CN113103877A - 一种电动缓速器***及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及缓速器技术领域，公开一种电动缓速器***及汽车，电动缓速器***包括：能量回收组件，包括电气连接的电机和电机控制器，电机与汽车变速箱传动连接，在驾驶员踩下刹车时，电机工作在发电机状态，电机提供制动扭矩并通过汽车变速箱施加在传动轴上，电机控制器用于控制发电电流的输出；开关装置，与电机控制器电气连接，其具有第一接通状态和第二接通状态；电池，与开关装置电气连接，开关装置在第一接通状态时，电机控制器与电池电气连接；电热交换器，与开关装置电气连接，开关装置在第二接通状态时，电热交换器与电机控制器电气连接。汽车包括上述电动缓速器***。本发明提供的电动缓速器***及汽车具有更好的制动效果和更低的能耗。

Description

一种电动缓速器***及汽车
技术领域
本发明涉及缓速器技术领域，尤其涉及一种电动缓速器***及汽车。
背景技术
长期运行在高原山地地区的重型卡车经常面临连续下坡制动的工况，在该工况下刹车片容易发热，导致存在刹车片烧毁的隐患。现有技术下的解决方案是在汽车制动***上加装缓速器，缓速器是将制动能量转换为热能，再通过发动机冷却系将热能散耗掉，该种方式虽然能有效改善刹车片发热烧毁的现象，但是制动过程中将能量白白的散耗，导致能量浪费，不符合节能的要求。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种电动缓速器***，以解决现有技术下的缓速器存在的制动能量浪费的技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种汽车，其包括上述电动缓速器***，具有更高的制动能量回收效率，更加符合环保运行要求。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动缓速器***，其包括：
能量回收组件，包括电气连接的电机和电机控制器，所述电机的输入轴与汽车变速箱传动连接，在驾驶员踩下刹车时，所述电机能够通过所述汽车变速箱带动发电并通过所述汽车变速箱对汽车传动轴施加阻力矩，所述电机控制器用于控制发电电流的输出；
开关装置，与所述电机控制器电气连接，所述开关装置具有第一接通状态和第二接通状态；
电池，与所述开关装置电气连接，所述开关装置处于所述第一接通状态时，所述电机控制器与所述电池电气连接，所述电机对所述电池充电；
电热交换器，与所述开关装置电气连接，所述开关装置处于所述第二接通状态时，所述电机控制器与所述电热交换器电气连接，所述电热交换器将所述发电电流转换成热能并耗散掉。
作为一种电动缓速器***的优选方案，所述电机通过齿轮传动与所述汽车变速箱传动连接。
作为一种电动缓速器***的优选方案，所述电机具有发电机模式和电动机模式，所述汽车制动时，所述电机为所述发电机模式，所述汽车运行时，所述电机为所述电动机模式或者关闭。
作为一种电动缓速器***的优选方案，所述开关装置被配置为：
在所述电机为所述发电机模式时，且所述电池的电量低于设定电量时，所述开关装置为所述第一接通状态；
在所述电机为所述发电机模式，且所述电池的电量高于所述设定电量时，所述开关装置为所述第二接通状态；
在所述电机为电动机模式时，所述开关装置为所述第一接通状态。
作为一种电动缓速器***的优选方案，所述电机控制器为整流逆变器，所述电机为所述发电机模式时，所述电机控制器对所述发电电流进行整流处理，所述电机为所述电动机模式时，所述电机控制器对充电电流进行逆变处理。
作为一种电动缓速器***的优选方案，所述电热交换器与汽车的冷却***连通，所述冷却***包括节温器，所述节温器具有进水口、第一出水口和第二出水口，所述电热交换器内具有冷却流道，所述冷却流道的进水口连通于发动机的出水口，所述冷却流道的出水口连通于所述节温器的进水口，所述节温器的第一出水口连通于所述发动机的进水口，所述发动机、所述电热交换器和所述节温器构成所述冷却***的小循环。
作为一种电动缓速器***的优选方案，所述冷却***还包括散热水箱，所述散热水箱的进水口连通于所述第二出水口，所述散热水箱的出水口连通于所述发动机的进水口，所述发动机、所述电热交换器、所述节温器和所述散热水箱构成所述冷却***的大循环。
作为一种电动缓速器***的优选方案，所述节温器内设置有转换阀，所述转换阀能够选择性地使所述节温器的进水口连通于所述第一出水口或者所述第二出水口。
一种汽车，其包括如上述任一方案所述的电动缓速器***。
本发明的有益效果为：
