專(zhuān)利名稱：混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(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(chē)動(dòng)力領(lǐng)域,為一種輸入功率分配型混合動(dòng)力汽車(chē)調(diào)速裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著全球環(huán)境惡化以及化石燃料的日益短缺，傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。因此，節(jié)能環(huán)保的新能源汽車(chē)研發(fā)已經(jīng)成為世界各國(guó)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。作為新能源汽車(chē)的一種，混合動(dòng)力汽車(chē)憑借其燃油經(jīng)濟(jì)性高、尾氣排放低、續(xù)航里程長(zhǎng)的顯著優(yōu)點(diǎn)脫穎而出，得到了快速的發(fā)展。有效實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車(chē)基本功能的關(guān)鍵技術(shù)之一是研發(fā)高性能的電子無(wú)級(jí)調(diào)速(electronically continuously variable transmission,簡(jiǎn)稱 E-CVT)系統(tǒng)。根據(jù)是否米用機(jī)械齒輪，可將現(xiàn)有市場(chǎng)上以及國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者廣泛研究的E-CVT系統(tǒng)分為兩大類(lèi)一`類(lèi)是采用機(jī)械齒輪(行星齒輪)的E-CVT系統(tǒng)；另一類(lèi)為沒(méi)有齒輪嚙合的無(wú)齒輪E-CVT系統(tǒng)。帶機(jī)械齒輪功率分配裝置的E-CVT系統(tǒng)都存在一個(gè)問(wèn)題，即必須采用行星齒輪來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和連接在汽車(chē)驅(qū)動(dòng)軸上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的能量傳送與分配。和所有機(jī)械齒輪一樣，行星齒輪也存在傳輸損耗和齒輪噪聲的缺點(diǎn)，而且必須人工定期給齒輪加潤(rùn)滑劑進(jìn)行維護(hù)。而無(wú)機(jī)械齒輪功率分配裝置的E-CVT系統(tǒng)，通常采用一個(gè)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)功率分配，即采用電氣連接方式來(lái)克服上述問(wèn)題。然而，這種電氣連接的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在克服行星齒輪缺點(diǎn)的同時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題系統(tǒng)中所采用的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)必需利用電刷和滑環(huán)從轉(zhuǎn)子中輸入或輸出電能。而電刷和滑環(huán)將產(chǎn)生額外的損耗，且需要定期維護(hù)，此外，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)中處于最里面的內(nèi)轉(zhuǎn)子的散熱問(wèn)題也是制約該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重要瓶頸。因此，研發(fā)一種既不需要行星齒輪，也不需要電刷和滑環(huán)，且效率高、控制方便、運(yùn)行穩(wěn)定的新型E-CVT系統(tǒng)成為目前混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明是提出一種基于復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)既無(wú)行星齒輪，也無(wú)電刷、滑環(huán)和永磁體。既解決了帶齒輪功率分配裝置存在傳輸損耗和齒輪噪聲的缺點(diǎn)，又解決了普通帶電刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生額外損耗、需要定期維護(hù)及不易散熱的問(wèn)題。此外，由于未采用永磁材料，因此可避免永磁體高溫退磁所引發(fā)一系列問(wèn)題，極大提高了系統(tǒng)的可靠性。技術(shù)方案本發(fā)明的一種混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、由內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器、夕卜定子側(cè)功率變換器組成的電功率模塊、電池組、控制單元；發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器連接至復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器和外定子側(cè)功率變換器串聯(lián)后連接在復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)定子繞組與外定子繞組之間，電池組分別與內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器相連；復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外轉(zhuǎn)子連接至車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制單元分別與發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器、外定子側(cè)功率變換器、電池組相連。
所述的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子、外定子、外轉(zhuǎn)子組成，且內(nèi)定子與外定子通過(guò)隔磁環(huán)集成為一個(gè)整體，內(nèi)定子與外定子分別套有內(nèi)定子繞組與外定子繞組。所述的內(nèi)定子側(cè)功率變換器、外定子側(cè)功率變換器均為雙向整流、逆變功能的功率變換器，DC-DC變換器為直流升/降壓功能的變換器，電池組通過(guò)以上功率變換器與電機(jī)相連，能存儲(chǔ)或輸出能量。所述的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)存在兩個(gè)獨(dú)立控制的功率通路，高速內(nèi)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子經(jīng)離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合，低速外電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦合，且整個(gè)系統(tǒng)不存在永磁體。電功率模塊包括內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器和外定子側(cè)功率變換器。其中，內(nèi)定子側(cè)功率變換器與外定子側(cè)功率變換器都具備雙向整流、逆變功能，內(nèi)定子側(cè)功率變換器與復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)定子繞組相連，外定子側(cè)功率變換器與復(fù) 合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外定子繞組相連；DC-DC變換器具備直流升/降壓功能，其分別與內(nèi)定子側(cè)功率變換器和外定子側(cè)功率變換器相連。電池組經(jīng)過(guò)電功率模塊連接到復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)上，進(jìn)行能量的輸出或存儲(chǔ)。其中，電池組一路直接連接至內(nèi)定子側(cè)功率變換器，另一路通過(guò)DC-DC變換器連接至外定子側(cè)功率變換器。復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子組成內(nèi)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子和外定子組成外電機(jī)，內(nèi)外電機(jī)兩者之間電路、磁路、熱路完全獨(dú)立，可以分別進(jìn)行控制。內(nèi)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子經(jīng)離合器與高速運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)耦合，外電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與低速運(yùn)行的車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦合。汽車(chē)上三個(gè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)，E-CVT和車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高度集成，發(fā)動(dòng)機(jī)與車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間無(wú)直接機(jī)械連結(jié)，以實(shí)現(xiàn)電氣連接的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。在作為功率分配器工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子，通過(guò)電磁耦合作用，內(nèi)定子繞組獲得電功率，該電功率將分為兩個(gè)部分，一部分由內(nèi)定子繞組經(jīng)內(nèi)定子側(cè)功率變換器整流成為與電池組充電電壓相匹配的直流電傳輸?shù)诫姵亟M，以化學(xué)能的形式存儲(chǔ)于電池組中；另一部分電功率先后經(jīng)內(nèi)定子側(cè)功率變換器和DC-DC變換器整流后再將直流電壓調(diào)整為適合外定子繞組的幅值，通過(guò)外定子側(cè)功率變換器變換，將電能傳遞到復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外定子繞組中，通過(guò)電磁耦合，使外轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)矩并以機(jī)械能的形式驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。上述兩部分功率流的大小與方向可以根據(jù)需求，由控制單元合理分配。其中兩種最主要的控制策略為
(1)當(dāng)由發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)化至復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)內(nèi)定子的電功率超過(guò)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪所需的機(jī)械功率時(shí)，控制單元使內(nèi)定子的電功率在經(jīng)過(guò)內(nèi)定子側(cè)功率變換器后分配能量，一部分電功率經(jīng)DC-DC變換器、外定子側(cè)功率變換器向外定子繞組提供電功率，再轉(zhuǎn)化成車(chē)輛行駛所需的機(jī)械功率；另一部分剩余的電功率則給電池組充電，儲(chǔ)存多余能量；
(2)當(dāng)由發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)化至復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)內(nèi)定子的電功率小于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪所需的機(jī)械功率時(shí)，控制單元使內(nèi)定子的電功率在經(jīng)過(guò)內(nèi)定子側(cè)功率變換器后全部送向DC-DC變換器和外定子側(cè)功率變換器，進(jìn)而全部傳遞到外定子繞組，同時(shí)控制電池組經(jīng)DC-DC變換器和外定子側(cè)功率變換器也向外定子繞組提供缺少的電能，最終外定子繞組的電能通過(guò)電磁耦合傳遞到外轉(zhuǎn)子，以機(jī)械能的形式驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，此時(shí)車(chē)輛行駛所需的能量由電池組與發(fā)動(dòng)機(jī)共同提供。
除了上述兩種主要工作模式外，通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和電池組的工作狀態(tài)，還存在多種其他工作模式，如冷啟動(dòng)、高速巡航、回饋制動(dòng)等。有益效果
I、本發(fā)明既無(wú)行星齒輪，又無(wú)電刷和滑環(huán)，大大提高了系統(tǒng)的效率和可靠性，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作在高效區(qū)域，從而顯著提高整車(chē)的工作效率。2、創(chuàng)造性提出了一種復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)思想，將兩臺(tái)獨(dú)立控制的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)集成在一個(gè)空間內(nèi)，其旋轉(zhuǎn)部件上無(wú)繞組和永磁體，電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子與高速運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)耦合，外轉(zhuǎn)子與低速運(yùn)行的車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦合； 整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)由內(nèi)而外依次為轉(zhuǎn)子部件、定子部件和轉(zhuǎn)子部件，這樣就改善了傳統(tǒng)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)中內(nèi)轉(zhuǎn)子難以散熱從而無(wú)法實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)瓶頸；整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)不需使用永磁體，大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了魯棒性，且不會(huì)出現(xiàn)高溫退磁的問(wèn)題；復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)有多種不同的相數(shù)、定轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)配合方式。3、基于復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的E-CVT系統(tǒng)，通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)可以將汽車(chē)上三個(gè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備(發(fā)動(dòng)機(jī)，E-CVT和車(chē)輪傳統(tǒng)系統(tǒng))高度集成，實(shí)現(xiàn)電氣連接的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，具有高功率密度、高效率、低噪聲和低振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。其不僅可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的全部功能，而且在結(jié)構(gòu)、體積、性能、散熱、制造工藝、實(shí)用性等方面都具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，且設(shè)計(jì)方法靈活多變，可根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需求調(diào)整。


圖I是本發(fā)明的基于復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖，其中包括發(fā)動(dòng)機(jī)1，離合器2，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3，內(nèi)定子側(cè)功率變換器4，DC-DC變換器5，外定子側(cè)功率變換器6，電池組7，控制單元8，車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9。圖2是本發(fā)明中所采用的內(nèi)電機(jī)定子12槽/轉(zhuǎn)子8極、外電機(jī)定子12槽/轉(zhuǎn)子8極的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的橫向剖視結(jié)構(gòu)示意圖，其中有內(nèi)轉(zhuǎn)子31、內(nèi)定子32、內(nèi)定子繞組33、隔磁環(huán)34，外定子35，外定子繞組36，外轉(zhuǎn)子37。
具體實(shí)施例方式如圖I所示本發(fā)明的基于復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)1，離合器2，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3，電功率模塊(內(nèi)定子側(cè)功率變換器4、DC-DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6)，電池組7，控制單元8，車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9等。發(fā)動(dòng)機(jī)I通過(guò)離合器2連接到復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3的內(nèi)轉(zhuǎn)子31，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3的內(nèi)定子繞組33經(jīng)過(guò)內(nèi)定子側(cè)功率變換器4、DC-DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6連接至復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3的外定子繞組36，電池組7分別與內(nèi)定子側(cè)功率變換器4、DC-DC變換器5相連，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3的外轉(zhuǎn)子37連接至車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9，控制單元8分別與發(fā)動(dòng)機(jī)I、內(nèi)定子側(cè)功率變換器4、DC-DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6、電池組7連接。如圖2所示本發(fā)明中采用的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3包括內(nèi)轉(zhuǎn)子31、環(huán)繞內(nèi)轉(zhuǎn)子31的內(nèi)定子32、環(huán)繞內(nèi)定子32的隔磁環(huán)34、環(huán)繞隔磁環(huán)34的外定子35、環(huán)繞外定子35的外轉(zhuǎn)子37，；兩個(gè)轉(zhuǎn)子與定子之間均設(shè)置有氣隙；內(nèi)轉(zhuǎn)子31、外轉(zhuǎn)子37朝向氣隙的一側(cè)均設(shè)置有無(wú)繞組的凸極齒，內(nèi)定子32和外定子35朝向氣隙的一側(cè)均設(shè)置有凸極齒，且分別套有內(nèi)定子繞組33和外定子繞組36。整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)由內(nèi)外兩個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)子和一個(gè)集成定子組成，其中集成定子包括內(nèi)定子32、外定子35和隔磁環(huán)34三部分，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子31和內(nèi)定子32組成內(nèi)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子37和外定子35組成外電機(jī)。本發(fā)明提出的電功率模塊包括內(nèi)定子側(cè)功率變換器4、DC_DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6。內(nèi)定子側(cè)功率變換器4和外定子側(cè)功率變換器6分別為可以雙向功率流動(dòng)的整流、逆變電路，DC-DC變換器5為一個(gè)直流升/降壓電路。內(nèi)定子側(cè)功率變換器4的一端與內(nèi)定子繞組33相連，另一端直接與電池組7相連；外定子側(cè)功率變換器6的一端與外定子繞組36相連，另一端經(jīng)過(guò)DC-DC變換器5與電池組7相連。發(fā)動(dòng)機(jī)I、內(nèi)定子側(cè)功率變換器4、DC_DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6、電池組7分別與控制單元8相連，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的檢測(cè)、數(shù)據(jù)的交換與控制信號(hào)的實(shí)時(shí)傳遞。本發(fā)明所提出的車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以包括減速裝置。本發(fā)明提出的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)包括兩路獨(dú)立的功率流第一路功率流在發(fā)動(dòng) 機(jī)、復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)、電池組之間流動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給內(nèi)轉(zhuǎn)子，再經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)耦合轉(zhuǎn)化成電能輸入到內(nèi)定子繞組中，內(nèi)定子繞組連接至電池組，將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能存儲(chǔ)；第二路功率流在電池組、復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外電機(jī)、車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間流動(dòng)，電池組的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能傳遞給外定子繞組，再經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)耦合轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸送到外轉(zhuǎn)子，再傳遞給車(chē)輪。除此之外，根據(jù)不同的工況，在內(nèi)定子與外定子的兩套繞組之間亦可通過(guò)電功率模塊的功率變換功能實(shí)現(xiàn)電能的傳遞。本發(fā)明提出的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行模式包括
I、冷啟動(dòng)模式
電池組7提供電能，經(jīng)過(guò)內(nèi)定子側(cè)功率變換器4傳遞至內(nèi)定子繞組33，通過(guò)電磁感應(yīng)使內(nèi)轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)，與離合器2結(jié)合，使發(fā)動(dòng)機(jī)I從靜止啟動(dòng)。此時(shí)，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，外電機(jī)不工作。2、純電動(dòng)模式
電池組7提供電能，經(jīng)過(guò)DC-DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6傳遞至外定子繞組36，通過(guò)電磁感應(yīng)使外轉(zhuǎn)子37轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械能傳送到車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9。此時(shí)，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)不工作，外電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。3、混合動(dòng)力模式
此模式可以應(yīng)用于加速、爬坡等大功率運(yùn)行的情況。發(fā)動(dòng)機(jī)I運(yùn)行產(chǎn)生的機(jī)械能同軸傳遞給復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子31，通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為內(nèi)定子繞組33上的電能，進(jìn)而通過(guò)內(nèi)定子側(cè)功率變換器4、DC-DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6傳遞至外定子繞組36上，再通過(guò)電磁感應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為外轉(zhuǎn)子37上的機(jī)械能，最終傳遞給車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9 ；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)I提供的能量低于外定子所需的能量時(shí)，電池組7將電能通過(guò)DC-DC變換器5、外定子側(cè)功率變換器6傳遞給外定子繞組36，補(bǔ)充能量差值；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)I提供的能量高于外定子所需的能量時(shí)，內(nèi)定子繞組上的多余電能經(jīng)過(guò)內(nèi)定子側(cè)功率變換器4給電池組7充電。此時(shí)，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，外電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。4、再生制動(dòng)模式
車(chē)輛減速、制動(dòng)和下坡時(shí)，車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子37轉(zhuǎn)動(dòng)，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)外定子側(cè)功率變換器6、DC-DC變換器5給電池組7充電，車(chē)輛的機(jī)械能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存于電池組7 ;發(fā)動(dòng)機(jī)I的全部機(jī)械能由復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)內(nèi)定子側(cè)功率變換器4向電池組7充電，以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存。此時(shí)，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，外電機(jī)也工作在發(fā)電狀態(tài)。5、駐車(chē)發(fā)電模式
此模式主要運(yùn)行于電池組7電量不足的情況，發(fā)動(dòng)機(jī)I經(jīng)離合器2帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子31轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電磁感應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)內(nèi)定子側(cè)功率變換器4給電池組7充電。此時(shí)，復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，外電機(jī)不工作。需要指出的是，由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)作發(fā)電運(yùn)行時(shí)需要先通入激勵(lì)電流，因此，為保證整個(gè)電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)的正常工作，必須確保電池組7中的電能一直有余留，沒(méi)有被完全用盡。
本發(fā)明采用復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)作為功率分配裝置，優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在
(O只用一個(gè)復(fù)合電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)多種功能，控制靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間?。?br> (2)電池組可以根據(jù)實(shí)際情況吸收多余的發(fā)動(dòng)機(jī)能量或補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)能量的不足，且發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作在高效區(qū)域，整車(chē)的運(yùn)行效率提高；
(3)無(wú)行星齒輪、無(wú)電刷與滑環(huán)、無(wú)永磁體，整個(gè)系統(tǒng)可靠性高，維護(hù)方便，且效率更高，有一定的容錯(cuò)能力。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、離合器(2)、車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(9)，其特征是還包括復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(3)、由內(nèi)定子側(cè)功率變換器(4)、DC-DC變換器(5)、外定子側(cè)功率變換器(6)組成的電功率模塊、電池組(7)、控制單元(8);發(fā)動(dòng)機(jī)(I)通過(guò)離合器(2)連接至復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(3)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(31)，內(nèi)定子側(cè)功率變換器(4)、DC-DC變換器(5)和外定子側(cè)功率變換器(6)串聯(lián)后連接在復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(3)的內(nèi)定子繞組(33)與外定子繞組(36)之間，電池組(7)分別與內(nèi)定子側(cè)功率變換器(4)、DC-DC變換器(5)相連；復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(3)的外轉(zhuǎn)子(37)連接至車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(9)，控制單元(8 )分別與發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、內(nèi)定子側(cè)功率變換器(4)、DC-DC變換器(5 )、外定子側(cè)功率變換器(6)、電池組(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(3)由內(nèi)轉(zhuǎn)子(31)、內(nèi)定子(32)、外定子(35)、外轉(zhuǎn)子(37)組成，且內(nèi)定子(32)與外定子(35)通過(guò)隔磁環(huán)(34)集成為一個(gè)整體，內(nèi)定子(32)與外定子(35)分別套有內(nèi)定子繞組(33)與外定子繞組(36)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述的內(nèi)定子側(cè)功率變換器(4)、外定子側(cè)功率變換器(6)均為雙向整流、逆變功能的功率變換器，DC-DC變換器(5)為直流升/降壓功能的變換器，電池組(7)通過(guò)以上功率變換器與電機(jī)相連，能存儲(chǔ)或輸出能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(3)存在兩個(gè)獨(dú)立控制的功率通路，高速內(nèi)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(31)經(jīng)離合器(2)與發(fā)動(dòng)機(jī)(I)耦合，低速外電機(jī)的外轉(zhuǎn)子(37)與車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(9)耦合，且整個(gè)系統(tǒng)不存在永磁體。
全文摘要
一種基于復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的混合動(dòng)力汽車(chē)用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、電功率模塊、電池組、車(chē)輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制單元等。本發(fā)明由于采用復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)作為功率分配裝置，既無(wú)行星齒輪，又無(wú)電刷和滑環(huán)等機(jī)械裝置，且無(wú)永磁材料，損耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。系統(tǒng)只采用一個(gè)電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)多種模式的運(yùn)行，空間利用率高，且有兩條可以獨(dú)立控制的功率流通路徑，大大提高了靈活性和冗余性。本發(fā)明的電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作于高效運(yùn)行區(qū)，有效地提高了整車(chē)效率。
文檔編號(hào)B60K6/22GK102837592SQ20121034604
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者花為, 華浩, 柯海波, 程明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)