一种机电飞轮混合动力系统技术方案

一种机电飞轮混合动力系统属于电动汽车动力系统领域，其特征在于能够依据车辆运行工况实现单电机驱动或再生制动、双电机驱动或再生制动以及飞轮、第一动力源电机和第二动力源电机多动力源驱动或再生制动等工作模式，不仅可利用飞轮瞬时高功率输出或输入优势，降低大负荷以及负载突变工况下电机以及电池功率大幅波动，而且可实现中低负荷以及稳定负荷工况下车辆的高效运行，提高车辆能量利用效率并延长能源系统使用寿命。

A Hybrid Power System of Electromechanical Flywheel

An electromechanical flywheel hybrid power system belongs to the field of electric vehicle power system. Its characteristics are that it can realize single motor driving or regenerative braking, dual motor driving or regenerative braking, and multiple power source driving or regenerative braking of flywheel, first power source motor and second power source motor according to vehicle operating conditions. It can not only use flywheel instantaneous high power output or transmission. It can reduce the large fluctuation of motor and battery power under heavy load and abrupt load. It can also realize the efficient operation of vehicles under medium and low load and stable load conditions, improve vehicle energy efficiency and prolong the service life of energy system.

【技术实现步骤摘要】
一种机电飞轮混合动力系统
本专利技术涉及电动汽车动力系统，特别是一种集成飞轮、电机、离合器及行星齿轮机构的机电飞轮混合动力系统。
技术介绍
发展高效电动汽车已成为解决当前能源危机与环境污染的重要举措。依据车辆动力性能指标参数，设计与之相匹配的动力系统是保证车辆高效、安全、可靠运行的关键。单个电机驱动方案由于具有结构简单、开发成本低、控制难度小等优势，是目前电动车辆主流技术方案。不过单电机驱动方案存在如下共性问题：依据车辆动力性能指标参数所匹配的单电机，存在后备功率偏大的问题，而车辆常用工况往往集中在中低功率区间，进而造成大马拉小车的问题，影响车辆经济性。新兴的双电机或多电机驱动方面，通过对电机进行参数差异化设计，可有效解决上述单电机驱动方案存在的问题，但双电机或多电机驱动技术方面存在如下共性问题：车辆负载突变工况，如急加速、急减速工况，需要两个或多个电机参与整车驱动或制动，此时车载电池会存在大电流放电或充电问题，进而影响电池工作效率和使用寿命。因此，如何突破现有单电机驱动、双电机驱动以及多电机驱动技术方案存在的问题，已受到汽车行业广泛关注。
技术实现思路
根据以上现有技术中的不足，本专利技术提供一种机电飞轮混合动力系统。由于飞轮具有很大的功率密度优势，将其设计为车辆辅助能源系统，借助飞轮瞬时大功率输出或输入优势，一方面，在满足整车动力性能前提下，匹配更小功率的驱动电机，进而提高车辆中低负荷工况系统工作效率；另一方面，可避免负载突变工况下，电池大电流充电或放电，提高能源系统工作效率并延长其使用寿命，解决现有单电机、双电机以及多电机驱动技术方案存在系统效率偏低以及电池寿命受限的问题。本专利技术技术方案是:提供一种机电飞轮混合动力系统，包括：CAN总线、整车控制器、飞轮及其制动器、第一离合器及其控制器、第二离合器及其控制器、第一动力源电机及其控制器、第二动力源电机及其控制器、行星排及其制动器、变速机构及其控制器。上述部件的具体作用为：（1）CAN总线设计用于实现各控制单元间的信号传输；（2）整车控制器，设计用于采集飞轮、第一动力源电机、第二动力源电机等部件的状态信号，并依据内置的控制策略，向上述各子控制单元输出相关控制指令；（3）飞轮为辅助动力源，设计用于为车辆提供瞬时功率输出，并回收车辆再生制动能量；（4）第一动力源电机为多用途动力源，设计用于单独驱动飞轮、同第二动力源电机联合驱动车辆、回收车辆再生制动能量；（5）第二动力源电机为多用途动力源，设计用于单独驱动车辆、同第二动力源电机联合驱动车辆、回收车辆再生制动能量；（6）第一离合器、第二离合器以及太阳轮制动器设计用于控制机电飞轮混动系统工作于不同模式；（7）行星排设计用于实现多动力源的速度耦合控制。本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过设计一种机电飞轮混合动力系统，借助飞轮瞬时大功率输出优势，在满足整车动力性能前提下，可匹配更小功率的驱动电机，避免大马拉小车问题的出现，提高车辆动力系统工作效率。2、本专利技术通过设计一种机电飞轮混合动力系统，借助飞轮瞬时大功率输出或输入优势，可避免负载突变工况下，车载电池的大电流放电或充电问题，提高车载电池的工作效率并延长其使用寿命。3、本专利技术通过设计一种机电飞轮混合动力系统，借助飞轮瞬时大功率输入优势，可进一步挖掘高制动强度工况下能量回收效率，提升整车能量利用效率。附图说明图1为机电飞轮混合动力系统示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。图1为机电飞轮混合动力系统示意图，包括：CAN总线、整车控制器、飞轮及其制动器、第一离合器及其控制器、第二离合器及其控制器、第一动力源电机及其控制器、第二动力源电机及其控制器、行星排及其制动器、变速机构及其控制器。整车控制器通过CAN总线实时采集车辆、飞轮、第一动力源电机、第二动力源电机等部件状态信号，为内置控制策略输入因素。进一步，整车控制器依据内置控制策略，确定飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机的工作模式，并向第一离合器、第二离合器、飞轮制动器、第一动力源电机控制器、第二动力源电机控制器、行星排制动器输出相关控制指令。