CN104417379A - 一种主副电机耦合兼顾增程式驱动系统 - Google Patents

Abstract

本案的主副电机耦合兼顾增程式驱动系统采用两个电机，其中一个电机做为主驱动电机，另一个电机除做增程器的发电机外，与主驱动电机耦合参与驱动工作，（下简称辅电动机），其一端输出轴通过离合器与发动机联接，另一端输出轴与主驱动电机输出轴相对放置，并同轴线插入到减速器的耦合器中；在参与驱动时，离合器将发动机与副电动机分离，同时减速器中的耦合器结合，实现主副电动机耦合驱动；在车辆对动力要求较小时辅电动机可以闲置或去兼容发电；将以上总成集成为一体机，在整车网络控制下，可获得小功率时单电机独立驱动、大功率时双电机耦合驱动、特大负荷时发动机与主副电机混合驱动、电池能量不足时增程式发电驱动等多种驱动模式，本系统包括：发动机、离合器、副电动机、减速器、主驱电动机、发电机组控制器、双电机控制器。

Description

一种主副电机耦合兼顾增程式驱动系统

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，更加具体地说，涉及一种主副电机耦合兼顾增程式驱动系统。

背景技术

随着社会的发展，有限的石油资源和环境污染问题变得日益突出,这使得电动汽车越来越引起世界各国政府与社会各界的重视, 在电动汽车种类中，纯电动汽车以其零排放、效率高、驾驶方便、运行舒适、电能来源广泛等优点成了未来汽车产业的最终发展方向。但是，当前纯电动汽车装载的电池体积大、重量沉、价格高、充电时间长、续使里程短成了其发展的瓶颈，所以近年来出现了增程式电动汽车，其技术路线是取纯电动车之长，用车载高能量备用电源或发电机组补其纯电动车之短，一是合理配载减少了电池的重量、降低了成本；二是用户可根据经常使用的行驶半径选择车辆，扩大了纯电动总里程；三是在少数长途行驶时有燃油发电机组提供电能，扩大了续驶里程等优点。在增程式电动汽车中，装载发电机组的电动车，因其沿用传统燃油车能源补给的方便性、使其具有了适销对路、经济务实的特点，为此受到了业界的青睐和用户的欢迎，成了当前电动汽车发展的主流技术方向之一。但是，增加一套独立的单缸发电机组，其功率小会使发电机与驱动电机经常同时工作，难以满足车辆多工况、大功率的要求，而且噪声、震动、效率、控制等出现困难，安全可靠性较低，不利于汽车驾驶与乘坐舒适性；增加功率大的独立的发电机组，给成本、重量、空间、结构、效率等带来困难。分析国内外增程式电动车的技术路线均是增加独立的发电系统，与汽车整体优化控制结合度较低，难于保证整车综合效率，局限了增程式电动车向集成化、智能化发展。为此，本案提出了一种主副电机耦合兼顾增程式驱动系统，该驱动系统通过适当的高度集成，在纯电动车的基础上又前进了一步，并兼顾了增程式驱动模式，提高了驱动系统的综合优化程度；既能满足多工况大功率的需要，又能满足高速长距离行驶的需要，提高了效率、节省了能源、降低了成本、带来了方便，为电动车的发展提出了一条新的技术路线。

发明内容

本发明提出的一种主副电机耦合兼顾增程式驱动系统，其特征是：采用两个电机，其中一个电机做为主驱动电机，另一个电动机除做增程器的发电机外，与主驱动电机耦合参与驱动工作，（下简称辅电动机），其一端输出轴通过离合器与发动机联接，另一端输出轴与主驱动电机输出轴相对放置，并同轴线插入到减速器的耦合器中；在参与驱动时，离合器将发动机与副电动机分离，同时减速器中的耦合器结合，辅助驱动的副电动机与主驱动电动机的动力在减速器耦合器中实现汇集，实现主副电动机耦合驱动提高了车辆动力性能；在车辆对动力要求较小时辅电动机可以闲置或去兼容发电，从而扩大续使里程；将以上总成集成为一体机，在整车网络控制下，可获得高速时单电机独立驱动、大功率时双电机耦合驱动、特大负荷时发动机与主副电机混合驱动、电池能量不足时增程式发电驱动等多种驱动模式，方便了采用网络智能化控制，保证了各种驱动模式的合理优化选择与切换；本系统包括：发动机、离合器、副驱动电动机、减速器、主驱动电动机、发电机组控制器、双电机控制器。

本系统所述的发动机采取了V形两缸水冷四冲程发动机，与小型增城器发动机比提高了功率，也具备车厢采暖条件，其阈值以满足主驱动电机满负荷工作范围；本系统离合器是保证发动机与副电动机的联接与顺利切换；本系统的副电动机是永磁同步电机其功率可与主驱电动机相同也可以不同，保证能顺利参与驱动，在需要增程发电时与发动机联接，保证在机组控制器控制下顺利发电；本系统的减速器是具备双电机耦合驱动的功能，其主副电机输出轴相对同轴线放置，并插入到减速器的耦合器中，耦合器结合时动力在减速器里的耦合器中实现汇集后驱动车辆行驶；本系统的主驱动电动机是永磁同步电机，其功率阈值比单电机驱动的纯电动车驱动电机功率小一倍左右。

