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CN106004404A - 一种使用双转子电机结构的混合动力系统 - Google Patents

一种使用双转子电机结构的混合动力系统 Download PDF

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CN106004404A CN201610503200.8A CN201610503200A CN106004404A CN 106004404 A CN106004404 A CN 106004404A CN 201610503200 A CN201610503200 A CN 201610503200A CN 106004404 A CN106004404 A CN 106004404A
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China
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rotor
outer rotor
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control system
internal rotor
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陈志刚
吕亚东
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    • 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
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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

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Abstract

本发明公开一种使用双转子电机结构的混合动力系统，包括发动机、变速箱、连接变速箱的驱动轴、双转子电机、控制系统及电池；双转子电机包括机壳、内转子和外转子，内转子和外转子上均设有绕组；内转子和外转子的中心轴之间通过第二电磁离合器连接；发动机与外转子输入轴连接；内转子输出轴与变速箱连接；外转子输入轴上设有第一锁止器；电池连接控制系统；控制系统连接内转子和外转子的绕组，以及连接第一锁止器、第二电磁离合器。本发明不仅能够实现采用纯发动机工作状态，纯电动机工作状态，还能实现油电混合动力工作状态；同时，本发明可延长发动机的使用寿命，同时双转子电机的使用寿命长，安全可靠性高。

