專利名稱：混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，為一種混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，原油的價(jià)格不斷攀升，伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)汽車數(shù)量正以世 界上最快的速度增加。在這種汽車數(shù)量急劇增多的形勢(shì)下，混合動(dòng)力汽車以其燃油效率 高、尾氣排量低的優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛的關(guān)注。目前，先進(jìn)的混合動(dòng)力汽車的電子無(wú)級(jí)調(diào)速 系統(tǒng)多采用電子無(wú)級(jí)變速器，其核心裝置為行星齒輪結(jié)構(gòu)。行星齒輪結(jié)構(gòu)較好地解決了 發(fā)動(dòng)機(jī)功率分配以及驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩合成的問(wèn)題。然而，和所有機(jī)械齒輪一樣，行星齒輪存在
著傳輸損耗和齒輪噪音的缺點(diǎn)，而且必須人為定期地給齒輪施加潤(rùn)滑劑加以維護(hù)。為了 根本解決這種復(fù)合機(jī)械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的弊端， 一些研究人員采用了電氣聯(lián)結(jié)的方式來(lái)克服 這個(gè)問(wèn)題，其關(guān)鍵技術(shù)是使用一個(gè)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)功率分配，這種方式不需要行星齒 輪就能夠?qū)崿F(xiàn)引擎和電機(jī)之間的能量傳送。以雙轉(zhuǎn)子電機(jī)為核心的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)雖 然克服了行星齒輪所固有的弊端，同時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題這種系統(tǒng)中所采用的雙 轉(zhuǎn)子電機(jī)必須通過(guò)滑環(huán)和碳制電刷從轉(zhuǎn)子中獲取能量。眾所周知，滑環(huán)和碳制電刷將產(chǎn) 生額外的損耗，而且同樣需要定期維護(hù)。因此，研制開發(fā)一種既不需要行星齒輪機(jī)械結(jié) 構(gòu)，又不采用滑環(huán)和炭制電刷，而且高效率、控制方便、運(yùn)行穩(wěn)定的新型電子無(wú)級(jí)調(diào)速 系統(tǒng)成為目前混合動(dòng)力汽車的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有混合動(dòng)力汽車的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的行星齒輪存 在傳輸損耗和齒輪噪音的缺點(diǎn)，而且必須定期維護(hù)；為克服復(fù)合機(jī)械結(jié)構(gòu)弊端而采用的 有電刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)會(huì)產(chǎn)生額外的損耗，而且同樣需要定期維護(hù)；需要一種克服現(xiàn)有電子 無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)弊端，能夠高效率、控制方便、運(yùn)行穩(wěn)定的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、驅(qū)
動(dòng)電機(jī)、主減速器和驅(qū)動(dòng)車輪，還包括雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)、電功率動(dòng)力模塊、蓄電池 動(dòng)力模塊和中央控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器連接雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)，電功率動(dòng)力模 塊、蓄電池動(dòng)力模塊并聯(lián)在雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間，驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)主減速器 連接驅(qū)動(dòng)車輪，中央控制單元分別與發(fā)動(dòng)機(jī)、電功率動(dòng)力模塊、蓄電池動(dòng)力模塊、驅(qū)動(dòng)
電機(jī)相連；其中雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)由杯形轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子繞組、外定子繞組組成，發(fā)動(dòng) 機(jī)的功率分配到內(nèi)定子繞組和外定子繞組，內(nèi)定子繞組連接蓄電池動(dòng)力模塊，外定子繞 組連接電功率動(dòng)力模塊。
其中，電功率動(dòng)力模塊向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸送外定子繞組的電功率，蓄電池模塊包括電池 組，向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸送化學(xué)能動(dòng)力并存儲(chǔ)輸入的電功率。
