CN102136776A - 一种多电机联合驱动总成 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多电机联合驱动方式的多动力联合驱动总成。本发明采用双定子电机与主牵引电机动力耦合驱动车辆行驶，其可以满足车辆行驶的动力需求，以及满足多种电压等级用电设备的电能需求。
Description
技术领域
本发明属于动力总成部件技术领域，具体涉及多电机动力耦合驱动的电传动***。
背景技术
与传统的机械传动相比，电传动具有很多优点，如无级变速，布置灵活等。由于现有电动机与电子技术的限制，传统的电传动***在电动机与主动轮之间采用变速箱以满足车辆行驶中的动力需求。变速箱动力损失大，且有动力中断等不足。随着电子技术的发展，现代车辆的用电设备越来越多，不同的用电设备所需的电压等级的要求也不相同，因此要求车辆能够输出不同电压等级的电压，如果完全将储能装置的电压整流为所需电压，***成本显著提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于电传动车辆的多电机联合驱动总成，以克服当前电驱动车辆存在的上述不足，一方面有效的利用多电机满足车辆动力性的需求，另一方面有效的利用双定子电机工作于多种模式，满足车载用电设备的电压需求，提高整个***的输出功率，降低***成本。
本发明的目的是这样实现的：
主牵引电机15与双定子电机8的布置在同侧，且轴平行布置，双定子电机8输出动力经减速器4、离合器3、齿轮2，主牵引电机15输出动力，在齿轮16处实现转矩耦合，这种结构能够有效地实现多电机驱动车辆多种工作模式的需求。
附图说明
附图是多电机联合驱动总成组成结构图。
图中：1左驱动轮，2.齿轮、3.离合器、4.减速器、5.双定子电机转子、6.双定子电机定子、7.双定子电机定子、8.双定子电机、9.双定子电机控制单元、10.电机控制器、11.高压整流单元、12.高压用电设备、13.储能装置、14.主牵引电机驱动单元、15.主牵引电机、16.齿轮、17.主减速器及差速器、18.右驱动轮。
具体实施方式
现结合附图进一步说明。
本发明由左驱动轮1，齿轮2，离合器3、减速器4、双定子电机转子5、双定子电机定子6、双定子电机定子7、双定子电机8、双定子电机控制单元9、电机控制器10、高压整流单元11、高压用电设备12、储能装置13、主牵引电机控制单元13、主牵引电机14、齿轮16、主减速器及差速器17、右驱动轮18组成。电机控制器10中的双定子电机控制单元9采用动力电缆与双定子电机定子6、双定子电机定子7、高压整流单元11相连，传递的电能为交流电，同时与储能装置13相连，传递的电能为直流电，主牵引电机驱动单元14采用动力电缆与主牵引电机15相连，传递的电能为交流电，与储能装置13相连，传递的电能为直流电。
主牵引电机驱动单元13控制主牵引电机14的工作状态和动力输出，双定子电机驱动单元9控制双电机电机7的工作状态和动力输出。
通过控制主牵引电机14、双定子电机7、离合器3，可以得到多电机联合驱动的多种工作模式。双定子电机工作模式如表1所示，主牵引电机与双定子电机组合工作模式如表2所示，其中√表示离合器处于接合状态，X表示离合器处于分离状态，“M”表示电动机采用电动控制，“G”表示电动机采用发电控制，“C”表示电动机关闭，“N”表示电机自由旋转。
表1双定子电机工作模式
表2多电机工作模式
其工作原理如下：
双定子电机低压定子电动和高压定子发电模式：储能装置13的电压通过双定子电机控制单元9逆变后驱动低压定子7，使之工作在电动状态，由磁场作用驱动转子5高速旋转，高速旋转的转子由磁场作用使高压定子6工作在发电状态，并由双定子电机控制单元9和整流单元11控制后，产生较高电压直流电给用电设备12。
双定子电机高压定子电动和低压定子发电模式：储能装置13的电压通过双定子电机控制单元9逆变后驱动高压定子6，使之工作在电动状态，由磁场作用驱动转子5高速旋转，高速旋转的转子由磁场作用使低压定子7工作在发电状态，并由双定子电机控制单元和整流单元控制后，产生较低电压直流电给用电设备12。
主牵引电机驱动模式：离合器3脱开，储能装置13输出能量，电机控制器10中主牵引电机驱动单元14按照驾驶员指令控制主牵引电机15工作于电动模式，主牵引电机输出动力经主减速器差速器总成17到左右驱动轮，此时，双定子电机8根据用电设备需求工作于停机状态或者一定子电动和另一定子发电模式。
