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1、10申请公布号CN104129309A43申请公布日20141105CN104129309A21申请号201410357647X22申请日20140725B60L7/1020060171申请人浙江吉利控股集团有限公司地址310051浙江省杭州市滨江区江陵路1760号申请人浙江吉利汽车研究院有限公司72发明人李佳皓金启前由毅吴成明冯擎峰74专利代理机构上海波拓知识产权代理有限公司31264代理人李爱华54发明名称制动能量回收装置及制动能量回收方法57摘要一种制动能量回收装置，包括无级变速器、飞轮电机、电池包及控制器，飞轮电机包括飞轮，无级变速器连接在飞轮与车轴之间并用于调整飞轮与车轴之间的速度比。
2、，控制器用于接收整车传递过来的信号并判断车辆所处的工况；控制器判断车辆处于预设工况时，控制飞轮电机发电，将飞轮的机械能转化为电能存储在电池包中；控制器判断车辆处于制动工况时，调整无级变速器的变速比以实现对飞轮的加速，并且控制器控制飞轮电机不发电，以将车轴的机械能存储于飞轮中；控制器判断车辆处于起步工况或者加速工况时，调整无级变速器的变速比以实现对飞轮的减速，以释放飞轮存储的机械能为车轴提供辅助驱动力。本发明还涉及一种制动能量回收方法。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图3页10申请公布号CN104129309。
3、ACN104129309A1/2页21一种制动能量回收装置，布置在车辆的车轴40上，用于回收车辆的制动能量，其特征在于，所述制动能量回收装置包括无级变速器10、飞轮电机20、电池包24及控制器30，所述飞轮电机20包括飞轮23，所述无级变速器10连接在所述飞轮23与所述车轴40之间并用于调整所述飞轮23与所述车轴40之间的速度比，所述控制器30用于接收整车传递过来的信号并判断车辆所处的工况；所述控制器30判断车辆处于预设工况时，控制所述飞轮电机20发电，将所述飞轮23的机械能转化为电能并存储在所述电池包24中；所述控制器30判断车辆处于制动工况时，调整所述无级变速器10的变速比以实现对所述飞轮。
4、23的加速，并且所述控制器30控制所述飞轮电机20不发电，以将所述车轴40的机械能存储于所述飞轮23中；所述控制器30判断车辆处于起步工况或者加速工况时，调整所述无级变速器10的变速比以实现对所述飞轮23的减速，以释放所述飞轮23存储的机械能为所述车轴40提供辅助驱动力。2根据权利要求1所述的制动能量回收装置，其特征在于，所述预设工况为车辆静止达预设时间，并且所述飞轮23仍以一定速度旋转。3根据权利要求1所述的制动能量回收装置，其特征在于，所述无级变速器10包括变速齿轮11、输入轴12与输出轴13，所述输入轴12与所述车轴40连接，所述输出轴13与所述飞轮23连接，所述变速齿轮11连接在所述输。
5、入轴12与所述输出轴13之间并用于调整所述输入轴12与所述输出轴13之间的速度比。4根据权利要求3所述的制动能量回收装置，其特征在于，所述无级变速器10为半环面无级变速结构，所述变速齿轮11包括输入盘101、输出盘103、滚轮104以及齿轮调速机构105，所述输入轴12设置在所述输入盘101上，所述输出轴13设置在所述输出盘103上，所述齿轮调速机构105用于调节所述滚轮104的摆角。5根据权利要求3所述的制动能量回收装置，其特征在于，所述无级变速器10为通过皮带驱动的无级变速结构。6根据权利要求1所述的制动能量回收装置，其特征在于，所述飞轮电机20还包括电机壳体21及多组线圈22，所述多组线。