本發(fā)明電功率動(dòng)力模塊包括整流器、第一逆變器和功率開關(guān)，整流器和第一逆變器 串聯(lián)，再與功率開關(guān)并聯(lián)在外定子繞組與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間，中央控制單元連接第一逆變器 和功率開關(guān)。蓄電池模塊由電池組、第二逆變器和第三逆變器串聯(lián)組成，電池組通過(guò)第 二逆變器連接內(nèi)定子繞組，通過(guò)第三逆變器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)；電池組、第二逆變器和第三 逆變器分別與中央控制單元相連，電池組可經(jīng)由第二逆變器和第三逆變器存儲(chǔ)或輸出電 能。
本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電機(jī)可采用普通感應(yīng)電機(jī)或雙繞組感應(yīng)電機(jī)或永磁同步電機(jī)或其它可調(diào) 速電機(jī)。
工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)的杯形轉(zhuǎn)子以角速度"J定轉(zhuǎn)，通過(guò)電磁耦 合作用，內(nèi)定子繞組和外定子繞組共同獲得一個(gè)總的電功率尸e，該電功率尸e將分為二 部分， 一部分由內(nèi)定子繞組傳輸?shù)叫铍姵啬K，以化學(xué)功率的形式儲(chǔ)存于電池組中，稱 為化學(xué)功率流；另一部分以電功率的形式，由外定子繞組、電功率動(dòng)力模塊傳遞到驅(qū)動(dòng) 電機(jī)，稱為電功率流。將電功率尸e分配到內(nèi)定子繞組和外定子繞組，可分配內(nèi)定子繞 組和外定子繞組功率相等或選擇其它的合理比例；所述化學(xué)功率流和電功率流的分配， 可根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求，由中央控制單元通過(guò)與內(nèi)定子繞組相連接的蓄電池動(dòng)力模塊的 第二逆變器，以及與外定子繞組相連接的電功率動(dòng)力模塊來(lái)控制。其控制方法是因?yàn)?中央控制單元分別與發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，當(dāng)雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)提供的電功率尸e 超過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的功率時(shí)，中央控制單元控制蓄電池動(dòng)力模塊的電池組經(jīng)由第二逆 變器從內(nèi)定子繞組抽取能量，電功率,e超出的部分被分配到內(nèi)定子繞組，即化學(xué)功率 流，并以化學(xué)功率的形式儲(chǔ)存于電池組中，起到能量緩沖作用；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的電功率 尸e低于驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的功率時(shí)，中央控制單元控制電功率動(dòng)力模塊將發(fā)動(dòng)機(jī)提供的電 功率/fe全部輸送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電功率,e被全部分配到外定子繞組，同時(shí)蓄電池動(dòng)力模 塊的電池組經(jīng)由第三逆變器向驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的能量由電池組 提供的化學(xué)能以及外定子繞組提供的電功率共同組成。
本發(fā)明可以通過(guò)電功率動(dòng)力模塊使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式或通過(guò)蓄電池模塊使用純電 動(dòng)模式，還有多種混合動(dòng)力運(yùn)行模式，設(shè)車輛可以運(yùn)行在巡航基速Kw以下、巡航基速&
&、巡航基速&以上三種狀態(tài)，^<Tw且巡航基速^ Ks浙態(tài)對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)自然狀態(tài)下 的高效運(yùn)行區(qū)，也就是汽車處于巡航基速^ Ks浙態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不需要其它調(diào)節(jié)就處于 高效運(yùn)行區(qū)，各混合動(dòng)力運(yùn)行模式為
(1) 當(dāng)車輛運(yùn)行在巡航基速^以下模式時(shí)，速度較低，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率流經(jīng)過(guò) 外定子繞組、整流器、第一逆變器注入驅(qū)動(dòng)電機(jī)，中央控制單元通過(guò)控制第一逆變器的 頻率來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使汽車以給定速度運(yùn)行，同時(shí)，蓄電池動(dòng)力模塊在中央控制 單元的管理下也可向驅(qū)動(dòng)電機(jī)注入功率，實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力運(yùn)行；
(2) 當(dāng)車輛運(yùn)行在巡航基速^ 「"莫式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)本身已處于高效運(yùn)行區(qū)，為了 降低電功率動(dòng)力模塊的整流器及第一逆變器中，功率器件的高頻開關(guān)損耗和提高系統(tǒng)效 率，在中央控制單元的控制下，發(fā)動(dòng)機(jī)功率流經(jīng)過(guò)外定子繞組及功率開關(guān)直接注入驅(qū)動(dòng) 電機(jī)，中央控制單元根據(jù)給定轉(zhuǎn)速控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，該運(yùn)行模式可以使發(fā)動(dòng)機(jī)功率流直 接傳遞到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)，蓄電池動(dòng)力模塊在中央控制單元的管理下可向驅(qū)動(dòng)電機(jī)注入 功率，實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力運(yùn)行；
