基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统，属于节能减排领域。本发明专利技术在保证汽车安全行驶的前提下，通过制动能量的回收，使气动马达工作在压缩机模式，这样不仅可以提升电动汽车的制动性能，而且提高了能量的使用效率、增加了电动汽车的续航里程、减少了动力电池的充放电次数、延长了动力电池的使用寿命。超级电容器因具有功率密度高和寿命长的特点，超级电容器的使用满足了电动汽车的瞬间大功率需求，并且在电动汽车制动时进行能量回收时，超级电容器作为辅助储能系统，可以吸收电动汽车在制动能量回收中产生的大电流，避免了大的充放电电流对动力电池造成的损害。

Braking energy recovery system of electric vehicle based on \two modes\ of pneumatic motor

【技术实现步骤摘要】
基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统
本专利技术涉及一种基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统，属于节能减排领域。
技术介绍
随着全球经济的不断发展，全世界的汽车保有量呈不断上升的趋势。汽车是能源消耗与环境污染的主要源头之一，电动汽车被认为是解决汽车行业所带来的环境污染和能源危机等诸多问题的有效途径之一。由于电池容量的限制，电动汽车面临着续航能力等问题的考验。制动能量回收汽车是电动汽车与传统内燃机的重要的节能技术。纯电动汽车在能量回收的过程中将产生很大的电池充电电流或者电机电枢电流，这对于电池的寿命具有很大影响，甚至损害电池。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，把电动汽车制动能量回收技术与气动马达相结合，提出了一种基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统。气动马达将压缩空气的能量转换成连续回转的机械能，气动马达具有价格低廉、操作使用方便、易于维护、无级变速等优点。气动马达和发电机进行耦合，形成了气动马达发电系统，通过压缩空气驱动气动马达带动发电机进行发电。在保证汽车安全行驶的前提下，通过制动能量的回收，使气动马达工作在压缩机模式，这样不仅可以提升电动汽车的制动性能，而且提高了能量的使用效率、增加了电动汽车的续航里程、减少了动力电池的充放电次数、延长了动力电池的使用寿命。超级电容器具有功率密度高和寿命长的特点，超级电容器的使用满足了电动汽车的瞬间大功率需求，并且在电动汽车制动时进行能量回收时，超级电容器作为辅助储能系统，可以吸收电动汽车在制动能量回收中产生的大电流，避免了大的充放电电流对动力电池造成的损害。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术解决方案：一种基于气动马达“双模式”的电动汽车和制动能量回收系统，主要包括气动马达发电系统和气动马达制动能量回收系统。所述气动马达发电系统包括：压缩空气(1)、气动马达(2)、联轴器(3)、发电机(4)、整流器一(5)、稳压器(6)、继电器一(7)、动力电池(8)、DC/DC转换器(9)、超级电容器(10)、继电器二(11)、能量控制系统(12)、继电器三(13)、逆变器(14)、继电器四(15)、驱动电机(16)、差速器(17)、离合器(18)、驱动轮(19)、速度谱(20)、功率谱(21)、气缸(25)、进气门一(26)、流量计一(27)、温度传感器一(28)、压力传感器一(29)；排气门一(30)、温度传感器二(31)、压力传感器二(32)、流量计二(33)；活塞(42)、连杆(43)；温度传感器五(44)、压力传感器五(45)。其中进气门一(26)和排气门一(30)、安装在气缸(25)上；流量计一(27)、温度传感器一(28)和压力传感器一(29)安装在进气门一(26)上；温度传感器二(31)、压力传感器二(32)和流量计二(33)位于排气门一(30)上；温度传感器五(44)和压力传感器五(45)安装在气缸(25)上；活塞(42)和连杆(43)位于气缸(25)内。所述气动马达制动能量回收系统包括：压缩空气(1)、气动马达(2)、动力电池(8)、DC/DC转换器(9)、超级电容器(10)、继电器二(11)、能量控制系统(12)、继电器三(13)、逆变器(14)、继电器四(15)、驱动电机(16)、差速器(17)、离合器(18)、驱动轮(19)、速度谱(20)、功率谱(21)、制动能量回馈控制单元(22)、继电器五(23)、整流器二(24)、气缸(25)、进气门二(34)、温度传感器三(35)、压力传感器三(36)、流量计三(37)；排气门二(38)、压力传感器四(39)、温度传感器四(40)、流量计四(41)；活塞(42)、连杆(43)；温度传感器五(44)、压力传感器五(45)；进气门二(34)、和排气门二(38)安装在气缸(25)上；温度传感器三(35)、压力传感器三(36)和流量计三(37)安装在进气门二(34)上；压力传感器四(39)、温度传感器四(40)和流量计四(41)位于排气门二(38)上；温度传感器五(44)和压力传感器五(45)安装在气缸(25)上；活塞(42)和连杆(43)位于气缸(25)内。