CN107499261B - 汽车制动能量回收装置和节能汽车 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种汽车制动能量回收装置和节能汽车，该汽车制动能量回收装置包括行星齿轮组、交流发电机和能量回收蓄电池；所述行星齿轮组与变速器和所述交流发电机分别连接，所述能量回收蓄电池与所述交流发电机、原车蓄电池以及多个汽车电器设备分别连接。其中，所述行星齿轮组用于在所述变速器的驱动下，带动所述交流发电机发电，所述交流发电机用于将汽车动能转化为电能储存在所述能量回收蓄电池中，所述能量回收蓄电池用于为所述原车蓄电池以及所述多个汽车电器设备供电。本发明能够将汽车制动时的动能转化为电能，以提高汽车能量利用效率，降低能源损耗。

Description

汽车制动能量回收装置和节能汽车

技术领域

本发明涉及汽车制动能量回收利用技术领域，具体而言，涉及一种汽车制动能量回收装置和节能汽车。

背景技术

鉴于目前普通燃油汽车在车辆减速、制动时，车辆的运动能量通过制动***而转变为热能，并向大气中释放。研究表明，在汽车行驶过程中，大约有50％甚至更多的驱动能量在制动过程中损失掉，郊区工况也有至少20％的驱动能量在制动过程损失掉。另一方面，目前随着人们对汽车的舒适性、安全性和排放性的要求越来越高，汽车上相应的用电设备越来越多，对用电量要求相应的增多。因此，如何将车辆减速时的动能转化为电能后回收，以供给汽车用电设备来提高汽车能量利用效率，对汽车的节能和环保有着重大的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种汽车制动能量回收装置和节能汽车，能够有效解决上述问题。

本发明较佳实施例提供一种汽车制动能量回收装置，包括行星齿轮组、交流发电机和能量回收蓄电池；

所述行星齿轮组与变速器和所述交流发电机分别连接，所述能量回收蓄电池与所述交流发电机、原车蓄电池以及多个汽车电器设备分别连接；其中：

所述行星齿轮组用于在所述变速器的驱动下，带动所述交流发电机发电，所述交流发电机用于将汽车动能转化为电能储存在所述能量回收蓄电池中，所述能量回收蓄电池用于为所述原车蓄电池以及所述多个汽车电器设备供电。

在本发明较佳实施例的选择中，所述行星齿轮组包括齿轮圈、行星架、太阳轮和太阳轮中空轴；

所述齿轮圈套设在所述变速器中的端盖的内壁，所述行星架的中心套设在所述变速器输出轴，所述太阳轮与太阳轮中空轴连接，所述太阳轮中空轴与所述交流发电机连接，并套设在所述变速器的输出轴上，并通过轴承支撑。

在本发明较佳实施例的选择中，所述齿轮圈和所述行星架均以花键的形式设置于所述变速器。

在本发明较佳实施例的选择中，所述交流发电机为中空轴无刷交流发电机。

在本发明较佳实施例的选择中，所述交流发电机包括中空转子轴，所述中空转子轴设置有凹槽，所述太阳轮中空轴设置有与所述凹槽匹配的凸楔，所述凸楔设置于所述凹槽。

在本发明较佳实施例的选择中，所述交流发电机包括外壳，所述交流发电机通过所述外壳固定在所述变速器的端盖。

在本发明较佳实施例的选择中，所述汽车制动能量回收装置还包括单向开关，所述单向开关的输入端与所述能量回收蓄电池连接、输出端与所述原车蓄电池以及所述多个汽车电器设备分别连接。

在本发明较佳实施例的选择中，所述单向开关为功率二极管。

在本发明较佳实施例的选择中，所述汽车制动能量回收装置还包括复合继电器；

所述复合继电器与所述交流发电机中的励磁电路以及汽车制动***连接，所述复合继电器用于在所述汽车制动***的控制下，实现该励磁电路的断开或闭合。

本发明较佳实施例提供一种节能汽车，包括变速器、原车蓄电池、多个汽车电器设备以及所述的汽车制动能量回收装置；

所述变速器与所述汽车制动能量回收装置中的行星齿轮组连接，所述原车蓄电池、多个汽车电器设备分别与所述汽车制动能量回收装置中的能量回收蓄电池连接。

与现有技术相比，本发明提供的一种汽车制动能量回收装置和节能汽车，通过在现有的燃油汽车中设置汽车制动能量回收装置，能够将汽车制动时的动能转化为电能，以提高汽车能量利用效率，降低能源损耗，且本发明结构简单，制造成本低，适用于大规模推广