(3) 當(dāng)車輛運(yùn)行在巡航基速fe以上模式時(shí)，速度較高，為使發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行在高 效區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率流經(jīng)過(guò)外定子繞組、整流器、第一逆變器注入驅(qū)動(dòng)電機(jī)，中央控制單 元通過(guò)控制第一逆變器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使汽車以給定速度運(yùn)行，同時(shí)，蓄 電池動(dòng)力模塊在中央控制單元的管理下可向驅(qū)動(dòng)電機(jī)注入功率，實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力運(yùn)行。
這里，多種混合動(dòng)力模式與汽車的巡航速度有聯(lián)系，為了提高調(diào)速系統(tǒng)的效率，不 同的巡航速度對(duì)應(yīng)不同的模式，主要是為保持發(fā)動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在高效區(qū)，同時(shí)減少不必 要的損耗。在&以下模式時(shí)，或&以上模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率流不經(jīng)過(guò)外定子繞組及功率 開關(guān)直接注入驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，帶動(dòng)雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)的表面貼有 永磁體的杯形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而在內(nèi)、外定子繞組感應(yīng)出具有一定頻率的電壓；發(fā)動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速越高，內(nèi)、外定子繞組中電壓的頻率越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，內(nèi)、外定子繞組中 電壓的頻率越低，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速由定子繞組電壓的頻率決定，定子繞組電壓的 頻率高，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高，汽車速度高，反之亦然。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高效區(qū)的轉(zhuǎn)速是一 定的，則對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速也是一定的，想要保持發(fā)動(dòng)機(jī)的高效運(yùn)行同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同的 巡航速度，就需要加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，本發(fā)明在電功率動(dòng)力模塊設(shè)計(jì)了第一逆變器，通過(guò) 控制第一逆變器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)行區(qū)下不同的汽車行駛 速度。而當(dāng)汽車的巡航速度處于發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)行區(qū)對(duì)應(yīng)的速度范圍時(shí)，此時(shí)不需要第一 逆變器的調(diào)節(jié)，為了降低整流器及第一逆變器中功率器件的高頻開關(guān)損耗和提高系統(tǒng)效 率，讓功率開關(guān)開通，第一逆變器停止工作，外定子繞組中感應(yīng)的電壓就會(huì)直接施加在
驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)。因此，本發(fā)明為了保持行駛過(guò)程 中發(fā)動(dòng)機(jī)總是運(yùn)行在高效區(qū)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度低于和巡航基速^對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 以及高于和巡航基速l對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷，能量流通路徑為整流器 至第一逆變器至驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)控制第一逆變器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)汽車的速度；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn) 行速度介于和巡航基速Kw對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及和巡航基速^對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之 間時(shí)，能量流通路徑為直接經(jīng)過(guò)功率開關(guān)至驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由此保持發(fā)動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在高效 區(qū)，同時(shí)使得汽車運(yùn)行在需要的巡航速區(qū)，而且有效降低了第一逆變器功率器件的開關(guān) 損耗，從而整車效率大大氣高。