主牵引电机和双定子电机工作耦合驱动模式：离合器3接合，储能装置13输出能量，主牵引电机控制单元13和双定子电机控制单元9按照驾驶员指令控制主牵引电机15和双定子电机8工作于电动模式，双定子电机8输出动力经减速器4、离合器3、齿轮2，同时主牵引电机15输出动力，在齿轮16处实现转矩耦合，耦合后的动力经主减速器差速器总成17到左右驱动轮。此时，双定子电机根据车辆动力需求工作于单定子电动或者双定子电动模式。
在主牵引电机驱动和双定子电机发电模式：离合器3接合，储能装置13输出能量，电机控制器10中主牵引电机驱动单元14按照驾驶员指令控制主牵引电机15工作于电动模式，主牵引电机输出一部分动力经主减速器差速器总成17到左右驱动轮，同时，双定子电机驱动单元9控制牵引电机8工作于发电模式，主牵引电机输出的另一部分动力经齿轮16、齿轮2、离合器3拖动双定子电机旋转，双定子电机驱动单元9按照整车再生制动控制逻辑控制双定子电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电或者为用电设备供电，此时，双定子电机8可根据用电设备需求工作于单定子发电或者双定子发电模式。
再生制动主牵引电机能量回收工作模式：离合器3脱开，主牵引电机15工作于发电模式，车辆惯性转矩经左右驱动轮、主减速器差速器总成17拖动主牵引电机15旋转，主牵引电机驱动单元14按照整车再生制动控制逻辑控制主牵引电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电，此时，双定子电机8根据用电设备需求工作于停机状态或者一定子电动和另一定子发电模式。
再生制动主牵引电机和双定子电机能量回收工作模式：离合器3接合，主牵引电机15和双定子电机8工作于发电模式，车辆惯性转矩经左右驱动轮、主减速器差速器总成17拖动主牵引电机15旋转，主牵引电机驱动单元14按照整车再生制动控制逻辑控制主牵引电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电，同时，车辆惯性转矩经左右驱动轮、主减速器差速器总成17、齿轮16、齿轮2、离合器3拖动双定子电机旋转，双定子电机驱动单元9按照整车再生制动控制逻辑控制双定子电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电，此时，双定子电机8可根据用电设备需求工作于单定子发电或者双定子发电模式。
从以上工作原理可以看出，该多电机联合驱动总成可以实现单电机驱动及单电机能量回收，多电机驱动及多电机能量回收，主牵引电机驱动双定子电机发电等多种工作模式，能够满足车辆动力需求，以及满足多种电压等级用电设备的电能需求，传动效率高、可靠，另外缩短了制动转矩的传输路径，有利于提高再生制动能量回收。
Claims (10)
1.多电机联合驱动总成，由左驱动轮1，齿轮2，离合器3、减速器4、双定子电机转子5、双定子电机高压定子6、双定子电机低压定子7、双定子电机8、双定子电机控制单元9、电机控制器10、高压整流单元11、高压用电设备12、储能装置13、主牵引电机控制单元13、主牵引电机14、齿轮16、主减速器及差速器17、右驱动轮18组成。电机控制器10中的双定子电机控制单元9采用动力电缆与双定子电机定子6、双定子电机定子7、高压整流单元11相连，传递的电能为交流电，同时与储能装置13相连，传递的电能为直流电，主牵引电机驱动单元14采用动力电缆与主牵引电机15相连，传递的电能为交流电，与储能装置13相连，传递的电能为直流电。
2.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：双定子电机8采取双定子、一个永磁体转子结构，由电机控制器10中双定子电机控制单元9控制后具备双定子电动/发电模式、单定子电动/发电模式、以及一定子电动和另一定子发电模式等多种工作模式。
3.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：双定子电机8的低压定子7电动和高压定子6发电模式下，储能装置13的电压通过双定子电机控制单元9逆变后驱动低压定子7，使之工作在电动状态，由磁场作用驱动转子5高速旋转，高速旋转的转子由磁场作用使高压定子6工作在发电状态，并由双定子电机控制单元9和整流单元11控制后，产生较高电压直流电给用电设备12。