6、圈22绕设于所述电极壳体21设置的连接柱体215上，所述飞轮23上设有永磁体231，所述飞轮电机20发电时，所述永磁体231产生的磁场可相对所述线圈22做切割运动实现所述飞轮电机20的发电功能。7根据权利要求6所述的制动能量回收装置，其特征在于，所述永磁体231覆盖在所述飞轮23的表面上，所述飞轮23设置于所述电机壳体21的中心部位，且所述电机壳体21的中心轴线为所述飞轮23的旋转轴。8根据权利要求1所述的制动能量回收装置，其特征在于，所述电池包24设置于所述电机壳体21的内部。9一种利用如权利要求1至8任一项所述的制动能量回收装置的制动能量回收方法，其特征在于，包括以下步骤接收整车传递过来的。
7、信号；根据整车传递过来的信号判断车辆所处的工况；在判断车辆处于预设工况下，所述控制器30控制所述飞轮电机20发电，将所述飞轮23的机械能转化为电能并存储在所述电池包24中；在判断车辆处于制动工况下，所述控制器30调整所述无级变速器10的变速比以权利要求书CN104129309A2/2页3实现对所述飞轮23的加速，并且所述控制器30控制所述飞轮电机20不发电，以将所述车轴40的机械能存储于所述飞轮23中；以及在判断车辆处于起步工况或者加速工况下，所述控制器30调整所述无级变速器10的变速比以实现对所述飞轮23的减速，以释放所述飞轮23存储的机械能为所述车轴40提供辅助驱动力。10根据权利要求9所。
8、述的制动能量回收方法，其特征在于，所述预设工况为车辆静止达预设时间，并且所述飞轮23仍以一定速度旋转。权利要求书CN104129309A1/5页4制动能量回收装置及制动能量回收方法技术领域0001本发明涉及汽车技术领域，且特别涉及一种制动能量回收装置及制动能量回收方法。背景技术0002进入21世纪以来，能源和环境对人类生活、社会发展的影响越来越大。交通运输工具的节能减排技术日益突出，车辆的能量回收技术受到充分重视，制动能量回收系统被广泛应用于电动汽车和混合动力汽车中。0003目前具有制动能量回收系统的车辆其对制动能量回收的基本原理是制动过程中采用电机发电，同时把电能存在动力电池中从而实现对制动。
9、能量的回收利用。但是受电机制动扭矩的限制，现阶段制动能量回收系统的有效性存在不足，特别是在制动需求较大时如紧急制动，电机产生的制动力矩无法满足整车制动力的需求，此时需要机械制动介入并提供额外的制动力矩，从而导致机械制动所产生的热能的消耗浪费。并且，受动力电池电池充放电次数的限制，频繁的制动充、放电对动力电池的使用寿命也存在一定的影响，会相应减少动力电池的使用寿命。另外，由于现有的制动能量回收系统均需要利用动力电池，因动力电池大都应用在混合动力系统以及纯电动车辆中，而传统的车辆无法利用现有的制动能量回收系统回收制动能量。发明内容0004本发明的目的在于，提供一种制动能量回收装置，以解决现有技术中。
10、的制动能量回收系统存在的制动力矩不足、动力电池使用寿命短，并且传动车辆无法利用其回收制动能量的问题。0005一种制动能量回收装置，布置在车辆的车轴上，用于回收车辆的制动能量，所述制动能量回收装置包括无级变速器、飞轮电机、电池包及控制器，所述飞轮电机包括飞轮，所述无级变速器连接在所述飞轮与所述车轴之间并用于调整所述飞轮与所述车轴之间的速度比，所述控制器用于接收整车传递过来的信号并判断车辆所处的工况；所述控制器判断车辆处于预设工况时，控制所述飞轮电机发电，将所述飞轮的机械能转化为电能并存储在所述电池包中；所述控制器判断车辆处于制动工况时，调整所述无级变速器的变速比以实现对所述飞轮的加速，并且所述控。