本發(fā)明既取消了原行星齒輪變速器及炭質(zhì)電刷、滑環(huán)等機(jī)械結(jié)構(gòu)，又可以使發(fā)動(dòng)機(jī) 一直工作在高效區(qū)域，從而使得整車效率顯著提高。使用雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)作為發(fā)動(dòng) 機(jī)的功率分配裝置，通過(guò)協(xié)調(diào)分配內(nèi)定子繞組以及外定子繞組功率，使得發(fā)動(dòng)機(jī)功率被 合理分配給驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電池組，從而實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)力源的協(xié)調(diào)運(yùn)行。
本發(fā)明具有燃油經(jīng)濟(jì)性好，尾氣排放低的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行模式多，適應(yīng)性好，由于采用 雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)作為功率分配裝置，有效解決了原行星齒輪變速器的傳輸損耗和齒 輪噪音等機(jī)械結(jié)構(gòu)所固有的弊端；而且，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用電氣聯(lián)接，可以更為合 理地布置整車結(jié)構(gòu)，增加有效利用空間，提高乘座舒適度；由于本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的獨(dú)特 性，由中央控制單元幫助調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的功率，不僅能通過(guò)功率分配充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)提 供的功率，而且汽車在各種行駛速度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)均能運(yùn)行在高效區(qū)，有效地提高了整車效率。


圖l為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l，本發(fā)明包括發(fā)動(dòng)機(jī)l、離合器2、雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)16、電功率動(dòng)力模
塊17、蓄電池動(dòng)力模塊18、驅(qū)動(dòng)電機(jī)12、主減速器13、驅(qū)動(dòng)車輪14和中央控制單元
15，發(fā)動(dòng)機(jī)1通過(guò)離合器2連接雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)16，電功率動(dòng)力模塊17、蓄電池動(dòng)
力模塊18并聯(lián)在雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)16與驅(qū)動(dòng)電機(jī)12之間，驅(qū)動(dòng)電機(jī)12經(jīng)主減速器
13連接驅(qū)動(dòng)車輪14，中央控制單元15分別與發(fā)動(dòng)機(jī)1、電功率動(dòng)力模塊17、蓄電池動(dòng)
力模塊18、驅(qū)動(dòng)電機(jī)12相連；其中雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)16由杯形轉(zhuǎn)子3、內(nèi)定子繞組
4、外定子繞組5組成，發(fā)動(dòng)機(jī)1的功率分配到內(nèi)定子繞組4和外定子繞組5，內(nèi)定子繞
組4連接蓄電池動(dòng)力模塊18，外定子繞組5連接電功率動(dòng)力模塊17，電功率動(dòng)力模塊 17向驅(qū)動(dòng)電機(jī)12輸送外定子繞組5的電功率，蓄電池模塊18包括電池組10，向驅(qū)動(dòng) 電機(jī)12輸送化學(xué)能動(dòng)力并存儲(chǔ)輸入的電功率。
電功率動(dòng)力模塊17包括整流器6、第一逆變器7和功率開關(guān)8，整流器6和第一逆 變器7串聯(lián)，再與功率開關(guān)8并聯(lián)在外定子繞組5與驅(qū)動(dòng)電機(jī)12之間，中央控制單元 15連接第一逆變器7和功率開關(guān)8。蓄電池模塊18由電池組10，第二逆變器9和第三 逆變器ll串聯(lián)組成，電池組10通過(guò)第二逆變器9連接內(nèi)定子繞組4，通過(guò)第三逆變器 11連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)12;電池組10、第二逆變器9和第三逆變器11分別與中央控制單元 15相連，電池組10可通過(guò)第二逆變器9和第三逆變器11存儲(chǔ)或輸出電能。驅(qū)動(dòng)電機(jī) 12可采用感應(yīng)電機(jī)或雙繞組感應(yīng)電機(jī)或永磁同步電機(jī)或其它可調(diào)速電機(jī)。
