CN108790936A - 一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法 - Google Patents
一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108790936A CN108790936A CN201710297562.0A CN201710297562A CN108790936A CN 108790936 A CN108790936 A CN 108790936A CN 201710297562 A CN201710297562 A CN 201710297562A CN 108790936 A CN108790936 A CN 108790936A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotor
- drive system
- winding
- electric vehicle
- power coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
- B60K17/06—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing
- B60K17/08—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing of mechanical type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
本申请公开了一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法,涉及汽车技术领域。为解决现有技术中电动汽车的驱动系统的效率低、续航里程短、体积和质量大、成本高的问题而发明。本申请动力耦合驱动系统包括:壳体;双转子电机组件,包括定子、外转子、内转子、内绕组和外绕组;行星减速器组件,包括太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架,行星架与壳体转动连接,行星轮的转轴与行星架连接,行星轮位于内齿圈与太阳轮之间,且分别与内齿圈与太阳轮啮合,太阳轮的转轴与内转子连接,内齿圈与外转子沿轴向连接;锁止器组件,锁止器组件包括可锁止外转子的外转子锁止器和可锁止内转子的内转子锁止器。本申请动力耦合驱动系统可用于驱动电动汽车的车轮旋转。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域,尤其涉及一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法。
背景技术
相比于传统汽车,电动汽车是以动力电池、电机、控制系统所组成的驱动系统来驱动车轮行驶的,因其具有节能、环保、经济等优点,而逐渐受到人们的青睐。
驱动系统中,电机的额定参数决定了整车的动力性能,为了满足车辆对加速时间、爬坡及最高车速等动力性能的要求,电机的额定转矩及额定功率应较大,然而,电动汽车在常用工况(即在城市频繁启停或在高速公路匀速高速行驶)下所需的转矩和功率又较小,远小于电机的额定转矩及额定功率,众所周知,电机的高效区主要集中于额定功率附近,因此,电动汽车的常用工况并不在电机的高效区,而是在效率较低的地方,这就导致了汽车的续航里程底下。
为了解决上述问题,示例的,图1和图2所示为现有技术中的一种电动汽车的多电机并联驱动系统,参见图1和图2,包括花键轴01、串连于花键轴上的电机(02,03,04和05)以及多电机控制器06,每个电机均可独立将动力传给花键轴01,并由花键轴01将动力输出,多电机控制器06用于根据汽车加速踏板a、制动踏板b以及整车控制器信号c,判断车辆对功率的需求,以负责调度多个电机中进入工作的数量,从而提高了驱动系统在综合工况下的效率,延长了汽车的续航里程。
但是,由于图1中的多个电机相互独立,壳体、端盖、端部绕组等部件均不共用,因此系统的轴向长度较大,体积和重量较大,系统集成度较低,成本较高。
