專利名稱：混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車動(dòng)力領(lǐng)域，是混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用的HEV/ISG稀土交流永磁同步電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，汽車只有單一的動(dòng)力源，即發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)變速齒輪箱實(shí)施減速或加速。混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種型式，對于混聯(lián)式綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式兩者的優(yōu)點(diǎn)。使得發(fā)動(dòng)機(jī)始終都在最佳狀態(tài)下運(yùn)行技術(shù)方案尚未報(bào)道。混聯(lián)型獨(dú)特之處在于發(fā)動(dòng)機(jī)可以和變速箱有效分離，從而必要時(shí)可以象串聯(lián)式一樣的工作。在低速狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱分離，按照串聯(lián)方式工作；在高速狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱連接，按照并聯(lián)方式工作；因此混聯(lián)式充分利用了串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)更高頻率的在最佳狀態(tài)下工作。由于添加了更多附件，而且組合更加復(fù)雜，混聯(lián)式的成本也比前兩者都普遍高。
這樣要求HEV電機(jī)能夠在最大功率持續(xù)時(shí)間30～60s，如果電機(jī)冷卻不好，散熱不可靠，性能與電機(jī)的效率就會(huì)大大降低，所以電機(jī)機(jī)殼采取水冷卻方式，來滿足電機(jī)冷卻的需要，這樣對電機(jī)機(jī)殼設(shè)計(jì)與制造難度增大，而且目前還沒有成熟的制造手段；這樣要求電機(jī)重復(fù)輕，溫升低，定子鐵芯與機(jī)殼接觸面積大，電機(jī)可靠性要求高；用于混合動(dòng)力汽車的電機(jī)還必須要具有良好的可控性和容錯(cuò)能力以及低噪聲、高效率，同時(shí)具有對電壓波動(dòng)不敏感等性能。
同樣要求ISG電機(jī)能夠在最大功率持續(xù)時(shí)間，如果電機(jī)冷卻不好，散熱不可靠，性能與電機(jī)的效率就大大降低，所以電機(jī)機(jī)殼采取水冷卻方式，來滿足電機(jī)冷卻的需要。這樣對電機(jī)機(jī)殼設(shè)計(jì)與制造難度增大，而且目前還沒有成熟的制造手段；這樣要求電機(jī)重復(fù)輕，溫升低，定子鐵芯與機(jī)殼接觸面積大，電機(jī)可靠性要求高；用于混合動(dòng)力汽車的電機(jī)還必須要具有良好的可控性和容錯(cuò)能力以及低噪聲、高效率，同時(shí)具有對電壓波動(dòng)不敏感等性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，使其解決電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)、變速齒輪箱的聯(lián)接匹配，滿足了混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車對稀土永磁交流同步電機(jī)(HEV/ISG)的要求。本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
一種混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，該混聯(lián)式混合動(dòng)力包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速齒輪箱、動(dòng)力電瓶，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)2聯(lián)接ISG電機(jī)1、混合動(dòng)力汽車控制器7；HEV電機(jī)4聯(lián)接離合器3、發(fā)動(dòng)機(jī)2，混合動(dòng)力汽車控制器7；混合動(dòng)力汽車控制器7聯(lián)接動(dòng)力電瓶6。
所述的ISG電機(jī)1的A冷卻水管14與A機(jī)殼10壓鑄或澆注成型連成一體；HEV電機(jī)4的B冷卻水管23與B機(jī)殼18壓鑄或澆注成型連為一體。
所述的ISG電機(jī)1的A轉(zhuǎn)子總成13的一端連接軸承；HEV電機(jī)4的B轉(zhuǎn)子總成22的一端連接軸承。
所述的ISG電機(jī)1的A轉(zhuǎn)子總成13的鐵芯和HEV電機(jī)4的B轉(zhuǎn)子總成22的鐵芯是分段式的。所述的鐵芯采用分段型，目的是來消除磁力脈動(dòng)、電磁噪聲與振源。
ISG電機(jī)1的A定子總成12的定子鐵芯和HEV電機(jī)4的B定子總成21的定子鐵芯采用直槽式。直槽式的鐵芯易于加工適于大批量生產(chǎn)，相對成本低。
ISG電機(jī)1或HEV電機(jī)4與發(fā)動(dòng)機(jī)2、離合器3、變速齒輪箱5聯(lián)接后分同時(shí)起動(dòng)或單獨(dú)起動(dòng)。因ISG電機(jī)或HEV電機(jī)屬稀土永磁同步交流電機(jī)，混聯(lián)式綜合了串聯(lián)式或并聯(lián)式兩者的優(yōu)點(diǎn)?；炻?lián)式混和動(dòng)力汽車采用這種方式使得發(fā)動(dòng)機(jī)始終都在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。混聯(lián)型獨(dú)特之處在于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱有效分離，從而必要時(shí)象串聯(lián)式一樣的工作。在低速狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱分離，按照串聯(lián)方式工作；在高速狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱連接，按照并聯(lián)方式工作；因此混聯(lián)式充分利用了串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)更高頻率的在最佳狀態(tài)下工作。由于添加了更多附件，而且組合更加復(fù)雜，混聯(lián)式的成本也比前兩者都普遍高。
HEV/ISG電機(jī)既用作電動(dòng)機(jī)，將由儲(chǔ)能裝置提供的電能轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)械能；同時(shí)HEV/ISG電機(jī)也用作發(fā)電機(jī)將剎車和減速的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能給動(dòng)力儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電；主要用于混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)聯(lián)接方框圖。
圖2是ISG電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，序號(hào)中的同一名稱前加入A。
圖3是HEV電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，序號(hào)中的同一名稱前加入B。
以上附圖的序號(hào)及名稱1、ISG電機(jī)，2、發(fā)動(dòng)機(jī)，3、離合器，4、HEV電機(jī)，5、變速齒輪箱，6、動(dòng)力電瓶，7、混合動(dòng)力汽車控制器；8、皮帶輪，9、A前端蓋，10、A機(jī)殼，11、A后端蓋，12、A定子總成，13、A轉(zhuǎn)子總成，14、A冷卻水管，15、A旋轉(zhuǎn)變壓器總成，16、A出線盒；17、B前端蓋，18、B機(jī)殼，19、B后端蓋，20、B旋轉(zhuǎn)變壓器總成，21、B定子總成，22、B轉(zhuǎn)子總成，23、B冷卻水管，24、B出線盒。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體應(yīng)用來對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述參照圖1、2、3，本實(shí)用新型裝配到一汽混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，其控制方法為(如圖1所示)一、混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車與ISG電機(jī)和HEV電機(jī)的聯(lián)接方式a)、ISG電機(jī)1、發(fā)動(dòng)機(jī)2通過皮帶輪8皮帶的聯(lián)接，發(fā)動(dòng)機(jī)2通過皮帶輪來傳遞力矩，為ISG電機(jī)1提供動(dòng)力；b)、ISG電機(jī)1的溫度傳感器和A旋轉(zhuǎn)變壓器總成15的傳感信號(hào)通過線束(圖1中的點(diǎn)劃線為線束)與混合動(dòng)力汽車控制器7聯(lián)接，為該控制器控制ISG電機(jī)1提供傳感信號(hào)；c)、ISG電機(jī)1三相電線通過線束與混合動(dòng)力汽車控制器7聯(lián)接，當(dāng)ISG電機(jī)1以發(fā)電機(jī)工作模式時(shí)，三相電線用來通過混合動(dòng)力汽控制器7為動(dòng)力電瓶6充電；當(dāng)ISG電機(jī)1以電動(dòng)機(jī)工作模式時(shí)，由動(dòng)力電瓶6提供能源，混合動(dòng)力汽車控制器7通過三相電線控制發(fā)動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)汽車。
d)、HEV電機(jī)4B機(jī)殼18變速齒輪箱5直接聯(lián)接；e)、變速齒輪箱5通過離合器3與發(fā)動(dòng)機(jī)2直接聯(lián)接；f)、HEV電機(jī)4與變速齒輪箱5的齒輪直接聯(lián)接，HEV電機(jī)4直接通過變速齒輪來將動(dòng)力傳遞給汽車；發(fā)動(dòng)機(jī)2通過離合器3到變速齒輪將動(dòng)力傳遞給汽車；g)、HEV電機(jī)4的溫度傳感器和B旋轉(zhuǎn)變壓器總成20的傳感信號(hào)通過線束與混合動(dòng)力汽車控制器7聯(lián)接，為混合動(dòng)力汽車控制器7控制HEV電機(jī)4提供傳感信號(hào)h)、HEV電機(jī)4三相電線通過線束與混合動(dòng)力汽車控制器7聯(lián)接，當(dāng)HEV電機(jī)4以發(fā)電機(jī)工作模式時(shí)，三相電線用來通過混合動(dòng)力汽車控制器7為動(dòng)力電瓶6充電；當(dāng)HEV電機(jī)4以電動(dòng)機(jī)工作模式時(shí)，由動(dòng)力電瓶6提供能源，混合動(dòng)力汽車控制器7通過三相電線控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)汽車。
二、混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作模式
①、啟動(dòng)以及中速以下行駛，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)效率低下，因此發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電池組合加進(jìn)來為HEV電機(jī)4供電，僅由HEV電機(jī)4直接通過變速齒輪驅(qū)動(dòng)汽車行駛；②、在常規(guī)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)作主動(dòng)力源，由動(dòng)力分離裝置將動(dòng)力分成兩路，一路驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生的電力HEV電機(jī)4運(yùn)轉(zhuǎn)，另一路則直接驅(qū)動(dòng)車輪，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對兩條路徑的動(dòng)力進(jìn)行最佳分配，以達(dá)到效率的最大化；③、當(dāng)要加速時(shí)，混合動(dòng)力汽車控制器7控制電池組為HEV電機(jī)4和ISG電機(jī)1供電，增強(qiáng)電動(dòng)機(jī)輸出功率，發(fā)動(dòng)機(jī)與HEV電機(jī)4和ISG電機(jī)1同時(shí)給汽車提供動(dòng)力；④、當(dāng)減速或制動(dòng)時(shí)，則由車輪的慣性力驅(qū)動(dòng)HEV電機(jī)4。這時(shí)HEV電機(jī)4變成了發(fā)電機(jī)，車輛制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成了電能，并通過控制器向動(dòng)力電瓶6充電；⑤、電池組電量保持在一個(gè)恒定水平。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池組電量下降，混合動(dòng)力汽車控制器7會(huì)控制ISG電機(jī)1發(fā)電，向電池組充電。
通常高速行駛狀態(tài)下(純油模式)這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并只有發(fā)動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，發(fā)動(dòng)機(jī)的能量一方面?zhèn)鬏斀o汽車的驅(qū)動(dòng)輪，一方面?zhèn)鬏斀o發(fā)電機(jī)充電，電能再由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)力傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上。急加速狀態(tài)(油電混合模式)急加速過程通常需要更大驅(qū)動(dòng)力，因此在此狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)已獲得最大的扭矩。1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)的功率只有56kw，而且始終是以優(yōu)化功效的工作模式運(yùn)行。然而加上電機(jī)的輔助，最大輸出功率可以超過100kw，最大輸出扭矩超過500N·m。制動(dòng)過程(動(dòng)能轉(zhuǎn)化電能模式)該過程則是停止發(fā)動(dòng)機(jī)噴油，利用發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能向電池充電，以備后用。
停車狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)會(huì)同時(shí)停止工作，此時(shí)油耗和排放均為零，不過在該狀態(tài)下電池處于虧電狀態(tài)，那么發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)向電池充電，此外，環(huán)?？照{(diào)完全由電力驅(qū)動(dòng)，因此關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后也一樣運(yùn)行。
在排放和節(jié)能上的優(yōu)勢，由于采用了混合動(dòng)力系統(tǒng)，排放水平已經(jīng)到達(dá)了SULEV(超低排放水平)的標(biāo)準(zhǔn)，而當(dāng)它處于純電力驅(qū)動(dòng)時(shí)，它的排放為零。與此同時(shí)，它的燃油經(jīng)濟(jì)性也進(jìn)一步提升，在城市和高速兩種工況下分別達(dá)到4.7L/100Km和5.5L/100Km，而兩者的綜合油耗也只有5.1L/100Km，僅為同等排量內(nèi)燃機(jī)汽車的2/3。
該車雖然在成本上比原型車高出約30％，但是比原型車節(jié)油40％～50％，綜合排放低了60％以上。
a、研究開發(fā)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用的稀土永磁同步電機(jī)(ISG)，達(dá)到下述技術(shù)指標(biāo)峰值運(yùn)行功率8kw額定運(yùn)行功率4kw直流電壓288V最大反電動(dòng)勢350V最大電流210A最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速8000rpm極限運(yùn)行轉(zhuǎn)速9000rpm最大力矩40N.M(1700rpm)最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速6000rpmb、研究開發(fā)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用的稀土永磁同步電機(jī)(HEV)，達(dá)到下述技術(shù)指標(biāo)峰值運(yùn)行功率25kw額定運(yùn)行功率15kw直流電壓288V最大反電動(dòng)勢480V最大電流210A最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速2200rpm極限運(yùn)行轉(zhuǎn)速6500rpm最大力矩135N.M(1770rpm)最大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速6000rpm最大功率持續(xù)時(shí)間(S)30～60S
權(quán)利要求1.一種混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，該混聯(lián)式混合動(dòng)力包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速齒輪箱、動(dòng)力電瓶，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)(2)聯(lián)接ISG電機(jī)(1)、混合動(dòng)力汽車控制器(7)；HEV電機(jī)(4)聯(lián)接離合器(3)、發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，混合動(dòng)力汽車控制器(7)；混合動(dòng)力汽車控制器(7)聯(lián)接動(dòng)力電瓶(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，其特征是ISG電機(jī)(1)的A冷卻水管(14)與A機(jī)殼(10)壓鑄或澆注成型連接成一體；HEV電機(jī)(4)的B冷卻水管(23)與B機(jī)殼(18)壓鑄或澆注成型連接為一體。
3.如權(quán)利要求1所述的混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，其特征是ISG電機(jī)(1)的A轉(zhuǎn)子總成(13)的一端連接軸承；HEV電機(jī)(4)的B轉(zhuǎn)子總成(22)的一端連接軸承。
4.如權(quán)利要求1所述的混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，其特征是ISG電機(jī)(1)的A轉(zhuǎn)子總成(13)的轉(zhuǎn)子鐵芯和HEV電機(jī)(4)的B轉(zhuǎn)子總成(22)的轉(zhuǎn)子鐵芯是分段式的。
5.如權(quán)利要求1所述的混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，其特征是ISG電機(jī)(1)的A定子總成(12)的定子鐵芯和HEV電機(jī)(4)的B定子總成(21)的定子鐵芯是直槽式。
專利摘要涉及汽車動(dòng)力領(lǐng)域的混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車用電機(jī)，是針對公知的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率尚未充分利用和尾氣排放仍需降低而設(shè)計(jì)的。新混聯(lián)式混合動(dòng)力包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速齒輪箱、動(dòng)力電瓶，其要點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接ISG電機(jī)、混合動(dòng)力汽車控制器；HEV電機(jī)聯(lián)接離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)，混合動(dòng)力汽車控制器；混合動(dòng)力汽車控制器聯(lián)接動(dòng)力電瓶。ISG電機(jī)A冷卻水管與A機(jī)殼壓鑄或澆注成型連成一體；HEV電機(jī)B冷卻水管與B機(jī)殼壓鑄或澆注成型為一體。HEV/ISG電機(jī)既作電動(dòng)機(jī)，又將由儲(chǔ)能裝置提供的電能經(jīng)HEV/ISG電機(jī)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)械能，又作發(fā)電機(jī)將剎車和減速的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能給動(dòng)力儲(chǔ)能裝置充電；主要用于混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車。
文檔編號(hào)B60L11/00GK2868748SQ20052011602
公開日2007年2月14日 申請日期2005年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月15日
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