CN110154723A - 纯电动车的可组合双电机驱动模块 - Google Patents

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Abstract

一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，由主驱电机、次驱电机、离合器和直线电机组成；以方向盘的转角信号、两车轮的转速和扭矩信号作为直线电机的控制信号，由直线电机控制离合器的接通和断开，实现主驱电机的主转子18与次驱电机的次转子14之间的接通与断开；主驱电机与次驱电机在离合器断开时独立工作，在离合器接合时同步工作。主驱电机和次驱电机都采用交流永磁电机形式，均可作为电动机和发电机使用。通过主驱电机和次驱电机的电源线与车载电源、蓄电池的电源线的通断实现主驱电机与次驱电机的发动机和电动机功能的切换。本装置具有结构紧凑、精度高、响应快、加速度大、转矩波动小、过载能力高、工作效率高等优点。

Description

纯电动车的可组合双电机驱动模块
技术领域
本发明属于汽车工程技术领域，涉及一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，用于实现纯电动车平稳快速的起步和给蓄电池充电。
背景技术
目前，在混合动力汽车和纯电动汽车不断发展的情况下，对于电机的冷启动性能和快速加速性能要求也不断提高，特别是对于汽车的加速性能和制动能量回收。传统的电动车一直考虑储能电池的电量，通过增加电池容量的方式增加汽车的续驶里程，而单一电机驱动方式对节能和制动能量回收方面受到了极大的制约。
双定子电机就是指电机中具有一个转子和两个定子，从而组成了两个单电机的组合。当两个单电机都用作电动机时，两个单电机的定子上线圈的有功电流产生的电磁转矩共同作用于转子上输出机械功；当两个单电机都是永磁电机并用作发电机时，两个单电机的定子同时产生感应电压输出感应电流至电源给电池充电，可以快速给电池充电；当分时给两个永磁的单电机定子加电可以实现两个单电机的单独电机驱动或者是一电机驱动而另一电机发电的效果。该类电机具有精度高，响应迅速，加速度大，转矩波动小，过载能力高等优点；另一方面，双定子电机的研究必然涉及到一些电机方面的新问题，形成一种不同体系的研究方向。
现有双定子电机的结构，可以实现了两个单电机的分时工作和组合工作，但是无法满足电动车用电机的冷启动性能、加速性能和制动能量回收等要求，无法实现两个单电机根据电动车的使用工况进行关联运作，这对于双定子电机在纯电动车驱动中的应用推广极为不利。
因此，发明一种新型纯电动车的可组合双电机驱动模块，用于适应不同行驶工况使用性能需求的电动车驱动，实现节能驱动和制动能量回收的双重效果。
发明内容
一种纯电动车的可组合双电机驱动模块采用的技术方案如下：
包括电机前端盖1、电机壳体2、电机后端盖11、主驱电机、次驱电机、离合器、直线电机；电机前端盖1和电机后端盖11分别安装在电机壳体2两端、主定子3和次定子10分别固接在离合器壳体5两侧的电机壳体2内壁，离合器壳体5与电机壳体2内壁固定连接；
所述的主驱电机包括主定子3、主转子18、主转轴23；主定子3固接在离合器壳体5一侧的电机壳体2内壁，主转子18与主转轴23同轴连接，主定子3、主转子18和主转轴23同轴安装；
所述的次驱电机包括次定子10、次转子14、次转轴22；次转子14与次转轴22同轴连接；次定子10、次转子14和次转轴22同轴安装，主转轴23和次转轴22在同一轴线上；主转子18和次转子14之间以一个特殊的相位角安装，次转轴22通过轴承与电机后端盖11和离合器壳体5连接；
所述的离合器包括离合器壳体5、花键毂6、啮合套7、轴端挡盘16、滑移键26；花键毂6固定连接在主转轴23阶梯轴端，主转轴23通过轴承分别与电机前端盖1和离合器壳体5连接；轴端挡盘16同轴固定连接在次转轴22阶梯轴端，啮合套7通过滑移键26与次转轴22同轴连接，啮合套7前端开啮合槽，可与花键毂6啮合，啮合套7内有键槽，可与滑移键26啮合，啮合套7与直线电机动子9固定连接。
所述的直线电机包括直线电机定子8、直线电机动子9；直线电机动子9同轴固定在啮合套7尾端，直线电机定子8安装在离合器壳体5内壁，啮合套7、直线电机定子8、直线电机动子9与次转轴22同轴连接。
所述的直线电机定子8包括直线电机定子绕组8-1、直线电机定子齿环8-2、直线电机定子铁心套筒8-3；直线电机定子齿环8-2同轴固定连接在直线电机定子铁心套筒8-3内壁，直线电机定子绕组8-1绕在直线电机定子齿环8-2间隔之间。
所述的直线电机动子9包括直线电机动子磁钢9-1、直线电机动子铁心9-2；直线电机动子磁钢9-1与直线电机动子铁心9-2交替叠加组合成直线电机动子9。