又示例的,图3所示为现有技术中的一种双电机多模式动力耦合驱动系统,参见图3,包括:同轴布置的主驱动电机001和辅助驱动电机002,主驱动电机001包括绕组0011、齿圈转子0012、太阳轮0013、行星轮0014和行星架0015,绕组0011设置于齿圈转子0012外,齿圈转子0012包括齿圈00121以及设置于齿圈00121外的转子00122,辅助驱动电机002的输出轴与太阳轮0013固定。由此,在主驱动电机001通电时,齿圈转子0012旋转,带动行星轮0014旋转,并由行星架0015将低速低转矩动力输出;在辅助驱动电机002通电时,太阳轮0013旋转,带动行星轮0014旋转,并由行星架0015将高速低转矩动力输出;在主驱动电机001和辅助驱动电机002同时通电时,齿圈转子0012和太阳轮0013同时旋转,带动行星轮0014高速旋转,并由行星架0015将高速高转矩动力输出。由此,可通过此三种驱动模式,达到提高驱动系统在综合工况下的效率的目的。
但是,由于主驱动电机001中的转子00122设置于齿圈00121外,因此转子00122的内径大于齿圈00121的外径,这就导致主驱动电机001的外径较大,占用整车的安装空间较大,很难满足动力传动系统的安装空间限制。同时,由于主驱动电机001和辅助驱动电机002独立布置,两者需设置独立线缆及冷却装置,这样就降低了驱动系统的集成度,增加了驱动系统的质量、体积和成本。
发明内容
本申请的实施例提供一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法,能够有效提高驱动系统的综合工况效率,延长续航里程,增大系统的集成度,降低系统的质量、体积和成本。
为达到上述目的,本申请的实施例采用如下技术方案:
第一方面,本申请实施例提供一种动力耦合驱动系统,包括:
壳体;
双转子电机组件,所述双转子电机组件设置于所述壳体内,所述双转子电机组件包括定子、外转子和内转子,所述定子相对于所述壳体固定,所述外转子和内转子可分别相对于所述壳体转动,所述定子上设有内绕组和外绕组,当所述内绕组通电时,所述内绕组产生的电磁力矩可带动所述内转子转动,当所述外绕组通电时,所述外绕组产生的电磁力矩可带动所述外转子转动;
行星减速器组件,所述行星减速器组件与所述双转子电机组件沿轴向连接,所述行星减速器组件包括太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架,所述行星架与所述壳体转动连接,所述行星轮的转轴与所述行星架连接,所述行星轮位于所述内齿圈与所述太阳轮之间,且分别与所述内齿圈与所述太阳轮啮合,所述太阳轮的转轴与所述内转子连接,所述内齿圈与所述外转子沿轴向连接;
锁止器组件,所述锁止器组件包括外转子锁止器和内转子锁止器,所述外转子锁止器可将所述外转子锁止,所述内转子锁止器可将所述内转子锁止。
与现有技术相比,本申请实施例提供的动力耦合驱动系统具有如下优点:由于双转子电机组件中的内转子和外转子可分别带动行星减速器组件中的行星架旋转,也可耦合带动行星架旋转,由此可根据不同工况,选择不同的驱动模式,以保证驱动系统始终工作于高效区,从而提高了车辆在综合工况下的效率,延长了续航里程。而且,由于双转子电机组件中的外转子并非设置于行星减速器组件的齿圈外,而是沿轴向与内齿圈连接,因此电机的径向尺寸比现有技术小,占用整车的安装空间较小,便于布置。同时,由于本申请方案只采用了一个电机,在一个电机内集成两个转子,分别用于驱动内齿圈和太阳轮,集成度高,只需设置一套线缆及冷却装置,整个系统的体积和质量较小,成本较低。
结合第一方面,在第一方面的第一种可能实现的方式中,当所述内绕组不通电且内转子相对于内绕组转动时,所述内转子可切割所述内绕组产生的磁力线,使所述内绕组发电,当所述外绕组不通电且外转子相对于外绕组转动时,所述外转子可切割所述外绕组的磁力线,使所述外绕组发电。由此,在通过内转子单独驱动车辆行驶时,外转子锁止器将外转子锁止,若车辆制动,则内绕组断电,汽车因惯性而继续向前移动,此时车辆的动能将通过行星架传递给行星轮,并通过行星轮传递给太阳轮,并由太阳轮驱动内转子转动,以切割内绕组产生的磁力线,使内绕组发电;在通过外转子单独驱动车辆行驶时,内转子锁止器将内转子锁止,若车辆制动,则外绕组断电,汽车因惯性而继续向前移动,此时车辆的动能将通过行星架传递给行星轮,并通过行星轮传递给太阳轮,并由太阳轮驱动外转子转动,以切割外绕组产生的磁力线,使外绕组发电。其中,由内绕组或外绕组产生的电能可以储存至如蓄电池、超级电容和超高速飞轮等储存装置内,以便于再次利用,从而延长了汽车的续驶里程。
