CN102941809A

CN102941809A - 一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器

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Publication number: CN102941809A
Application number: CN2012104896940A
Authority: CN
Inventors: 赵玉宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Changshu Intellectual Property Operation Center Co ltd
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: CN102941809B

Abstract

一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器，属于电动汽车领域。其特征在于采用弹簧将驱动电机主轴输出的能量储存，在驱动电机主轴和终端输出轴之间设置中间过渡轴；驱动电机主轴初始转动时，在中间过渡轴的作用下，能将弹簧收缩，然后弹簧释放能量，使终端输出轴快速旋转。本发明采用储能弹簧将电机轴初始转动的能量储存，当储存在弹簧中的能量和电机的驱动能量超过汽车阻力时，储能弹簧释放能量，能瞬间大幅提高输出功率，启动快且无大电流输出。延长了电气元件的使用寿命。因为储能弹簧在初始压下和压到底时力量相差很大，弹簧的压缩、释放，足以使传动柔软，驾驶员感到舒适，使行驶期间感到很柔软的加速和强劲的起动。

Description

一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车的储能助力及缓冲装置。

背景技术

随着原油价格的持续上涨和国内环保的需要，新能源汽车成为国家重点扶持发展的一个产业。多年来，电动汽车逐步被百姓所接受并由政府推动发展。由于车载能源还沒有达到人们的要求，但电动汽车的研发又刻不容缓，所以目前市场上各类的电动车层出不穷。由于电动汽车还沒有像汽油车那样完美，也沒有一个标准模式，所以很多类型的所谓电动汽车还仅限于观光车结构，其用途受到很大限制。目前的电动汽车一般是由交流电机或直流电机直接驱动一个减速箱，再连接差速装置传动半轴继而驱动车轮，也有的电动汽车中间安裝有离合器和变速器，也有的只安裝变速器。

电动机直接驱动车辆，在平坦路面上缓缓起动效果还可以，但如果是上坡起步，或突然猛加速，快速起步等，就会出现电动机超负荷运转，使电机、电控、电池、导线产生高温，久而久之，电气元件过早老化，绝缘程度下降；而且大电流输出并不等同于同等功率输出，很多的电能都转化成高溫，白白消耗掉，而且高溫还会使内阻加大，功率降低。

过大电流的输出所出现的高温破坏，瞬间的产生机率是很高的。由于电动汽车在性能构造上和汽油机汽车不同，汽油机汽车有变速箱可以改变速比增强扭力，而电动汽车只能靠电动机的低转速、大扭矩来实现低速起动。但任何机械形式的动力源，都是高速的要比低速的效率高很多。而且电动汽车由于沒有机械变速器来调节不同转速需求，只能靠电动机的特殊性和电控制器来控制车速，所以设计者要反复计算平坦路面的高速行驶、猛加速的快起步之间机械传动数比的矛盾。

电动汽车的行驶依赖于各电气元件的协调工作，但快速启动时的瞬间大电流输出又会给电气元件带来潜在破坏。电气元件对于工作温度有一定的要求，因此，对于电动汽车领域的设计人员而言，必须去解决这个问题。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器，能大幅提高车辆启动时的瞬间功率，避免零速起动时的大电流输出。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：发明一种电动汽车储能助力的方法，其特征在于采用弹簧将驱动电机主轴输出的能量储存，在驱动电机主轴和终端输出轴之间设置中间过渡轴；驱动电机主轴初始转动时，在中间过渡轴的作用下，能将弹簧收缩，然后弹簧释放能量，使终端输出轴快速旋转。

本发明所述的方法中，弹簧可以采用压簧，靠压簧被压缩储存的能量来驱动终端输出轴快速旋转。弹簧还可以采用绕簧，靠绕簧被缩小外径、增加圈数的形变方法储存的能量来驱动终端输出轴快速旋转。

作为实现本发明所述方法的具体装置。本发明提供一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于包括端盖、螺旋主轴、花键母、储能弹簧和内花键输出轴套；花键母与螺旋主轴的外螺旋相配合联接，储能弹簧的一端与花键母相连、另一端与内花键输出轴套相联；内花键输出轴套的一端与端盖相连、另一端连接终端输出轴；内花键输出轴套的中部呈空心腔结构，螺旋主轴、花键母、储能弹簧均位于内花键输出轴套的空心腔里。

为更好地实现花键母沿螺旋主轴的移动，螺旋主轴的螺旋角为15o—60 o。为避免花键母回位时产生很大的轴向力而对轴承产生破坏性，支撑螺旋主轴的轴承采用单列向心推力球轴承或单列圆锥滚子轴承。