此外，本发明提供的汽车制动能量回收装置与汽车的原车蓄电池连接，解决了现有的汽车使用过程中原车蓄电池更换或电能耗电时，造成的汽车电器设备断电、发动机熄火等问题，同时，有效减弱了现有的汽车电器设备对发动机的依赖和原车蓄电池的依赖。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的节能汽车的方框结构示意图。

图2为本发明实施例提供的节能汽车的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的节能汽车的另一结构示意图。

图4为图1中所示的节能汽车的另一方框结构示意图。

图标：10-节能汽车；20-汽车制动能量回收装置；21-行星齿轮组；210-齿轮圈；211-行星架；212-太阳轮；213-太阳轮中空轴；2130-凸楔；22-交流发电机；220-励磁电路；2201-励磁线圈；221-中空转子轴；2210-凹槽；2211-轴承；222-电压调节器；223-透气出孔；224-风扇；225-电枢；226-整流器；227-透气入口；228-外壳；229-转子爪极；23-能量回收蓄电池；24-单向开关；25-复合继电器；30-变速器；310-输出轴；311-后端盖；312-侧端盖；40-原车蓄电池；50-汽车电器设备；60-制动***；61-空调；610-空调开关；611-电动压缩机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一、第二、第三、第四等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请结合参阅图1和图2，本发明实施例提供的一种汽车制动能量回收装置20的方框示意图，其中，该汽车制动能量回收装置20包括行星齿轮组21、交流发电机22和能量回收蓄电池23。所述行星齿轮组21与变速器30和所述交流发电机22分别连接，所述能量回收蓄电池23与所述交流发电机22、原车蓄电池40以及多个汽车电器设备50分别连接。

所述行星齿轮组21用于在所述变速器30的驱动下，带动所述交流发电机22发电。根据实际需求，在现有的燃油汽车中安装所述行星齿轮组21时，可根据汽车的具体类型进行对应的空间改造，以实现所述汽车制动能量回收装置20的设置。

例如，若所述汽车为前驱汽车，则通过对该前驱汽车的变速器30的输出轴310无动力输出端的侧端盖312进行适应性改造以增大空间来放置所述行星齿轮组21。又如，若所述汽车为后驱汽车，则通过对该后驱汽车的变速器30的后端盖311进行适应性改造以增大空间来放置所述行星齿轮组21，具体地，本实施例对此不做限制。

可选地，所述行星齿轮组21可包括齿轮圈210、行星架211、太阳轮212和太阳轮中空轴213，所述齿轮圈210套设在所述变速器30中的端盖的内壁，所述行星架211的中心套设在所述变速器30输出轴310，所述太阳轮212与太阳轮中空轴213连接，所述太阳轮中空轴213与所述交流发电机22连接，并套设在所述变速器30的输出轴310上，并通过轴承2211支撑。应注意，实际实施时，所述齿轮圈210和所述行星架211均可以花键的形式设置于所述变速器30，本实施例在此不做具体限制。另外，实际实施时，所述行星齿轮组21的实际构成可不限于于此。

所述交流发电机22用于将汽车的动能转化为电能储存在所述能量回收蓄电池23中。例如，无论汽车处于空挡滑行或是在档行驶，所述变速器30的输出轴310都与所述汽车的驱动轮处于连接且相互传动状态，以将行星齿轮组21套装在变速器30输出轴310上，并由该输出轴310通过细花键带动行星架211，齿轮圈210固定，所述太阳轮212增速动力输出，最后通过太阳轮中空轴213带动交流发电机22发电。其中，请结合参阅图3，所述交流发电机22包括中空转子轴221，所述中空转子轴221设置有凹槽2210，所述太阳轮中空轴213设置有与所述凹槽2210匹配的凸楔2130，所述凸楔2130设置于所述凹槽2210。可选地，本实施例中，所述交流发电机22可以是，但不限于中空轴无刷交流发电机22。应理解，所述凸楔2130和所述凹槽2210的实际设置位置、设置数量本实施例不做具体限制，例如，所述凸楔2130和所述凹槽2210的位置可以互换。

此外，所述交流发电机22还可包括外壳228，并通过该外壳228固定在所述变速器30的端盖。进一步地，所述交流发电机22还可包括其他部件，例如，透气出孔223、风扇224、电枢225、整流器226、透气入口227、和转子爪极229等，所述励磁电路220中可包括励磁线圈2201等。具体地，本实施例在此不再赘述。

