[发明专利]飞轮动能回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动能回收系统，特别涉及一种飞轮蓄能式动能回收系统。

背景技术

飞轮是蓄存能量和调节速度的公知装置。在包括汽车在内的车辆上，大的飞轮典型地安装到曲轴上。飞轮惯性起到消除内部燃烧过程的脉冲属性并防止速度波动传递到变速器及动力传动系统的气体部件上的作用。

飞轮的其他用途也是公知的。例如，飞轮用于调节电网频率。当需要的电力高时，发电机速度降低，引起供给的AC电力的频率的降低。在峰值需求，飞轮系统可以提供功率，降低发电机上的负载。这将发电机的速度保持增加并且维持了AC电力的频率。另外，基于飞轮的辅助动力单元(APU)可以在电力设备应用中使用。在医院，如果失去电网电力，则基于飞轮的APU可用于提供紧急电力以桥接电网电力损失与发电机启动资金的缺口。类似的，在断电面前，紧急的计算机系统可以是保持供电。

一种叫做动能回收系统(KERS)的飞轮系统在被应用在世界一级方程式锦标赛(F1)竞技比赛的车辆中，例如，通过回收否则在制动中被浪费的能量，KERS可以在一定的时间内提供额外一定的能量。

一种公知的系统由英国Flybrid提供，该系统通常包括飞轮模块、无极变速箱模块、传动机构和输入输出传动轴，系统提供60KW并且可以在飞轮中储存最高速度为60000RPM的400KJ的动能。在该系统中，其中的无极变速器模块为由英国Tortrak公司发明的无限变速式无极变速器(IVT)。

由传统的变速器提供的传动比的范围会比输入输出传动轴与飞轮之间速度比的期望范围小，所以如何解决输入输出传动轴和飞轮之间的速度比的大比例调节的问题，是飞轮动能回收系统的亟待解决的问题。

需要一种飞轮动能回收系统，其包括输入输出传动轴和飞轮之间的变速器。本发明满足该需求。

发明内容

一种飞轮动能回收系统，包括，输入输出轴、行星齿轮部件、中间轴、两档变速部件、飞轮轴、飞轮、构架、壳体、微控制器、输入输出轴转速传感器、行星齿轮部件齿圈转速传感器、飞轮轴转速传感器和电源，其中微控制器、输入输出轴转速传感器、行星齿轮部件齿圈转速传感器、飞轮轴转速传感器和电源连接。

输入输出轴、中间轴和飞轮轴的轴心线处于重合状态，输入输出轴、中间轴和飞轮轴依据前中后循序的位置关系放置，输入输出轴、中间轴和飞轮轴通过轴承放置在构架上及壳体内，其中输入输出轴一端延伸出壳体，用于实现动能的输入或输出功能。

行星齿轮部件包括行星轮架、行星轮、中心轮、齿圈、蜗杆齿轮轴、调速电机、齿圈外圈轮、齿圈外圈轮锁定部件，其中齿圈外圈轮锁定部件和调速电机与微控制器及电源连接；

在行星齿轮部件中，行星轮架固定在输入输出轴的末端，行星轮通过行星轮轴固定在行星轮架上，中心轮放置在行星轮的中间位置，中心轮固定在中间轴的前端，齿圈放置在行星轮的外缘，齿圈外圈轮放置在齿圈的外围，蜗杆齿轮轴和调速电机横放在齿圈和齿圈外圈轮之间，蜗杆齿轮轴与调速电机连接齿圈和齿圈外圈轮，蜗杆齿轮轴上的蜗杆齿轮与齿圈外缘的蜗轮齿处于啮合状态；

齿圈外圈轮锁定部件放置在齿圈外圈轮上，其一端固定在壳体上；

齿圈外圈轮锁定部件使用卡钳对齿圈外圈轮实施操作，其工作方式有以下三种：

分离操作；

锁定操作；

频点制动操作，频点制动操作类似于汽车中刹车防抱死系统(ABS)的工作模式，当实施频点制动操作时，其制动的时长和制动的频率均由微控制器控制。

在微控制器的控制下，行星齿轮部件中的蜗杆齿轮轴、调速电机、齿圈外圈轮和齿圈外圈轮锁定部件通过调速电机和齿圈外圈轮锁定部件的工作，并作用于蜗杆齿轮轴，可以实现对齿圈的转速限制功能，进一步的，可以实现对行星齿轮部件传动比的调节功能；

在微控制器的控制下，齿圈外圈轮锁定部件对齿圈外圈轮实施锁定操作后，且调速电机处于停止工作状态时，行星齿轮部件依据其结构，从其前端输入输出轴至后端中间轴的传动为升速传动，其转速比为2～10倍之间，优选的，转速比为5倍；

在微控制器的控制下，通过调速电机及齿圈外圈轮锁定部件对齿圈实施转速限制操作后，可以实现行星齿轮部件在其固定传动比范围内实施传动比的调节功能，依据齿圈的转动速度值，从其前端输入输出轴至后端中间轴转速比的调节范围为0～2与0～10之间，优选的，转速比的调节范围为0～5之间；

在微控制器的控制下，当齿圈外圈轮锁定部件对齿圈外圈轮实施分离操作时，行星齿轮部件的前端输入输出轴与后端中间轴之间的转动互不干涉。