[发明专利]电动汽车弹性储能系统及能量管理方法

权利要求书

1.电动汽车弹性储能系统，其特征在于，它包括电池(1)、变流器(2)、整车控制器(3)、驱动电机(4)、一号离合器(5)、一号传动齿轮(6)、二号传动齿轮(7)、弹性储能器、三号传动齿轮(12)、四号传动齿轮(13)、变速箱(14)和电机控制器(17)；

弹性储能器包括箱体、二号离合器(8)、涡簧储能机构(9)、拉力传感器(10)、三号离合器(11)和主轴(18)；

整车控制器(3)的拉力信号输入端连接拉力传感器(10)的信号输出端，所述拉力传感器(10)安装在涡簧储能机构(9)的外端，用于采集涡簧储能机构(9)的拉力状态；

整车控制器(3)的驱动电机输出控制信号输出端连接一号离合器(5)的断开或闭合控制信号输入端；

整车控制器(3)的涡簧储能机构控制信号输出端连接二号离合器(8)的断开或闭合控制信号输入端；

整车控制器(3)的涡簧储能机构输出控制信号输出端连接三号离合器(11)的断开或闭合控制信号输入端；

整车控制器(3)的驱动电机控制信号输出端连接电机控制器(17)的控制信号输入端，电机控制器(17)的控制信号输出端连接驱动电机(4)的控制信号输入端；

电池(1)的电量信号输出端连接整车控制器(3)的电池电量信号输入端；

变流器(2)的直流信号端连接电池(1)的充放电端，变流器(2)的交流信号端连接驱动电机(4)的电源端，驱动电机(4)的输出轴与变速箱(14)的输入轴同轴连接，驱动电机(4)的输出轴与一号传动齿轮(6)的传动轴连接，一号传动齿轮(6)的齿部与二号传动齿轮(7)的齿部啮合，二号传动齿轮(7)的传动轴与弹性储能器的主轴(18)的一端传动连接，一号离合器(5)设置在驱动电机(4)的输出轴与一号传动齿轮(6)的传动轴之间；

二号离合器(8)、涡簧储能机构(9)、拉力传感器(10)和三号离合器(11)均设置在箱体内，主轴(18)的两端穿过箱体相对的两个侧壁，涡簧储能机构(9)套设在主轴(18)上，二号离合器(8)和三号离合器(11)均与主轴(18)的一端同轴连接，且二号离合器(8)和三号离合器(11)分别位于涡簧储能机构(9)的两侧；

主轴(18)的另一端与三号传动齿轮(12)的传动轴连接，三号传动齿轮(12)的齿部与四号传动齿轮(13)齿部啮合，四号传动齿轮(13)的传动轴与变速箱(14)的输入轴传动连接，变速箱(14)带动车轮主轴(15)转动，所述车轮主轴(15)带动车轮(16)旋转。

2.根据权利要求1所述的电动汽车弹性储能系统，其特征在于，它还包括两个棘轮机构，所述两个棘轮机构分别设置在涡簧储能机构(9)与三号离合器(11)之间和二号离合器(8)与涡簧储能机构(9)之间。

3.根据权利要求2所述的电动汽车弹性储能系统，其特征在于，棘轮机构包括一号棘爪转轴(21)、涡簧弹性片(22)、一号棘爪(23)、二号棘爪转轴(24)、二号棘爪(25)、弹性片主轴(26)、一号棘爪离合器(27)和二号棘爪离合器(28)；

一号棘爪转轴(21)和二号棘爪转轴(24)分别固定二号棘爪(25)的一端和一号棘爪(23)的一端；一号棘爪(23)的另一端和二号棘爪(25)另一端分别卡接在涡簧弹性片(22)外围的锯齿内，涡簧弹性片(22)套接在弹性片主轴(26)的外侧；一号棘爪(23)与二号棘爪(25)以弹性片主轴(26)的中心为对称中心成中心对称；

一号棘爪离合器(27)的执行机构和二号棘爪离合器(28)的执行机构分别贴设在二号棘爪(25)与一号棘爪(23)的外侧，用于带动一号棘爪(23)和二号棘爪(25)分别沿二号棘爪转轴(24)和一号棘爪转轴(21)旋转。

4.根据权利要求1所述的电动汽车弹性储能系统，其特征在于，它还包括CAN总线，整车控制器(3)与拉力传感器(10)、一号离合器(5)、二号离合器(8)、三号离合器(11)、电机控制器(17)之间通过CAN总线连接。

5.基于权利要求1所述的电动汽车弹性储能系统的能量管理方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、采用拉力传感器(10)采集涡簧储能机构(9)的拉力，采用车载传感器采集电动汽车的油门踏板开度、制动踏板开度和车速信号，整车控制器(3)采集电池(1)的剩余电量；

步骤二、整车控制器(3)根据车载传感器采集电动汽车的油门踏板开度和制动踏板开度判断电动汽车是处于加速状态还是减速/刹车状态，当电动汽车是处于加速状态时，整车控制器(3)根据电动汽车油门踏板开度和车速信号计算电动汽车需求的总功率，整车控制器(3)根据拉力传感器(10)采集的涡簧储能机构(9)的拉力判断弹性储能器的能量是否大于额定储能的20％，若是，由弹性储能器和电池(1)共同提供电动汽车需求的总功率，否则，整车控制器(3)控制三号离合器(11)断开，弹性储能器停止能量释放，电池(1)单独提供电动汽车需求的总功率；当电动汽车是处于减速/刹车状态时，执行步骤三；

步骤三、整车控制器(3)判断电池(1)的剩余电量是否大于电池最大电量的90％,若是，则执行步骤四；否则执行步骤五；

步骤四、整车控制器(3)控制一号离合器(5)闭合，变速箱(14)回收电动汽车的制动能量为弹性储能器补充机械能；执行步骤六；

步骤五、电池(1)通过驱动电机(4)经过变流器(2)接收变速箱(14)回收的电动汽车的制动能量直至达到电池的最大电量，整车控制器(3)控制一号离合器(5)和二号离合器(8)均闭合，变速箱(14)回收电动汽车的制动能量为弹性储能器补充机械能；

步骤六、整车控制器(3)根据拉力传感器(10)采集的拉力判断弹性储能器的涡簧储能机构(9)的能量是否存满，若是，返回执行步骤一，否则，返回执行步骤四。