Description

一种使用双转子电机结构的混合动力系统
背景技术
常规的双转子电机一般都是采用动子和定子之间的电磁力来实现动能转化和传递。所以一般常规使用双转子电机结构的混合动力系统中，在发动机动力工作模式下，也需要双转子电机中的电磁效应来实现动能传递，如专利号为201210433244.X的一种用双转子作动力的混合动力车，这种结构会出现发动机启动困难，电机使用寿命短，安全可靠性低等现象，同时由于双转子始终处于电磁效应传递动力，能量利用率不高。
发明内容
本发明的一种使用双转子电机结构的混合动力系统，可延长发动机的使用寿命，同时双转子电机的使用寿命长，安全可靠性高。其技术方案如下：
一种使用双转子电机结构的混合动力系统，其特征在于，包括发动机、变速箱、连接变速箱的驱动轴、双转子电机、控制系统及电池；
所述双转子电机包括机壳、内转子和外转子，内转子和外转子上均设有绕组；内转子和外转子的中心轴之间通过第二电磁离合器连接；
发动机与外转子输入轴连接；内转子输出轴与变速箱连接；
外转子输入轴上设有第一锁止器；
电池连接控制系统；控制系统连接内转子和外转子的绕组，以及连接第一锁止器、第二电磁离合器。
所述控制系统通过逆变器模块与内转子和外转子的绕组连接。
所述内转子输出轴上还可以设有第三锁止器，且第三锁止器连接控制系统。
所述外转子输入轴及内转子输出轴均与机壳通过轴承连接。
所述外转子与内转子输出轴段通过轴承连接。
本发明不仅能够实现采用纯发动机工作状态，纯电动机工作状态，还能实现油电混合动力工作状态。
在纯发动机工作状态下，第二电磁离合器闭合，外转子和内转子连接固定，同步运转，无需借用电机的电磁效应来传递动力；其工作稳定，安全可靠性好，
在纯电动机工作状态下，第一锁止器锁定外转子，同时也锁定了发动机的连接轴，发动机不会出现空转现象，防止影响发动机的使用寿命。
在油电混合动力工作状态下，第一锁止器、第二电磁离合器均为打开状态；在发动机的带动以及电机中的内外转子之间的电磁效应作用下，实现转速叠加，便于加速。
在内转子输出轴上加设第三锁止器；当发动机需要启动时，将第三锁止器处于锁止状态，第一锁止器、第二离合器均处于打开状态；此时，内转子为电机定子，外转子为电机转子；电池供电，产生电磁力，外转子转动，带动发动机连接轴转动，发动机启动。此种启动方式对发动机的损伤小，可延长发动机的使用寿命。
同时本发明控制系统带有逆变器模块，可利用汽车的动能通过双转子电机中的电磁效应将感应电能反馈给汽车电池，实现电池充电。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
1-发动机；2-双转子电机；3-变速箱；4-驱动轴；5-控制系统；6-电池；21-机壳；22-外转子；23-内转子；24-第一锁止器；25-第二电磁离合器；26-第三锁止器；27-电刷。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种使用双转子电机结构的混合动力系统，包括发动机1、变速箱3、连接变速箱3的驱动轴4、双转子电机2、控制系统5及电池6；
所述双转子电机2包括机壳21、内转子23和外转子22，内转子23和外转子22上均设有线圈绕组；内转子23和外转子22的中心轴之间通过第二电磁离合器25连接；
发动机1与外转子22输入轴连接；内转子23输出轴与变速箱3连接；
外转子22输入轴上设有第一锁止器24；内转子23输出轴上设有第三锁止器26；
电池6连接控制系统5；控制系统5连接内转子23和外转子22的线圈绕组，以及连接第一锁止器24、第二电磁离合器25、第三锁止器26。
所述控制系统5通过逆变器模块与内转子23和外转子22的线圈绕组连接。
所述外转子22输入轴及内转子23输出轴均与机壳21通过轴承连接。
所述外转子22与内转子23输出轴段通过轴承连接。
当汽车采用纯发动机工作模式，电池6与内转子23和外转子22的线圈绕组均不通电，第一锁止器24及第三锁止器26处于打开状态，第二电磁离合器25处于锁止闭合状态，发动机1连接轴直接带动外转子22和内转子23同步运转，内转子23带动变速箱3连接轴运转；不需通过电磁力传递。
当汽车采用纯电动机工作模式，第一锁止器24处于锁止状态，第二电磁离合器25和第三锁止器26处于打开状态，此时外转子22作为电机定子，内转子23作为电机转子，电池6通过控制系统5及电刷27给内转子23和外转子22的线圈绕组供电，从而产生电磁力，此时外转子22固定不动，内转子23转动，从而带动变速箱3连接轴转动。
当汽车需要加速模式时，可采用油电混合动力模式。电动模式下，内转子23带动变速箱3转动速度为n1；第一锁止器24打开，发动机1启动，发动机1转动带动外转子22转动速度n2；此时由于内转子23和外转子22的线圈绕组之间有相对电磁力作用，使发动机1带动外转子22的转速n2叠加到原转速n1，内转子23输出轴输出到变速箱3转速为n1+n2。
当汽车发动机1需要启动时，第三锁止器26处于锁止状态，第一锁止器24、第二电磁离合器25均处于打开状态；此时，内转子23作为电机定子，外转子22作为电机转子；电池6通过控制系统5与电刷27给内转子23和外转子22绕组供电，从而产生电磁力，此时内转子23固定不动，外转子22转动，从而带动发动机1连接轴转动，发动机1启动。
在汽车处于电动机工作模式时，车辆刹车或滑行时电池6停止供电时，由于车子在运动具有动能，带动内转子23转动，内转子23的线圈绕组通入励磁电源，在外转子22绕组产生感应电能，此时就可通过控制系统5中的逆变器模块将感应电能反馈到电池6内部充电。
在汽车采用发动机工作模式时，打开第二离合器，再给内转子23的绕组通入励磁电源，由于外转子22绕组一直随着发动机1转动，内转子23也会跟着转动，内转子23与外转子22总是存在转速差，外转子22绕组也产生感应电能，可通过控制系统5中的逆变器模块将感应电能反馈到电池6内部充电。同时因为发电扭矩的存在可以同时增加电机的输出功率。
汽车在怠速或者滑行的时候，本发明中的双转子电机的内转子23和外转子22之间会存在转速差，内转子23和外转子22之间就能发生电磁效应，产生感应电能，再通过控制系统5中的逆变器模块将感应电能反馈到电池6内部充电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种使用双转子电机结构的混合动力系统，其特征在于，包括发动机、变速箱、连接变速箱的驱动轴、双转子电机、控制系统及电池；
所述双转子电机包括机壳、内转子和外转子，内转子和外转子上均设有绕组；内转子和外转子的中心轴之间通过第二电磁离合器连接；
发动机与外转子输入轴连接；内转子输出轴与变速箱连接；
外转子输入轴上设有第一锁止器；
电池连接控制系统；控制系统连接内转子和外转子的绕组，以及连接第一锁止器、第二电磁离合器。
2.根据权利要求1所述的使用双转子电机结构的混合动力系统，其特征在于，所述控制系统通过逆变器模块与内转子和外转子的绕组连接。
3.根据权利要求1所述的使用双转子电机结构的混合动力系统，其特征在于，内转子输出轴上还设有第三锁止器，且第三锁止器连接控制系统。
4.根据权利要求1所述的使用双转子电机结构的混合动力系统，其特征在于，所述外转子输入轴及内转子输出轴均与机壳通过轴承连接。
5.根据权利要求1所述的使用双转子电机结构的混合动力系统，其特征在于，所述外转子与内转子输出轴段通过轴承连接。
6.根据权利要求1所述的使用双转子电机结构的混合动力系统，其特征在于，所述内转子的绕组和外转子的绕组均通过电刷供电。
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