以一套基于雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)的混合動(dòng)力汽車的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)為例，發(fā)動(dòng)機(jī) 1經(jīng)離合器2與功率分配裝置雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)16相連，雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)16的 外定子繞組5和內(nèi)定子繞組4按1.5: l配置容量，整流器6采用二極管不控整流橋， 第一逆變器7、第二逆變器9、第三逆變器ll均采用IGBT為功率元件，功率開關(guān)8為 雙向晶閘管模塊，驅(qū)動(dòng)電機(jī)12為三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，中央控制單元15釆用DSP微處理器。
本發(fā)明的運(yùn)行模式包括
1) .啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)模式
電池組10提供功率流，經(jīng)過(guò)第二逆變器9傳遞至內(nèi)定子繞組4，離合器2結(jié)合，發(fā) 動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；
2) .純電動(dòng)模式
在啟動(dòng)或?qū)ε欧乓髧?yán)格的市區(qū)行駛時(shí)使用該模式。電池組10提供功率流，經(jīng)過(guò)第 三逆變器11傳遞至驅(qū)動(dòng)電機(jī)12，經(jīng)過(guò)主減速器13，驅(qū)動(dòng)車輪14驅(qū)動(dòng)車輛行駛；
3) 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式-
該種模式有三種情況，設(shè)車輛可以運(yùn)行在巡航基速Kw以下、巡航基速^/ K^、 巡航基速F^以上三種狀態(tài)，F(xiàn)w<^^，且巡航基速Fs/ ^2狀態(tài)對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)自然狀態(tài)下
的高效運(yùn)行區(qū)，也就是汽車處于巡航基速Fw F82狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不需要其它調(diào)節(jié)就處
于高效運(yùn)行區(qū)，三種情況分別如下
基速^以下發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率流路徑為發(fā)動(dòng)機(jī)1一離合器2 —外定子繞組5 —
整流器6—第一逆變器7 —驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 —主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14;
基速& 基速發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率流路徑為發(fā)動(dòng)機(jī)1一離合器2 —外定子繞組 5—功率開關(guān)8 —驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 —主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14;
基速&以上發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率流路徑為發(fā)動(dòng)機(jī)1一離合器2 —外定子繞組5 — 整流器6 —第一逆變器7 —驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 —主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14;
4) 混合驅(qū)動(dòng)模式
在加速行駛或爬坡行駛等需要較大功率時(shí)使用混合驅(qū)動(dòng)模式，該種模式有三種情況， 分別如下
基速^以下發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率流路徑有兩條 一是發(fā)動(dòng)機(jī)1一離合器2 —外定子
繞組5—整流器6—第一逆變器7 —驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 —主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14; 二是電池 組IO—第三逆變器ll一驅(qū)動(dòng)電機(jī)12—主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14;
基速& 基速發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率流路徑有兩條 一是發(fā)動(dòng)機(jī)1一離合器2 —外
定子繞組5 —功率開關(guān)8 —驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 —主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14; 二是電池組10— 第三逆變器ll一驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 —主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14;
基速^以上發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率流路徑有兩條 一是發(fā)動(dòng)機(jī)1一離合器2 —外定子
繞組5 —整流器6—第一逆變器7 —驅(qū)動(dòng)電機(jī)12—主減速器13—驅(qū)動(dòng)車輪14; 二是電池 組IO—第三逆變器ll一驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 —主減速器13 —驅(qū)動(dòng)車輪14;
5) 再生制動(dòng)模式-.
