基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置及方法
2023-07-15 20:36:36 1
專利名稱：基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置及方法
技術領域：
本發明涉及混合動力車，尤其涉及一種混合動力車中的基於電機可控增速的制動能高效回收裝置及方法。
背景技術：
在帶有電動機驅動的新能源混合動力車中，車輛的節能效果與車輛在制動過程中將車輛動能轉化為再生能量的比例密切相關。混合動力車制動時，車輛動能轉化為再生能量並存儲的數量越多，節能效果越顯著。具有 制動能回收的制動過程稱為再生制動。新能源混合動力車的再生制動原理如圖I所示，車輛在再生制動過程中，車輛的控制系統使驅動電機轉變為發電機模式，車輪的運動通過傳動軸反拖發電機轉動，發電機一方面輸出電能儲存於儲能裝置(例如超級電容器)中，另一方面發電機產生的反力矩對車輛起制動作用。這種再生制動實現了制動能的回收再利用，發電機轉速的高低同時決定了回收能量的高低和制動效果的大小。當發電機轉速(即汽車車速)快時，回收能量高；當發電機轉速(即汽車車速)很低時，制動的效果(制動反力矩)和發電的效果都急劇下降。目前還未發現在再生制動過程中，混合動力車採用專門的裝置提高發電機的轉速。
發明內容
本發明的目的是提供一種車輛再生制動過程中制動效果好、回收能量高的混合動力車中的基於電機可控增速的制動能高效回收裝置及方法。為實現上述目的，本發明基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置，其包括電機和行星輪系變速箱，行星輪系包括太陽輪、行星輪組、行星架和齒圈，行星輪組轉動套設在行星架上，行星輪組繞太陽輪分布並與太陽輪嚙合，行星輪組外套設有齒圈並與齒圈嚙合，行星架上設有制動器；電機的輸出軸與變速箱的輸出軸聯接，太陽輪固定在變速箱的輸出軸上，變速箱的輸出軸與行星架間設有離合器，齒圈與輸入軸一端固定聯接，輸入軸另一端與車輪的傳動軸聯接。所述制動器連接有控制器，從而實現對制動器的制動力的控制。所述行星輪系包括兩組相互嚙合的行星輪組，其中一組行星輪組與太陽輪嚙合，另一組行星輪組與齒圈嚙合。採用兩組行星輪組，可使太陽輪與齒圈同方向轉動。本發明所述的基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置的制動能量回收方法為當混合動力車制動回收能力時，由輸入軸輸入，變速箱的輸出軸輸出；離合器分離，變速箱的輸出軸與行星架斷開連接，制動器逐漸剎住，行星架的轉速變慢，混合動力車的車輪帶動其傳動軸轉動，傳動軸同步帶動齒圈轉動，因齒圈的齒數大於太陽輪齒數，齒圈
經行星輪組及太陽輪傳動實現增速，其增速關係為=—
"4 nHZl-I
為太陽輪轉速，n4為齒圈的轉速，nH為行星架的轉速，Z1為太陽輪齒數，Z4為齒圈的齒數；因制動器逐漸剎住，行星架的轉速nH逐漸減少，太陽輪的轉速H1逐漸增大，太陽輪同步帶動變速箱的輸出軸增速轉動，因由變速箱的輸出軸輸出，變速箱帶動電機同步增速轉動。當制動器完全剎住時，行星架的轉速^為零，太陽輪的轉速Ii1達到最大，太陽輪同步帶動電機增速，太陽輪轉速Il1達到最大。所述控制器控制制動器對行星架的剎住程度。本發明在混合動力車中設置了制動能量回收裝置，特別是通過對行星輪繫結構的改進，得到一種通過主動控制，在裝置的輸入端轉速(即車輪轉速)逐漸下降的情況下，裝置輸出端的轉速能按需要增加，裝置的輸出 軸與電機相聯，本發明的裝置帶動發電機增速，從而獲得所需的、更大的制動反力矩，同時達到增大回收發電電流的目的。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖I為新能源混合動力車的再生制動原理；圖2為本發明的制動能高效回收裝置的結構示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發明基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置，其包括電機I和行星輪系變速箱2，行星輪系3包括太陽輪31、行星輪組32、行星架33和齒圈34，行星輪組32轉動套設在行星架33上，行星輪組32繞太陽輪31分布並與太陽輪31嚙合，行星輪組32外套設有齒圈34與齒圈34嚙合，行星架33上設有制動器4 ;電機I的輸出軸與變速箱2的輸出軸21聯接，太陽輪31固定在變速箱2的輸出軸21上，變速箱2的輸出軸21與行星架33間設有離合器5，齒圈34與輸入軸7 —端固定聯接，輸入軸7另一端與車輪6的傳動軸61聯接。所述制動器4連接有控制器41，從而實現對制動器4的制動力的控制。所述行星輪系3包括兩組相互嚙合的行星輪組321、322，其中一組行星輪組321 —端與太陽輪31嚙合，另一組行星輪組322與齒圈34嚙合。採用兩組行星輪組321、322，可使太陽輪31與齒圈34同方向轉動。當混合動力車正常高速行駛時，離合器5吸合，變速箱2與行星架33連接，制動器4鬆開，行星架33正常轉動，由變速箱2的輸出軸21輸入，輸入軸7輸出，電機I同步帶動變速箱2的輸出軸21轉動，變速箱2帶動太陽輪31轉動，太陽輪31經兩個行星輪組321、322、齒圈34傳動，最後經輸入軸7輸出，通過車輪6的傳動軸61帶動車輪6轉動。在這過程中，變速箱2的輸出軸21與輸入軸7同速輸出，所以電機I帶動車輪6同速轉動。本發明所述的基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置的制動能量回收方法為當混合動力車制動回收能力時，由輸入軸7輸入，變速箱2的輸出軸21輸出；離合器5分離，變速箱2的輸出軸21與行星架33斷開連接，制動器4逐漸剎住，行星架44的轉速變慢，混合動力車的車輪6帶動其傳動軸61轉動，傳動軸61同步帶動齒圈34轉動，因齒圈34的齒數大於太陽輪31齒數，齒圈34經行星輪組321、322及太陽輪31傳動實現增
