈性片主軸26的外側(cè)；一號(hào)棘爪23與二號(hào)棘爪25以彈性片主軸26的中心為對(duì)稱中心成中心對(duì)稱；

一號(hào)棘爪離合器27的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和二號(hào)棘爪離合器28的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別貼設(shè)在二號(hào)棘爪25與一號(hào)棘爪23的外側(cè)，用于帶動(dòng)一號(hào)棘爪23和二號(hào)棘爪25分別沿二號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸24和一號(hào)棘爪轉(zhuǎn)軸21旋轉(zhuǎn)。

具體實(shí)施方式四、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)的進(jìn)一步說明，它還包括can總線，整車控制器3與拉力傳感器10、一號(hào)離合器5、二號(hào)離合器8、三號(hào)離合器11、電機(jī)控制器17之間通過can總線連接。

具體實(shí)施方式五、本實(shí)施方式所述電動(dòng)汽車彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用拉力傳感器10采集渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的拉力，采用車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度、制動(dòng)踏板開度和車速信號(hào)，整車控制器3采集電池1的剩余電量；

步驟二、整車控制器3根據(jù)車載傳感器采集電動(dòng)汽車的油門踏板開度和制動(dòng)踏板開度判斷電動(dòng)汽車是處于加速狀態(tài)還是減速/剎車狀態(tài)，當(dāng)電動(dòng)汽車是處于加速狀態(tài)時(shí)，整車控制器3根據(jù)電動(dòng)汽車油門踏板開度和速度信號(hào)計(jì)算電動(dòng)汽車需求的總功率，整車控制器3根據(jù)拉力傳感器10采集的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的能量是否大于額定儲(chǔ)能的20％，若是，由彈性儲(chǔ)能器和電池1共同提供電動(dòng)汽車需求的總功率，否則，整車控制器3控制三號(hào)離合器11脫開，彈性儲(chǔ)能器停止能量釋放，電池1單獨(dú)提供電動(dòng)汽車需求的總功率；當(dāng)電動(dòng)汽車是處于減速/剎車狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行步驟三；

步驟三、整車控制器3判斷電池1的剩余電量是否大于電池最大電量的90％,若是，則執(zhí)行步驟四；否則執(zhí)行步驟五；

步驟四、整車控制器3控制一號(hào)離合器5閉合，變速箱14回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；執(zhí)行步驟六；

步驟五、電池1通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)4經(jīng)過變流器2接收變速箱14回收的電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量直至達(dá)到電池的最大電量，整車控制器3控制一號(hào)離合器5和二號(hào)離合器8均閉合，變速箱14回收電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量為彈性儲(chǔ)能器補(bǔ)充機(jī)械能；

步驟六、整車控制器3根據(jù)拉力傳感器10采集的拉力判斷彈性儲(chǔ)能器的存儲(chǔ)的渦簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)9的能量是否存滿，若是，返回執(zhí)行步驟一，否則，返回執(zhí)行步驟四。

本發(fā)明提出的彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)，以渦簧為主要儲(chǔ)能元件，將電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中減速或者剎車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲(chǔ)存起來，當(dāng)電動(dòng)汽車需要加速或者是爬坡時(shí)，再由儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)將機(jī)械能量釋放出來，通過選擇不同的工作模式將儲(chǔ)存的機(jī)械能量轉(zhuǎn)化機(jī)械能共同驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車。本發(fā)明采用的機(jī)械儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)成本較低，技術(shù)完善，對(duì)環(huán)境污染小，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好，能量轉(zhuǎn)換效率高，可以適應(yīng)不同新能源汽車構(gòu)型。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。