基于飞轮动力的增程式动力系统技术方案

本实用新型专利技术涉及增程式电动车辆技术领域，尤其是一种基于飞轮动力的增程式动力系统，包括整车控制器、增程器、动力电池系统、电池管理系统、主驱动电机、主驱动电机控制器、能够将车辆制动的动能转化为飞轮的动能并在车辆起步或加速时释放以提供动力的飞轮动力总成、飞轮电机控制器及飞轮系统控制器；主驱动电机和飞轮动力总成均与车辆的车轴传动连接，其通过飞轮动力总成高效、大功率的回收和输出机械动能，实现对主驱动电机、主驱动电机控制器、动力电池系统以及增程器的功率要求大大降低，减少动力电池系统的装机容量，提高动力电池系统的寿命，降低增程器的油耗，制动能量回收效率高，提升动力性能，节能效果显著，车辆的安全性和可靠性高。可靠性高。可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
基于飞轮动力的增程式动力系统


[0001]本技术涉及增程式电动车辆
，尤其是一种基于飞轮动力的增程式动力系统。

技术介绍

[0002]由于新能源纯电动汽车里程焦虑、过渡依赖充电设施、充电时间长、续驶里程一致性差等问题，增程式混动技术再一次得到市场的认可和应用，尤其在纯电动汽车国家补贴逐年退坡以后，市场和最新政策都开始倾向于混动车的发展过渡，尤其是在商用车领域，纯电动整车采购成本高、载货量轻、冬季低温对电池性能影响，运营回报周期长等问题尤为凸显，车辆动力系统技术优化、节能降本更为紧迫。
[0003]目前增程式混动技术路线主要以纯电动汽车驱动系统架构为基础，通过增加增程器发电功能装置，来减少搭载车辆动力电池容量。由于采用的动力电池大部分都还是采用现有的新能源纯电动汽车上用的三元锂或者磷酸铁锂能量型电池，充放电倍率较低(三元锂电池最大瞬时放电倍率3C，磷酸铁锂最大瞬时放电倍率2.5C)，在电驱动功率不变的情况下，电池包容量减少有限，电池成本降低也有限。如果采用功率型电池，成本高(是锂电池成本3
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5倍)，体积大。
[0004]由于锂电池自身充放电倍率受限，目前采用锂电池的增程式车辆其电池电量SOC值需要维持在一个较高的范围，一般设计维持在50％
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70％，增程器就得介入工作，因此，电池可用于纯电驱动的行驶里程短，对于电池来说是一种能量浪费。
[0005]车辆中高速循环，单电机驱动处在恒功率，没有副备功率储备，再加速性能差，尤其在电池低电量或馈电情况下电池输出功率有限，车辆动力性能降低明显，也会让增程器处于持续满功率运行，能耗/油耗偏高。
[0006]制动能量回收效率低，目前大部分新能源车辆在电制动能量回收中，主要靠机械传动装置带动驱动电机发电回冲电池的路径方案，需要经过机械能
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电能
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化学能多种能量转换，同时受限于电池高倍率充放电对电池寿命影响，实际动能回收效率低。