11、制器控制所述飞轮电机不发电，以将所述车轴的机械能存储于所述飞轮中；所述控制器判断车辆处于起步工况或者加速工况时，调整所述无级变速器的变速比以实现对所述飞轮的减速，以释放所述飞轮存储的机械能为所述车轴提供辅助驱动力。0006进一步地，所述预设工况为车辆静止达预设时间，并且所述飞轮仍以一定速度旋转。0007进一步地，所述无级变速器包括变速齿轮、输入轴与输出轴，所述输入轴与所述车轴连接，所述输出轴与所述飞轮连接，所述变速齿轮连接在所述输入轴与所述输出轴之间说明书CN104129309A2/5页5并用于调整所述输入轴与所述输出轴之间的速度比。0008进一步地，所述无级变速器为半环面无级变速结构，所述变。
12、速齿轮包括输入盘、输出盘、滚轮以及齿轮调速机构，所述输入轴设置在所述输入盘上，所述输出轴设置在所述输出盘上，所述齿轮调速机构用于调节所述滚轮的摆角。0009进一步地，所述无级变速器为通过皮带驱动的无级变速结构。0010进一步地，所述飞轮电机还包括电机壳体及多组线圈，所述多组线圈绕设于所述电极壳体设置的连接柱体上，所述飞轮上设有永磁体，所述飞轮电机发电时，所述永磁体产生的磁场可相对所述线圈做切割运动实现所述飞轮电机的发电功能。0011进一步地，所述永磁体覆盖在所述飞轮的表面上，所述飞轮设置于所述电机壳体的中心部位，且所述电机壳体的中心轴线为所述飞轮的旋转轴。0012进一步地，所述电池包设置于所述。
13、电机壳体的内部。0013本发明还涉及一种利用上述制动能量回收装置的制动能量回收方法，包括以下步骤0014接收整车传递过来的信号；0015根据整车传递过来的信号判断车辆所处的工况；0016在判断车辆处于预设工况下，所述控制器控制所述飞轮电机发电，将所述飞轮的机械能转化为电能并存储在所述电池包中；0017在判断车辆处于制动工况下，所述控制器调整所述无级变速器的变速比以实现对所述飞轮的加速，并且所述控制器控制所述飞轮电机不发电，以将所述车轴的机械能存储于所述飞轮中；以及0018在判断车辆处于起步工况或者加速工况下，所述控制器调整所述无级变速器的变速比以实现对所述飞轮的减速，以释放所述飞轮存储的机械能。
14、为所述车轴提供辅助驱动力。0019进一步地，所述预设工况为车辆静止达预设时间，并且所述飞轮仍以一定速度旋转。0020本发明的有益效果是，本发明的制动能量回收装置布置在车轴上，采用独立的飞轮储能结构，对车辆其他系统的影响较小，独立的飞轮制动能量回收装置利用飞轮响应快、扭矩限制小的特点，解决了现有制动能量回收系统在高制动强度需求时制动有效性差、制动力矩不足的缺点，而且飞轮电机发电时，将飞轮的余量机械能转换成电能存储在电池包内，由于该制动能量回收装置为独立结构，减小了系统对动力电池的依赖程度，可以避免对车辆的动力电池反复充电，延长了动力电池的使用寿命，另外，该制动能量回收装置除了应用于混合动力系统以。
15、及纯电动车辆中之外，还可应用于非电动或者非油电混合型动力的车辆中，实现对传统车辆的制动能量回收和动力输出。0021上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明0022图1为本发明实施例的制动能量回收装置的结构示意图。说明书CN104129309A3/5页60023图2为本发明实施例的制动能量回收装置采用的无级变速器的结构示意图。0024图3为本发明实施例的制动能量回收装置采用的飞轮电机的结构示意图。具体实施方式0025为更进一。
16、步阐述本发明为达成预设发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施例、结构、特征及其功效，详细说明如后。0026首先需要说明的是，本发明实施例的制动能量回收装置中所涉及的无级变速器并非是车辆用于换档的变速器，所涉及的飞轮也并非是车辆中与汽车发动机曲轴相连的飞轮。0027请参图1，本发明实施例的制动能量回收装置，布置于汽车车轴40上，用于实现对汽车制动能量的回收利用。该制动能量回收装置包括无级变速器10、飞轮电机20、电池包24以及控制器30。需要说明的是，汽车的前轴与汽车的后轴均可以布置本发明的制动能量回收装置，并且汽车的前轴与汽车的后轴也可以分别布置一个本发明。
