一种用于纯电动汽车的辅助动力装置的制作方法

本公开属于新能源汽车领域，具体涉及一种用于纯电动汽车的辅助动力装置。背景技术：1、纯电动汽车具有以下优点：1)零排放，纯电动汽车使用电能，行驶过程中不排放废气，对环境影响小；2)能源效率高，电机效率通常高于内燃机，这意味着它们在单位能量消耗下能行驶更远的距离；3)运行成本低，电力成本通常低于汽油，因此电动汽车的运行成本较低；4)静音性好，电机运行时比内燃机更安静，提供更好的乘坐舒适性；5)方便充电，只要有电源插座，电动汽车理论上可以在任何地方充电。但是纯电动汽车也具有以下缺点：1)续航里程有限，大多数电动汽车的续航里程不如传统燃油车，而且在寒冷天气或高速行驶时续航里程会减少，甚至会出现在半路抛锚的现象；2)相对于传统燃油汽车，容易发生火灾，目前纯电动汽车主要靠锂电池供电，而锂电池由于质量或使用问题会出现发热、甚至燃烧和爆炸的问题。寒冷天气续航里程减少，主要是由于电池活性下降导致，一般采取两种技术措施：第一种是选择热管理系统比较完整善的电池，虽能有效抑制电池活性的大幅下降，但还是要比常温天气的续航里程有较大的下降；第二种是出车前，使用车辆预热功能，让车辆和电池提前升温，电池活性没有大幅下降，但如果在外出期间室外泊车，仍然会造成续航里程有较大的下降。至于锂电池在海上或陆上长途运输，由于高温、甚至海上高湿、高盐环境下锂电池发热、燃烧甚至爆炸的主要原因包括内部短路、电解液反应、过充过放以及受到外界加热和碰撞等。为了预防锂电池发热和燃烧，纯电动汽车的电池组都设有电池管理系统。但是如果该系统出现故障，很可能会导致电池组失控，导致热失控，甚至燃烧、爆炸的发生。通常情况下，纯电动汽车中的锂电池不会因热失控的情况，导致严重的火灾，但在长时间暴晒高温、颠簸的海上或陆上长途运输路途中，由于一辆车的燃烧导致所有纯电动汽车车的剧烈燃烧以至运输船舶或货运车辆的严重损失，甚至威胁到人员的生命安全。目前也只能是采取专船专班，加强消防措施：准备大量的消防用水和专门用于扑灭锂电池起火的药剂，通过规划与防火毯建立隔离区等，在起火后尽量减少损失。技术实现思路1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。2、为此，本公开提供了一种用于纯电动汽车的辅助动力装置，本公开辅助动力装置包括由多个可以储能的涡卷弹簧及能够使涡卷弹簧陆续释能的执行和控制元件组成的弹力储能单元、变速器、发电电动机，可以实现大容量及长时间的储能和释能。当纯电动汽车准备通过海上长途运输前，为了避免锂电池热失控导致燃烧或爆炸，可以先把电池卸下，由上述辅助动力装置发电驱动汽车，上述辅助动力装置发电过程全程可控，彻底根除了长途运输过程锂电池带来的安全隐患。同时在寒冷季节，由于纯电动汽车续航里程大幅缩短，万一碰到汽车路上抛锚，可以启动上述辅助动力装置，驾驶汽车到附近的充(换)电站，为汽车电池充电。3、为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：4、本公开提供的一种用于纯电动汽车的辅助动力装置，包括弹力储能单元、变速器、发电电动机、铅酸电池单元、传感单元和控制单元；5、所述弹力储能单元，包括转轴和独立设置于所述转轴上的若干弹力储能模块，所述转轴与纯电动汽车的车架可转动地连接，所述转轴的一端通过电磁离合器与所述变速器的低速轴连接，各弹力储能模块均分别包括涡卷弹簧、外壳、制动器、传动套和定向超越离合器；所述定向超越离合器的内圈和外圈分别与所述转轴和所述传动套连接，所述外壳与所述车架固定连接且所述外壳具有中心通孔，所述传动套设置于所述外壳的中心通孔处，所述涡卷弹簧设置于所述外壳内，所述涡卷弹簧的内端与所述传动套固定连接、外端与所述外壳远离所述转轴的一端固定连接，所述制动器设置于所述外壳的中心通孔附近，用于控制所述传动套使其相对于所述外壳处于相对转动或止动状态，从而使所述涡卷弹簧处于储能状态或释能状态；6、所述发电电动机，具有端口a、b、c、d；端口a与所述变速器的高速轴机械连接，用于接入所述变速器输出的动力或为所述变速器提供动力；端口b通过动力线缆与所述铅酸电池单元连接，用于为所述铅酸电池单元供电；端口c通过动力线缆与充电桩连接，以为所述发电电动机供电，或者端口c通过动力线缆与纯电动汽车的发动机连接，用于为纯电动汽