为降低震动和噪音，与储能弹簧相联的内花键输出轴套内端面上设置超负载缓冲橡胶圈。在端盖的内端面上设置花键母回位缓冲橡胶圈。

作为实现本发明所述方法的另一种具体装置。本发明提供一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于包括超越离合器、绕簧、绕簧输出轴套和终端输出轴，绕簧缠绕在绕簧输出轴套上，绕簧的一端与超越离合器主动件相连、另一端与绕簧输出轴套相连；绕簧输出轴套的一端与超越离合器从动件相连、另一端与终端输出轴活动相连。

绕簧输出轴套的另一端与终端输出轴采用花键连接。

本发明所具有的有益效果是：

⒈本发明采用储能弹簧将电机轴初始转动的能量储存，当储存在弹簧中的能量和电机的驱动能量超过汽车阻力时，储能弹簧瞬间快速释放能量，能瞬间大幅提高输出功率，启动快且无大电流输出。

⒉由于电机轴初始转动的能量被转化成机械能储存，减少了热能的不良转化，降低了电气元件的温度，延长了电气元件的使用寿命，使电动汽车的行驶里程大大增加。

⒊因为储能弹簧在初始压下和压到底时力量相差很大，在行驶时不同的行驶阻力产生不同的弹簧压缩、释放，足以使传动柔软，驾驶员感到舒适，使行驶期间感到很柔软的加速和强劲的驱动。

附图说明

图1是本发明第一个实施例的结构示意图；

图2为图1的A—A剖视图；

图3为图1所示实施例弹簧未压缩的未工作状态示意图；

图4为本发明第二个实施例的结构示意图；

图5为图4的B—B剖视图；

图中：⒈驱动电机主轴；⒉单列向心推力球轴承；⒊花键母回位缓冲橡胶圈；⒋外壳；

⒌螺旋主轴；⒍花键母；⒎内花键输出轴套；7-1. 花键母外围花键；⒏储能弹簧；

⒐超负载缓冲橡胶圈；⒑终端输出轴；⒒端盖；⒓超越离合器；12-1.超越离合器主动件；12-2.超越离合器从动件；⒔绕簧；⒕绕簧输出轴套。

具体实施方式

本发明所述的电动汽车储能助力的方法，其实质是用弹簧将驱动电机主轴输出的能量储存，在驱动电机主轴和终端输出轴之间设置中间过渡轴；驱动电机主轴初始转动时，在中间过渡轴的作用下，能将弹簧收缩；然后弹簧释放能量，驱动终端输出轴快速旋转。按照这种发明思路，弹簧可采用压簧，靠压簧被压缩储存的能量来驱动终端输出轴瞬间加大功率输出；弹簧也可以采用绕簧，靠缩小外径，增加圈数的机械变形能量进行储存能量，来驱动终端输出轴瞬间加大功率输出。

以下阐述实现本发明所述方法的具体装置实施例。

实施例一：

如图1所示，本实施例所述的储能器主要由螺旋主轴5、花键母6、储能弹簧8、内花键

输出轴套7、外壳4和端盖11组成。花键母6的中心内孔与螺旋主轴5的外螺旋相配合联接，储能弹簧8的一端与花键母6相连、另一端与内花键输出轴套7相联，内花键输出轴套7的一端与端盖11相连、另一端连接终端输出轴10，内花键输出轴套7的中部呈空心腔结构，螺旋主轴5、花键母6、储能弹簧8均位于内花键输出轴套的空心腔里。在端盖11的中部位置设置单列向心推力球轴承2，与储能弹簧8相联的内花键输出轴套7内端面上设置超负载缓冲橡胶圈9，在端盖11的内端面上设置花键母回位缓冲橡胶圈3。

