CN105564215B - 一种双电动机混合动力电动汽车驱动*** - Google Patents

一种双电动机混合动力电动汽车驱动*** Download PDF

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Abstract

一种双电动机混合动力电动汽车驱动***，其离合传动装置包括摩擦片式离合器、定子绕组和转子绕组。该离合器的飞轮与离合器盖相连，该离合器盖外侧与转子绕组铁芯相连，该转子绕组每个凸极上均设有绕组导线，所有凸极上的绕组导线为一束，其两端分别固定在两个并列的滑环上，该两滑环套接在轴套外，该轴套又与转子铁芯内环面连接，上述两个滑环各与一个电刷相接，该两个电刷分别与固定在离合器壳体内侧的励磁电源正负极相连，离合器壳体内侧与定子绕组铁芯连接，定子绕组为与凸极转子绕组相匹配的三相定子绕组，三束线的另一端通过整流器与蓄电池连接。本发明能减小并联混合动力***的轴向尺寸和发动机输出端的转动惯量。

Description

一种双电动机混合动力电动汽车驱动***
技术领域
本发明混合动力电动汽车驱动***，特别涉及具有发动机和电动机并能进行发动机驱动、电机驱动和二者同时驱动的混合动力电动汽车驱动***。
技术背景
根据国际电机委员会下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车是指由两种或两种以上的储能器、能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。我们一般意义上的混合动力电动汽车同时具有两种动力源——发动机和电机。通过电机的加入，使得动力***可以按照车辆的实际运行工况灵活调控，使发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗和排放。
在现有技术中，上述混合动力驱动***中的发动机和电机之间主要有以下几种联结方法：串联式混合动力***：发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分用来给蓄电池充电，另一部分经由电动机和传动装置驱动车辆。这种混合动力***结构简单但是通常效率较低。并联式混合动力***：采用发动机和电动机两套独立的驱动***驱动车辆。此***可以采用发动机单独驱动、电动机单独驱动或者发动机和电机同时驱动三种驱动方式。并联式混合动力***分为同轴并联式和双轴并联式。单轴并联式发动机与电机同轴，不需要动力合成装置，但是由于发动机与电机同轴导致发动机输出端转 动惯量增加并且会增加混合动力***的轴向尺寸，增大了整车布置的难度。双轴并联式发动机与电机的输出轴平行，通过动力合成装置进行动力合成之后输出到变速箱。由于增加了动力合成装置，增大了变速器输入端的转动惯量，导致换挡困难并且增加了成本。当发动机提供的功率大于车辆所需功率或者当车辆制动时，电机工作在发电机状态，给电池充电。与串联式相比此***效率更高，但汽车内部驱动***的空间尺寸要求大，给车辆的整车布置带来了困难。混联式混合动力***：在功能上综合了串联式和并联式的特点，与串联式相比，它增加了机械动力的传递路线；与并联式相比，它增加了电能的传递路线。混联式混合动力***综合了串联和并联的优点，但由于需采用专用的动力耦合装置，导致其结构复杂，控制难度大，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能减小并联混合动力***的轴向尺寸和发动机输出端的转动惯量的双电动机混合动力电动汽车驱动***。本发明主要是：在离合传动装置内设定子绕组和转子绕组，并且离合器盖和转子绕组连接，离合器壳与定子绕组连接。
上述目的通过以下措施来实现：本发明的双电动机混合动力电动汽车驱动***主要包括发动机、离合传动装置、变速器和驱动电机。其中，发动机、变速器和驱动电机均与现有技术相同，而离合传动装置不仅包括摩擦片式离合器，而且还包括定子绕组和转子绕组。该摩擦片式离合器其飞轮中心通孔与发动机曲轴通过销键连接，该飞轮又通过定位螺栓与离合器盖相连，离合器盖内侧与飞轮之间设有离合器的其他部件即从动盘、摩擦片、压盘、压紧弹簧、分离杠杆及分离轴套，该离合器盖外侧通过转子绕组定位螺栓与转子绕组铁芯相连，该转子绕组为六极式凸极转子绕组，每个凸极上均设有绕组导线，所有凸极上 的绕组导线为一束，其两端分别固定在两个并列的滑环上，该两滑环套接在轴套的圆筒部分外，该轴套的圆环部分与转子铁芯内环面过渡配合连接，最好在轴套上设六个向心支撑为轴套辅助定位。上述两个滑环各与一个电刷相接，该两个电刷分别通过导线与励磁电源正负极相连，该励磁电源固定在离合器壳体内侧，该离合器壳体呈拱形，中心通孔内设滚动轴承，在离合器壳体内侧还通过定位螺栓与定子绕组铁芯的外周面连接，最好定子绕组和转子绕组两个端面平齐。定子绕组为与上述六极式凸极转子绕组相匹配的六极式凸极三相定子绕组，其凸极上的绕组导线按三相绕组式连接，即三束线的一端连接于一处，为三相电路的中心点，该连接处设在定子绕组铁芯内部，三束线的另一端通过整流器与蓄电池连接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：将定子绕组与转子绕组结合到离合传动装置，节省了整车布置的空间，从而减小了并联混合动力***的轴向尺寸和发动机输出端的转动惯量，从而解决双电机混合动力电动汽车整车布置空间不足、布置困难的问题。通过离合器的结合和分离，可以与驱动电机共同实现串联模式、并联模式和混联模式及多种运行模式的转化。