结合第一方面及第一方面的第一种可能实现的方式,在第一方面的第二种可能实现的方式中,所述壳体内设有隔磁安装架,所述定子安装于所述隔磁安装架内,所述隔磁安装架用于隔离所述内绕组产生的磁场和所述外绕组产生的磁场。由此,避免内绕组产生的磁场与外绕组产生的磁场之间产生干扰。
结合第一方面及第一方面的第一种可能实现的方式,在第一方面的第三种可能实现的方式中,所述行星架与所述壳体通过轴承连接,所述外转子与所述壳体通过轴承连接,所述内转子与所述壳体通过轴承连接。通过轴承转动连接后的两个部件之间的摩擦系数较低,在频繁的相对转动过程中,磨损较小,回转精度较高。
结合第一方面及第一方面的第一种可能实现的方式,在第一方面的第四种可能实现的方式中,所述行星轮为多个,多个所述行星轮围绕所述太阳轮均匀设置。这样,可将转动力及转动力矩通过多个行星轮均匀传递至行星架上,以增大行星架相对于壳体转动的平稳性及可靠性。
结合第一方面及第一方面的第一种可能实现的方式,在第一方面的第五种可能实现的方式中,所述定子位于所述外转子和所述内转子之间,所述内绕组设置于所述定子靠近所述内转子的一侧,所述外绕组设置于所述定子靠近所述外转子的一侧。由此,内转子和内绕组构成内转子电机,外转子和外绕组构成外转子电机,且内转子电机设置于外转子电机内的定子内,从而有效利用了外转子电机原本浪费的空间,使双转子电机组件的结构更紧凑,从而进一步节省了空间,提高了驱动系统的集成度。
第二方面,本申请提供一种电动汽车,所述电动汽车包括如上任一技术方案所述的动力耦合驱动系统,所述动力耦合驱动系统的行星架与电动汽车的车轮传动连接,用于驱动车轮转动。
本申请实施例提供的电动汽车,动力耦合驱动系统用于驱动车轮转动,相比于现有技术,电动汽车中的动力耦合驱动系统具有如下优点:由于双转子电机组件中的内转子和外转子可分别带动行星减速器组件中的行星架旋转,也可联合带动行星架旋转,由此可根据不同工况,选择不同的驱动模式,以保证驱动系统始终工作于高效区,从而提高了车辆在综合工况下的效率,延长了续航里程。并且由于双转子电机组件中的外转子并非设置于行星减速器组件的齿圈外,而是沿轴向与内齿圈连接,因此电机的径向尺寸比现有技术小,占用整车的安装空间较小,便于布置。同时,由于本申请方案只采用了一个电机,在一个电机内集成两个转子,分别用于驱动内齿圈和太阳轮,集成度高,只需设置一套线缆及冷却装置,整个系统的体积和质量较小,成本较低。由此,提高了电动汽车的综合工况效率,延长了电动汽车的续航里程,减小了电动汽车的质量和体积,降低了电动汽车的制作成本。
结合第二方面,在第二方面的第一种可能的实现方式中,所述电动汽车包括四组所述动力耦合驱动系统,四组所述动力耦合驱动系统与电动汽车的四个车轮一一对应传动连接。由此,可简化电动汽车的传动系统,提高传动效率,且每个动力耦合驱动系统均可对与其连接的车轮进行制动能量回收,从而大大延长了电动汽车的续驶里程。且各车轮的驱动力可根据汽车行驶状态进行实时控制,从而实现了汽车底盘系统的电子化和主动化。
结合第二方面,在第二方面的第二种可能的实现方式中,所述电动汽车包括三组所述动力耦合驱动系统,一组所述动力耦合驱动系统的行星架通过差速器与电动汽车的两个前轮传动连接,其余两组所述动力耦合驱动系统的行星架分别与所述电动汽车的两个后轮传动连接。这样,通过差速器实现由一组动力耦合驱动系统带动两个前轮以相同或不同转速转动,从而减少电动汽车中动力耦合驱动系统的设置数量,节省了电动汽车的成本。
第三方面,本申请提供一种对如上任一技术方案所述的动力耦合驱动系统的控制方法,包括以下步骤:
根据不同的运行工况,通过控制双转子电机组件中内绕组和外绕组的通电状态,以及外转子锁止器和内转子锁止器的锁止和解锁状态,以控制动力耦合驱动系统运行于不同的工作模式。
本申请实施例提供的控制方法,根据不同的运行工况,通过控制双转子电机组件中内绕组和外绕组的通电状态,以及外转子锁止器和内转子锁止器的锁止和解锁状态,以控制动力耦合驱动系统运行于不同的工作模式,从而使动力耦合驱动系统始终工作于高效区,以提高电动汽车在综合工况下的效率,延长了续航里程。
结合第三方面,在第三方面的第一种可能的实现方式中,所述控制方法包括以下步骤:
当需要进入低速低负荷工况时,控制所述内转子锁止器锁止、外转子锁止器解锁,并控制所述外绕组通电、内绕组不通电;
当需要进入高速低负荷工况时,控制所述内转子锁止器解锁、外转子锁止器锁止,并控制所述外绕组不通电、内绕组通电;
当需要进入加速或高负荷工况时,控制所述内转子锁止器解锁、外转子锁止器解锁,并控制所述外绕组通电、内绕组通电。
附图说明