車輛減速或制動(dòng)時(shí)，車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能為電池組10充電。其能量傳遞路徑為驅(qū)
動(dòng)車輪14一主減速器13—驅(qū)動(dòng)電機(jī)12—第三逆變器ll一電池組10;發(fā)動(dòng)機(jī)1功率全部 分配給電池組10充電，其能量傳遞路徑為發(fā)動(dòng)機(jī)1一離合器2—內(nèi)定子繞組4一第二
逆變器9一電池組10;
6) 駐車發(fā)電模式
電池組10電量不足時(shí)，可由該種模式補(bǔ)充電池組能量。其功率流路徑為發(fā)動(dòng)機(jī)l
—離合器2 —內(nèi)定子繞組4一第二逆變器9一電池組10。
本發(fā)明的特征是取消了行星齒輪變速器等機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用雙定子永磁電機(jī)作為功率 分配裝置，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面， 一方面，在實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速的 同時(shí)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在高效區(qū)，而且，當(dāng)車輛的行使速度在巡航基速Kw與巡 航基速^之間時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)雙定子永磁電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的能量直接傳遞，有效 地降低了不同形式能量間的轉(zhuǎn)換損失以及功率變換器的電損耗；另一方面，由于雙定子 永磁電機(jī)有內(nèi)定子繞組及外定子繞組兩套定子繞組，故可以將多余的發(fā)動(dòng)機(jī)能量經(jīng)由內(nèi) 定子繞組儲(chǔ)存到電池組等儲(chǔ)能元件里，在必要的模式條件下再釋放出補(bǔ)充驅(qū)動(dòng)電機(jī)能量 的不足，因而可進(jìn)一步提高整車效率。
權(quán)利要求
1、混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、離合器(2)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)、主減速器(13)和驅(qū)動(dòng)車輪(14)，其特征是還包括雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)(16)、電功率動(dòng)力模塊(17)、蓄電池動(dòng)力模塊(18)和中央控制單元(15)，發(fā)動(dòng)機(jī)(1)通過(guò)離合器(2)連接雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)(16)，電功率動(dòng)力模塊(17)、蓄電池動(dòng)力模塊(18)并聯(lián)在雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)(16)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)之間，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)經(jīng)主減速器(13)連接驅(qū)動(dòng)車輪(14)，中央控制單元(15)分別與發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、電功率動(dòng)力模塊(17)、蓄電池動(dòng)力模塊(18)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)相連；其中雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)(16)由杯形轉(zhuǎn)子(3)、內(nèi)定子繞組(4)、外定子繞組(5)組成，發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的功率分配到內(nèi)定子繞組(4)和外定子繞組(5)，內(nèi)定子繞組(4)連接蓄電池動(dòng)力模塊(18)，外定子繞組(5)連接電功率動(dòng)力模塊(17)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，其特征是電功率動(dòng)力 模塊(17)包括整流器(6)、第一逆變器(7)和功率開關(guān)(8)，整流器(6)和第一逆變 器(7)串聯(lián)，再與功率開關(guān)(8)并聯(lián)在外定子繞組(5)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)之間，中央 控制單元(15)連接第一逆變器(7)和功率開關(guān)(8)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，其特征是蓄電池 模塊(18)由電池組(10)、第二逆變器(9)和第三逆變器(11)串聯(lián)組成，電池組(10) 通過(guò)第二逆變器(9)連接內(nèi)定子繞組(4)，通過(guò)第三逆變器(11)連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12); 電池組(10)、第二逆變器(9)和第三逆變器(11)分別與中央控制單元(15)相連，電 池組(10)經(jīng)由第二逆變器(9)和第三逆變器(11)存儲(chǔ)或輸出電能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，其特征是驅(qū)動(dòng)電 機(jī)(12)為普通感應(yīng)電機(jī)或雙繞組感應(yīng)電機(jī)或永磁同步電機(jī)或其它可調(diào)速電機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，其特征是驅(qū)動(dòng)電機(jī)U2) 為普通感應(yīng)電機(jī)或雙繞組感應(yīng)電機(jī)或永磁同步電機(jī)或其它可調(diào)速電機(jī)。
全文摘要
混合動(dòng)力汽車電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)、電功率動(dòng)力模塊、蓄電池動(dòng)力模塊、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主減速器、驅(qū)動(dòng)車輪和中央控制單元。本發(fā)明燃油經(jīng)濟(jì)性好，尾氣排放低，運(yùn)行模式多，適應(yīng)性好，由于采用雙定子永磁無(wú)刷電機(jī)作為功率分配裝置，有效解決了原行星齒輪變速器的傳輸損耗和齒輪噪音等機(jī)械結(jié)構(gòu)所固有的弊端；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用電氣聯(lián)接，可以合理的布置整車結(jié)構(gòu)，有效利用空間，提高乘座舒適度；由于本發(fā)明系統(tǒng)由中央控制單元幫助調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的功率，不僅能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率，而且汽車在各種巡航模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)均能運(yùn)行在高效區(qū)，有效地提高了整車效率。
文檔編號(hào)B60K6/543GK101380889SQ200810154898
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者英 樊, 王玉彬, 明 程, 鄒國(guó)棠 申請(qǐng)人:東南大學(xué)