附图说明
图1为本发明的离合传动装置剖面示意简图。
图2为本发明的构型示意框图。
图3为本发明转子绕组主视示意简图。
图4为图3的A-A图。
图5为本发明定子绕组主视示意简图。
图6为图5的B-B图。
图中1.飞轮，2.离合器盖，3.离合器壳，4.定子绕组，5.转子绕组，6.转子绕组定位螺栓，7.转子绕组向心支撑，8.滑环，9.分离轴套，10.转子绕组空心轴套，11.电刷，12.电刷导线，13.励磁电源，14.离合器壳定位螺栓，15.定子绕组定位螺栓，16.离合器盖定位螺栓，17.绕组导线(线圈)，18.转子绕组铁芯，19.绕组导线A，20.绕组导线B，21.绕组导线C，22.定子绕组铁芯。
具体实施方式
在图2所示的双电机混合动力电动汽车驱动***的构型示意框图中，该***主要包括发动机、离合传动装置、变速器和驱动电机。其中，发动机、变速器和驱动电机均与现有技术相同，而离合传动装置不仅包括摩擦片式离合器，而且还包括定子绕组4和转子绕组5，如图1所示。在图1所示的双电机混合动力电动汽车驱动***离合传动装置剖面示意简图中，摩擦片式离合器其飞轮1中心通孔与发动机曲轴通过销键连接，该飞轮1又通过定位螺栓16与离合器盖2相连，离合器盖2内侧与飞轮1之间设有离合器的其他部件即从动盘、摩擦片、压盘、压紧弹簧、分离杠杆及分离轴套9，该离合器盖2外侧通过转子绕组定位螺栓6与转子绕组铁芯18相连，如图3和图4所示，转子绕组5为六极式凸极转子绕组，每个凸极上均设有绕组导线17，所有凸极上的绕组导线17为一束，其两端分别固定在两个并列的滑环8上，该两滑环8套接在轴套10的圆筒部分外，该轴套10的圆环部分与转子铁芯18内环面过渡配合连接，另在轴套10上设六个向心支撑7为轴套10辅助定位。上述两个滑环8各与一个电刷11相接，该两个电刷11分别通过电刷导线12与励磁电源13正负极相连，该励磁电源13固定在离合器壳3体内侧，该通过离合器壳定位螺栓14与发动机相连的离合器壳3体呈拱形，中心通孔内设滚动轴承，在离合器壳3体内侧还通过定位螺栓15与定子绕组铁芯22的外周面连接，定子绕组4和转子绕组5两个端面平齐。 在图5和图6中，定子绕组4为与上述六极式凸极转子绕组相匹配的六极式凸极三相定子绕组，其凸极上的绕组导线A19、绕组导线B20、绕组导线C21按三相绕组式连接，即三束线的一端连接于一处，为三相电路的中心点，该连接处设在定子绕组铁芯22内部，三束线的另一端通过整流器与蓄电池连接。
本发明的工作过程大致如下：当发动机输出动力传给飞轮1时，飞轮1会带动离合器盖2同转子绕组5一起转动，此时固定在离合器壳3上的定子绕组4固定不动，转子绕组5中流过由励磁电源13提供的电流，此时，会在定子绕组4中产生感应电流，也就是发电过程，该电流经定子绕组线圈20、21、22输入蓄电池。当电池作为电源提供电力输出时，定子绕组线圈20、21、22中会有电流流过，转子绕组线圈17中依然为励磁电源13提供的电流，此时转子绕组5会由于电磁感应的作用开始转动，之后由于定位螺栓6的作用带动离合器盖2转起来，向外输出动力。离合器盖2上的转子绕组5和离合器壳3上的定子绕组4组成了电机的基本结构，对其进行适当的控制从而实现集成电机的功能。通过离合器的结合与分离可以实现串联模式和并联模式的切换。离合器结合时，发动机与集成电机和驱动电机共同驱动车辆，此时为并联驱动模式。离合器分离时，切断发动机和集成电机与驱动轮之间的动力传递，发动机带动集成电机发电。此时驱动电机利用集成电机发出的电能单独驱动车辆。双电机混合动力电动汽车驱动***在并联驱动时，有发动机单独驱动、发动机带动集成电机发电、发动机与驱动电机共同驱动车辆、驱动电机单独驱动车辆和再生制动五种运行模式，在这几种模式下工作时，各部件的工作状态如表1所示：
表1
即发动机单独驱动：发动机工作，集成电机停止，驱动电机停止，离合器结合。发动机驱动并发电：发动机工作，集成电机发电，驱动电机停止，离合器结合。发动机与电机联合驱动：发动机工作，集成电机停止，驱动电机驱动，离合器结合。
电机单独驱动：发动机停止，集成电机停止，驱动电机驱动，离合器分离。
再生制动：发动机停止，集成电机停止，驱动电机发电，离合器分离。
综上，本发明可以有如下工作模式：
A.在车辆起步时，离合器分离，发动机与驱动电机之间动力传递断开，驱动电机单独正向驱动，动力总成以纯电动模式工作。
B.在车辆低速行驶或发动机效率较低时，离合器分离，根据电池剩余电量，由发动机驱动集成电机发电，动力总成以串联模式工作。
C.在车辆急加速行驶时，离合器结合，发动机和驱动电机或发动机、驱动电机与集成电机同时驱动车辆，动力总成以并联模式工作。
D.在车辆匀速行驶且发动机效率较高时，离合器结合，由发动机单独驱动 车辆。驱动电机和集成电机停止工作。
E.在车辆减速行驶或进行制动时，离合器分离，断开发动机与驱动电机之间动力传递，车轮带动驱动电机给动力电池充电。
F.在车辆倒车行驶时，离合器分离，断开发动机与电动机之间动力传递，驱动电机单独工作，反向旋转驱动车辆。