下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术的一种电动汽车的多电机并联驱动系统的结构示意图;
图2为图1所示电动汽车的多电机并联驱动系统中多电机控制器的控制流程图;
图3为现有技术的一种双电机多模式动力耦合驱动系统的结构示意图;
图4为本申请实施例动力耦合驱动系统的一种结构示意图;
图5为本申请实施例动力耦合驱动系统的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述,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申请的限制。
参见图4或图5。本实施例中的动力耦合驱动系统,包括:
壳体1;
双转子电机组件2,所述双转子电机组件2设置于所述壳体1内,所述双转子电机组件2包括定子21、外转子22和内转子23,所述定子21相对于所述壳体1固定,所述外转子22和内转子23可分别相对于所述壳体1转动,所述定子21上设有内绕组24和外绕组25,当所述内绕组24通电时,所述内绕组24产生的电磁力矩可带动所述内转子23转动,当所述外绕组25通电时,所述外绕组25产生的电磁力矩可带动所述外转子22转动;
行星减速器组件3,所述行星减速器组件3与所述双转子电机组件2沿轴向连接,所述行星减速器组件3包括太阳轮31、行星轮32、内齿圈33和行星架34,所述行星架34与所述壳体1转动连接,所述行星轮32的转轴与所述行星架34连接,所述行星轮32位于所述内齿圈33与所述太阳轮31之间,且分别与所述内齿圈33与所述太阳轮31啮合,所述太阳轮31的转轴与所述内转子23连接,所述内齿圈33与所述外转子22沿轴向连接;
锁止器组件4,所述锁止器组件4包括外转子锁止器41和内转子锁止器42,所述外转子锁止器41可将所述外转子22锁止,所述内转子锁止器42可将所述内转子23锁止。
与现有技术相比,本申请实施例提供的动力耦合驱动系统具有如下优点:由于双转子电机组件2中的内转子23和外转子22可分别带动行星减速器组件3中的行星架34旋转,也可耦合带动行星架34旋转,由此可根据不同工况,选择不同的驱动模式,以保证驱动系统始终工作于高效区,从而提高了车辆在综合工况下的效率,延长了续航里程。而且,由于双转子电机组件2中的外转子22并非设置于行星减速器组件3的齿圈外,而是沿轴向与内齿圈33连接,因此电机的径向尺寸比现有技术小,占用整车的安装空间较小,便于布置。同时,由于本申请方案只采用了一个电机,在一个电机内集成两个转子,分别用于驱动内齿圈33和太阳轮31,集成度高,只需设置一套线缆及冷却装置,整个系统的体积和质量较小,成本较低。
在上述实施例中,壳体1可以为圆柱状壳体、方柱状壳体或棱柱状壳体,在此不做具体限定。
其中,行星减速器组件3内的行星轮32数量可以为一个或多个,在此不做具体限定。
为了回收汽车在减速制动时释放出的多余能量,并转换成电能再次利用,以进一步延长汽车的续航里程,可选的,当内绕组24不通电且内转子23相对于内绕组24转动时,内转子23可切割内绕组24产生的磁力线,使内绕组24发电,当外绕组25不通电且外转子22相对于外绕组25转动时,外转子22可切割外绕组25的磁力线,使外绕组25发电。由此可知,在通过内转子23单独驱动车辆行驶时,外转子锁止器41将外转子22锁止,若车辆制动,则内绕组24断电,汽车因惯性而继续向前移动,此时车辆的动能将通过行星架34传递给行星轮32,并通过行星轮32传递给太阳轮31,并由太阳轮31驱动内转子23转动,以切割内绕组24产生的磁力线,使内绕组24发电;在通过外转子22单独驱动车辆行驶时,内转子锁止器42将内转子23锁止,若车辆制动,则外绕组25断电,汽车因惯性而继续向前移动,此时车辆的动能将通过行星架34传递给行星轮32,并通过行星轮32传递给太阳轮31,并由太阳轮31驱动外转子22转动,以切割外绕组25产生的磁力线,使外绕组25发电。其中,由内绕组24或外绕组25产生的电能可以储存至如蓄电池、超级电容和超高速飞轮等储存装置内,以便于再次利用,从而延长了汽车的续驶里程。
为了避免内绕组24产生的磁场与外绕组25产生的磁场之间产生干扰,可选的,如图4或图5所示,壳体1内设有隔磁安装架5,定子21安装于隔磁安装架5内,隔磁安装架5用于隔离内绕组24产生的磁场和外绕组25产生的磁场,由此避免内绕组24产生的磁场与外绕组25产生的磁场之间产生干扰。
