一種配置蓄能飛輪的串聯混合動力電動車供電裝置的製作方法

2023-09-23 01:28:40

專利名稱：一種配置蓄能飛輪的串聯混合動力電動車供電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電動車輛類。
背景技術：
燃油汽車帶來的環境汙染和能源危機成為人們普遍關心的問題，而電動汽 車被認為是解決這兩大問題的重要途徑之一。然而，動力電池的續駛裡程和充 電時間制約了電動汽車的發展和普及。混合動力系統的出現，不但降低了汽車 的燃油消耗和汙染，而且相比於純電動汽車其續駛裡程有很大的提高。混合動 力驅動系統目前主要有三種布置形式串聯式、並聯式和混聯式，由於城市客 車在行駛途中停車較多，車速低以及城市環境要求較高等特點，通過比較三種 混合動力系統的特點，城市客車選擇串聯混合動力驅動方式比較合適。目前，公知的串聯混合動力電動車所需的電能由發動機直接驅動的發電機 和與發電機並聯的諸如化學電池、超級電容、飛輪電池等二次電池聯合組成的 供電裝置來提供，因為發動機保持在高效率區穩定工作，所以排放性能好，能 量效率高，而且能夠將發電機多餘的電能和車輛通過再生制動回收的電能存儲 到二次電池中以供給車輛運行時使用。可是，上述的串聯混合動力電動車供電 裝置的蓄能方法存在不足之處，即必須把發動機的機械能轉換成電能才能送入 二次電池存儲，由於發電機的效率不可能達到100%，並且二次電池在充電、 放電過程中都會發生能量損失，所以上述能量轉換過程中就發生了能量損失， 根據發動機和二次電池結構型式的差別，這部分能量損失大約可以佔到發動機 輸出能量的15% 25%。發明內容為了克服現有的串聯混合動力電動車供電裝置在將發動機的機械能轉換成 電能送入二次電池存儲以及二次電池在充電、放電過程中發生能量損失的不足， 本實用新型提供一種配置蓄能飛輪的串聯混合動力電動車供電裝置，該供電裝 置的發動機與蓄能飛輪進行直接機械連接，因此發動機可以直接驅動飛輪，所 以不必經過任何形式的能量轉換就可以為蓄能飛輪蓄能，而該車的發電機則由 蓄能飛輪驅動。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是本實用新型主要包括 發動機、發電機，其特徵在於還包括自動離合器、自動變速器、蓄能飛輪、安 裝在蓄能飛輪上的蓄能飛輪轉速傳感器、電控單元、安裝在發動機上的發動機 轉速傳感器，其機械連接方式為發動機的動力輸出端與自動離合器的輸入端 連接，自動離合器的輸出端與自動變速器的輸入端連接，自動變速器的輸出端 與蓄能飛輪的輸入端連接，蓄能飛輪的輸出端與發電機的輸入端連接，所述的 發動機、自動離合器、自動變速器、蓄能飛輪、發電機、電控單元都固定安裝 在串聯混合動力電動車上；其電氣連接方式為發動機轉速傳感器和蓄能飛輪 轉速傳感器的信號輸出端與電控單元的信號輸入端連接，電控單元的輸出控制 信號分別與發動機、自動離合器和自動變速器的控制信號輸入端連接。混合動力電動車供電裝置在開始運行前，先要為蓄能飛輪儲備一定的能量， 即蓄能飛輪要具備一定的初始轉速N。F，在該轉速時，蓄能飛輪所具有的能量應該大於額定值的二分之一。為此，可以先啟動發動機，再接合自動離合器，通過自動變速器將蓄能飛輪加速到N。F,也可以通過外部電源令發電機按照電動機 狀態運行將蓄能飛輪反拖到初始轉速NOF，之後，混合動力電動車就可以上線運行了。如果混合動力電動車需要停止運行，則可由駕駛員適當提前停止發動機 工作，脫開自動離合器，車輛可以依靠蓄能飛輪所存儲的能量繼續運行一段距 離並停靠在指定位置。運行時發動機的工況按照下列原則確定首先，在該發動機的萬有特性圖上選出最低比油耗點，該點對應的轉速為Nd，循環供油量為Ga，對於常規車 用發動機來說，該點的轉速通常小於發動機額定轉速的85%，而且該點也是排 放指標最低點。以該點的轉速為基點，根據該發動機低油耗區域的大小，向兩 側各擴展5%~15%作為發動機的最低限定工作轉速Hn和最高限定工作轉速 Nd2，令發動機在大於Ncn且小於Nd2的轉速區域內工作，循環供油量確定為Gd。 運行時電控單元的控制原則是1、如果蓄能飛輪的轉速小於額定轉速NEF且大於初始轉速NOF，則當發動機轉速大於Nd2的時候令自動變速器升擋，而當發動機轉速小於Ncn的時候令自動變速器降擋。2、如果蓄能飛輪的轉速大於額 定轉速NEF，則電控單元指令發動機熄火，自動離合器脫開；發動機熄火後，混 合動力電動車仍然可以依靠蓄能飛輪的動能發電繼續運行；在其繼續運行過程 中，如果蓄能飛輪的轉速降到小於初始轉速N。F，則電控單元控制自動離合器結合，發動機被重新啟動，並按照原則1工作。由於本實用新型取消了與發電機並聯的二次電池，所以該發電機的功率必 須與混合動力電動車的驅動電動機的需求相匹配，即發電機的功率要大於或等
於混合動力電動車的驅動電動機的功率，雖然其體積和質量都將有所增加，但 也同時增加了蓄能系統的慣量，另外也有利於以大電流方式回收剎車能量。本實用新型具有實質性特點和顯著進步，本實用新型所採用的自動變速器的傳動效率可達95% 97%，同時也不存二次電池的充電、放電過程，因此可以 減少10%~22%的能量轉換損失，這將明顯地提高串聯混合動力電動車的運行經 濟性並大大降低排放汙染。


