[發明專利]動能混合動力車的動力總成及方法

無效

• 申請號: 201110258202.2
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102975610A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 賀洪平;賀晶
• 申請（專利權）人: 賀洪平;賀晶
• 主分類號: B60K6/50
• 分類號: B60K6/50;B60K6/30
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 童海霓

技術領域

本發明涉及混合動力汽車和電動汽車的動力總成和傳動系統，運用飛輪裝置作為動能儲存和動力來驅動內燃機汽車和電動汽車，以及對飛輪裝置和傳動系統的能量優化控制方法。?

背景技術

節能技術在汽車工業領域是重要的課題，特別是面臨石化能源枯竭，環境惡化，氣候異常壓力的今天，節約能源和減少排放尤為重要。內燃機汽車的節油技術一直在不斷發展，但始終不能解決好燃油效率和加速性能之間的矛盾。汽車的加速性能與燃油經濟性成反比關系：追求好的加速性能會犧牲掉燃油經濟性，而講究節能的車加速性能又差。這種現象在電動車就不明顯，例如大功率的電動車在相同的行駛條件下不見得比小功率的更費電。內燃汽車的燃油經濟性與加速性能不能兩全的根本原因是由內燃機的特性決定的。內燃機的最高效率區的分布是集中在一個特定轉速和較高載荷(或功率)所對應的較小范圍內，不管是汽油機、柴油機或用天然氣的內燃機都是這個規律。例如某發動機在2000轉/分和75％的最大載荷時的效率最高。這意味著發動機要在它較大的相對功率下運行，效率才高。而汽車在絕大部分情況下所需功率較小，大的功率儲備只是為了滿足佷短時間的加速性能而已，而大部分時間都處于低功率的低效率狀態。如果用很小功率的發動機來工作在它的高功率狀態來提高其效率，平時可節油，但又沒有足夠的功率儲備，加速性能差。另一方面，傳統的內燃機汽車在減速過程中將汽車的動能經剎車變成熱能浪費掉。?

油電混合動力技術在解決性能與效率這對矛盾方面進了一大步。由于具有另一套電動動力和能量儲存，可以用一個小功率發動機來運行在較高的相對功率狀態，這時每做一定量的?功所耗的油最少，既效率更高。再用電動機來作為儲備功率，補充發動機的功率不足來提高加速性能。此外當汽車減速時電機還可發電收回部分能量。這樣油電混合動力車就能在不犧牲性能的同時提高節能效率。然而，不足的是，油電混合動力車的電能是以化學能的形式儲存在電池中的，與汽車最終使用的動能不是同一種能量形式，能量的存入和取出都要經過幾次能量轉換，有相當的能量損失。因此，效率有待進一步提高。另外，大功率的電機、控制器和電池組也增加了不少成本。用省下的油費還抵不過增加的成本，在根本上限制了市場的占有率。?

為避免能量轉換損失和提高燃油經濟性，另一種動力和能量儲存裝置可供使用：飛輪裝置。飛輪既可儲存能量，相當于油電混合動力車的電池組的作用，又可輸出能量提供動力，相當于油電混合動力車的電機的作用，而且儲存的是動能，與汽車用的能量一致，能量的進出不需經過能量轉換而比電動動力和儲存系統的效率更高，它還有功率密度大的優點。難點在于怎樣控制動能的傳遞。過去和現在都有用機械無級變速器來控制飛輪能量的儲存與釋放，不過機械無級變速器在大傳動比時效率較低，而且傳動比最大只能達到6∶1，另外還有成本的考慮。還有通過一對電動機-發電機的組合來控制飛輪能量的進出的，這樣的方法將飛輪淪為一個能量儲存裝置，而且每一次能量的儲存與釋放，百分之百的能量都要經過四次的機械能與電能之間的轉換，效率受限。最近有用電控動力分配型的無級變速器來控制飛輪能量的傳遞的專利和專利申請案：飛輪傳遞的能量中的一部分經直接的機械連接而獲接近百分之百的高效率，只有另一部分經機械能和電能的轉換，因而整體效率大增。?

美國7,341,534號專利(Schmidt)公布了一個結合飛輪儲存能量的電控變速箱。它的構成是在傳統汽車傳動鏈的自動變速箱的輸出端與一個行星齒輪系的一個端口相連，行星齒輪系的另一個端口接飛輪，還有一個端口接控制電機(或調速電機)。這個行星齒輪系起著控制飛輪能量傳遞的動力分配型無級變速器(或變速箱)的作用，并由調速電機控制的端口去改變另外兩個端口的傳動比來控制飛輪和汽車之間的能量傳遞，這部分的能量傳遞是經由直接的機械連接，所以效率很高，使整體效率得以提高。不過這個飛輪的系統是接在傳動鏈的末端，受車速變化影響較大。?

美國專利申請案US2010/0184549(Sartre等)公布了一個類似的結構，不同的是飛輪系統是接在發動機和發動機的變速箱之間，不太受車速的影響。?