[發明專利]增程式電動汽車動力系統

無效

• 申請號: 201210264786.9
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN103568865A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 王振洲;馬祥根;張卓然
• 申請（專利權）人: 英泰集團有限公司
• 主分類號: B60L15/00
• 分類號: B60L15/00
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 李海燕

技術領域

本發明涉及汽車技術，特別是涉及一種增程式電動汽車的動力系統。?

背景技術

增程式電動汽車的動力系統主要包括驅動系統、發電系統、電池系統三部分。驅動系統包括驅動電機及其控制器，發電系統包括增程發電機組及其控制器，電池系統包括高壓動力電池及電池管理單元。?

目前電動汽車驅動電機主要有感應電機、開關磁阻電機、永磁同步電機。感應電機結構簡單、價格較低，噪音小，但控制復雜，系統成本高；開關磁阻電機結構簡單，但轉矩波動大、噪聲大，效率和功率密度低；永磁電機效率與功率密度高、轉矩控制性能好，但氣隙磁場難以調節、弱磁控制困難、恒功率區和高效率區窄。?

目前增程發電機主要有同步發電機、異步發電機和永磁發電機三類。同步發電機體積大、功率密度偏低；異步發電機勵磁無功功率較大，電壓調節困難，控制復雜，系統效率較低；永磁同步電機功率密度高，但磁場難以調節，輸出調節困難，需要全功率變換電路，系統結構和控制復雜，而且稀土永磁材料成本高。?

目前純電動汽車無法大規模產業化，主要原因是電池成本高、續航里程短。電池成本占整車價格的近50%，而且電池的壽命一般在2~3年，運行和維護成本很高；同時這些電池的自重相當龐大，大大增加了整車重量，影響了續航里程，一般在200公里左右。?

發明內容

為了解決上述純電動汽車存在的問題，本發明提出了一種增程式電動汽車動力系統方案，達到了降低整車成本和增加續航里程又節能環保的目的。?

為此本發明采用的技術方案是：包括有混合勵磁同步電機，電機內部包含永磁體和勵磁線圈兩個磁勢源，同時也存在軸向磁路和徑向磁路，軸向磁路中串接電勵磁繞組；?

電勵磁雙凸極電機，電機定轉子為凸極齒槽結構，定子上安裝有集中電樞繞組和勵磁繞組；?

混合勵磁同步電機驅動系統與雙凸極發電系統分別與系統控制總線連接，通過系統控制總線，實現了整車控制器和驅動系統和發電系統之間的通信，驅動系統和發電系統將系統狀態控制信號發送至整車控制器，發電系統通過整車控制器獲得驅動系統的運行狀態信號，結合發電系統控制策略，實現對發電系統的輸出功率控制。

本發明的優點是：本發明進行了混合勵磁電機驅動技術和雙凸極無刷直流發電技術的原始創新和集成應用，形成了驅動與發電的綜合技術系統，實現了增程式電動客車驅動系統全新方案。不但在行車途中向蓄電池充電同時向驅動電機供電，增加了續駛里程。對促進増程式電動汽車的整體技術突破，加速汽車產業結構調整，帶動汽車產業的技術升級和發展，推進新能源汽車產業化進程，提升我國新能源汽車產業的國際市場影響力和競爭優勢等均具有重大意義。?

?????附圖說明?

?圖1為混合勵磁同步電機驅動系統結構圖。

圖2為雙凸極無刷直流起動發電系統圖。?

具體實現方式

本發明采用了高效混合勵磁同步電機驅動技術，克服了現有永磁同步電機弱磁控制困難、高效率區窄的問題，具有恒功率區寬、調速范圍廣、效率高的特點。混合勵磁同步電機運用矢量控制技術，增加了高效率運行區，同時擴大了弱磁擴速范圍，優化了整車動力性能。?

混合勵磁同步電機在切向磁場永磁同步電機的基礎上，采用了轉子導磁體磁分路結構，電機內部包含永磁體和勵磁線圈兩個磁勢源，同時也存在軸向磁路和徑向磁路，在軸向磁路中串接電勵磁繞組，通過調節勵磁電流來控制軸向磁通，由于磁通總和不變，徑向磁場隨軸向磁場的調節而變化，實現了徑向磁場弱磁調節。電樞繞組中的電樞電流采用矢量控制，同時與勵磁電流進行協調控制，獲得了較大的輸出功率和較寬的恒功率運行區。

驅動電機轉速在基速以下運行時，勵磁電流為恒定最大值，混合勵磁同步電機工作在增磁狀態，實現低速大轉矩輸出；基速以上運行時，通過減小勵磁電流的大小實現弱磁控制，電機內磁場飽和程度低、鐵損小，電勵磁繞組勵磁電流小、銅損低。通過電樞電流和勵磁電流的協調控制對氣隙磁通進行調節，在系統容量一定的前提下，能夠獲得較大的輸出功率和較寬的恒功率運行范圍。

混合勵磁同步電機的功率大小根據整車的重量和最高車速以及合理的傳動比來確定，并按照約2倍的過載能力設計該電機；按照車輛的最大爬坡度驗證驅動電機的短時工作特性及扭矩特性是否滿足要求；驅動電機的基頻點與汽車的常規車速點重合；汽車最高轉速的功率平衡點落在電機恒功率工作曲線上。

本發明采用了雙凸極發電系統起動發電一體化技術，省去起動電機，簡化了系統結構，提高系統功率密度、效率和可靠性。