所述能量回收蓄电池23用于存储所述交流发电机22将汽车动能转化成电能的电量，并为所述原车蓄电池40以及所述多个汽车电器设备50供电，以使得在更换原车蓄电池40的过程中或者原车蓄电池40电量不足时，不会出现汽车电器设备50断电等问题，能够实现制动能量的有效回收和利用，大幅降低汽车的发动机油耗，且绿色环保。

其中，根据实际需求，所述能量回收蓄电池23可以为并联设置的多个蓄电池，以作为汽车使用过程中的备用电源。可选地，所述汽车电器设备50可以是汽车空调、导航、行驶记录仪、播放器等任何需要电能供给的设备。应注意，当通过所述能量回收蓄电池23向汽车空调61供电时，可将目前普通燃油汽车中的空调61所采用的机械式压缩机更换为电动压缩机611，从而能够有效避免在汽车大负荷运行时，由于机械是压缩机对汽车驱动功率影响大的问题。

进一步地，所述汽车制动能量回收装置20还包括复合继电器25，该复合继电器25用于与汽车中的制动***60连接，以控制所述交流发电机22的打开或关闭。所述制动***60可以是汽车刹车***或空调制冷***等。

具体地，所述复合继电器25与所述交流发电机22中的励磁电路220以及汽车中的制动***60连接，通过控制该励磁电路220的断开和闭合控制所述交流发电机22发电断开和闭合。例如，在需要汽车制动时，所述制动***60控制所述复合继电器25与所述交流发电机22中的励磁电路220接通，并控制该交流发电机22进行发电。可选地，本实施例中，还可根据所述交流发电机22中的电压调节器222检测到的所述能量回收蓄电池23的电压状态，实现对所述交流发电机22的反馈控制。

又如，若所述汽车不制动或不使用汽车空调61制冷时，所述复合继电器25开路，所述汽车制动能量回收装置20没有励磁电流，所述交流发电机22中的转子轴空转而不发电。

进一步地，根据实际需求，所述汽车制动能量回收装置20还包括单向开关24，所述单向开关24的输入端与所述能量回收蓄电池23连接、输出端与所述原车蓄电池40以及所述多个汽车电器设备50分别连接。

其中，由于所述单向开关24具有单向导通性，因此，所述单向开关24可用于在所述能量回收蓄电池23亏电或者电量过低时，避免所述原车蓄电池40或者所述汽车电池设备中的蓄电池对所述能量回收蓄电池23进行充电。可选地，在本实施例中，所述单向开关24可以是，但不限于功率二极管。

基于对上述汽车制动能量回收装置20的描述设置，可以实现：在汽车进行制动或开启空调61时，所述变速器30输出轴310驱动所述行星架211，增速驱动所述太阳轮212转动，进而带动所述交流发电机22中的中空转子轴221转动。与此同时，通过所述制动***60(制动踏板或打开空调开关610)控制所述复合继电器25开启，并与所述交流发电机22中的励磁电路220接通，以实现所述交流发电机22发电，并将产生的电能储存在所述能量回收蓄电池23中，具体可结合参阅图4。

其中，在通过汽车制动***60制动时，由汽车驱动轮带动所述变速器30驱动轴驱动所述交流发电机22发电，并将电能储存在所述能量回收蓄电池23中。而在打开空调61时，所述能量回收蓄电池23需向该空调61的电动压缩机611供电，同时，由所述交流发电机22中的电压调节器222根据所述能量回收蓄电池23中的电压状态控制该交流发电机22发电。此外，在所述汽车处于其他状态下，所述交流发电机22关闭或者空转而不发电。

另外，在所述单向开关24的作用下，当所述能量回收蓄电池23中的电量充足时，该能量回收蓄电池23可向汽车中的各汽车电器设备50供电，并可向原车蓄电池40充电。但应注意，本实施例中，所述原车发电机或所述原车蓄电池40禁止向所述能量回收蓄电池23充电或向汽车空调61中的电动压缩机611供电。

基于此，本发明实施例有效解决了现有的普通燃料汽车在制动过程中的能量回收、储存问题，并且该汽车制动能量回收装置20可向汽车中的各电子设备供电，有效降低了对原车发动机的依赖、发动机油耗以及二氧化碳的排放量。同时，本发明还有效解决目前普通燃油汽车空调61采用效率低的机械式压缩机，在汽车大负荷时对汽车驱动功率影响大的问题；避免了在更换蓄电池过程中，导致汽车上各种汽车电器设备50断电，部分存储器器中信息丢失，造成汽车音响防盗启动、时钟归零、汽车部分执行器需重新匹配而发动机不能启动的问题。