技术实现思路

[0007]本技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中增程式新能源车的制动能量回收效率低的问题，现提供一种基于飞轮动力的增程式动力系统，其不但打破了现有纯电动车辆的里程焦虑、成本高等问题，而且突破了目前现有增程式电动车系统方案中因电池容量减少带来电池输出功率对车辆影响的瓶颈问题。
[0008]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于飞轮动力的增程式动力系统，包括整车控制器、增程器、动力电池系统、电池管理系统、主驱动电机、主驱动电机控制器、能够将车辆制动的动能转化为飞轮的动能并在车辆起步或加速时释放以提供动力的飞轮动力总成、飞轮电机控制器及飞轮系统控制器；
[0009]所述主驱动电机和飞轮动力总成均与车辆的车轴传动连接；
[0010]所述增程器和动力电池系统电连接，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与动力电池系统电连接，所述主驱动电机控制器和主驱动电机电连接，所述飞轮电机控制器和飞轮动力总成电连接；
[0011]所述增程器、电池管理系统及飞轮系统控制器均与整车控制器信号连接，所述电池管理系统和动力电池系统信号连接，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与飞轮系统控制器信号连接。
[0012]本方案中在车辆制动和加速过程中，通过飞轮动力总成系统高效、大功率的回收和输出机械动能，实现对主驱动电机、主驱动电机控制器、动力电池系统以及增程器的功率要求大大降低，在满足原车辆动力性要求的情况下，主驱动电机的功率、主驱动电机控制器的功率以及动力电池系统的容量可降低30
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50％、增程器功率下降30％，从而降低车俩的制造成本；
[0013]由于飞轮动力总成额外提供机械辅助动力，在车辆起步加速、中高速再超车加速性能得到进一步提高，而传统增程式方案单电机驱动系统无法做到，也改善了在动力电池系统在低电量和馈电情况下动力性能下降的影响，从而提升动力性能；
[0014]由于飞轮动力总成在车辆制动过程中高效回收制动能量再利用，回收效率的提高大大节约的车辆因制动带来的动能损失；同时弥补了增程式电动车辆因动力电池系统容量的减少对动力电池系统所带来的输出功率的影响。优化降低电池SOC值设定范围，进一步释放动力电池系统电能输出，增加在纯电模式下的续航里程，同时增程器的发动机功率降低和混动工作时间减少，油耗也得到进一步降低，节能效果显著；
[0015]由于增程式动力系统能耗降低，百公里电耗和油耗得到进一步降低；由于采用飞轮动力总成系统，动力电池系统搭载容量可进一步减少，充电时间、电费和油费同样也都得到进一步节省；从而降低使用成本；
[0016]由于飞轮动力总成在车辆制动和加速过程中大功率回收和释放制动能量，降低电制动和加速带来对动力电池系统高倍率充放电次数，动力电池系统使用寿命进一步得到提升；
[0017]由于采用主驱动电机结合飞轮动力总成代替原大功率单电机驱动系统，其优势在于通过控制实现分布驱动，增加系统冗余度，当主驱动电机或飞轮动力总成中的一者出现故障时，另一者可以单独驱动变速/减速机构至车轮，提高了车辆坡行回家能力，大大增加车辆的安全性和可靠性；
[0018]由于增程式飞轮动力总成系统车辆，动力电池系统容量可以大幅减少，车辆质量可以进一步减轻，提高系统能效，尤其运用在一些新能源商用车领域、城市配送的物流车上，载货重量得到进一步提升。
[0019]进一步地，所述飞轮动力总成包括：
[0020]行星齿轮机构，包括齿圈、行星齿轮、行星架和太阳轮，所述主驱动电机的输出轴和行星架的输入端传动连接，所述行星架的输出端和车轴传动连接；
[0021]飞轮，与齿圈传动连接；
[0022]电动机/发电机，所述电动机/发电机的动力输出轴与太阳轮传动连接；
[0023]以及单向离合器，所述单向离合器设置在齿圈与飞轮的传动路径上。
[0024]进一步地，所述行星架的输出端和变速/减速机构的输入端传动连接，变速/减速
机构的输出端和车轴传动连接。
[0025]进一步地，所述飞轮有多个，多个所述飞轮均与齿圈传动连接。
[0026]本技术的有益效果是：本技术的基于飞轮动力的增程式动力系统其在车辆制动和加速过程中，通过飞轮动力总成高效、大功率的回收和输出机械动能，实现对主驱动电机、主驱动电机控制器、动力电池系统以及增程器的功率要求大大降低，减少动力电池系统的装机容量，提高动力电池系统的寿命，降低增程器的油耗，制动能量回收效率高，提升动力性能，节能效果显著，车辆的安全性和可靠性高。
附图说明
[0027]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0028]图1是本技术基于飞轮动力的增程式动力系统的示意图；
[0029]图2是本技术基于飞轮动力的增程式动力系统中飞轮动力总成的示意图；
[0030]图3是本技术基于飞轮动力的增程式动力系统中多个飞轮同时与齿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于飞轮动力的增程式动力系统，其特征在于：包括整车控制器(1)、增程器(2)、动力电池系统(3)、电池管理系统(9)、主驱动电机(4)、主驱动电机控制器(5)、能够将车辆制动的动能转化为飞轮(706)的动能并在车辆起步或加速时释放以提供动力的飞轮动力总成(7)、飞轮电机控制器(6)及飞轮系统控制器(8)；所述主驱动电机(4)和飞轮动力总成(7)均与车辆的车轴(11)传动连接；所述增程器(2)和动力电池系统(3)电连接，所述主驱动电机控制器(5)及飞轮电机控制器(6)均与动力电池系统(3)电连接，所述主驱动电机控制器(5)和主驱动电机(4)电连接，所述飞轮电机控制器(6)和飞轮动力总成(7)电连接；所述增程器(2)、电池管理系统(9)及飞轮系统控制器(8)均与整车控制器(1)信号连接，所述电池管理系统(9)和动力电池系统(3)信号连接，所述主驱动电机控制器(5)及飞轮电机控制器(6)均与飞轮系统控制器(8)信号连接。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖越峰，杨敏，郭春吉，王涛，
申请(专利权)人：常州海科新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：