所述基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统的工作原理为：压缩空气(1)通过进气门一(26)进入气缸(25)的过程中经过流量计一(27)、温度传感器一(28)、压力传感器一(29)，然后在经过缸内的温度传感器五(44)和压力传感器五(45)，最后通过排气门一(30)排出空气的过程中经过温度传感器二(31)、压力传感器二(32)、流量计二(33)，从而驱动气动马达(2)时，气动马达(2)通过联轴器(3)带动发电机(4)进行发电，并根据驱动电机(16)功率的需求，通过调节进气门一(26)的开度，间接控制进入气缸(25)空气压力和空气流量；进入气缸(25)内的压缩空气(1)推动活塞(42)做功；发电机(4)产生电能通过整流器一(5)和稳压器(6)，通过能量控制系统(12)根据当前动力电池(8)和超级电容器(10)的核电荷量(stateofcharge，简称SOC)，控制与稳压器(6)相连接的继电器一(7)和继电器二(11)的开启和关闭状态，从而完成给动力电池(8)和超级电容器(10)的充电过程；此时气动马达为膨胀机模式。当电动汽车需要减速或者制动时，制动能量回馈控制单元(22)根据驱动轮(19)的状态，以及当前的速度谱(20)和功率谱(21)确定制动能量回收模式：驱动电机发电模式，气动马达压缩机模式，驱动电机发电和气动马达压缩机联合模式，气动马达抱死模式。驱动轮(19)通过差速器(17)带动驱动电机(16)进行发电；制动能量回馈控制单元(22)让继电器五(23)闭合，驱动电机(16)产生的电经过继电器五(23)，通过整流器二(24)给超级电容器(10)进行充电，超级电容器(10)可以通过双向DC/DC转化器(9)向动力电池(8)进行充电，此时为驱动电机发电模式；当电动汽车需要的制动力大于驱动电机的额定力矩时，制动能量回馈控制单元(22)通过离合器(18)将驱动电机(16)和气动马达(2)进行耦合，此时，驱动电机(16)带动气动马达(2)产生压缩空气(1)，空气通过进气门二(34)进入气缸(25)，在气缸内被压缩后，通过排气门二(38)排出，产生压缩空气(1)，此时气动马达为压缩机模式。当电动汽车需要减速或者制动时，动力电池(10)的SOC在50％与75％之间时，驱动轮(19)通过差速器(17)带动驱动电机(16)进行发电，此时驱动电机(16)进行发电，制动能量回馈控制单元(22)让继电器五(23)闭合，驱动电机(16)产生的电经过继电器五(23)，通过整流器二(24)给超级电容器(10)进行充电，超级电容器(10)可以通过双向DC/DC转化器(9)向动力电池(8)进行充电，此时为驱动电机发电模式；当电动汽车需要减速或者制动时，且电动汽车所需要的制动力矩大于驱动电机(16)的额定扭矩，若动力电池(10)的SOC在50％与75％之间时，驱动轮(19)通过差速器(17)带动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统，主要包括气动马达发电系统和气动马达制动能量回收系统,其特征在于：/n所述气动马达发电系统包括：压缩空气(1)、气动马达(2)、联轴器(3)、发电机(4)、整流器一(5)、稳压器(6)、继电器一(7)、动力电池(8)、DC/DC转换器(9)、超级电容器(10)、继电器二(11)、能量控制系统(12)、继电器三(13)、逆变器(14)、继电器四(15)、驱动电机(16)、差速器(17)、离合器(18)、驱动轮(19)、速度谱(20)、功率谱(21)、气缸(25)、进气门一(26)、流量计一(27)、温度传感器一(28)、压力传感器一(29)；排气门一(30)、温度传感器二(31)、压力传感器二(32)、流量计二(33)；活塞(42)、连杆(43)；温度传感器五(44)、压力传感器五(45)；/n所述气动马达制动能量回收系统包括：压缩空气(1)、气动马达(2)、动力电池(8)、DC/DC转换器(9)、超级电容器(10)、继电器二(11)、能量控制系统(12)、继电器三(13)、逆变器(14)、继电器四(15)、驱动电机(16)、差速器(17)、离合器(18)、驱动轮(19)、速度谱(20)、功率谱(21)、制动能量回馈控制单元(22)、继电器五(23)、整流器二(24)、气缸(25)、进气门二(34)、温度传感器三(35)、压力传感器三(36)、流量计三(37)；排气门二(38)、压力传感器四(39)、温度传感器四(40)、流量计四(41)；活塞(42)、连杆(43)；温度传感器五(44)、压力传感器五(45)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统，主要包括气动马达发电系统和气动马达制动能量回收系统,其特征在于：
所述气动马达发电系统包括：压缩空气(1)、气动马达(2)、联轴器(3)、发电机(4)、整流器一(5)、稳压器(6)、继电器一(7)、动力电池(8)、DC/DC转换器(9)、超级电容器(10)、继电器二(11)、能量控制系统(12)、继电器三(13)、逆变器(14)、继电器四(15)、驱动电机(16)、差速器(17)、离合器(18)、驱动轮(19)、速度谱(20)、功率谱(21)、气缸(25)、进气门一(26)、流量计一(27)、温度传感器一(28)、压力传感器一(29)；排气门一(30)、温度传感器二(31)、压力传感器二(32)、流量计二(33)；活塞(42)、连杆(43)；温度传感器五(44)、压力传感器五(45)；
所述气动马达制动能量回收系统包括：压缩空气(1)、气动马达(2)、动力电池(8)、DC/DC转换器(9)、超级电容器(10)、继电器二(11)、能量控制系统(12)、继电器三(13)、逆变器(14)、继电器四(15)、驱动电机(16)、差速器(17)、离合器(18)、驱动轮(19)、速度谱(20)、功率谱(21)、制动能量回馈控制单元(22)、继电器五(23)、整流器二(24)、气缸(25)、进气门二(34)、温度传感器三(35)、压力传感器三(36)、流量计三(37)；排气门二(38)、压力传感器四(39)、温度传感器四(40)、流量计四(41)；活塞(42)、连杆(43)；温度传感器五(44)、压力传感器五(45)。