4.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：双定子电机8的高压定子电动和低压定子发电模式下，储能装置13的电压通过双定子电机控制单元9逆变后驱动高压定子6，使之工作在电动状态，由磁场作用驱动转子5高速旋转，高速旋转的转子由磁场作用使低压定子7工作在发电状态，并由双定子电机控制单元和整流单元控制后，产生较低电压直流电给用电设备12。
5.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：主牵引电机驱动模式下，离合器3脱开，储能装置13输出能量，电机控制器10中主牵引电机驱动单元14按照驾驶员指令控制主牵引电机15工作于电动模式，主牵引电机输出动力经主减速器差速器总成17到左右驱动轮，此时，双定子电机8根据用电设备需求工作于停机状态或者一定子电动和另一定子发电模式，如权利要求4，5所述。
6.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：主牵引电机和双定子电机工作耦合驱动模式下，离合器3接合，储能装置13输出能量，主牵引电机控制单元13和双定子电机控制单元9按照驾驶员指令控制主牵引电机15和双定子电机8工作于电动模式，双定子电机8输出动力经减速器4、离合器3、齿轮2，同时主牵引电机15输出动力，在齿轮16处实现转矩耦合，耦合后的动力经主减速器差速器总成17到左右驱动轮。此时，双定子电机根据车辆动力需求工作于单定子电动或者双定子电动模式。
7.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：在主牵引电机驱动和双定子电机发电模式下，离合器3接合，储能装置13输出能量，电机控制器10中主牵引电机驱动单元14按照驾驶员指令控制主牵引电机15工作于电动模式，主牵引电机输出一部分动力经主减速器差速器总成17到左右驱动轮，同时，双定子电机驱动单元9控制牵引电机8工作于发电模式，主牵引电机输出的另一部分动力经齿轮16、齿轮2、离合器3拖动双定子电机旋转，双定子电机驱动单元9按照整车再生制动控制逻辑控制双定子电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电或者为用电设备供电，此时，双定子电机8可根据用电设备需求工作于单定子发电或者双定子发电模式。
8.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：在再生制动主牵引电机能量回收工作模式下，离合器3脱开，主牵引电机15工作于发电模式，车辆惯性转矩经左右驱动轮、主减速器差速器总成17拖动主牵引电机15旋转，主牵引电机驱动单元14按照整车再生制动控制逻辑控制主牵引电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电，此时，双定子电机8根据用电设备需求工作于停机状态或者一定子电动和另一定子发电模式，如权利要求4，5所述。
9.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：在再生制动主牵引电机和双定子电机能量回收工作模式下，离合器3接合，主牵引电机15和双定子电机8工作于发电模式，车辆惯性转矩经左右驱动轮、主减速器差速器总成17拖动主牵引电机15旋转，主牵引电机驱动单元14按照整车再生制动控制逻辑控制主牵引电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电，同时，车辆惯性转矩经左右驱动轮、主减速器差速器总成17、齿轮16、齿轮2、离合器3拖动双定子电机旋转，双定子电机驱动单元9按照整车再生制动控制逻辑控制双定子电机的发电量，并输出直流电为储能装置13充电，此时，双定子电机8可根据用电设备需求工作于单定子发电或者双定子发电模式。
10.根据权利要求1所描述的多电机联合驱动总成，其特征是：电机控制器10内的主牵引电机驱动单元14和双定子电机驱动单元9共用一套储能装置13。
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