一种电动车能量回收装置、系统及电动车的制作方法

本实用新型属于电动车领域，尤其涉及一种电动车能量回收装置、系统及电动车。

背景技术：

现有技术的电动车能量回收常常采用驱动电机回馈制动的能量回收系统，如图1所示。

当车辆处于驱动工况时，电动车控制系统控制电机处于驱动状态，此时电机的输出转矩与车辆行驶方向一致，意味着电机把蓄电池的电能转换为动能驱动车辆前行。

当车辆处于制动工况时，电动车控制系统控制电机处于发电状态，此时电机的输出转矩与车辆行驶方向相反，意味着电机起制动作用并把动能转换为电能充入蓄电池。

采用驱动电机回馈制动实现能量回收是现有电动车的主流能量回收方式，但是存在以下缺陷：

1、低速无法制动。

驱动电机处于回馈制动状态时，电机产生的感应电动势正比于电机转速，汽车行驶速度低会导致电机感应电动势低，进而输出电流低，也意味着制动力小，因此，如果采用纯粹的驱动电机回馈制动，会出现驱动电机制动力随着转速降低而降低的情况，最后在转速较慢时便失去了制动力，这时制动系统不得不加上以前的摩擦制动让汽车获得足够的制动力，也就是说，纯粹的驱动电机回馈制动既不能在低速提供制动力也不可能实现动能的完全回收；

2、瞬时制动能量无法及时吸收。

以重量为1.2t的汽车为例，从初速度80km/h开始，以减速度-3m/s^2制动至停车需要时间7.5s，释放动能2,900,000J，能量释放平均功率为400kW，如此高密度的能量是驱动电机无法完全吸收的并转化为电能的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电动车能量回收装置、系统及电动车，旨在解决采用驱动电机回馈制动实现能量回收存在低速无法制动，瞬时制动能量无法及时吸收的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种电动车能量回收装置，所述电动车能量回收装置包括第一离合器、通过行星架与第一离合器相连的行星齿轮、通过齿圈与行星齿轮相连的第二离合器、与第二离合器相连的弹簧、通过太阳齿轮与行星齿轮相连的第三离合器、与第三离合器相连的发电装置和与发电装置相连的直流-直流变换器。

进一步地，所述弹簧是涡卷弹簧。

进一步地，所述涡卷弹簧是平面涡卷弹簧。

进一步地，所述发电装置是发电机或者电机。

第二方面，本实用新型提供了一种电动车能量回收系统，所述系统包括依次连接的蓄电池、电机、车轮和上述的电动车能量回收装置，其中，直流-直流变换器与蓄电池电连接，第一离合器与车轮相连。

第三方面，本实用新型提供了一种电动车，所述电动车包括上述的电动车能量回收系统。

在本实用新型中，由于电动车能量回收装置包括弹簧，将冲击性的能量储存于弹簧，将持续性的能量直接转换为电能，行星齿轮让两者可以协同工作，最终将动能转换为电能，因此实现了低速状态下和紧急制动状态下的能量回收。另外，由于电动车能量回收装置中的发电装置采用发电机，由于使用发电机作为机械能转换成电能的机构，它的转换效率通常能达到90％左右，远远高于电动机回馈电网的能效，因此避免让用于驱动的电动机处于发电的状态，提高能量回收效率。

附图说明

图1是现有技术提供的驱动电机回馈制动的能量回收系统的示意图。

图2是本实用新型实施例提供的电动车能量回收系统的示意图。

图3是本实用新型实施例提供的电动车能量回收装置的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图2，本实用新型实施例提供的电动车能量回收系统包括依次连接的蓄电池11、电机12、车轮13和电动车能量回收装置14，电动车能量回收装置14还与蓄电池11电连接。

请参阅图3，本实用新型实施例提供的电动车能量回收装置14包括第一离合器141、通过行星架与第一离合器141相连的行星齿轮142、通过齿圈与行星齿轮142相连的第二离合器143、与第二离合器143相连的弹簧144、通过太阳齿轮与行星齿轮142相连的第三离合器145、与第三离合器145相连的发电装置146和与发电装置146相连的直流-直流变换器147。其中，直流-直流变换器147与蓄电池11电连接，第一离合器141与车轮13相连。

在本实用新型实施例中，弹簧144可以是涡卷弹簧，具体为平面涡卷弹簧。

在本实用新型实施例中，发电装置146可以是发电机或者电机。优选是发电机。

本实用新型实施例还提供了一种包括本实用新型实施例提供的电动车能量回收系统的电动车。

在能量回收的工况下，本实用新型实施例提供的电动车能量回收装置14工作方式如下：

短时制动工况下，传动轴将通过行星齿轮142压缩弹簧144，将动能转换成势能同时获得制动力，制动完成后弹簧144通过行星齿轮142推动发电机工作，将势能转换为电能，由于弹簧144的缓冲作用，最终发电机工作在持续、平稳的状态下，动能转换为电能的效率大大提高。

持续制动工况下，转动轴通过行星齿轮142带动发电机工作，动能持续的转换为电能，并且储存起来，此时弹簧144处于松弛状态，储存能量，通过控制发电机的负荷可以控制制动力的大小。

本实用新型实施例提供的电动车能量回收装置14将冲击性的能量储存于弹簧144，将持续性的能量直接转换为电能，行星齿轮142让两者可以协同工作，最终将动能转换为电能。

本实用新型实施例提供的电动车能量回收装置具有如下优点：

1.在车速非常缓慢的情况下也能进行能量回收。

在低速工况下，车辆依靠弹簧制动，动能传送至弹簧，制动力矩由弹簧提供。弹簧的吸收的能量取决于行程而不是速度，因此，在低速的情况下，系统依然能够在进行制动的同时有效地回收能量，直至把电动车的速度降为0。

2.能高效的吸收紧急制动的动能。

当车辆进行紧急制动时，系统把瞬间吸收的动能储存于弹簧，然后弹簧稳定地、平缓地驱动发电机产生电能并通过直流-直流变换器回充至到蓄电池。这样就解决了普通能量回收系统在紧急制动时因功率密度过大而无法及时回收能量的问题。

3.机械能转换为电能的效率高。

由于使用发电机作为机械能转换成电能的机构，它的转换效率通常能达到90％左右，远远高于电动机回馈电网的能效。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。