一种分布式驱动电动汽车制动能量回收系统

1.本实用新型属于电动汽车工程中的驱动系统技术领域，涉及一种分布式驱动电动汽车制动能量回收系统。


背景技术：

2.随着环境问题和能源危机的日趋严重，新能源汽车尤其是电动汽车因其能量利用率高、无污染的特点受到各国的青睐，成为新的研究热点。目前，虽然动力电池技术发展迅猛，但仍不适合高功率状态下进行充电和放电。首先，在频繁加速-制动的城市工况中，动力电池反复充放电，会降低其使用寿命；其次，汽车紧急制动时，动力电池的电能回收存储有限，对回收的制动能量造成一度程度的浪费，降低能量使用效率。
3.飞轮有着使用寿命长、充放电次数多以及功率密度高的优点，非常适用于纯电动汽车的制动能量回收系统。制动系统与飞轮耦合后既能够满足制动储能系统的高能量密度和高功率密度需求，同时又能以较低成本延长动力系统使用寿命。


技术实现要素：

4.为解决现有分布式驱动电动汽车制动能量回收中高频率和大电流对动力电池造成损害的问题，提供一种针对分布式驱动电动汽车的可高效率回收制动能量，能辅助行驶，保护动力电池延长动力电池寿命的制动能量回收系统。
5.一种分布式驱动电动汽车制动能量回收系统，包括车轮，半轴，差速器，电磁离合器，加速装置，飞轮储能系统，飞轮储能系统控制器，动力电池，轮毂电机控制器，轮毂电机构成。
6.所述车轮与所述半轴机械连接；所述半轴和所述电磁离合器与所述差速器机械连接；所述差速器和所述加速装置与所述电磁离合器机械连接；所述电磁离合器和所述飞轮储能系统与所述加速装置机械连接。
7.所述飞轮储能系统与所述飞轮储能系统控制器电力连接；所述飞轮储能系统控制器与所述动力电池电力连接；所述动力电池和所述轮毂电机与所述动力电池电力连接。
8.轮毂电机为电动汽车的主动力源，动力由轮毂电机传递至车轮，驱动车辆行驶。在制动能量回收工况、制动能量辅助行驶工况、停车工况时，通过控制电磁离合器、飞轮储能系统控制器和轮毂电机控制器来实现制动能量的回收与利用。
9.具体的电磁离合器包括从动摩擦片，弹簧，主动摩擦片，电磁离合器线圈；加速装置包括加速输入齿轮，加速惰轮，加速输出齿轮；飞轮储能系统包括飞轮，飞轮电机，飞轮电机定子，飞轮电机转子，轴承、飞轮轴。
10.所述差速器与所述主动摩擦片同轴固定连接，所述电磁离合器与所述加速输入齿轮啮合输出动力，所述加速惰轮与所述加速输入齿轮之间同轴固定联接，所述加速惰轮与所述加速输出齿轮啮合联接；所述加速输出齿轮与所述飞轮轴之间同轴固定连接；
11.所述飞轮和所述飞轮电机转子通过所述飞轮轴同轴固定联接；所述飞轮轴通过一
对所述轴承进行支撑，为降低所述飞轮的怠速损耗，所述飞轮储能系统内部为真空环境，真空压力设定为5mbar-10mbar；
12.所述飞轮电机定子与所述飞轮储能系统控制器电力联接；所述飞轮储能系统控制器和所述轮毂电机控制器与所述动力电池电力联接；所述轮毂电机控制器与轮毂电机电力连接。
13.第一，制动能量回收工况。车辆制动时，轮毂电机控制器控制轮毂电机停止工作，与车轮断开机械连接。电磁离合器线圈通电产生磁场，将从动摩擦片吸向主动摩擦片并压紧，依靠主、从动摩擦片之间的摩擦力传递差速器和加速装置之间的动力。车轮的动力通过半轴，差速器，电磁离合器，再由加速装置提速降扭后，带动飞轮轴，飞轮和飞轮电机转子旋转。制动初始飞轮的转速未超过上限设定值时，飞轮以动能的形式回收制动能量；当飞轮的转速超过上限设定值时，飞轮储能系统控制器控制飞轮储能系统以发电机模式运行，飞轮电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经飞轮储能系统控制器处理后将电能存储于动力电池，电磁转矩作为制动转矩作用于飞轮电机转子经飞轮轴，加速装置，电磁离合器，差速器和半轴输出至车轮，使车辆减速。
14.第二，制动能量辅助行驶工况。飞轮储能系统控制器不工作，飞轮储能系统处于自由状态，飞轮直接输出动能，动力反向经过加速装置降速增扭后由电磁离合器、差速器和半轴传递至车轮，辅助驱动车辆行驶。
15.第三，停车工况。车辆制动减速停车后不再起动，飞轮仍处于转动状态即还有剩余旋转动能时，飞轮储能系统控制器控制飞轮储能系统以发电机模式运行；飞轮电机定子的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经飞轮储能系统控制器处理后将电能存储于动力电池，电磁转矩作为制动转矩作用于飞轮电机转子，使飞轮减速直至静止。