本发明的有益效果是：一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，采用直线电机操纵离合器实现与两驱动轮分别连接的两个交流永磁电机的同步或独立工作；通过车载电源、蓄电池与两个交流永磁电机的电源连接组合实现电动机和发电机的功能切换；根据车辆方向盘的转角信号和两轮的转速、扭矩等信号输出使离合器分离，实现两个交流永磁电机的差速，亦可根据本车电量信号和速度信号判断分离离合器，实现单个交流永磁电机驱动，另一个发电的效果。本装置具有结构紧凑、精度高、响应快、加速度大、转矩波动小、过载能力高、工作效率高等优点，可以大幅减小电动车的体积和重量,提高电动车控制精度和动态性能。
附图说明
图1为一种纯电动车的可组合双电机驱动模块的结构图。
图2为一种纯电动车的可组合双电机驱动模块的离合器结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明:
如图1和图2，一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，包括电机前端盖1、电机壳体2、电机后端盖11、主驱电机、次驱电机、离合器、直线电机；电机前盖1和电机后端盖11分别安装在电机壳体2两端、主定子3和次定子10分别固接在离合器壳体5两侧的电机壳体2内壁，离合器壳体5与电机壳体2内壁固定连接。
主驱电机是一种交流永磁电机的类型，包括主定子3、主转子18、主转轴23；主定子3固接在离合器壳体5一侧的电机壳体2内壁，主定子3、主转子18和主转轴23同轴安装，主转子18与主转轴23同轴连接，主转轴23的另一端连接有驱动轮。
次驱电机也是一种交流永磁电机的类型，包括次定子10、次转子14、次转轴22；次转子14与次转轴22同轴连接；次定子10、次转子14和次转轴22同轴安装，主转轴23和次转轴22在同一轴线上；主转子18和次转子14之间以一个特殊的相位角安装，次转轴22通过轴承与电机后端盖11和离合器壳体5连接。
离合器采用直齿啮合与滑移脱开的离合方式，包括离合器壳体5、花键毂6、啮合套7、轴端挡盘16、滑移键26；花键毂6固定连接在主转轴23阶梯轴端，主转轴23通过轴承分别与电机前端盖1和离合器壳体5连接；轴端挡盘16同轴固定连接在次转轴22阶梯轴端，啮合套7通过滑移键26与次转轴22同轴连接，啮合套7前端开啮合槽，可与花键毂6啮合，啮合套7内有键槽，可与滑移键26啮合，直线电机与啮合套7固定连接。
直线电机用于操纵离合器，实现主驱电机的主转子18与次驱电机的次转子14之间的接通与断开；包括直线电机定子8、直线电机动子9；直线电机动子9同轴固定在啮合套7尾端，直线电机定子8安装在离合器壳体5内壁，啮合套7、直线电机定子8、直线电机动子9与次转轴22同轴连接。
直线电机定子8包括直线电机定子绕组8-1、直线电机定子齿环8-2、直线电机定子铁心套筒8-3；直线电机定子齿环8-2同轴固定连接在直线电机定子铁心套筒8-3内壁，直线电机定子绕组8-1绕在直线电机定子齿环8-2间隔之间。
直线电机动子9包括直线电机动子磁钢9-1、直线电机动子铁心9-2；直线电机动子磁钢9-1与直线电机动子铁心9-2交替叠加组合成直线电机动子9。
本发明的工作过程：
一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，当启动直线电机时，离合器处于接合状态，花键毂6与啮合套7啮合，实现主转子18和次转子14的同步转动；再次启动直线电机，使离合器处于脱开状态，花键毂6与啮合套7断开，实现主转子18和次转子14独立工作。
当通过车载电源线分别与主驱电机和次驱电机的电源线接通时，由车载电源供电，主驱电机和次驱电机都可作为电动机进行动力输出；当主驱电机和次驱电机的电源线分别与蓄电池电源线接通时，主驱电机和次驱电机都可作为发电机进行制动能量回收。
当直线电机启动使离合器接合时，给主驱电机和次驱电机供电，主转子18和次转子14同步转动，将输出双倍扭矩；给主驱电机和次驱电机不供电，并用作发电机时，车轮带动主转轴23和次转轴22转动，从而带动主转子18和次转子14转动发电，为蓄电池双倍电量充电。
当接收到车辆方向盘的转角信号、两车轮的转速和扭矩信号或本车电量信号和速度信号，直线电机接收到信号而启动，直线电机动子9带动啮合套7与花键毂6脱开，可以实现主驱电机与次驱电机之间的差速，或者实现主驱电机与次驱电机中的一个驱动，而另一个用作发电机发电。
本发明的工作原理：
一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，采用双定子和双转子的协同配合，形成双电机联合或独立工作相结合的多种驱动模式，以及双电机联合或独立发电的制动能量回收模式。以方向盘的转角信号、两车轮的转速和扭矩信号作为直线电机的控制信号，由直线电机控制离合器的接通和断开，实现主驱电机的主转子18与次驱电机的次转子14之间的接通与断开；从而实现主驱电机与次驱电机的联合或独立工作。主驱电机和次驱电机都采用交流永磁电机形式，二者均可作为电动机和发电机使用。通过主驱电机和次驱电机的电源线与车载电源、蓄电池的电源线的通断实现主驱电机与次驱电机的发动机和电动机功能的切换，这种切换过程采用继电器和开关电路实现。