以下阐述本实施例的工作原理和工作过程：

将储能器安装在驱动电机主轴1上，安装方法为：端盖11内放置单列向心推力球轴承2，驱动电机主轴1被单列向心推力球轴承2支撑，并与螺旋主轴5相连。

在车辆起步时，由于起步阻力很大而不能立刻同步起动，所以，驱动电机主轴1突然的快速转动，首先带动螺旋主轴5旋转，在螺旋主轴被电机驱动转动时，花键母6处于不转动状态，介于螺旋线作用在花键母6上，花键母6势必沿螺旋主轴5上的螺旋线移动，对储能弹簧8不断压缩，储能弹簧8的压力骤增，即相当于将电机发出的能量储存在储能弹簧8内。此时的车辆巳在外力的作用下进入即将起动状态。驱动电机主轴1继续转动，车辆开始微微移动。当车辆一旦移动，阻力会立刻减小，此时储存在储能弹簧8中的能量和电机的驱动能量超过汽车阻力，储能弹簧8瞬间快速释放，在释放时推动花键母6回位。由于花键母6外周有花键并与内花键输出轴套7的內花键7-1配合，因而它们之间不能产生相对转动。而当花键母6回位时，必须沿螺旋主轴5的螺旋线方向转动才能回位。因此，内花键输出轴套7、键母6和螺旋主轴5一起做同方向转动，内花键输出轴套7的转动带动终端输出轴10瞬间加大功率输出，电动汽车瞬间大功率启动。

在花键母6被储能弹簧8强劲推动下，花键母6被迫沿螺旋线转动释放能量，通过花键将储存的能量传输给内花键输出轴套7，配合驱动电机主轴1输出功率，起到了瞬间助力的作用，车辆便在瞬间快速起动。在这个大能量输出的时间里，电流输出远远小于合力的总功率机械输出。因为在电动机初始转动时，车辆并沒有动作，而是把能量储存起来，一旦储能结束，便立刻结合电机驱动力同时瞬间释放，这一切都是在瞬间发生的，强大的合力可以把车子瞬间驱动，使汽车的滞留阻力瞬间降低。

经过上述过程，储能器将驱动电机的初始输出能量储存起来，转化为瞬间释放大功率的机械能，该机械能大于本身驱动电机的最大功率，因此也可以把这个裝置视为“机械电容”。电动汽车正常匀速或加速时，储能器不会产生作用。但当车辆快速起步时，储能器便发挥重要作用，将驱动电机的初始能量储存转化。这样，在电动汽车行驶的过程中，便会不断出现储能——行驶——再储能——行驶的循环过程。

另外，储能器还有一个功能是软传动。电动汽车在起动时，如果在平坦路面上突然加速，因为从电动机输出到减速箱、差速器等都是硬传动，起动时不可避免的会有不同程度的撞击感，使驾驶很生硬。自动波汽车是液力传动，所以感到很柔和。而电动汽车是硬性传动，操作不当，必然会产生撞击感，如果在电动汽车上使用储能器，这种撞击感就会消失，使驾车更加舒适。因为储能弹簧在初始压下和压到底时力量相差很大，如果在平坦路面上，猛加油快速起步，弹簧压下总量的20-40%车辆便正常行驶了，而这20-40%的压缩、释放，足以使传动柔软，驾驶员感到舒适，而在正常行驶时，也会不断有10-30%的间歇性压缩、释放。使行驶期间感到很柔软的加速和强劲的驱动。

本实施例中，螺旋主轴5的螺旋角度取决于汽车的使用要求。小的螺旋角，储存和释放能量时功率大、时间短；大的螺旋角，储存和释放能量时功率小、时间长。螺旋角度的大小要根据不同的使用要求来决定。一般情况下以15°- 60°为宜，最佳是在45°。

本实施例中，与储能弹簧8相联的内花键输出轴套7内端面上设置超负载缓冲橡胶圈9；在端盖的内端面上设置花键母回位缓冲橡胶圈。其目的在于降低花键母碰撞时的震动和噪音并起到缓冲作用。

储能弹簧释放能量，花键母回位所产生的推力是很大的，会产生很大的轴向力。如果轴承采用一般向心力轴承，则花键母回位时很容易将轴承破坏。为此，支撑驱动电机主轴1的轴承采用单列向心推力球轴承或单列圆锥滚子轴承，能大大提高轴承的寿命。

本实施例中，螺旋主轴5即为中间过渡轴，通过它将驱动电机的初始旋转动能转化为储能弹簧的势能。

电动机的最大输出功率经螺旋主轴和花键母后，能勉强把储能弹簧压到花键母与超负载缓冲橡胶圈后即止。此时电流读数为接近电动机峰值电流。同样，压簧的储能耐压缩能力和电机的最大功率相匹配。

实施例二：

如图4所示，储能器包括超越离合器12、绕簧13、绕簧输出轴套14和终端输出轴10，绕簧13缠绕在绕簧输出轴套14上，绕簧13的一端与超越离合器主动件12-1相连、另一端与绕簧输出轴套14相连；绕簧输出轴套14的一端与超越离合器从动件12-2相连、另一端与终端输出轴10通过花键相连。

