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技术领域

本实用新型涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种能量回收及利用装置和具有其 的混合动力汽车。

背景技术

随着环境污染的加剧，混合驱动汽车、电动汽车、增程式电动汽车已经成为了汽车未 来发展的方向，其本质是为了减少能源浪费，促进清洁能源的发展。目前新能源汽车中的 蓄电池多为化学电池，汽车在启动、加速时需要为汽车提供很大的功率，蓄电池需进行大 电流放电，电机起步加速时负荷电流大，负荷高；在制动能量回收时，为了最大限度的回 收制动能量，蓄电池又进行大电流充电。

但是，由于此类电池均是通过电-化学转化的形式进行电能储存的，所以存在电能储存 慢，对大电流的承受能力低，而且反复充、放电易老化，从而导致蓄电池使用寿命短的特 点，对于制动能量这种短时间、大电流、反复充放电的能量回收，会造成相当成本和能量 的浪费，缩短电池实用寿命。同时传统的制动能量回收对电机的负荷过大容易造成电机大 电流去磁，电机温度、制动系统温度过高，影响系统使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能量回收及利用装置。该装置既能达到节 能减排的效果，又能保证车辆频繁启停加速等工况。

本实用新型的另一个目的在于提出一种混合动力汽车。

为了实现上述目的，本实用新型一方面实施例的能量回收及利用装置，包括：输出轴； 行星轮系，所述行星轮系包括行星架和行星轮，所述行星架与所述输出轴相连，所述行星 轮包括太阳轮和外齿圈；与所述行星架相连的飞轮电池；其中，在车辆制动且所述太阳轮 锁死时，所述输出轴通过所述行星轮系将所述车辆的车轮动力输出至所述飞轮电池，所述 飞轮电池将所述车轮动力转换为能量并储存所述能量。

另外，根据本实用新型的能量回收及利用装置还具体如下附加技术特征：

所述车辆为混合动力汽车。

所述能量回收及利用装置还包括：用于为所述电机供电的动力电池；分别与所述动力 电池、所述飞轮电池和所述电机相连的控制器；其中，在所述车辆处于纯电模式下，当所 述车辆启动且所述外齿圈锁死时，所述控制器分别控制所述动力电池和所述飞轮电池为所 述电机供电，所述电机通过所述行星轮系输出动力。由此，在车辆起步/加速时，将即时储 存的动能优先转化为电能反馈给电机，以使电机输出动力，实现了辅助加速的作用。

所述动力电池和所述飞轮电池并联至所述控制器。

所述能量回收及利用装置还包括：与所述控制器相连的BSG(Belt-driven Starter  Generator，双轴并联低度混合式)电机；与所述BSG电机相连的发动机；其中，在所述车 辆处于混合动力模式下，当所述车辆启动时，所述控制器控制所述飞轮电池为所述BSG电 机供电，所述BSG电机带动所述发动机启动。由此，避免了蓄电池短时间放电造成大电 流冲击。

根据本实用新型实施例的能量回收及利用装置，可将制动能量以动能形式储存在飞 轮电池中，在车辆启动、加速时再释放出电能，以作为第二动力源辅助动力电池提供 动力，一方面减少了动力电池和电机大电流冲击的负担，同时避免了瞬间大电流产生 的高温对系统的影响；另一方面，既能达到节能减排的效果，又能保证车辆频繁启停 加速等工况。

为了实现上述目的，本实用新型另一方面实施例的混合动力汽车，包括本实用新型一 方面实施例的能量回收及利用装置。

根据本实用新型实施例的混合动力汽车，可通过能量回收及利用装置将制动能量以 动能形式储存在飞轮电池中，在车辆启动、加速时再释放出电能，以作为第二动力源 辅助动力电池提供动力，一方面减少了动力电池和电机大电流冲击的负担，同时避免 了瞬间大电流产生的高温对系统的影响；另一方面，既能达到节能减排的效果，又能 保证车辆频繁启停加速等工况。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中，

图1是根据本实用新型一个实施例的能量回收及利用装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的能量回收及利用装置的示意图；以及

图3是根据本实用新型另一个实施例的能量回收及利用装置的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限 制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的能量回收及利用装置和具有其的混合 动力汽车。

图1是根据本实用新型一个实施例的能量回收及利用装置的结构示意图。图2是 根据本实用新型一个实施例的能量回收及利用装置的示意图。图3是根据本实用新型 另一个实施例的能量回收及利用装置的示意图。

如图1所示，该能量回收及利用装置可以包括：输出轴100、行星轮系200和飞轮 电池300。其中，在本实用新型的实施例中，如图1所示，行星轮系200可包括行星架 210和行星轮(图中未示出)，行星架210与输出轴100相连，行星轮可包括太阳轮 221和外齿圈222。此外，飞轮电池300与行星架210相连。

