[發(fā)明專利]混合動(dòng)力汽車用電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210346044.0
• 申請(qǐng)日: 2012-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102837592A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花為;華浩;柯海波;程明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B60K6/22
• 分類號(hào): B60K6/22;B60K6/26;H02K16/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車動(dòng)力領(lǐng)域，為一種輸入功率分配型混合動(dòng)力汽車調(diào)速裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著全球環(huán)境惡化以及化石燃料的日益短缺，傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。因此，節(jié)能環(huán)保的新能源汽車研發(fā)已經(jīng)成為世界各國(guó)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。作為新能源汽車的一種，混合動(dòng)力汽車憑借其燃油經(jīng)濟(jì)性高、尾氣排放低、續(xù)航里程長(zhǎng)的顯著優(yōu)點(diǎn)脫穎而出，得到了快速的發(fā)展。

有效實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車基本功能的關(guān)鍵技術(shù)之一是研發(fā)高性能的電子無(wú)級(jí)調(diào)速（electronically?continuously?variable?transmission，簡(jiǎn)稱E-CVT）系統(tǒng)。根據(jù)是否采用機(jī)械齒輪，可將現(xiàn)有市場(chǎng)上以及國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者廣泛研究的E-CVT系統(tǒng)分為兩大類：一類是采用機(jī)械齒輪（行星齒輪）的E-CVT系統(tǒng)；另一類為沒(méi)有齒輪嚙合的無(wú)齒輪E-CVT系統(tǒng)。帶機(jī)械齒輪功率分配裝置的E-CVT系統(tǒng)都存在一個(gè)問(wèn)題，即必須采用行星齒輪來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和連接在汽車驅(qū)動(dòng)軸上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的能量傳送與分配。和所有機(jī)械齒輪一樣，行星齒輪也存在傳輸損耗和齒輪噪聲的缺點(diǎn)，而且必須人工定期給齒輪加潤(rùn)滑劑進(jìn)行維護(hù)。而無(wú)機(jī)械齒輪功率分配裝置的E-CVT系統(tǒng)，通常采用一個(gè)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)功率分配，即采用電氣連接方式來(lái)克服上述問(wèn)題。然而，這種電氣連接的電子無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在克服行星齒輪缺點(diǎn)的同時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題：系統(tǒng)中所采用的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)必需利用電刷和滑環(huán)從轉(zhuǎn)子中輸入或輸出電能。而電刷和滑環(huán)將產(chǎn)生額外的損耗，且需要定期維護(hù)，此外，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)中處于最里面的內(nèi)轉(zhuǎn)子的散熱問(wèn)題也是制約該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重要瓶頸。因此，研發(fā)一種既不需要行星齒輪，也不需要電刷和滑環(huán)，且效率高、控制方便、運(yùn)行穩(wěn)定的新型E-CVT系統(tǒng)成為目前混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明是提出一種基于復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的混合動(dòng)力汽車用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)既無(wú)行星齒輪，也無(wú)電刷、滑環(huán)和永磁體。既解決了帶齒輪功率分配裝置存在傳輸損耗和齒輪噪聲的缺點(diǎn)，又解決了普通帶電刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生額外損耗、需要定期維護(hù)及不易散熱的問(wèn)題。此外，由于未采用永磁材料，因此可避免永磁體高溫退磁所引發(fā)一系列問(wèn)題，極大提高了系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種混合動(dòng)力汽車用電子無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、由內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器、外定子側(cè)功率變換器組成的電功率模塊、電池組、控制單元；發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器連接至復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器和外定子側(cè)功率變換器串聯(lián)后連接在復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)定子繞組與外定子繞組之間，電池組分別與內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器相連；復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外轉(zhuǎn)子連接至車輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制單元分別與發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器、外定子側(cè)功率變換器、電池組相連。

所述的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子、外定子、外轉(zhuǎn)子組成，且內(nèi)定子與外定子通過(guò)隔磁環(huán)集成為一個(gè)整體，內(nèi)定子與外定子分別套有內(nèi)定子繞組與外定子繞組。

所述的內(nèi)定子側(cè)功率變換器、外定子側(cè)功率變換器均為雙向整流、逆變功能的功率變換器，DC-DC變換器為直流升/降壓功能的變換器，電池組通過(guò)以上功率變換器與電機(jī)相連，能存儲(chǔ)或輸出能量。

所述的復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)存在兩個(gè)獨(dú)立控制的功率通路，高速內(nèi)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子經(jīng)離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合，低速外電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與車輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦合，且整個(gè)系統(tǒng)不存在永磁體。

電功率模塊包括內(nèi)定子側(cè)功率變換器、DC-DC變換器和外定子側(cè)功率變換器。其中，內(nèi)定子側(cè)功率變換器與外定子側(cè)功率變換器都具備雙向整流、逆變功能，內(nèi)定子側(cè)功率變換器與復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)定子繞組相連，外定子側(cè)功率變換器與復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外定子繞組相連；DC-DC變換器具備直流升/降壓功能，其分別與內(nèi)定子側(cè)功率變換器和外定子側(cè)功率變換器相連。

電池組經(jīng)過(guò)電功率模塊連接到復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)上，進(jìn)行能量的輸出或存儲(chǔ)。其中，電池組一路直接連接至內(nèi)定子側(cè)功率變換器，另一路通過(guò)DC-DC變換器連接至外定子側(cè)功率變換器。

復(fù)合式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子組成內(nèi)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子和外定子組成外電機(jī)，內(nèi)外電機(jī)兩者之間電路、磁路、熱路完全獨(dú)立，可以分別進(jìn)行控制。內(nèi)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子經(jīng)離合器與高速運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)耦合，外電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與低速運(yùn)行的車輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦合。