本发明提供的电动缓速器***既可以利用电热交换器达到与传统缓速器同样制动的效果，同时也可以利用电机及电池对制动能量进行最大程度的回收，并且回收的能量可以进行车辆辅助驱动，从而达到能量的再利用，起到节省整车能耗的作用。
本发明提供的汽车采用上述电动缓速器，具有更高的制动能量回收效率，整车能耗更低，更加符合环保要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的电动缓速器***的原理图。
图中标示如下：
1、电机；11、电机输入齿轮；2、电机控制器；3、开关装置；4、电池；5、电热交换器；10、发动机；20、汽车变速箱；201、变速箱制动齿轮；30、节温器；40、散热水箱；50、车桥；60、车轮。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1所示，本发明提供一种电动缓速器***，其主要应用于重型商用车中，用于在连续刹车工况中提供刹车辅助，防止汽车刹车片过热而烧毁，同时进行一定程度的能量回收。该电动缓速器***包括：能量回收组件，包括电气连接的电机1和电机控制器2，电机1的输入轴与汽车变速箱20传动连接，在汽车制动时，电机1能够由汽车变速箱20带动发电并对汽车变速箱20施加阻力矩，电机控制器2用于控制发电电流的输出；开关装置3，与电机控制器2电气连接，开关装置3具有第一接通状态、第二接通状态；电池4，与开关装置3电气连接，开关装置3处于第一接通状态时，电机控制器2与电池4电气连接，电机1对电池4充电；电热交换器5，与开关装置3电气连接，开关装置3处于第二接通状态时，电机控制器2与电热交换器5电气连接，电热交换器5将发电电流转换成热能并耗散掉。
本发明提供的电动缓速器***既可以利用电热交换器5达到与传统缓速器同样的制动效果，同时也可以利用电机1及电池4对制动能量进行最大程度的回收，并且回收的能量还可以进行车辆的辅助驱动，从而达到能量的再利用，起到节省整车能耗的作用。该电动缓速器***原理及结构简单，能够便捷地与汽车的冷却***集成。
具体地，本实施例中，电机1通过齿轮传动与汽车变速箱20传动连接，在汽车变速箱20的输出轴上套设有变速箱制动齿轮201，在电机1的输入轴上套设有电机输入齿轮11，电机输入齿轮11与变速箱制动齿轮201相啮合。汽车在制动时，汽车变速箱20通过齿轮啮合带动电机1的转子绕组转动，电机1的转子绕组切割其定子绕组中的励磁线圈产生的磁感线而产生阻力矩，阻力矩作用到汽车变速箱20的输出轴上，从而起到辅助制动的作用。当然在其他实施例中，电机1的输入轴还可以采用其他合适的方式与汽车变速箱20的输出轴传动连接，如采用链传动或者皮带传动等，本发明对此不做限定。
电机1具有发电机模式和电动机模式，在汽车制动时，电机1为发电机模式，当汽车运行且需要辅助驱动时，电机1为电动机模式。电机1为发电机模式时的工作原理如上文，励磁线圈中通入励磁电流，电机1的转子绕组切割磁感线发电并产生阻力矩。电机1为电动机模式时，其由电池4供电并转动，以为汽车变速箱20的转动提供辅助动力。
电机1的工作电流及发电时所产生的发电电流均为交流电，而电池4及电热交换器5的输入电流均为直流电，本实施例中通过电机控制器2对电流进行处理，以满足电流输出及输入的要求。电机控制器2为整流逆变器，其包括集成的整流器和逆变器，在电机1为发电机模式时，整流器工作，逆变器不工作，电机控制器2将发电电流整流为直流电以输出到电池4或者电热交换器5。在电机1为电动机模式时，逆变器工作，整流器不工作，电机控制器2将电池4输出的直流电流逆变处理为交流电以满足电机1的运行要求。
电机1为发电机模式时，开关装置3根据需要选择性地将发电电流接入到电池4或者电热交换器5。具体地，当电池4的电量低于设定电量时，开关装置3为第一接通状态，电机1与电池4电气连接，电机1为电池4充电。当电池4的电量高于设定电量时，开关装置3为第二接通状态，电机1与电热交换器5电气连接，电机1产生的电流通过电热交换器5转变成热能并耗散掉。设定电量可以根据需要进行设定，可选地，设定电量设置占电池4总电量的40％～80％。优选地，设定电量设置为电池4总电量的70％。
在电机1为电动机模式时，开关装置3为第一接通状态，此时电池4通过电机控制器2为电机1供电。
电热交换器5与汽车的冷却***连通，以及时将制动产生的电能转变成热能散失掉。汽车的冷却***包括节温器30，节温器30具有进水口、第一出水口和第二出水口。电热交换器5内具有冷却流道，冷却流道的进水口连通于发动机10的出水口，冷却流道的出水口连通于节温器30的进水口，节温器30的第一出水口连通于发动机10的进水口，发动机10、电热交换器5和所述节温器30构成冷却***的小循环。电热交换器5通电发热，热能由冷却水带走并在小循环过程中耗散掉。