进一步地，请再次参阅图1，本发明实施例还提供一种节能汽车10，该节能汽车10包括变速器30、原车蓄电池40、多个汽车电器设备50以及上述的汽车制动能量回收装置20。所述变速器30与所述汽车制动能量回收装置20中的行星齿轮组21连接，所述原车蓄电池40、多个汽车电器设备50分别与所述汽车制动能量回收装置20中的能量回收蓄电池23连接。其中，所述汽车为前驱燃油汽车或后去驱燃油汽车。

由于所述节能汽车10包括所述汽车制动能量回收装置20，因此，该节能汽车10具有与所述汽车制动能量回收装置20相同的技术特征，在此不再一一赘述，请参考对所述汽车制动能量回收装置20的解释说明。

综上所述，本发明提供的一种汽车制动能量回收装置20和节能汽车10，通过在现有的燃油汽车中设置汽车制动能量回收装置20，能够将汽车制动时的动能转化为电能，以提高汽车能量利用效率，降低能源损耗，且本发明结构简单，制造成本低，适用于大规模推广

此外，本发明提供的汽车制动能量回收装置20与汽车的原车蓄电池40连接，解决了现有的汽车使用过程中原车蓄电池40更换或电能耗电时，造成的汽车电器设备50断电、发动机熄火等问题，同时，有效减弱了现有的汽车电器设备50对发动机的依赖和原车蓄电池40的依赖。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的功能可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的现有程序代码或算法来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明的功能实现不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车制动能量回收装置，其特征在于，包括行星齿轮组、交流发电机和能量回收蓄电池；

所述行星齿轮组与变速器和所述交流发电机分别连接，所述能量回收蓄电池与所述交流发电机、原车蓄电池以及多个汽车电器设备分别连接；其中：

所述行星齿轮组包括齿轮圈、行星架、太阳轮和太阳轮中空轴；

所述齿轮圈套设在所述变速器中的端盖的内壁，所述行星架的中心套设在所述变速器输出轴，所述太阳轮与太阳轮中空轴连接，所述太阳轮中空轴与所述交流发电机连接，并套设在所述变速器的输出轴上，并通过轴承支撑；

所述行星齿轮组用于在所述变速器的驱动下，带动所述交流发电机发电，其中，无论汽车处于空挡滑行或是在档行驶，所述变速器的输出轴都与所述汽车的驱动轮处于连接且相互传动状态，以将所述行星齿轮组套装在所述变速器的输出轴上，并由所述变速器的输出轴带动所述行星架，所述齿轮圈固定，所述太阳轮增速动力输出，最后通过所述太阳轮中空轴带动所述交流发电机发电；所述交流发电机用于将汽车动能转化为电能储存在所述能量回收蓄电池中，所述能量回收蓄电池用于为所述原车蓄电池以及所述多个汽车电器设备供电；

所述汽车制动能量回收装置还包括单向开关，所述单向开关的输入端与所述能量回收蓄电池连接、输出端与所述原车蓄电池以及所述多个汽车电器设备分别连接；

所述汽车制动能量回收装置还包括复合继电器；

所述复合继电器与所述交流发电机中的励磁电路以及汽车制动***连接，所述复合继电器用于在所述汽车制动***的控制下，实现该励磁电路的断开或闭合。

2.根据权利要求1所述的汽车制动能量回收装置，其特征在于，所述齿轮圈和所述行星架均以花键的形式设置于所述变速器。

3.根据权利要求1所述的汽车制动能量回收装置，其特征在于，所述交流发电机为中空轴无刷交流发电机。

4.根据权利要求3所述的汽车制动能量回收装置，其特征在于，所述交流发电机包括中空转子轴，所述中空转子轴设置有凹槽，所述太阳轮中空轴设置有与所述凹槽匹配的凸楔，所述凸楔设置于所述凹槽。

5.根据权利要求1所述的汽车制动能量回收装置，其特征在于，所述交流发电机包括外壳，所述交流发电机通过所述外壳固定在所述变速器的端盖。

6.根据权利要求1所述的汽车制动能量回收装置，其特征在于，所述单向开关为功率二极管。

7.一种节能汽车，其特征在于，包括变速器、原车蓄电池、多个汽车电器设备以及权利要求1-6中任一项所述的汽车制动能量回收装置；

所述变速器与所述汽车制动能量回收装置中的行星齿轮组连接，所述原车蓄电池、多个汽车电器设备分别与所述汽车制动能量回收装置中的能量回收蓄电池连接。