Claims (4)

1.一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，其特征：包括电机前端盖（1）、电机壳体（2）、电机后端盖（11）、主驱电机、次驱电机、离合器、直线电机；电机前盖（1）和电机后端盖（11）分别安装在电机壳体（2）两端、主定子（3）和次定子（10）分别固接在离合器壳体（5）两侧的电机壳体（2）内壁，离合器壳体（5）与电机壳体（2）内壁固定连接；
所述的主驱电机包括主定子（3）、主转子（18）、主转轴（23）；主定子（3）固接在离合器壳体（5）一侧的电机壳体（2）内壁，主转子（18）与主转轴（23）同轴连接，主定子（3）、主转子（18）和主转轴（23）同轴安装；
所述的次驱电机包括次定子（10）、次转子（14）、次转轴（22）；次转子（14）与次转轴（22）同轴连接；次定子（10）、次转子（14）和次转轴（22）同轴安装，主转轴（23）和次转轴（22）在同一轴线上；主转子（18）和次转子（14）之间以一个特殊的相位角安装，次转轴（22）通过轴承与电机后端盖（11）和离合器壳体（5）连接；
所述的离合器包括离合器壳体（5）、花键毂（6）、啮合套（7）、轴端挡盘（16）、滑移键（26）；花键毂（6）固定连接在主转轴（23）阶梯轴端，主转轴（23）通过轴承分别与电机前端盖（1）和离合器壳体（5）连接；轴端挡盘（16）同轴固定连接在次转轴（22）阶梯轴端，啮合套（7）通过滑移键（26）与次转轴（22）同轴连接，啮合套（7）前端开啮合槽，可与花键毂（6）啮合，啮合套（7）内有键槽，可与滑移键（26）啮合，啮合套（7）与直线电机动子（9）固定连接。
2.如权利要求1所述的一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，其特征包括：所述的直线电机包括直线电机定子（8）、直线电机动子（9）；直线电机动子（9）同轴固定在啮合套（7）尾端，直线电机定子（8）安装在离合器壳体（5）内壁，啮合套（7）、直线电机定子（8）、直线电机动子（9）与次转轴（22）同轴连接。
3.如权利要求1所述的一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，其特征包括：所述的直线电机定子（8）包括直线电机定子绕组（8-1）、直线电机定子齿环（8-2）、直线电机定子铁心套筒（8-3）；直线电机定子齿环（8-2）同轴固定连接在直线电机定子铁心套筒（8-3）内壁，直线电机定子绕组（8-1）绕在直线电机定子齿环（8-2）间隔之间。
4.如权利要求1所述的一种纯电动车的可组合双电机驱动模块，其特征包括：所述的直线电机动子（9）包括直线电机动子磁钢（9-1）、直线电机动子铁心（9-2）；直线电机动子磁钢（9-1）与直线电机动子铁心（9-2）交替叠加组合成直线电机动子（9）。
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