进一步地，汽车的冷却***还包括散热水箱40，散热水箱40的进水口连通于节温器30的第二出水口，散热水箱40的出水口连通于发动机10的进水口，发动机10、电热交换器5、节温器30和散热水箱40构成冷却***的大循环。在节温器30内设置有转换阀和控制器，控制器能够根据水温控制转换阀的运动，以使节温器30的进水口选择性地连通于第一出水口或者第二出水口。电热交换器5通电发热，热能由冷却水带入冷却水箱40，冷却水箱40由与发动机10传动连接的散热风扇持续吹扫，从而实现其内部冷却水的热量的耗散。
本发明还提供一种汽车，其包括上述的电动缓速器***，汽车通过电动缓速器对汽车变速箱20施加辅助阻力矩，以增加施加在车桥50和车轮60上的阻力矩，提高制动效果。同时本发明提供的汽车还可以利用电动缓速器实现制动能量回收，具有更高的能量利用效率和整车效能。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种电动缓速器***，其特征在于，包括：
能量回收组件，包括电气连接的电机(1)和电机控制器(2)，所述电机(1)的输入轴与汽车变速箱(20)传动连接，在驾驶员踩下刹车时，所述电机(1)能够通过所述汽车变速箱(20)带动发电并通过所述汽车变速箱(20)对汽车传动轴施加阻力矩，所述电机控制器(2)用于控制发电电流的输出；
开关装置(3)，与所述电机控制器(2)电气连接，所述开关装置(3)具有第一接通状态和第二接通状态；
电池(4)，与所述开关装置(3)电气连接，所述开关装置(3)处于所述第一接通状态时，所述电机控制器(2)与所述电池(4)电气连接，所述电机(1)对所述电池(4)充电；
电热交换器(5)，与所述开关装置(3)电气连接，所述开关装置(3)处于所述第二接通状态时，所述电机控制器(2)与所述电热交换器(5)电气连接，所述电热交换器(5)将所述发电电流转换成热能并耗散掉。
2.根据权利要求1所述的电动缓速器***，其特征在于，所述电机(1)通过齿轮传动与所述汽车变速箱(20)传动连接。
3.根据权利要求1所述的电动缓速器***，其特征在于，所述电机(1)具有发电机模式和电动机模式，所述汽车制动时，所述电机(1)为所述发电机模式，所述汽车运行时，所述电机(1)为所述电动机模式或者关闭。
4.根据权利要求3所述的电动缓速器***，其特征在于，所述开关装置(3)被配置为：
在所述电机(1)为所述发电机模式时，且所述电池(4)的电量低于设定电量时，所述开关装置(3)为所述第一接通状态；
在所述电机(1)为所述发电机模式，且所述电池(4)的电量高于所述设定电量时，所述开关装置(3)为所述第二接通状态；
在所述电机(1)为所述电动机模式时，所述开关装置(3)为所述第一接通状态。
5.根据权利要求4所述的电动缓速器***，其特征在于，所述电机控制器(2)为整流逆变器，所述电机(1)为所述发电机模式时，所述电机控制器(2)对所述发电电流进行整流处理，所述电机(1)为所述电动机模式时，所述电机控制器(2)对充电电流进行逆变处理。
6.根据权利要求1所述的电动缓速器***，其特征在于，所述电热交换器(5)与汽车的冷却***连通，所述冷却***包括节温器(30)，所述节温器(30)具有进水口、第一出水口和第二出水口，所述电热交换器(5)内具有冷却流道，所述冷却流道的进水口连通于发动机(10)的出水口，所述冷却流道的出水口连通于所述节温器(30)的进水口，所述节温器(30)的第一出水口连通于所述发动机(10)的进水口，所述发动机(10)、所述电热交换器(5)和所述节温器(30)构成所述冷却***的小循环。
7.根据权利要求6所述的电动缓速器***，其特征在于，所述冷却***还包括散热水箱(40)，所述散热水箱(40)的进水口连通于所述第二出水口，所述散热水箱(40)的出水口连通于所述发动机(10)的进水口，所述发动机(10)、所述电热交换器(5)、所述节温器(30)和所述散热水箱(40)构成所述冷却***的大循环。
8.根据权利要求7所述的电动缓速器***，其特征在于，所述节温器(30)内设置有转换阀，所述转换阀能够选择性地使所述节温器(30)的进水口连通于所述第一出水口或者所述第二出水口。
9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电动缓速器***。
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