可选的,在图5所示的实施例中,行星架34与壳体1之间、外转子22与壳体1之间以及内转子23与壳体1之间通过轴承转动连接,通过轴承转动连接后的两个部件之间的摩擦系数较低,在频繁的相对转动过程中,磨损较小,回转精度较高。
其中,轴承可以是滚针轴承、调心球轴承或调心滚子轴承等等,在此不做具体限定。
可选的,行星轮32为多个,多个行星轮32围绕太阳轮31均匀设置。由此在外转子22和/或内转子23转动时,可将转动力及转动力矩通过多个行星轮32均匀传递至行星架34上,以增大行星架34相对于壳体1转动的平稳性及可靠性。
其中,行星轮32的数量可以为两个、三个、四个等等,在此不做具体限定。
可选的,如图4或图5所示,定子21位于外转子22和内转子23之间,内绕组24设置于定子21靠近内转子23的一侧,外绕组25设置于定子21靠近外转子22的一侧。由此,内转子23和内绕组24构成内转子电机,外转子22和外绕组25构成外转子电机,且内转子电机设置于外转子电机内的定子21内,从而有效利用了外转子电机原本浪费的空间,使双转子电机组件2的结构更紧凑,从而进一步节省了空间,提高了驱动系统的集成度。
本申请还提供了一种电动汽车,所述电动汽车包括如上任一技术方案所述的动力耦合驱动系统,所述动力耦合驱动系统的行星架与电动汽车的车轮传动连接,用于驱动车轮转动。
本申请实施例提供的电动汽车,动力耦合驱动系统用于驱动车轮转动,相比于现有技术,电动汽车中的动力耦合驱动系统具有如下优点:由于双转子电机组件中的内转子和外转子可分别带动行星减速器组件中的行星架旋转,也可联合带动行星架旋转,由此可根据不同工况,选择不同的驱动模式,以保证驱动系统始终工作于高效区,从而提高了车辆在综合工况下的效率,延长了续航里程。并且由于双转子电机组件中的外转子并非设置于行星减速器组件的齿圈外,而是沿轴向与内齿圈连接,因此电机的径向尺寸比现有技术小,占用整车的安装空间较小,便于布置。同时,由于本申请方案只采用了一个电机,在一个电机内集成两个转子,分别用于驱动内齿圈和太阳轮,集成度高,只需设置一套线缆及冷却装置,整个系统的体积和质量较小,成本较低。由此,提高了电动汽车的综合工况效率,延长了电动汽车的续航里程,减小了电动汽车的质量和体积,降低了电动汽车的制作成本。
在上述实施例中,可以通过一组动力耦合驱动系统集中驱动电动汽车的四个车轮旋转,也可以通过多个动力耦合驱动系统分布驱动四个车轮旋转,在此不做具体限定。
可选的,电动汽车包括四组动力耦合驱动系统,四组动力耦合驱动系统与电动汽车的四个车轮一一对应传动连接。由此通过四组动力耦合驱动系统分别驱动四个车轮旋转,可简化电动汽车的传动系统,提高传动效率,且每个动力耦合驱动系统均可对与其连接的车轮进行制动能量回收,与采用一组动力耦合驱动系统驱动的电动汽车相比,其能量回收效率也获得显著增加,从而大大延长了电动汽车的续驶里程。同时,现代汽车驱动系统布置分为前驱动、后驱动或全驱动,这三种驱动型式各有优缺点,而且对汽车行驶工况的适应性也不同,如前驱动轿车在高速转向时稳定性好,但在加速时或爬坡时,动力性受载荷转移的影响较大,而后驱动在这方面的性能优于前驱动车,而全轮驱动车的成本较高,由此,电动汽车在采用四组动力耦合驱动系统独立驱动后,汽车采用前驱动、后驱动或全轮驱动可根据汽车行驶工况由控制器进行实时控制与转换。且各车轮的驱动力可根据汽车行驶状态进行实时控制,从而实现了汽车底盘系统的电子化和主动化。
可选的,电动汽车包括三组动力耦合驱动系统,一组动力耦合驱动系统的行星架通过差速器与电动汽车的两个前轮传动连接,其余两组动力耦合驱动系统的行星架分别与电动汽车的两个后轮传动连接。由此,通过差速器实现由一组动力耦合驱动系统带动两个前轮以相同或不同转速转动,从而减少电动汽车中动力耦合驱动系统的设置数量,节省了电动汽车的成本。
本申请还提供了一种对如上任一技术方案所述的动力耦合驱动系统的控制方法,包括以下步骤:
根据不同的运行工况,通过控制双转子电机组件中内绕组和外绕组的通电状态,以及外转子锁止器和内转子锁止器的锁止和解锁状态,以控制动力耦合驱动系统运行于不同的工作模式。
本申请实施例提供的控制方法,根据不同的运行工况,通过控制双转子电机组件中内绕组和外绕组的通电状态,以及外转子锁止器和内转子锁止器的锁止和解锁状态,以控制动力耦合驱动系统运行于不同的工作模式,从而使动力耦合驱动系统始终工作于高效区,以提高电动汽车在综合工况下的效率,延长了续航里程。
具体的,在上述实施例中,控制方法可以包括以下步骤:
当需要进入低速低负荷工况时,控制内转子锁止器锁止、外转子锁止器解锁,并控制外绕组通电、内绕组不通电;
当需要进入高速低负荷工况时,控制内转子锁止器解锁、外转子锁止器锁止,并控制所述外绕组不通电、内绕组通电;
当需要进入加速或高负荷工况时,控制所述内转子锁止器解锁、外转子锁止器解锁,并控制所述外绕组通电、内绕组通电。
需要说明的是,在进入上述低速低负荷工况和高速低负荷工况时,内转子和外转子可回收电动汽车在减速制动时释放出的多余能量,并转换成电能再次利用,以进一步延长汽车的续航里程。
具体的,各工况与内绕组、内转子、内转子锁止器、外绕组、外转子及外转子锁止器的状态之间的对应关系记录在表1中。
表1
需要说明的是,在本申请实施例中,仅以上述表1为例进行说明,上述表1并不对本申请实施例构成限定。示例的,当需要进入低速低负荷工况时,也可以控制内转子锁止器解锁、外转子锁止器锁止,并控制所述外绕组不通电、内绕组通电,这主要根据车辆的具体工况的实际功率和转矩需求进行确定。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种动力耦合驱动系统,其特征在于,包括:
壳体;
双转子电机组件,所述双转子电机组件设置于所述壳体内,所述双转子电机组件包括定子、外转子和内转子,所述定子相对于所述壳体固定,所述外转子和内转子可分别相对于所述壳体转动,所述定子上设有内绕组和外绕组,当所述内绕组通电时,所述内绕组产生的电磁力矩可带动所述内转子转动,当所述外绕组通电时,所述外绕组产生的电磁力矩可带动所述外转子转动;
行星减速器组件,所述行星减速器组件与所述双转子电机组件沿轴向连接,所述行星减速器组件包括太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架,所述行星架与所述壳体转动连接,所述行星轮的转轴与所述行星架连接,所述行星轮位于所述内齿圈与所述太阳轮之间,且分别与所述内齿圈与所述太阳轮啮合,所述太阳轮的转轴与所述内转子连接,所述内齿圈与所述外转子沿轴向连接;
锁止器组件,所述锁止器组件包括外转子锁止器和内转子锁止器,所述外转子锁止器可将所述外转子锁止,所述内转子锁止器可将所述内转子锁止。
2.根据权利要求1所述的动力耦合驱动系统,其特征在于,当所述内绕组不通电且内转子相对于内绕组转动时,所述内转子可切割所述内绕组产生的磁力线,使所述内绕组发电,当所述外绕组不通电且外转子相对于外绕组转动时,所述外转子可切割所述外绕组的磁力线,使所述外绕组发电。
3.根据权利要求1或2所述的动力耦合驱动系统,其特征在于,所述壳体内设有隔磁安装架,所述定子安装于所述隔磁安装架内,所述隔磁安装架用于隔离所述内绕组产生的磁场和所述外绕组产生的磁场。
4.根据权利要求1或2所述的动力耦合驱动系统,其特征在于,所述行星架与所述壳体通过轴承连接,所述外转子与所述壳体通过轴承连接,所述内转子与所述壳体通过轴承连接。
5.根据权利要求1或2所述的动力耦合驱动系统,其特征在于,所述行星轮为多个,多个所述行星轮围绕所述太阳轮均匀设置。
6.根据权利要求1或2所述的动力耦合驱动系统,其特征在于,所述定子位于所述外转子和所述内转子之间,所述内绕组设置于所述定子靠近所述内转子的一侧,所述外绕组设置于所述定子靠近所述外转子的一侧。
7.一种电动汽车,其特征在于,所述电动汽车包括权利要求1~5中任一项所述的动力耦合驱动系统,所述动力耦合驱动系统的行星架与电动汽车的车轮传动连接,用于驱动车轮转动。
8.根据权利要求7所述的电动汽车,其特征在于,所述电动汽车包括四组所述动力耦合驱动系统,四组所述动力耦合驱动系统与电动汽车的四个车轮一一对应传动连接。
9.根据权利要求7所述的电动汽车,其特征在于,所述电动汽车包括三组所述动力耦合驱动系统,一组所述动力耦合驱动系统的行星架通过差速器与电动汽车的两个前轮传动连接,其余两组所述动力耦合驱动系统的行星架分别与所述电动汽车的两个后轮传动连接。
10.一种对权利要求1~6中任一项所述的动力耦合驱动系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
根据不同的运行工况,通过控制双转子电机组件中内绕组和外绕组的通电状态,以及外转子锁止器和内转子锁止器的锁止和解锁状态,以控制动力耦合驱动系统运行于不同的工作模式。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,包括以下步骤:
当需要进入低速低负荷工况时,控制所述内转子锁止器锁止、外转子锁止器解锁,并控制所述外绕组通电、内绕组不通电;
当需要进入高速低负荷工况时,控制所述内转子锁止器解锁、外转子锁止器锁止,并控制所述外绕组不通电、内绕组通电;
当需要进入加速或高负荷工况时,控制所述内转子锁止器解锁、外转子锁止器解锁,并控制所述外绕组通电、内绕组通电。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710297562.0A CN108790936A (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710297562.0A CN108790936A (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108790936A true CN108790936A (zh) | 2018-11-13 |
Family
ID=64053961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710297562.0A Pending CN108790936A (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108790936A (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110061591A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-26 | 李乐 | 一种转速比恒定的双转子电动机 |
CN111725945A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-09-29 | 湖南高精特电装备有限公司 | 一种内置式变速驱动装置及装备 |
CN112186998A (zh) * | 2020-08-19 | 2021-01-05 | 潍柴动力股份有限公司 | 基于双转子电机的驱动系统及驱动系统的控制方法 |
CN112622603A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-09 | 徐工集团工程机械股份有限公司 | 一种四轮独立驱动轮架可调姿车辆综合驱动系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94033508A (ru) * | 1994-09-14 | 1997-03-10 | И.Д. Сизов | Электропривод |
CN103241123A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-14 | 北京理工大学 | 城市公交车用混合动力传动装置 |
CN203251185U (zh) * | 2013-05-14 | 2013-10-23 | 上海中科深江电动车辆有限公司 | 电动汽车用双转子电机行星齿轮无级变速系统 |
CN103640470A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 用于车辆轮毂驱动的双转子电机结构及其动力传递模式 |
CN105024509A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-11-04 | 江苏大学 | 四轮驱动电动汽车的双转子轮毂电机及其动力传递方法 |
-
2017
- 2017-04-28 CN CN201710297562.0A patent/CN108790936A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94033508A (ru) * | 1994-09-14 | 1997-03-10 | И.Д. Сизов | Электропривод |
CN103241123A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-14 | 北京理工大学 | 城市公交车用混合动力传动装置 |
CN203251185U (zh) * | 2013-05-14 | 2013-10-23 | 上海中科深江电动车辆有限公司 | 电动汽车用双转子电机行星齿轮无级变速系统 |