车供电；端口d通过控制线缆与所述控制单元连接；7、所述铅酸电池单元，通过制动线缆为所述制动器和所述电磁离合器供电，并通过动力线缆为所述控制单元供电；8、所述传感单元，用于采集所述转轴的转速，以及各弹力储能模块中所述传动套相对于所述外壳的转动圈数；9、所述控制单元，通过控制线缆与所述发电电动机、所述铅酸电池单元和所述传感单元连接，对其运行状态进行监控和显示，具体地：在储能作业时，接入充电桩为所述铅酸电池单元充电并使所述弹力储能单元处于满负荷储能；在释能作业时，根据驾驶员发出的驾驶指令对相应的弹力储能模块进行调控，使所述转轴的转速保持在目标转速，以为纯电动汽车的发动机提供稳定的动力，并用于处置突发情况，保证驾驶的安全性。10、在一些实施例中，所述弹力储能单元中设有3～15个所述弹力储能模块。11、在一些实施例中，所述涡卷弹簧的内圈缠绕在所述传动套上的圈数不得少于3圈，且所述涡卷弹簧贴在所述外壳内壁的圈数不得少于1圈。12、在一些实施例中，所述制动器采用电磁失电制动器、蝶式制动器或鼓式制动器。13、在一些实施例中，根据所述涡卷弹簧的工作圈数及所述发电电动机的额定转速对所述变速器进行选型，以满足启动纯电动汽车发动机的动力需求。14、在一些实施例中，所述传感单元包括转速传感器和若干码盘传感器，所述转速传感器用于采集所述转轴的转速，各码盘传感器分别设置在相应的一个弹力储能模块上，用于采集所述传动套相对于所述外壳的转动圈数。15、在一些实施例中，所述控制单元包括运行控制器以及与其连接的通讯接口和用户界面；所述用户界面用于输入驾驶指令并显示所述辅助动力装置的运行状态；所述运行控制器通过所述通讯接口与所述发电电动机、所述铅酸电池单元和所述传感单元连接，对其运行状态进行监控。16、在一些实施例中，储能作业时，首先将所述发电电动机接入充电桩为所述铅酸电池单元充电，所述控制单元通过所述铅酸电池单元脱开所述电磁离合器，并通过制动器使所有涡卷弹簧进入放松状态，然后所述控制单元通过所述铅酸电池单元闭合所述电磁离合器，启动所述发电电动机；所述发电电动机通过所述变速器转动所述转轴，所述转轴依次通过所述定向超越离合器和所述传动套拧紧所有涡卷弹簧；当涡卷弹簧缠绕在传动套上接近规定圈数时，所述控制单元先将所述发电电动机与充电桩断开，并制动发电电动机以降低其转速，再通过铅酸电池单元控制制动器，使传动套与外壳受涡卷弹簧的弹力作用产生相对转动的趋势被制止，从而实现弹力储能单元的满负荷储能。17、在一些实施例中，所述驾驶员发出的驾驶指令包括踏板信号，所述控制单元根据驾驶员发出的驾驶指令对相应的弹力储能模块进行调控，使所述转轴的转速保持在目标转速，具体包括：18、所述控制单元根据所述驾驶指令确定转轴的目标转速及当前参与释能的涡卷弹簧的数量；19、所述控制单元根据所述传感单元采集的所述传动套相对于所述外壳的转动圈数确定当前参与释能的涡卷弹簧，并向所述铅酸电池单元发出指令控制所述制动器动作以接入相应的涡卷弹簧；20、待涡卷弹簧接入后，所述控制单元根据所述传感单元采集的转轴的转速对转轴的转速变化做出判断，当判断转轴的转速低于或高于目标转速时，所述控制单元根据所述传感单元采集的所述传动套相对于所述外壳的转动圈数确定各涡卷弹簧的状态，向所述铅酸电池单元发出指令控制相应的制动器，增加或减少接入的涡卷弹簧，从而使转轴的转速保持在目标转速。21、在一些实施例中，所述突发情况包括所述转轴的转速超过设定的工作范围时，所述控制单元将通过所述铅酸电池单元控制所述电磁离合器使所述弹力储能单元与所述变速器脱开，同时通过所述铅酸电池单元为控制所有制动器，对各传动套进行制动。22、本公开具有以下特点及有益效果：23、本公开采用由多个涡卷弹簧储能和释能，通过加装执行和控制元件，使多个甚至数十个涡卷弹簧实现陆续释能，实现涡卷弹簧的长时间和较大功率的平稳释能。可以根据司机踩踏电门的力度和时长，由控制系统控制多个处于不同释能状态的涡卷弹簧释能并发电，以满足汽车加减速和平稳运行的需要。更重要的是避免了纯电动汽车在寒冷天气路上抛锚的情况；尤其在长途运输、特别是海上运输，通过运输前拆卸动力电池，靠辅助动力装置上船和下船，到岸后自行到动力电池安装地，从而提高了海上运输的安全性；当汽车行驶途中发现动力电池热失控时，通过采取立即抛掉动力电池，靠本公开的辅助动力装置离开危险地点方法，避免汽车损失。