[發(fā)明專利]帶有渦簧儲能機構(gòu)的電動汽車復合儲能系統(tǒng)及其能量分配方法

有效

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• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107054105B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 杜玖玉;歐陽明高;李建秋;盧蘭光
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: B60L50/30
• 分類號: B60L50/30;B60L50/60
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳昕

1.帶有渦簧儲能機構(gòu)的電動汽車復合儲能系統(tǒng)，其特征在于，它包括鋰離子電池組(1)、雙向逆變器(2)、驅(qū)動電機(3)、一號離合器(4)、齒輪機構(gòu)(5)、變速箱(8)、二號離合器(9)、棘輪機構(gòu)(10)、渦簧儲能機構(gòu)(11)、位置傳感器(12)、系統(tǒng)控制器(13)和電壓傳感器(14)；

鋰離子電池組(1)的電流輸出端連接雙向逆變器(2)的直流電流端，雙向逆變器(2)的交流電流端連接驅(qū)動電機(3)的電源信號端，驅(qū)動電機(3)的輸出軸通過一號離合器(4)與齒輪機構(gòu)(5)傳動連接，齒輪機構(gòu)(5)同時與變速箱(8)的主軸一端和汽車減速器(7)的主軸傳動連接，變速箱(8)的主軸另一端通過二號離合器(9)與渦簧儲能機構(gòu)(11)的主軸同軸連接，棘輪機構(gòu)(10)套設在渦簧儲能機構(gòu)(11)主軸的外側(cè)，棘輪機構(gòu)(10)位于二號離合器(9)與渦簧儲能機構(gòu)(11)之間；

位置傳感器(12)用于采集渦簧儲能機構(gòu)(11)的主軸旋轉(zhuǎn)位置；位置傳感器(12)的主軸旋轉(zhuǎn)位置信號輸出端通過CAN總線連接系統(tǒng)控制器(13)的渦簧儲能機構(gòu)的主軸旋轉(zhuǎn)位置信號輸入端；

電壓傳感器(14)用于采集鋰離子電池組(1)的電壓信號；電壓傳感器(14)的信號輸出端通過CAN總線連接系統(tǒng)控制器(13)的鋰離子電池電量信號輸入端；系統(tǒng)控制器(13)的逆變器控制信號輸出端連接雙向逆變器(2)的控制信號輸入端，棘輪機構(gòu)(10)的開通或關閉控制信號輸入端連接系統(tǒng)控制器(13)的棘輪控制信號輸出端；

系統(tǒng)控制器(13)還用于控制一號離合器(4)和二號離合器(9)的斷開和閉合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有渦簧儲能機構(gòu)的電動汽車復合儲能系統(tǒng)，其特征在于，渦簧儲能機構(gòu)(11)包括箱體(111)、渦簧儲能機構(gòu)的主軸(112)和渦簧本體(113)；渦簧本體(113)設置在箱體(111)內(nèi)，渦簧本體(113)的外端與箱體(111)的內(nèi)壁固定連接；渦簧本體(113)套設在渦簧儲能機構(gòu)的主軸(112)的外側(cè)，且渦簧本體(113)的內(nèi)端與渦簧儲能機構(gòu)的主軸(112)側(cè)壁剛性連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有渦簧儲能機構(gòu)的電動汽車復合儲能系統(tǒng)，其特征在于，驅(qū)動電機(3)采用發(fā)電機與電動機一體機實現(xiàn)。

4.帶有渦簧儲能機構(gòu)的電動汽車復合儲能系統(tǒng)的能量分配方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用車載傳感器采集電動汽車的油門踏板開度和車速信號，采用系統(tǒng)控制器(13)判斷電動汽車的油門踏板開度是否大于0，若是，電動汽車的帶有渦簧儲能機構(gòu)的電動汽車復合儲能系統(tǒng)處于輸出功率狀態(tài)，執(zhí)行步驟二，否則，執(zhí)行步驟五；

步驟二、根據(jù)電動汽車的油門踏板開度和車速信號計算電動汽車的需求功率P_dem，采用位置傳感器(12)采集渦簧儲能機構(gòu)(11)主軸位置a；

步驟三、設定啟動渦簧儲能機構(gòu)(11)的閾值功率為P_thr和渦簧儲能機構(gòu)(11)主軸的旋轉(zhuǎn)位置閾值a_thr；

步驟四、獲取電動汽車的需求功率P_dem和渦簧儲能機構(gòu)(11)主軸位置a，與相應閾值進行比較：

當P_dem＞P_thr，且a≥a_thr時，系統(tǒng)控制器(13)控制一號離合器(4)與二號離合器(9)同時閉合，鋰離子電池組(1)和渦簧儲能機構(gòu)(11)共同為汽車減速器(7)提供驅(qū)動能量，渦簧儲能機構(gòu)(11)輸出的能量大于鋰離子電池組(1)輸出的能量；

當P_dem＞P_thr，且a＜a_thr時，系統(tǒng)控制器(13)控制一號離合器(4)與二號離合器(9)同時閉合，鋰離子電池組(1)為汽車減速器(7)提供驅(qū)動能量，鋰離子電池組(1)同時為渦簧儲能機構(gòu)(11)補充能量；

當P_dem≤P_thr，且a≥a_thr時，系統(tǒng)控制器(13)控制一號離合器(4)閉合，二號離合器(9)斷開，鋰離子電池組(1)為汽車減速器(7)提供驅(qū)動能量，同時通過控制棘輪機構(gòu)(10)的棘爪使渦簧儲能機構(gòu)(11)停止轉(zhuǎn)動；

當P_dem≤P_thr，且a＜a_thr時，系統(tǒng)控制器(13)控制一號離合器(4)與二號離合器(9)同時閉合，鋰離子電池組(1)為汽車減速器(7)提供驅(qū)動能量，鋰離子電池組(1)同時為渦簧儲能機構(gòu)(11)補充能量，完成了電動汽車復合儲能系統(tǒng)輸出功率時的能量分配；

步驟五、對渦簧儲能機構(gòu)(11)主軸位置a與渦簧儲能機構(gòu)(11)存儲滿能量的主軸旋轉(zhuǎn)位置a₀進行比較：

當a＜a₀時，驅(qū)動電機(3)回收汽車的制動能量，系統(tǒng)控制器(13)控制一號離合器(4)斷開，二號離合器(9)閉合，為渦簧儲能機構(gòu)(11)補充能量；

當a＝a₀時，驅(qū)動電機(3)回收汽車的制動能量，系統(tǒng)控制器(13)控制二號離合器(9)斷開，一號離合器(4)閉合，為鋰離子電池組(1)充電。