17、的制动能量回收装置。在本实施例中，本发明的制动能量回收装置布置在汽车的前轴上。0028请结合图2与图3，飞轮电机20包括飞轮23，无级变速器10连接在飞轮23与车轴40之间，用于调整飞轮23与车轴40之间的速度比，在无极变速器10的作用下，飞轮23与车轴40之间可以实现相互驱动。具体的讲，无极变速器10通过改变自身的变速比，以改变飞轮23与车轴40之间的速度比，车轴40在减速时可将车轴40的机械能传递至飞轮23使飞轮23加速并存储能量，飞轮23在减速时可释放自身存储的机械能至车轴40上并对车轴40进行加速。0029控制器30用于接收整车传递过来的信号并判断出车辆所处的工况，以控制无级变速器10。
18、及飞轮电机20的工作，并且控制器30判断到车辆处于预设工况时，控制飞轮电机20发电，将飞轮23上的机械能转化为电能存储在电池包24中，电池包24中存储的电能可以用于供给飞轮电机20使用，以便于车辆在起步或者加速过程中，飞轮电机20可以对车辆提供辅助驱动力。其中，预设工况为车辆静止达预设时间，例如车辆静止3秒后，飞轮23仍以一定速度旋转，此时控制器30控制飞轮电机20发电。通过设定预设工况，可以保证飞轮电机20在飞轮23存储较多机械能的情况下才对电池包24进行充电，避免低转换效率下的反复充电。0030车辆制动过程中，控制器30接收制动信号，控制器30判断到车辆处于制动工况时，控制器30根据制动需。
19、求，调整无级变速器10的变速比，使车轴40减速并使飞轮23加速，并且控制器30控制飞轮电机20不发电，以将车轴40中的机械能存储于飞轮23中。0031当车辆起步或加速时，控制器30接收对应的信号例如制动信号、油门信号、车速信号等，控制器30判断车辆处于起步工况或者加速工况时，计算需求的扭矩，控制器30根据加速扭矩需求，调整无级变速器10的变速比，使飞轮23减速并使车轴40加速，即释放飞轮23存储的机械能，为车轴40提供辅助驱动力。0032请参图2，无级变速器10包括变速齿轮11、输入轴12及输出轴13。无级变速器10的输入轴12与车轴40连接，输出轴13与飞轮23连接，变速齿轮11连接在输入轴。
20、12与输出轴13之间，用于调整输入轴12与输出轴13之间的速度比，即无级变速器10可以调整车轴40与飞轮23之间的速度比。说明书CN104129309A4/5页70033无级变速器10可以为半环面无级变速结构、或者为通过皮带驱动的无级变速结构。请参图2，在本实施例中，无级变速器10优选为半环面无级变速结构。变速齿轮11包括输入盘101、输出盘103、滚轮104以及齿轮调速机构105。输入轴12设置在输入盘101上，输出轴13设置在输出盘103上。齿轮调速机构105用于调节滚轮104的摆角，从而改变滚轮104与输入盘101和输出盘103接触点的位置，实现调速。0034请参图3，飞轮电机20还包括。
21、电机壳体21及设置于电机壳体21内的线圈22。电机壳体21为圆盘状壳体，飞轮23安装于电机壳体21的中心部位，电机壳体21的中心轴线为飞轮23的旋转轴。线圈22为多组例如图示中的6组，绕设于电机壳体21设置的连接柱体215上。多组线圈22在电机壳体21的圆周方向上均匀分布。飞轮23的表面覆盖有永磁体231。飞轮23旋转时，覆盖于飞轮23的表面的永磁体231产生的磁场可相对线圈22做切割运动，并在飞轮电机20发电时将飞轮23旋转产生的机械能转换为电能实现飞轮电机20的发电功能。0035需要说明的是，控制器30通对飞轮电机20内的多组线圈22之间的通断的控制，以实现对飞轮电机20是否发电的控制。具。