以下阐述本实施例的工作原理和工作过程：

将超越离合器12与驱动电机主轴1相连。在车辆起步时，由于起步阻力很大而不能立刻同步起动，所以，驱动电机主轴1突然的快速转动，只能使内阻较小的首先转动。驱动电机主轴1转动，带动超越离合器主动件12-1旋转，对插在超越离合器主动件上的绕簧13进行缠绕。随着驱动电机主轴1的转动，绕簧13经缠绕直径变小，螺距同时变小。即相当于将电机发出的能量储存在绕簧13内。驱动电机主轴1继续转动，所储存的能量越来越大，当其一旦大于泊车阻力后，绕簧13立即释放能量，带动绕簧输出轴套14转动，瞬间加大功率输出将力直接快速传递给终端输出轴10，车辆启动。在车辆向前行驶过程中，超越离合器的主动件与从动件处于分离状态，一直由绕簧13带动绕簧输出轴套14转动，柔性的传递功率。

倒车时，驱动电机主轴1反向转动，超越离合器主动件12-1和超越离合器从动件12-2由中介滚柱紧压在一起形成一整体相连而同步转动，继而带动驱动桥轴10旋转，车辆向后行驶。在此过程中，绕簧13不发挥任何作用。

值得注意的是，车辆启动瞬间，随着驱动电机主轴1的转动，绕簧13的直径和螺距一直处于变化过程中，导致绕簧的长度不断变化。绕簧长度的变化必然导致绕簧输出轴套14的左右移动。为此，使绕簧输出轴套14的另一端与终端输出轴10之间采用花键连接。花键连接的方式即为活动连接，如此，无论绕簧输出轴套14如何左右移动，均能与终端输出轴10相连。当然，为了实现绕簧输出轴套14与终端输出轴10之间的活动连接，本领域普通技术人员还容易地能想到采用普通键连接。这种情况下，可以在绕簧输出轴套14的端部外轴上固定键，在终端输出轴10上开设键槽。

本实施例中，绕簧输出轴套14、超越离合器主动件12-1和超越离合器从动件12-2组成中间过渡轴，通过它将驱动电机的初始旋转动能转化为绕簧13的缠绕变形储存能量。

本实施例中，电动机的最大输出功率能勉强把绕簧缠绕在超越离合器从动件的空芯外径上。此时电流读数为接近电动机峰值电流。同样，绕簧的最大抗缠绕变形能力和电动机的最大输出功率相匹配。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种电动汽车储能助力的方法，其特征在于采用弹簧将驱动电机主轴输出的能量储存，在驱动电机主轴和终端输出轴之间设置中间过渡轴；驱动电机主轴初始转动时，在中间过渡轴的作用下，能将弹簧收缩，然后弹簧释放能量，使终端输出轴快速旋转。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能助力的方法，其特征在于弹簧采用压簧，靠压簧被压缩储存的能量来驱动终端输出轴快速旋转。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车储能助力的方法，其特征在于弹簧采用绕簧，靠绕簧被缩小外径、增加圈数的形变方法储存的能量来驱动终端输出轴快速旋转。

4.一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于包括端盖、螺旋主轴、花键母、储能弹簧和内花键输出轴套；花键母与螺旋主轴的外螺旋相配合联接，储能弹簧的一端与花键母相连、另一端与内花键输出轴套相联；内花键输出轴套的一端与端盖相连、另一端连接终端输出轴；内花键输出轴套的中部呈空心腔结构，螺旋主轴、花键母、储能弹簧均位于内花键输出轴套的空心腔里。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于在端盖的中部位置设置轴承，轴承采用单列向心推力球轴承或单列圆锥滚子轴承。

6.根据权利要求4或5所述的一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于螺旋主轴的螺旋角为15o—60 o。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于与储能弹簧相连的内花键输出轴套内端面上设置超负载缓冲橡胶圈。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于在端盖的内端面上设置花键母回位缓冲橡胶圈。

9.一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于包括超越离合器、绕簧、绕簧输出轴套和终端输出轴，绕簧缠绕在绕簧输出轴套上，绕簧的一端与超越离合器主动件相连、另一端与绕簧输出轴套相连；绕簧输出轴套的一端与超越离合器从动件相连、另一端与终端输出轴活动相连。

10. 根据权利要求9所述的一种电动汽车储能助力缓冲器，其特征在于绕簧输出轴套的另一端与终端输出轴采用花键连接。