如上所述，由于副电动机参与驱动，使主驱动电机减小了功率，如此可以提高电机转数，靠转数覆盖可以扩大减速器速比，从而可以采取直接驱动，减去了换挡机构；由于副电动机功率与主驱动电动机功率叠加保证了车辆的动力性能，在增程模式下如出现大负荷时副电动机仍然瞬间参与驱动保持优异的动力性能；由于主驱动电机功率减小使电动机工作在高效率区间，电机自身损耗减小节省了能源；由于电机功率减小减少了电机直径，方便了集成与布置；由于电机功率减小使动力电池母线电流减小，减少了线损，节省了能源扩大了续使里程；由于电机功率减小，减少了大电流冲击机会提高了电池寿命。

如上所述，本系统具备了高速时单电机独立驱动、大功率时主副电动机耦合驱动、特大负荷时增程机与双电机混合驱动、电池能量不足时增程式发电驱动等多种驱动模式，更适应汽车的多种工况需求，方便智能化控制与管理，接近和超过传统汽车的驱动性能与使用性能，具备先进性与实用性；由于高度集成和统一考虑装载空间与合理支撑，本系统在整车设计布置、制造维修、降低成本、提高效益、方便量产等方面也都具有现在电动车不可比拟的先进性；如上所述，本技术路线为电动汽车的产业化提出了一条新路，对新能源汽车的发展具有重要的意义和积极的作用。

附图说明

图1是本发明一种主副电动机耦合兼顾增程式驱动系统的立体图。

图2是本发明中发动机的立体图。

图3是本发明中离合器的立体图。

图4是本发明中离合器的剖面图。

图5是本发明中副电动机的立体图。

图6是本发明中减速器的立体图。

图7是本发明中减速器的剖面图。

图8是本发明中主驱动电机的立体图。

图9是本发明关联的电动车整车网络控制框图。

具体实施方式

图1所示是本发明一种主副电动机耦合兼顾增程式驱动系统的立体图，图中1是发动机，图中2是离合器，图中3是副电动机，图中4是减速器，图中5是主驱动电机。

图2所示是本发明中发动机的立体图，图中1-1是与离合器联接的子口，图中1-2是与离合器联接的螺纹孔，图中1-3是输出花键轴，图中1-4是发动机的支撑孔，该孔承担整个机组的重量。

图3是本发明中离合器的立体图，图中2-1是离合器的低压控制线，图中2-2是离合器与发动机螺纹孔1-2的安装通孔，图中2-3是与发动机子口1-1配合的安装子口，图中2-4是与兼容电动机联接的安装通孔，图中2-5是离合器壳体。

图4所示是本发明中离合器的剖面图，图中2-6是离合器壳体，图中2-7是离合器从动盘，图中2-8是离合器的输出轴花键孔，图中2-9是离合器支撑轴承，图中2-10是离合器前盖，图中2-11是离合器导电环，该导电环与离合器的低压控制线2-1联接，图中2-12是离合器的输入轴花键孔，该孔与发动机输出花键轴1-3配合。

需要说明的是本案离合器图所示的是电磁离合器，有干式和湿式供选择，当然也可以选择其他类型的离合器，如液压阻尼式、磁流变式等等，本案不必多述；此外，本案的离合器图示是上电结合，即发动机与兼容电动机结合进行发电，下电分离停止发电。

图5所示是本发明中副电动机的立体图，图中3-1是与离合器安装通孔2-4的安装通孔，图中3-2是兼容电动机与减速器的安装孔，图中3-3是兼容电动机前输出花键轴，，图中3-4是兼容电动机的输出线排其中有动力线3根，控制线一束，图中3-5是副电动机的输出后花键轴，该轴与离合器的输出轴花键孔2-8配合。

图6所示是本发明中减速器的立体图，图中4-1是与副电动机与主驱动电动机的安装孔，图中4-2是输入轴孔位置，图中4-3是中间轴孔位置，图中4-4是输出轴孔位置，图中4-5是减速器支撑孔；关于减速器轴孔的中心距本案图示在一条线上，实际设计时应根据需要设计位置。

图7所示是本发明中减速器的剖面图，图中4-6是减速器端盖，图中4-7是后输入轴，图中4-8是后输入轴的花键孔，该孔与副电动机前输出花键轴3-3联接，图中4-9是轴承盖紧固螺丝，图中4-10是轴承盖，图中4-11是油封，图中4-12是减速器侧盖紧固螺丝，图中4-13是减速器壳体，图中4-14是差速器支撑轴承，图中4-15是差速器总成，图中4-16是中间轴齿轮组件，图中4-17是中间轴端盖，图中4-18是前输入轴，图中4-19是前输入轴花键孔，图中4-20是输入轴轴承盖，图中4-21是输入轴轴承盖螺丝，图中4-22是减速器中耦合器盖紧固螺丝，图中4-23是减速器中耦合器盖，图中4-24是减速器中耦合器的低压控制线，图中4-25是所述耦合器的主动盘，图中4-26是所述耦合器的从动盘，图中4-27是所述耦合器的支撑轴承。