2.根据权利要求1所述的基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统，其特征在于：
所述气动马达发电系统中，进气门一(26)和排气门一(30)、安装在气缸(25)上；流量计一(27)、温度传感器一(28)和压力传感器一(29)安装在进气门一(26)上；温度传感器二(31)、压力传感器二(32)和流量计二(33)位于排气门一(30)上；温度传感器五(44)和压力传感器五(45)安装在气缸(25)上；活塞(42)和连杆(43)位于气缸(25)内；
所述气动马达制动能量回收系统中，进气门二(34)、和排气门二(38)安装在气缸(25)上；温度传感器三(35)、压力传感器三(36)和流量计三(37)安装在进气门二(34)上；压力传感器四(39)、温度传感器四(40)和流量计四(41)位于排气门二(38)上；温度传感器五(44)和压力传感器五(45)安装在气缸(25)上；活塞(42)和连杆(43)位于气缸(25)内。


3.根据权利要求1-2所述的基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统，其特征在于：
所述的基于气动马达“双模式”的电动汽车制动能量回收系统的工作原理如下：压缩空气(1)通过进气门一(26)进入气缸(25)的过程中经过流量计一(27)、温度传感器一(28)、压力传感器一(29)，然后在经过缸内的温度传感器五(44)和压力传感器五(45)，最后通过排气门一(30)排出空气的过程中经过温度传感器二(31)、压力传感器二(32)、流量计二(33)，从而驱动气动马达(2)时，气动马达(2)通过联轴器(3)带动发电机(4)进行发电，并根据驱动电机(16)功率的需求，通过调节进气门一(26)的开度，间接控制进入气缸(25)空气压力和空气流量；进入气缸(25)内的压缩空气(1)推动活塞做功；发电机(4)产生电能通过整流器一(5)和稳压器(6)，通过能量控制系统(12)根据当前动力电池(8)和超级电容器(10)的核电荷量(stateofcha...

【专利技术属性】
技术研发人员：许永红，张红光，侯孝臣，吴众，闫栋，李健，赵腾龙，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11