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速，其增速關係為= $ A+為太陽輪31轉速，n4為齒圈34
"4 HIII的轉速，nH為行星架33的轉速，Zl為太陽輪31齒數，Z4為齒圈34的齒數；因制動器4逐漸剎住，行星架33的轉速％逐漸減少，太陽輪31的轉速Ii1逐漸增大，太陽輪31同步帶動變速箱2的輸出軸21增速轉動，因變速箱2的輸出軸21輸出，變速箱2帶動電機同步增速轉動，電機I進行制動能量回收。當制動器完全剎住時，行星架33的轉速nH為零，太陽輪31的轉速Ii1達到最大，太陽輪31同步帶動電機I增速，實現制動能量最大回收，太陽輪31轉速Ii1達到最大。所述控制器41控制制動器4對行星架33的剎住程度。在以上的制動回收過程中，離合器5分離,制動器4逐漸剎住,輸入軸7的輸入轉速與變速箱輸出軸21的輸出轉速由 I: I增加到最大,隨著輸出軸21轉速增加,制動反力矩和回收電流有可能增加到最大值,制動過程由駕駛員根據行車路況的需要，通過對控制器41對制動器4的制動力控制，獲得所需要的實際速比n (I ^ n ^ N),從而實現控制能高效率回收。
權利要求
1.基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置，其特徵在於其包括電機和行星輪系變速箱，行星輪系包括太陽輪、行星輪組、行星架和齒圈，行星輪組轉動套設在行星架上，行星輪組繞太陽輪分布並與太陽輪嚙合，行星輪組外套設有齒圈並與齒圈嚙合，行星架上設有制動器；電機的輸出軸與變速箱的輸出軸聯接，太陽輪固定在變速箱的輸出軸上，變速箱的輸出軸與行星架間設有離合器，齒圈與輸入軸一端固定聯接，輸入軸另一端與車輪的傳動軸聯接。
2.根據權利要求I所述的基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置，其特徵在於所述制動器連接有控制器。
3.根據權利要求I所述的基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置，其特徵在於所述行星輪系包括兩組相互嚙合的行星輪組，其中一組行星輪組與太陽輪嚙合，另一組行星輪組與齒圈嚙合。
4.根據權利要求1-3之一所述的基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置的制動能量回收方法，其特徵在於當混合動力車制動回收能力時，由輸入軸輸入，變速箱的輸出軸輸出；離合器分離，變速箱的輸出軸與行星架斷開連接，制動器逐漸剎住，行星架的轉速變慢，混合動力車的車輪帶動其傳動軸轉動，傳動軸同步帶動齒圈轉動，因齒圈的齒數大於太陽輪齒數，齒圈經行星輪組及太陽輪傳動實現增速，其增速關係為-.Z-1Zl = V7nA nB Zl+H1為太陽輪轉速，n4為齒圈的轉速，nH為行星架的轉速，Z1為太陽輪齒數，Z4為齒圈的齒數；因制動器逐漸剎住，行星架的轉速nH逐漸減少，太陽輪的轉速II1逐漸增大，太陽輪同步帶動變速箱的輸出軸增速轉動，因由變速箱的輸出軸輸出，變速箱帶動電機同步增速轉動。
5.根據權利要求4所述的基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置的制動能量回收方法，其特徵在於當制動器完全剎住時，行星架的轉速％為零，太陽輪的轉速Il1達到最大，太陽輪同步帶動電機增速，太陽輪轉速Il1達到最大。
全文摘要
本發明公開基於電機可控增速的混合動力車制動能量回收裝置及方法，其包括電機、變速箱和行星輪系，行星輪組轉動套設在行星架上，行星輪組繞太陽輪分布並與太陽輪嚙合，行星輪組外套設齒圈並與齒圈嚙合，行星架上設有制動器；電機與變速箱的輸出軸聯接，太陽輪固定在變速箱的輸出軸上，變速箱的輸出軸與行星架間設有離合器，齒圈與輸入軸一端固定聯接，輸入軸另一端與車輪的傳動軸聯接。本發明通過對行星輪繫結構的改進，得到一種通過主動控制，在裝置的輸入端轉速逐漸下降的情況下，裝置輸出端的轉速能按需要增加，本發明的裝置帶動發電機增速，從而獲得所需的、更大的制動反力矩，同時達到增大回收發電電流的目的。
文檔編號F16H3/44GK102767594SQ20121027940
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月7日 優先權日2012年8月7日
發明者孫秋林, 張德平, 陳國忠 申請人:福建省福工動力技術股份公司