只得说明的是所述减速器中的耦合器，本案图示的是电磁式耦合器，实际与离合器类同，本案根据其功能命名而已。在图中4-24是减速器中耦合器的低压控制线上电时，耦合器的主动盘4-25与从动盘4-26结合，此时副电动机3的前输出花键轴3-3的动力便于主驱动电动机汇集，一起通过减速器4中的差速器4-15传给车轮，驱动汽车行驶。当然，在副电动机3参与驱动时，离合器2的低压控制线2-1肯定是掉电状态，这将在控制方面解决。本案所述的耦合器可以选用其他类型的耦合器，如液压阻尼式离合器，硅油离合器，磁流变离合器等，本案仅给出原理说明，具体工程设计时应根据实际确定。

图8所示是本发明中主驱动电机的立体图，图中5-1是与减速器安装孔4-1的安装，图中5-2是主驱动电机的安装孔，该孔与发动机支撑孔1-4共同承担整个机组的重量，所以应设计的比较可靠，图中5-3是主驱动电机的壳体，图中5-4是主驱动电机的输出线排，其中有三条动力母线与控制线，图中5-5是主驱动电机的输出花键轴，该花键轴与减速器的花键轴孔4-19配合联接。

图9是所示是本发明关联的电动车整车网络控制框图，图中的发电机组控制器与主副电机驱动控制器是本案的内容，本案发电机组控制器与现有的发电机控制器不同，原因是作为增程器的发动机工作环境不同，要求恒定转数，电压和电流反馈控制，稳定在要求的高效区，为此，需要发电机组直接控制电子油门。图中的采集模块是采集发动机状态参数，网络相关参数的模块；图中的发电机组控制模块是控制发动机工作状态的模块，同时有相应的报警功能。图中的离合器控制器是专门控制离合器结合与分离的控制器；在发电机组控制器接到整车控制器发电的指令后，即发出启动发动机与结合离合器的命令，离合器控制器便及时给离合器上电。

图中的主副电动机驱动控制器是整车控制器下级执行控制器，其包括主驱动电机控制器、副电机控制器与耦合器控制器；在主驱动电机不能满足行车扭矩要求时，副电机控制器便发出命令启动耦合器控制器，给耦合器上电保证副电动机进入工作；这里耦合器进入工作前有两种状态，一是已经在发电，二是在待命状态，但是这两种状态均服从驱动命令，即驱动命令优先。

本案相关的详细控制策略与方法及控制器软硬件的说明，将在另外专利中细述，本案不再详细论述。

虽然上面已经结合附图详细说明了本发明，但本领域技术人员应该意识到上述说明仅仅是对具体实施方式的示意阐述，本发明的范围并不限制于上述的特定实施例。当然，本发明并不局限于应用于电动车领域，也可应用于其它类同的驱动项目。

Claims (2)

1.本发明提出的一种主副电机耦合兼顾增程式驱动系统，其特征是：采用两个电机，其中一个电机做为主驱动电机，另一个电机除做增程器的发电机外，与主驱动电机耦合参与驱动工作，（下简称辅电动机），其一端输出轴通过离合器与发动机联接，另一端输出轴与主驱动电机输出轴相对放置，并同轴线插入到减速器的耦合器中；在参与驱动时，离合器将发动机与副电动机分离，同时减速器中的耦合器结合，辅助驱动的副电动机与主驱动电动机的动力在减速器耦合器中实现汇集，实现主副电动机耦合驱动提高了车辆动力性能；在车辆对动力要求较小时辅电动机可以闲置或去兼容发电，从而扩大续使里程；将以上总成集成为一体机，在整车网络控制下，可获得高速时单电机独立驱动、大功率时双电机耦合驱动、特大负荷时发动机与主副电机混合驱动、电池能量不足时增程式发电驱动等多种驱动模式，方便了采用网络智能化控制，保证了各种驱动模式的合理优化选择与切换；本系统包括：发动机、离合器、副电动机、减速器、主驱电动机、发电机组控制器、双电机控制器。

2.根据如上所述的权利要求1本系统所述的发动机采取了V形两缸水冷四冲程发动机，与小型增城器发动机比提高了功率，也具备车厢采暖条件，其阈值以满足主驱动电机满负荷工作范围；本系统离合器是保证发动机与副电动机的联接与顺利切换；本系统的副电动机是永磁同步电机其功率可与主驱电动机相同也可以不同，保证能顺利参与驱动，在需要增程发电时与发动机联接，保证在机组控制器控制下顺利发电；本系统的减速器是具备双电机耦合驱动的功能，其主副电机输出轴相对同轴线放置，并插入到减速器的耦合器中，耦合器结合时动力在减速器里的耦合器中实现汇集后驱动车辆行驶；本系统的主驱动电动机是永磁同步电机，其功率阈值比单电机驱动的纯电动车驱动电机功率小一倍左右。