Claims (2)

1.一种双电动机混合动力电动汽车驱动***，其包括发动机、变速器、驱动电机和离合传动装置，其特征在于：离合传动装置不仅包括摩擦片式离合器，而且还包括定子绕组和转子绕组，该摩擦片式离合器其飞轮中心通孔与发动机曲轴通过销键连接，该飞轮又通过定位螺栓与离合器盖相连，离合器盖内侧与飞轮之间设有离合器的其他部件即从动盘、摩擦片、压盘、压紧弹簧、分离杠杆及分离轴套，该离合器盖外侧通过转子绕组定位螺栓与转子绕组铁芯相连，该转子绕组为六极式凸极转子绕组，每个凸极上均设有绕组导线，所有凸极上的绕组导线为一束，其两端分别固定在两个并列的滑环上，该两滑环套接在轴套的圆筒部分外，该轴套的圆环部分与转子铁芯内环面过渡配合连接，上述两个滑环各与一个电刷相接，该两个电刷分别通过导线与励磁电源正负极相连，该励磁电源固定在离合器壳体内侧，该离合器壳体呈拱形，中心通孔内设滚动轴承，在离合器壳体内侧还通过定位螺栓与定子绕组铁芯的外周面连接，定子绕组为与上述六极式凸极转子绕组相匹配的六极式凸极三相定子绕组，其凸极上的绕组导线按三相绕组式连接，即三束线的一端连接于一处，为三相电路的中心点，该连接处设在定子绕组铁芯内部，三束线的另一端通过整流器与蓄电池连接；所述定子绕组和转子绕组两个端面平齐；
当发动机输出动力传给飞轮时，飞轮带动离合器盖同转子绕组一起转动，固定在离合器壳定子绕组4固定不动，转子绕组5中流过由励磁电源提供的电流，在定子绕组中产生感应电流，该电流经定子绕组线圈输入蓄电池；
当电池作为电源提供电力输出时，定子绕组线圈中有电流流过，转子绕组线圈中为励磁电源提供的电流，转子绕组通过定位螺栓的作用带动离合器盖转动，向外输出动力，离合器盖上的转子绕组和离合器壳上的定子绕组组成了电机的基本结构，通过离合器的结合与分离可以实现串联模式和并联模式的切换。
2.根据权利要求1所述的双电动机混合动力电动汽车驱动***，其特征在于：在轴套上设六个向心支撑为轴套辅助定位。
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