附图说明：
16.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
17.附图1是本实用新型的分布式驱动电动汽车制动能量回收系统示意图，1为车轮；2为半轴；3为差速器；4为电磁离合器；41为从动摩擦片；42为弹簧；43为主动摩擦片；44为电磁离合器线圈；5为加速装置；51为加速输入齿轮；52为加速惰轮；53为加速输出齿轮；6为飞轮储能系统；61为飞轮；62为飞轮电机；63为飞轮电机定子；64为飞轮电机转子；65为轴承；66为飞轮轴；7为飞轮储能系统控制器；8为动力电池；9为轮毂电机控制器；10为轮毂电机。
具体实施方式：
18.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.实施例
20.如附图1所示，本实用新型所述的一种分布式驱动电动汽车制动能量回收系统，包括差速器3，电磁离合器4，加速装置5，飞轮储能系统6，飞轮储能系统控制器7，动力电池8，轮毂电机控制器9，轮毂电机10构成，其中1为车轮，2为半轴；
21.电磁离合器4包括从动摩擦片41，弹簧42，主动摩擦片43，电磁离合器线圈44；加速
装置5包括加速输入齿轮51，加速惰轮52，加速输出齿轮53；飞轮储能系统6包括飞轮61，飞轮电机62，飞轮电机定子63，飞轮电机转子64，轴承65、飞轮轴66。
22.差速器3与主动摩擦片43同轴固定连接，电磁离合器4与加速输入齿轮51啮合输入动力，加速惰轮52与加速输入齿轮51之间同轴固定联接，加速惰轮52与加速输出齿轮53啮合联接；加速输出齿轮53与飞轮轴66之间同轴固定连接；
23.飞轮61和飞轮电机转子64通过飞轮轴66同轴固定联接；飞轮轴66通过一对轴承65进行支撑，为降低飞轮61的怠速损耗，飞轮储能系统6内部为真空环境，真空压力设定为5mbar-10mbar；
24.飞轮电机定子63与飞轮储能系统控制器7电力联接；飞轮储能系统控制器7和轮毂电机控制器9与动力电池8电力联接；轮毂电机控制器9与轮毂电机10电力连接。
25.轮毂电机10为电动汽车的主动力源，动力由轮毂电机10传递至车轮1，驱动车辆行驶。在制动能量回收工况、制动能量辅助行驶工况、停车工况时，通过控制电磁离合器4、飞轮储能系统控制器7和轮毂电机控制器8来实现制动能量的回收与利用。
26.第一，制动能量回收工况。车辆制动时，轮毂电机控制器9控制轮毂电机10停止工作，与车轮断开机械连接。电磁离合器线圈44通电产生磁场，将从动摩擦片41吸向主动摩擦片43并压紧，依靠主、从动摩擦片之间的摩擦力传递差速器3和加速装置5之间的动力。车轮1的动力通过半轴2，差速器3，电磁离合器4，再由加速装置5提速降扭后，带动飞轮轴66，飞轮61和飞轮电机转子64旋转。制动初始飞轮61的转速未超过上限设定值时，飞轮61以动能的形式回收制动能量；当飞轮61的转速超过上限设定值时，飞轮储能系统控制器7控制飞轮储能系统6以发电机模式运行，飞轮电机定子63的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经飞轮储能系统控制器7处理后将电能存储于动力电池8，电磁转矩作为制动转矩作用于飞轮电机转子64经飞轮轴66，加速装置5，电磁离合器4，差速器3和半轴2输出至车轮1，使车辆减速。
27.第二，制动能量辅助行驶工况。飞轮储能系统控制器7不工作，飞轮储能系统6处于自由状态，飞轮61直接输出动能，动力反向经过加速装置5降速增扭后由电磁离合器4、差速器3和半轴2传递至车轮1，辅助驱动车辆行驶。
28.第三，停车工况。车辆制动减速停车后不再起动，飞轮61仍处于转动状态即还有剩余旋转动能时，飞轮储能系统控制器7控制飞轮储能系统6以发电机模式运行；飞轮电机定子63的电枢绕组产生感应电流和电磁转矩，感应电流经飞轮储能系统控制器7处理后将电能存储于动力电池8，电磁转矩作为制动转矩作用于飞轮电机转子64，使飞轮61减速直至静止。
29.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。