具体可实现以下工作模式：（1）单第二动力源电机驱动模式，当车辆需求的驱动功率较小时，整车控制器控制第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于单第二动力源电机驱动模式；（2）单第二动力源电机再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率较小时，整车控制器控制第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于单第二动力源电机再生制动模式；（3）第一动力源电机与第二动力源电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率中等时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于第一动力源电机与第二动力源电机联合驱动模式；（4）第一动力源电机与第二动力源电机联合再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率中等时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于第一动力源电机与第二动力源电机联合再生制动模式；（5）飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率较大时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器结合，控制机电飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合驱动模式；（6）飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率较大时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器结合，控制机电飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合再生制动模式；（7）第一动力源电机驱动飞轮工作模式，当飞轮转速较低时，整车控制器适时地控制第二离合器结合、第一离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于第一动力源电机驱动飞轮工作模式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机电飞轮混合动力系统，包括CAN总线、整车控制器、飞轮及其制动器、第一离合器及其控制器、第二离合器及其控制器、第一动力源电机及其控制器、第二动力源电机及其控制器、行星排及其制动器、变速机构及其控制器，其特征在于能够依据车辆运行工况实现单电机驱动或再生制动、双电机驱动或再生制动以及飞轮、第一动力源电机和第二动力源电机多动力源驱动或再生制动等工作模式，具体特征为：（1）单第二动力源电机驱动模式，当车辆需求的驱动功率较小时，整车控制器控制第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于单第二动力源电机驱动模式；（2）单第二动力源电机再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率较小时，整车控制器控制第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于单第二动力源电机再生制动模式；（3）第一动力源电机与第二动力源电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率中等时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于第一动力源电机与第二动力源电机联合驱动模式；（4）第一动力源电机与第二动力源电机联合再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率中等时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于第一动力源电机与第二动力源电机联合再生制动模式；（5）飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率较大时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器结合，控制机电飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合驱动模式；（6）飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率较大时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器结合，控制机电飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一动力源电机及第二动力源电机联合再生制动模式；（7）第一动力源电机驱动飞轮工作模式，当飞轮转速较低时，整车控制器适时地控制第二离合器结合、第一离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于第一动力源电机驱动飞轮工作模式。...

【技术特征摘要】
1.一种机电飞轮混合动力系统，包括CAN总线、整车控制器、飞轮及其制动器、第一离合器及其控制器、第二离合器及其控制器、第一动力源电机及其控制器、第二动力源电机及其控制器、行星排及其制动器、变速机构及其控制器，其特征在于能够依据车辆运行工况实现单电机驱动或再生制动、双电机驱动或再生制动以及飞轮、第一动力源电机和第二动力源电机多动力源驱动或再生制动等工作模式，具体特征为：（1）单第二动力源电机驱动模式，当车辆需求的驱动功率较小时，整车控制器控制第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于单第二动力源电机驱动模式；（2）单第二动力源电机再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率较小时，整车控制器控制第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于单第二动力源电机再生制动模式；（3）第一动力源电机与第二动力源电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率中等时，整车控制器控制第一离合器结合、第二离合器分离，控制机电飞轮混合动力系统运行于第一动力源电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宾宾，葛文庆，李波，谭草，王永军，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37