圖l為本實用新型結構、相互位置及連接關係示意圖。 圖中，實線表示機械連接方式，虛線表示電氣連接方式。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型主要包括發動機l、自動離合器2、自動變速器 3、蓄能飛輪4、發電機5、安裝在蓄能飛輪上的蓄能飛輪轉速傳感器6、電控 單元7、安裝在發動機上的發動機轉速傳感器8，其機械連接方式為發動機l 的動力輸出端與自動離合器2的輸入端連接，自動離合器2的輸出端與自動變 速器3的輸入端連接，自動變速器3的輸出端與蓄能飛輪4的輸入端連接，蓄 能飛輪4的輸出端與發電機5的輸入端連接；其電氣連接方式為發動機轉速 傳感器8和蓄能飛輪轉速傳感器6的信號輸出端與電控單元7的信號輸入端連 接，電控單元7的輸出控制信號分別與發動機1、自動離合器2和自動變速器3的控制信號輸入端連接。如果選定的發動機l的最低限定工作轉速Ncn和最高限定工作轉速Nd2之比 小於0.74，則自動變速器3還可以是一個速比I-NEF/Nd2定比變速器，電控單 元7不再採集發動機轉速傳感器8的輸出信號，但是其它輸入輸出功能不變； 這時本實用新型主要包括發動機l、自動離合器2、定比變速器、蓄能飛輪4、 發電機5、安裝在蓄能飛輪上的蓄能飛輪轉速傳感器6、電控單元7，其機械連 接方式為發動機l的動力輸出端與自動離合器2的輸入端連接，自動離合器 2的輸出端與定比變速器的輸入端連接，定比變速器的輸出端與蓄能飛輪4的 輸入端連接，蓄能飛輪4的輸出端與發電機5的輸入端連接；其電氣連接方式 為:蓄能飛輪轉速傳感器6的信號輸出端與電控單元7的信號輸入端連接，電控 單元7的輸出控制信號分別與發動機1和自動離合器2的控制信號輸入端連接。
權利要求1、 一種配置蓄能飛輪的串聯混合動力電動車供電裝置，主要包 括發動機(1)、發電機(5)，其特徵在於還包括自動離合器(2)、 自動變速器(3)、蓄能飛輪(4)、安裝在蓄能飛輪上的蓄能飛輪轉速 傳感器(6)、電控單元(7)、安裝在發動機上的發動機轉速傳感器(8)， 其機械連接方式為發動機(1)的動力輸出端與自動離合器(2)的 輸入端連接，自動離合器(2)的輸出端與自動變速器(3)的輸入端 連接，自動變速器(3)的輸出端與蓄能飛輪(4)的輸入端連接，蓄 能飛輪(4)的輸出端與發電機(5)的輸入端連接；其電氣連接方式 為發動機轉速傳感器(8)和蓄能飛輪轉速傳感器(6)的信號輸出 端與電控單元(7)的信號輸入端連接，電控單元(7)的輸出控制信 號分別與發動機1、自動離合器(2)和自動變速器(3)的控制信號 輸入端連接。
2、 根據權利要求1所述的一種配置蓄能飛輪的串聯混合動力電動 車供電裝置，其特徵是所述的發動機(1)的最低限定工作轉速Ncn 和最高限定工作轉速Nd2之比小於0.74，自動變速器(3)是一個速 比I-NEF/Nd2定比變速器，其機械連接方式為發動機(1)的動力輸 出端與自動離合器(2)的輸入端連接，自動離合器(2)的輸出端與 定比變速器的輸入端連接，定比變速器的輸出端與蓄能飛輪(4)的輸 入端連接，蓄能飛輪(4)的輸出端與發電機(5)的輸入端連接；其 電氣連接方式為:蓄能飛輪轉速傳感器(6)的信號輸出端與電控單元(7)的信號輸入端連接，電控單元(7)的輸出控制信號分別與發動 機(1)和自動離合器(2)的控制信號輸入端連接。
3、 根據權利要求1所述的一種配置蓄能飛輪的串聯混合動力電動 車供電裝置，其特徵是所述的發電機(5)的功率大於或等於混合動 力電動車的驅動電動機的功率。
專利摘要一種配置蓄能飛輪的串聯混合動力電動車供電裝置屬於電動車輛類，主要包括發動機、發電機，其特徵在於還包括自動離合器、自動變速器、蓄能飛輪、蓄能飛輪轉速傳感器、電控單元、發動機轉速傳感器，其機械連接方式為發動機通過自動離合器與自動變速器連接，自動變速器通過蓄能飛輪與發電機連接；電氣連接方式為發動機和蓄能飛輪的轉速傳感器的輸出信號接入電控單元的輸入端，電控單元輸出的控制信號分別接入發動機、自動離合器和自動變速器的控制信號輸入端。本實用新型的應用可克服現有供電裝置在將發動機的機械能轉換成電能送入二次電池存儲以及二次電池在充、放電過程中發生能量損失的不足，明顯地提高運行經濟性並大大降低排放汙染。
文檔編號B60L11/00GK201021113SQ20062016723
公開日2008年2月13日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者楊握銓, 錢致疆 申請人:錢致疆;楊握銓