22、体的来讲，控制器30控制飞轮电机20内部的多组线圈22之间导通，使飞轮电机20发电，以将飞轮23存储的机械能转化为电能存储在电池包24中；控制器30控制飞轮电机20内部的多组线圈22之间断开，使飞轮电机20不发电。0036在本实施例中，电池包24设置于电机壳体21内，从而可以减小本发明的制动能量回收装置的整体体积。当然，在其他实施例中，电池包24也可以设置在电机壳体21的外部。0037需要说明的是，本发明的制动能量回收装置可以应用于传统车辆中，即非电动或者非油电混合型动力的车辆，本发明的制动能量回收装置与传统车辆的动力系统形成弱混合系统MILDHYBRID，或称轻度混合动力系统，可以使传统车辆。
23、实现制动能量的回收和动力输出，包括车辆启动或加速时的辅助驱动。0038进一步地，本发明的制动能量回收装置可以应用于采用混合动力HYBRIDELECTRICALVEHICLE,简称HEV系统的车辆中，并替代混合动力系统的原制动能量回收系统，以提高采用混合动力系统的车辆制动有效性和对动力电池的保护。0039更进一步地，本发明的制动能量回收装置还可以应用于采用纯电动BLADEELECTRICVEHICLES，简称BEV系统的车辆中，本发明的制动能量回收装置与纯电动系统的原系统形成电电混合动力单元，从而使采用纯电动系统的汽车需要大功率放电时，例如在起步或者上坡时，可以由本发明的制动能量回收装置的电池包。
24、与纯电动系统的原充电电池联合驱动，提供汽车所需要的大电流。0040本发明实施例还提供一种利用上述制动能量回收装置的制动能量回收方法，包括以下步骤0041接收整车传递过来的信号；0042根据整车传递过来的信号判断车辆所处的工况；0043在判断车辆处于预设工况下，控制器30控制飞轮电机20发电，将飞轮23的机械能转化为电能存储在电池包24中；0044在判断车辆处于制动工况下，控制器30根据制动扭矩需求，调整无级变速器10的变速比以实现对飞轮23的加速，并且控制器30控制飞轮电机20不发电，以将车轴40的机说明书CN104129309A5/5页8械能存储于飞轮23中；以及0045在判断车辆处于起步工。
25、况或者加速工况下，控制器30根据起步或者加速所需的扭矩需求，调整无级变速器10的变速比以实现对飞轮23的减速，以释放飞轮23存储的机械能为车轴40提供辅助驱动力。0046其中，上述的预设工况为车辆静止达预设时间，例如车辆静止3秒后，飞轮23仍以一定速度旋转，此时控制器30控制飞轮电机20发电。通过设定预设工况，可以保证飞轮电机20在飞轮23存储较多机械能的情况下才对电池包24进行充电，避免低转换效率下的反复充电。0047本发明具有以下有益效果00481本发明的制动能量回收装置布置在车轴上，采用独立的飞轮储能结构，对车辆其他系统的影响较小，独立的制动能量回收装置利用飞轮响应快、扭矩限制小的特点，。
26、依靠高速旋转的飞轮来实现能量的回收利用，能够有效的回收制动能量并提供一定的动力输出，解决了现有制动能量回收系统在高制动强度需求时制动有效性差、制动力矩不足的缺点。00492本发明制动能量回收装置通过设定预定工况，在车辆静止一定时间并且飞轮电机中的飞轮具有余量机械能的情况下才使飞轮电机发电，将飞轮的余量机械能转换成电能存储在电池包内，由于该制动能量回收装置为独立结构，减小了系统对动力电池的依赖程度，可以避免对车辆的动力电池反复充电，延长了动力电池的寿命。00503本发明制动能量回收装置除了应用于混合动力系统以及纯电动车辆中之外，还可应用于非电动或者非油电混合型动力的车辆中，实现对传统车辆的制动能量回收和动力输出。0051以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。说明书CN104129309A1/3页9图1说明书附图CN104129309A2/3页10图2说明书附图CN104129309A103/3页11图3说明书附图CN104129309A11。