多功能车用电磁差速系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种多功能电磁差速系统，既可用作纯电动汽车、混合动力汽车的驱动差速一体式系统，还可用作缓速器应用于传统汽车的从动桥。该系统包括双转子电机、控制器；双转子电机由励磁绕组缠绕的外转子和内转子配合构成，其中一个转子通过连接装置与一侧车轮连接，另一个转子依次通过换向齿轮和连接装置与另一侧车轮连接；外转子上的励磁绕组通过滑环机构与控制器连接，控制器还与车载电源连接。该系统集成了传统差速器功能和动力源于一体，由于减少了机械传动过程所以具有较高的传动效率和较小的体积以及较轻的重量。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
多功能车用电磁差速系统
本技术涉及机动车辆差速以及辅助制动领域，具体是各种纯电动汽车、混合动力汽车的动力差速系统，特别是把传统的车载动力源(发动机、电动机)和差速器集合成一套多功能动力差速系统，本技术还涉及车辆的辅助制动领域。
技术介绍
目前各种电动车和混合动力汽车发展迅速，但现有的很多电动车或者混合动力汽车是在原有传统汽车的传动系统基础上增加电动机等动力元件组成的，这样虽然可以利用原有成熟的传动技术，但却在很大程度上降低了电动车辆性能的发挥。如图1所示，传统的开式差速器是典型的行星齿轮组结构，包括行星齿轮架1、行星齿轮2、半轴齿轮3。驱动力矩加在行星齿轮架1上，行星齿轮架1绕其轴线旋转，如果左右半轴齿轮上的力矩相等，则行星齿轮2不会绕其轴线旋转，力矩通过半轴齿轮3平均分配到左右半轴上；如果左右半轴齿轮上的力矩不相等，则行星齿轮2绕其轴线旋转，左右半轴转速将不相等，传递的力矩相等，且与左右半轴上收到的最小阻力矩相等。在一个驱动轮悬空情况下，如果传动轴是匀速转动，有附着力的驱动轮是没有驱动力的，如果传动轴是加速转动，有附着力的驱动轮的驱动力也仅仅等于悬空车轮的角加速度和转动惯量的乘积。因此，传统的开式差速器传动效率低，且越野性能较差。限滑差速器可以用于部分弥补开式差速器在越野路面的传动缺陷。它是在开式差速器的机构上加以改进，在差速器壳和边齿轮之间增加摩擦片，限滑差速器提供的附加扭矩与摩擦片传递的动力和两驱动轮的转速差有关。但限滑差速器使得车辆的转向特性变差而且限滑系数越大转向越困难，同时摩擦片寿命有限，结构较复杂。锁止式差速器包括机械锁止和电动锁止，为了保证车辆在复杂的越野路况下的行驶性能，通过一定的结构把差速器锁死，或将打滑的车轮锁死可以实现最大效率的动力传输。机械锁止式差速器在锁止的情况下，传动比被固定为1∶1，这种差速器虽然可以在越野路面提供最大的驱动力，但其缺点是在差速器锁止的情况下，车辆转向极其困难；存在单车轮承受发动机100％的扭矩的可能，半轴会因为扭矩过大而变形或折断；车辆在转向的过程中，两半轴承受相反的扭矩，如果两侧轮胎的附着力都很大，会扭断半轴。另外这种差速器，在车辆行驶过程中执行锁止动作会产生比较大的噪音。电子差速器锁与上述的几种相比，没有改变开式差速器的结构和特性，而是利用防抱死制动系统(ABS)或电子制动力分配系统(EBD)系统来执行单侧制动打滑的车轮的动作，限制两驱动轮的转速差，保证两个驱动轮都有动力。这种系统安全性较好，不会损坏车辆。但需要装备ABS和EBD系统，造价昂贵并且在严酷的越野环境下，电子产品的可靠性不如机械产品，且单侧车轮的驱动力，不如锁止式差速器的大。-->
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种适合于各种传统内燃机汽车、纯电动车、混合动力车的高效、简单的集驱动、差速功能于一体的差速传动系统，不仅解决了上述传统差速器运用于有电机驱动车辆的传动效率问题，而且经过简单的调整还可以作为普通车辆的缓速器使用。本技术的目的通过如下技术方案实现：多功能车用电磁差速系统，其特征在于，所述电磁差速系统包括双转子电机、控制器、电源总线；所述双转子电机由励磁绕组缠绕的外转子和内转子配合构成，所述外转子和内转子中一个转子通过连接装置与一侧车轮连接，另一个转子通过连接装置与另一侧车轮连接；所述外转子上的励磁绕组通过滑环机构与控制器连接，控制器还与电源总线连接。为进一步实现本技术的目的：所述连接装置优选左右等速万向节。在外转子和内转子的输出轴上两侧优选安装电磁制动器。所述多功能车用电磁差速系统还包括储能器，储能器与电源总线连接。所述车载能源存储器优选电池组或超级电容或者电池组与超级电容的组合。所述的双转子电机优选采用永磁直流电机、串励直流电机获混励直流电机；根据该类技术常识，通过改变集电环的形状和结构，所述的双转子电机还可优选交流电机。所述双转子电机中任一转子优选通过换向齿轮连接与连接装置连接，以使两侧车轮的同向转动。