[發明專利]電動汽車用柔性電磁耦合扭矩傳遞方法

無效

• 申請號: 201010210586.6
• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號: CN101873053A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 周雅夫;沈曉勇;連靜;李琳輝;孫新函;遲春華
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10;H02K49/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于現代交通技術領域，涉及到一種扭矩傳遞方法，特別涉及到一種電動汽車用柔性電磁耦合扭矩傳遞方法。

背景技術

電動汽車用驅動電機動力輸出軸需要通過動力傳遞裝置與變速器輸入軸連接來完成扭矩傳遞。目前扭矩傳遞方法主要有采用離合器傳遞扭矩、采用磁性聯軸器傳遞扭矩和采用剛性連接傳遞扭矩。離合器依靠機械摩擦來傳遞扭矩，勢必造成摩擦生熱和機械磨損，且結合過程中存在空行程，響應速度慢；磁性聯軸器依靠嵌入內、外轉子中的永磁體間的電磁力傳遞扭矩，雖然解決了機械摩擦帶來的生熱和磨損問題，但無法實現主、從動軸間傳遞扭矩平穩增大和動力中斷功能；剛性連接無法實現動力中斷和過載保護功能。為了既解決摩擦生熱和機械磨損問題，又實現傳遞扭矩平穩增大、動力中斷和過載保護功能，需要在電動汽車用驅動電機扭矩傳遞過程中采取有效的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對離合器依靠機械摩擦來傳遞扭矩造成摩擦生熱和機械磨損的缺點及結合過程中有空行程造成響應速度慢的不足，提出一種電動汽車用柔性電磁耦合扭矩傳遞方法，利用外轉子勵磁繞組通電產生的磁場與內轉子永磁體的磁場之間的相互作用力，進行扭矩傳遞；通過控制勵磁繞組通電電流大小來逐漸改變內、外轉子磁場間相互作用力的大小，從而實現傳遞扭矩平穩增大和動力中斷功能；在過載情況下，內、外轉子出現相對滑動以保護動力源。

本發明的技術方案是：本發明由機械結構和電子控制系統兩部分組成。機械結構包括外轉子軸、外轉子勵磁繞組、滑環、內轉子軸和內轉子永磁體；其中，外轉子軸與動力源剛性連接，作為動力輸入軸；外轉子勵磁繞組通電后產生磁場，與內轉子永磁體磁場相互作用，傳遞扭矩；內轉子軸與負載剛性連接，作為動力輸出軸。電子控制系統包括控制模塊、驅動模塊和電源模塊；其中，控制模塊在接收到扭矩傳遞命令后，產生電流控制信號；驅動模塊根據電流控制信號改變勵磁繞組通電電流大小，從而改變傳遞扭矩大小；電源模塊為外轉子勵磁繞組提供能量。

本發明的控制過程包括扭矩傳遞控制過程和扭矩中斷控制過程。

扭矩傳遞控制過程：在控制模塊接收到扭矩傳遞命令后，根據當前車速和擋位等參數信息產生電流控制信號；驅動模塊根據電流控制信號逐漸增大外轉子勵磁繞組通電電流；勵磁繞組磁通勢隨電流增大而逐漸增大；勵磁繞組磁場與內轉子永磁體磁場間相互作用力逐漸增大，主、從動軸結合過程中，傳遞扭矩逐漸增大，從動軸平穩加速，直到主、從動軸轉速同步；在過載情況下，傳遞扭矩T大于限制扭矩閾值T_max，內、外轉子會出現相對滑動以保護動力源。

扭矩中斷控制過程：在控制模塊接收到扭矩中斷命令后，中斷電流控制信號輸出，驅動模塊電流輸出為零，勵磁繞組磁通勢為零，外轉子與內轉子電磁連接中斷，傳遞扭矩為零。

本發明的效果和益處是：本發明采用非接觸扭矩傳遞方式，利用電磁場傳遞扭矩，解決了摩擦生熱和機械磨損問題，提高了動力傳遞效率；通過控制外轉子勵磁繞組通電電流大小來逐漸改變傳遞扭矩的大小，運行平穩，響應速度快；過載情況下，內、外轉子出現相對滑動可保護動力源。

附圖說明

圖1是本發明系統組成示意圖。

圖中：1外轉子軸；2滑環；3外轉子勵磁繞組；4內轉子永磁體；5內轉子軸；6驅動模塊；7控制模塊；8電源模塊。

圖2是本發明扭矩傳遞控制過程示意圖。

圖3是本發明扭矩中斷控制過程示意圖。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。

實施例

如圖1所示，本發明由機械結構和電子控制系統兩部分組成。機械結構由外轉子軸1、滑環2、外轉子勵磁繞組3、內轉子永磁體4和內轉子軸5組成；電子控制系統由驅動模塊6、控制模塊7和電源模塊8組成。其中，外轉子軸1與電動汽車用驅動電機輸出軸剛性連接，作為動力輸入軸；電子控制系統通過滑環2給外轉子勵磁繞組3提供勵磁電流；勵磁繞組通電產生的磁場與內轉子永磁體4的磁場相互作用，傳遞扭矩；內轉子軸5與變速器輸入軸剛性連接，作為動力輸出軸；控制模塊7從整車ECU采集當前車速、擋位等參數信息，在接收到扭矩傳遞命令后產生PWM電流控制信號；驅動模塊6根據PWM電流控制信號改變勵磁繞組通電電流大小，從而改變傳遞扭矩大小；電源模塊8采用車載蓄電池組，為外轉子勵磁繞組3提供能量。

本發明的控制過程包括扭矩傳遞控制過程和扭矩中斷控制過程。