需要说明的是，在本实用新型的实施例中，行星轮系200中的太阳轮221和外齿 圈222均可由锁止机构锁死。

其中，在本实用新型的实施例中，在车辆制动且太阳轮221锁死时，输出轴100 可通过行星轮系200将车辆的车轮动力输出至飞轮电池300，飞轮电池300可将车轮动 力转换为能量并储存该能量。

举例而言，如图2所示，当减速或停车时，档位切换为回收模式，输出轴100通 过行星架210、外齿圈222将车轮动力输出到飞轮电池300(此时，太阳轮221处于锁 死状态)，飞轮电池300将该车轮动力转换为动能，并将其储存起来。由此，实现了 在车辆减速、制动过程中将能量回收的作用。

也就是说，当驾驶员踩下制动踏板或松开加速踏板时，车辆的档位选择为回收模 式，输出轴100可由来自于车轮的动力直接反拖，将车轮动力直接传递给飞轮电池300 的飞轮，由飞轮电池300储存该制动能量。可以看出，由于这个期间没有经过电机M 发电，所以避免了车辆制动时因电机M产生电流过大而对电池和电机M本身造成的影 响。

需要说明的是，在本实用新型的一个实施例中，该车辆可为混合动力汽车，混合动力 汽车可包括纯电模式和混合动力模式。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，该能量回收及利用装置还可 以包括：动力电池400和控制器500。动力电池400可用于为车辆的电机M供电，其中， 动力电池400可理解为车辆提供动力的蓄电池，电机M可理解为车辆的驱动电机。控制器 500可分别与动力电池400、飞轮电池300和电机M相连。其中，在本实用新型的实施例中， 在车辆处于纯电模式下，当车辆启动且外齿圈222锁死时，控制器500可分别控制动力电 池400和飞轮电池300为电机M供电，电机M可通过行星轮系200输出动力。其中，需要 说明的是，在本实用新型的实施例中，电机M可理解为驱动电机。

其中，在本实用新型的实施例中，动力电池400和飞轮电池300可并联至控制器500 上。

举例而言，如图3所示，当车辆启动/加速且档位选择为驱动模式时，控制器500可分 别控制动力电池400和飞轮电池300为电机M供电，电机M输出动力，通过太阳轮221将 输出的动力传递给行星架210(此时，外齿圈222处于锁死状态)，行星架210将该动力传 递至输出轴100。由此，在车辆起步/加速时，将即时储存的动能优先转化为电能反馈给电 机M，以使电机M输出动力，实现了辅助加速的作用。

也就是说，在纯电模式下，当车辆启动时档位选择为驱动模式，这时动力电池400为 电机M供电，飞轮电池300将储存的动能转化为电能以对电机M辅助供电，由此电机M可 快速输出动力。行星轮系200中的外齿圈222锁死，电机M通过太阳轮221将动力传递给 行星架210由行星架210输出动力。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，该能量回收及利用装置还 可以包括BSG电机600和发动机700，BSG电机600与控制器500相连，发动机700与 BSG电机600相连。其中，在本实用新型的实施例中，在车辆处于混合动力模式下，当 车辆启动时，控制器500可控制飞轮电池300为BSG电机600供电，BSG电机600带动 发动机700启动。

举例而言，如图3所示，在混合动力模式下，当车辆起步/启动且档位选择为驱动 模式时，飞轮电池300为BSG电机600上电，带动发动机700启动。由此，避免了蓄 电池短时间放电造成大电流冲击。

需要说明的是，由于飞轮电池300突破了传统的蓄电池的化学反应方法，采用物 理方法实现储能，飞轮电池300的比能量、比功率远远高于一般的化学电池，所以， 对于充放电时间少于1分钟左右而需要大电流快速充放电的车辆制动能量的回收及辅 助起步、加速的情况，飞轮电池300则是比较理想的选择，完全适应这一功能需要。

根据本实用新型实施例的能量回收及利用装置，可将制动能量以动能形式储存在 飞轮电池中，在车辆启动、加速时再释放出电能，以作为第二动力源辅助动力电池提 供动力，一方面减少了动力电池和电机大电流冲击的负担，同时避免了瞬间大电流产 生的高温对系统的影响；另一方面，既能达到节能减排的效果，又能保证车辆频繁启 停加速等工况。

此外，本实用新型实施例还提出了一种混合动力汽车，包括上述实施例的能量回 收及利用装置。

根据本实用新型实施例的混合动力汽车，可通过能量回收及利用装置将制动能量 以动能形式储存在飞轮电池中，在车辆启动、加速时再释放出电能，以作为第二动力 源辅助动力电池提供动力，一方面减少了动力电池和电机大电流冲击的负担，同时避 免了瞬间大电流产生的高温对系统的影响；另一方面，既能达到节能减排的效果，又 能保证车辆频繁启停加速等工况。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽 度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系 为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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 解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示 或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例 如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固 定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下” 可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且， 第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方 或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特 征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者 特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性 表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点 可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下， 本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特 征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可 以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。