本技术的原理：本技术在各种电动车上工作时，其主要的驱动差动工作原理是利用了双转子电机的对转拖带原理。对转拖带双转子电动机利用作用力与反作用力等同共用原则，使得该电机能同时适应两个工作分系统各自运动变化，从而在本系统中起到驱动差速作用。原动机中，能量转换过程形成的力，以作用力和反作用力共生的方式成对产生。作用力和反作用力之间除作用方向相反外，力的各种特征和基本性质都相同。对于混合动力车，由于配备有电能储能器，如电池，超级电容等。当车辆需要驱动时，储能器的能量通过电源总线和控制器，可以让双转子电机提供额外的驱动力，以利于提高车辆的动力性，并通过控制策略的控制，与发动机协调工作，实现节能和降低排放。当车辆制动时，双转子电机工作在发电模式，将车辆惯性的机械能转变成电能，储存到储能器中。因此，本专利中的双转子电机除具备差速功能外，还同时具有电机的功能，构成多功能差速系统。本技术的有益效果：本技术的差速系统由双转子电机、电控系统、电源总线等组成，其特点在于由于双转子电机有两个输出轴，既可以提供驱动力又能产生差速效果，功能合二为一，省去了传统的传动轴、主减速器、差速器等，从而大大缩短了整个动力传递路径，提高了整车的效率。同时，提供了一种新型的缓速器实用方案，不仅结构简单并且具有能量回收功能。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是传统开式差速器示意图。-->图2是本技术的结构示意图。图3是图2中的双转子电机结构示意图。图4是图2用于传统车辆作为缓速器使用时的结构示意图。图中示出：1.行星齿轮架；2.行星齿轮；3.半轴齿轮；4.轮子；5.左右等速万向节；6.差速器壳；7.励磁绕组；8.滑环机构；9.电源总线；10.电机控制器；11.换向齿轮；12.防滑电磁制动器；13.导条；14.储能器；15.双转子电机；16.内转子；17.外转子。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细的说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例1多功能车用电磁差速系统用于差速器。电机选用鼠笼式交流异步对转拖带双转子电机。用于混合动力车。如图2，本技术装置由对转拖带双转子电机15、差速器壳6、换向齿轮11、左右等速万向节5、电机控制器10、电源总线9、防滑电磁制动器12等组成。对转拖带双转子电机15由励磁绕组缠绕的外转子17和内转子16配合构成，外转子17通过连接装置与一侧车轮4连接，内转子16通过换向齿轮11和连接装置与另一侧车轮4连接；外转子17上的励磁绕组7通过滑环机构8与控制器10连接，控制器10还与电源总线9连接。连接装置为等速万向节。本系统的控制策略由装备的电动车或者混合动力车控制策略的不同而做相应的调整，控制信号由外界传入本系统的电机控制器10中，控制器10产生相应的动作控制双转子电机15运动参数。一般情况下，电机的内转子16和外传子17向两个不同的方向转动，外转子17直接带动等速万向节5转动，内转子16连接换向齿轮11后再与等速万向节5连接。换向齿轮起到变化由内转子16输出的转矩的方向，使得两车轮有相同的运动方向。在电机驱动车辆的时候，电源总线9向电机15供电，在制动能量回收的时候，电机1本文档来自技高网...

【技术保护点】
多功能车用电磁差速系统，其特征在于，所述电磁差速系统包括双转子电机、控制器、电源总线；所述双转子电机由励磁绕组缠绕的外转子和内转子配合构成，所述外转子和内转子中一个转子通过连接装置与一侧车轮连接，另一个转子通过连接装置与另一侧车轮连接；所述外转子上的励磁绕组通过滑环机构与控制器连接，控制器还与电源总线连接。

【技术特征摘要】
1、多功能车用电磁差速系统，其特征在于，所述电磁差速系统包括双转子电机、控制器、电源总线；所述双转子电机由励磁绕组缠绕的外转子和内转子配合构成，所述外转子和内转子中一个转子通过连接装置与一侧车轮连接，另一个转子通过连接装置与另一侧车轮连接；所述外转子上的励磁绕组通过滑环机构与控制器连接，控制器还与电源总线连接。2、根据权利要求1所述多功能车用电磁差速系统，其特征在于，所述的双转子电机为永磁直流电机、串励直流电机、混励直流电机或交流电动机。3、根据权利要求2所述种多功能车用电磁差速系统，其特征在于，所述的交流电动机为鼠笼式交流异步对转拖带双转子电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉涛，黄向东，周斯加，赵克刚，杨荣山，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]