CN103640470A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 用于车辆轮毂驱动的双转子电机结构及其动力传递模式 |
CN105024509A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-11-04 | 江苏大学 | 四轮驱动电动汽车的双转子轮毂电机及其动力传递方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110061591A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-26 | 李乐 | 一种转速比恒定的双转子电动机 |
CN111725945A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-09-29 | 湖南高精特电装备有限公司 | 一种内置式变速驱动装置及装备 |
CN111725945B (zh) * | 2020-04-17 | 2022-01-28 | 湖南高精特电装备有限公司 | 一种内置式变速驱动装置及装备 |
CN112186998A (zh) * | 2020-08-19 | 2021-01-05 | 潍柴动力股份有限公司 | 基于双转子电机的驱动系统及驱动系统的控制方法 |
CN112622603A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-09 | 徐工集团工程机械股份有限公司 | 一种四轮独立驱动轮架可调姿车辆综合驱动系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105024509B (zh) | 四轮驱动电动汽车的双转子轮毂电机及其动力传递方法 | |
CN102555769B (zh) | 一种混联式双电机多工作模式混合动力驱动总成 | |
US20060244317A1 (en) | Driveline motor with planetary gear system | |
CN108528186A (zh) | 电动汽车及其双电机行星齿轮动力传动系统 | |
CN207809033U (zh) | 混合动力驱动系统及车辆 | |
CN108790936A (zh) | 一种动力耦合驱动系统、电动汽车及控制方法 | |
CN205951712U (zh) | 一种集成式电驱动桥 | |
CN102941801A (zh) | 混合动力车驱动装置 | |
CN106427533A (zh) | 一种电动车驱动桥及其驱动调速方法 | |
CN103625263A (zh) | 基于双转子电机与行星轮机构的双模式混合动力系统 | |
CN109986949A (zh) | 混合动力驱动系统及车辆 | |
CN106627101A (zh) | 用于电动汽车的双转子电机轮毂驱动系统 | |
CN204998300U (zh) | 一种用于混合动力汽车的空调的驱动系统 | |
CN207416539U (zh) | 混合动力驱动系统及车辆 | |
CN104175862A (zh) | 一种电动汽车轮边驱动系统及其控制方法 | |
CN207328114U (zh) | 混合动力驱动系统及车辆 | |
CN102774263B (zh) | 一种混合动力驱动系统的控制方法 | |
CN101934721B (zh) | 双电机混合动力总成 | |
CN207809034U (zh) | 混合动力驱动系统及车辆 | |
CN104129284B (zh) | 一种正差速式机电复合传动装置 | |
CN207328111U (zh) | 混合动力驱动系统及车辆 | |
CN207809037U (zh) | 混合动力驱动系统及车辆 | |
CN106926681A (zh) | 混合动力装置 | |
CN106799960B (zh) | 轮毂电机驱动装置、电动汽车及电动汽车工作方法 | |
CN217048275U (zh) | 用于新能源车的无级变速系统和新能源车 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181113 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |