專利名稱：增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]用新型涉及汽車技術(shù)，特別是涉及一種增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、電池系統(tǒng)三部分。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器，發(fā)電系統(tǒng)包括增程發(fā)電機(jī)組及其控制器，電池系統(tǒng)包括高壓動(dòng)力電池及電池管理單元。[0003]目前電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有感應(yīng)電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、永磁同步電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，噪音小，但控制復(fù)雜，系統(tǒng)成本高；開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、噪聲大，效率和功率密度低；永磁電機(jī)效率與功率密度高、轉(zhuǎn)矩控制性能好，但氣隙磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)、弱磁控制困難、恒功率區(qū)和高效率區(qū)窄。[0004]目前增程發(fā)電機(jī)主要有同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)三類。同步發(fā)電機(jī)體積大、功率密度偏低；異步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁無功功率較大，電壓調(diào)節(jié)困難，控制復(fù)雜，系統(tǒng)效率較低；永磁同步電機(jī)功率密度高，但磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)困難，需要全功率變換電路，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜，而且稀土永磁材料成本高。[0005]目前純電動(dòng)汽車無法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，主要原因是電池成本高、續(xù)航里程短。電池成本占整車價(jià)格的近50%，而且電池的壽命一般在2 3年，運(yùn)行和維護(hù)成本很高；同時(shí)這些電池的自重相當(dāng)龐大，大大增加了整車重量，影響了續(xù)航里程，一般在200公里左右。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]為了解決上述純電動(dòng)汽車存在的問題，本實(shí)用新型提出了 一種增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)方案，達(dá)到了降低整車成本和增加續(xù)航里程又節(jié)能環(huán)保的目的。[0007]為此本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:包括有混合勵(lì)磁同步電機(jī)，電機(jī)內(nèi)部包含永磁體和勵(lì)磁線圈兩個(gè)磁勢(shì)源，同時(shí)也存在軸向磁路和徑向磁路,軸向磁路中串接電勵(lì)磁繞組；[0008]電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，電機(jī)定轉(zhuǎn)子為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子上安裝有集中電樞繞組和勵(lì)磁繞組；[0009]混合勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與雙凸極發(fā)電系統(tǒng)分別與系統(tǒng)控制總線連接，通過系統(tǒng)控制總線，實(shí)現(xiàn)了整車控制器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)之間的通信，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)將系統(tǒng)狀態(tài)控制信號(hào)發(fā)送至整車控制器，發(fā)電系統(tǒng)通過整車控制器獲得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率控制。[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型進(jìn)行了混合勵(lì)磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和雙凸極無刷直流發(fā)電技術(shù)的原始創(chuàng)新和集成應(yīng)用，形成了驅(qū)動(dòng)與發(fā)電的綜合技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了增程式電動(dòng)客車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)全新方案。不但在行車途中向蓄電池充電同時(shí)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，增加了續(xù)駛里程。對(duì)促進(jìn)増程式電動(dòng)汽車的整體技術(shù)突破，加速汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，帶動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和發(fā)展，推進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，提升我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的國際市場(chǎng)影響力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)等均具有重大意義。[0011]
[0012]圖1為混合勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。[0013]圖2為雙凸極無刷直流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)圖。[0014]具體實(shí)施方式
[0015]本實(shí)用新型采用了高效混合勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，克服了現(xiàn)有永磁同步電機(jī)弱磁控制困難、高效率區(qū)窄的問題，具有恒功率區(qū)寬、調(diào)速范圍廣、效率高的特點(diǎn)?；旌蟿?lì)磁同步電機(jī)運(yùn)用矢量控制技術(shù)，增加了高效率運(yùn)行區(qū)，同時(shí)擴(kuò)大了弱磁擴(kuò)速范圍，優(yōu)化了整車動(dòng)力性能。[0016]混合勵(lì)磁同步電機(jī)在切向磁場(chǎng)永磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)上，采用了轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體磁分路結(jié)構(gòu)，電機(jī)內(nèi)部包含永磁體和勵(lì)磁線圈兩個(gè)磁勢(shì)源，同時(shí)也存在軸向磁路和徑向磁路，在軸向磁路中串接電勵(lì)磁繞組,通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來控制軸向磁通，由于磁通總和不變,徑向磁場(chǎng)隨軸向磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)而變化，實(shí)現(xiàn)了徑向磁場(chǎng)弱磁調(diào)節(jié)。電樞繞組中的電樞電流采用矢量控制，同時(shí)與勵(lì)磁電流進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，獲得了較大的輸出功率和較寬的恒功率運(yùn)行區(qū)。[0017]驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速在基速以下運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流為恒定最大值，混合勵(lì)磁同步電機(jī)工作在增磁狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩輸出；基速以上運(yùn)行時(shí)，通過減小勵(lì)磁電流的大小實(shí)現(xiàn)弱磁控制，電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)飽和程度低、鐵損小，電勵(lì)磁繞組勵(lì)磁電流小、銅損低。通過電樞電流和勵(lì)磁電流的協(xié)調(diào)控制對(duì)氣隙磁通進(jìn)行調(diào)節(jié)，在系統(tǒng)容量一定的前提下，能夠獲得較大的輸出功率和較寬的恒功率運(yùn)行范圍。[0018]混合勵(lì)磁同步電機(jī)的功率大小根據(jù)整車的重量和最高車速以及合理的傳動(dòng)比來確定，并按照約2倍的過載能力設(shè)計(jì)該電機(jī)；按照車輛的最大爬坡度驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)電機(jī)的短時(shí)工作特性及扭矩特性是否滿足要求；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基頻點(diǎn)與汽車的常規(guī)車速點(diǎn)重合；汽車最高轉(zhuǎn)速的功率平衡點(diǎn)落在電機(jī)恒功率工作曲線上。[0019]本實(shí)用新型采用了雙凸極發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)發(fā)電一體化技術(shù)，省去起動(dòng)電機(jī)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)功率密度、效率和可靠性。[0020]電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，電機(jī)定轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子上安裝有集中電樞繞組和勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子上無繞組和磁鋼、無電刷和換向器，調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流大小，即可實(shí)現(xiàn)輸出功率控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、低成本、高效率和控制靈活的特點(diǎn)。雙凸極無刷直流電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，外加機(jī)械力傳動(dòng)使轉(zhuǎn)子按某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，每相電樞繞組所匝鏈的磁鏈發(fā)生變化，繞組將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)負(fù)載或轉(zhuǎn)速變化時(shí)，可通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小來維持恒定電壓輸出，三相繞組通過二極管整流電路，發(fā)出直流電，不需要位置傳感器和可控功率變換器。也可通過功率變換器控制四象限電動(dòng)運(yùn)行。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。由于采用電磁式勵(lì)磁方案，易于實(shí)現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)和故障滅磁。[0021]系統(tǒng)功率根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的恒功率工作特性以及最大充電功率，在進(jìn)行系統(tǒng)仿真后確定。之后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性和萬有特性曲線選擇最理想的工作區(qū)，以達(dá)到最大功率、最小排放、最少耗油的目的。[0022]本實(shí)用新型采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制與發(fā)電系統(tǒng)數(shù)字智能控制集成技術(shù)。優(yōu)化了控制結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了整車控制系統(tǒng)。[0023]混合勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與雙凸極發(fā)電系統(tǒng)分別與系統(tǒng)控制總線連接，通過系統(tǒng)控制總線，實(shí)現(xiàn)了整車控制器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)之間的通信。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)將系統(tǒng)狀態(tài)控制信號(hào)發(fā)送至整車控制器，發(fā)電系統(tǒng)通過整車控制器獲得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率控制。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率控制。實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)之間控制技術(shù)的集成。[0024]驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制與發(fā)電系統(tǒng)數(shù)字智能控制集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)控制器和發(fā)電機(jī)控制器控制策略的協(xié)調(diào)控制，保證了發(fā)電系統(tǒng)雙凸極電機(jī)勵(lì)磁電流、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)混合勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁電流、電樞電流等之間的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)了整車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和效率優(yōu)化，滿足了發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的功率配合和系統(tǒng)保護(hù)。[0025]雙凸極發(fā)電系統(tǒng)作發(fā)電運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)通過整車控制器發(fā)送到發(fā)電機(jī)控制器，根據(jù)來自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)和系統(tǒng)控制策略，判斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)所處的運(yùn)行狀態(tài)和功率需求，調(diào)節(jié)雙凸極電機(jī)勵(lì)磁電流大小，實(shí)現(xiàn)合理的功率輸出?；旌蟿?lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用電樞電流矢量控制與勵(lì)磁電流的協(xié)調(diào)控制方法，通過來自發(fā)電系統(tǒng)輸出功率和和電壓電流信號(hào)，分析發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略，通過調(diào)節(jié)電樞電流以及勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)的功率配合和系統(tǒng)保護(hù)。
權(quán)利要求1.增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括有混合勵(lì)磁同步電機(jī)，電機(jī)內(nèi)部包含永磁體和勵(lì)磁線圈兩個(gè)磁勢(shì)源，同時(shí)也存在軸向磁路和徑向磁路,軸向磁路中串接電勵(lì)磁繞組； 電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，電機(jī)定轉(zhuǎn)子為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子上安裝有集中電樞繞組和勵(lì)磁繞組； 混合勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與雙凸極發(fā)電系統(tǒng)分別與系統(tǒng)控制總線連接，通過系統(tǒng)控制總線，實(shí)現(xiàn)了整車控制器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)之間的通信，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)將系統(tǒng)狀態(tài)控制信號(hào)發(fā)送至整車控制器，發(fā)電系統(tǒng)通過整車控制器獲得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)。包括有混合勵(lì)磁同步電機(jī)，電機(jī)內(nèi)部包含永磁體和勵(lì)磁線圈兩個(gè)磁勢(shì)源，同時(shí)也存在軸向磁路和徑向磁路，軸向磁路中串接電勵(lì)磁繞組；電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，電機(jī)定轉(zhuǎn)子為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子上安裝有集中電樞繞組和勵(lì)磁繞組；混合勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與雙凸極發(fā)電系統(tǒng)分別與系統(tǒng)控制總線連接，通過系統(tǒng)控制總線，實(shí)現(xiàn)了整車控制器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)之間的通信，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)將系統(tǒng)狀態(tài)控制信號(hào)發(fā)送至整車控制器，發(fā)電系統(tǒng)通過整車控制器獲得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率控制。本實(shí)用新型提出了一種增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)方案，達(dá)到了降低整車成本和增加續(xù)航里程又節(jié)能環(huán)保的目的。
文檔編號(hào)B60L15/00GK202965999SQ201220369790
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者王振洲, 馬祥根, 張卓然 申請(qǐng)人:英泰集團(tuán)有限公司