电动汽车电磁变矩驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及电动汽车的驱动系统，具体为电动汽车电磁变矩驱动系统，包括电磁变矩驱动装置、功率电池、电子控制器、三相桥式全控逆变电路和三相整流电路，电磁变矩驱动装置包括三相它激式同步电机和电磁变矩电机，三相它激式同步电机的转子和电磁变矩电机的内转子连接，功率电池和三相桥式全控逆变电路的输入端连接，三相桥式全控逆变电路的输出端和三相它激式同步电机的电枢绕组连接，电磁变矩电机的内转子磁极绕组通过三相整流电路和三相它激式同步电机的励磁绕组连接，电磁变矩电机的外转子和轮毂连接。本发明专利技术提出了电磁变矩驱动这一全新概念，并通过具体结构实现电磁变矩驱动，电磁变矩驱动电动轮的市场应用将会非常大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车的驱动系统，具体为电动汽车电磁变矩驱动系统。
技术介绍
通常的内燃动力汽车是将汽油或柴油的化学能转化为热能，在经由热能转化为驱动汽车前进的机械能。这种方式存在一个热效率不高的问题，以汽油机为例，即便是涡轮增压或VVT可变气门正时技术等等，也就最多30%热效率转换（柴油热效率高，也不过40%左右），其余大部分热能都变成发动机热量或制动时的刹车热能被白白释放了。而经过变速箱、主减速器最后到达车轮驱动的热效率值就更低了，顶多5%-10%了。热能白白被释放，这是以汽油（柴油）为代表的常见汽车的效率损失。而拥堵城市驾驶，频繁起步、加速再到制动，也会更加剧用车油耗。尽管我们可以通过一定的技术，比如先进变速箱放大低速扭矩以增强汽车起步能力，但内燃机本身的工作方式已经决定了他起步扭矩较低，即便引入涡轮增压缸内直喷技术也是无济于事。根据美国能源信息署EIA发布的国际能源展望，世界能源市场消耗量2005年到2030年预计增加50%。随着能源消耗的逐年增加，二氧化碳的排放量也将增加，目前二氧化碳排放中，25%来自于汽车。至2030年，将由2005年的281亿吨增至423亿吨。在我国，汽车排放的污染已经成为城市大气污染的重要因素，我国的二氧化碳排放目前已居全球第二，减排二氧化碳的压力将越来越大。近年来，我国的汽车行业发展迅速，已成为世界第四大汽车生产国和第三大汽车消费国。根据国务院发展研究中心估计，到2020年将达到1.4亿辆，机动车的燃油需求为2.56亿吨，为当年全国石油总需求的57%。我国的石油资源短缺，目前石油进口量以每年两位数字的百分比增长，预计到2020年进口依存度将超过50%。因此大力发展新能源汽车，用电代油，是保证我国能源安全的战略措施。因此大力发展新能源汽车是实现我国能源安全、环境保护以及中国汽车工业实现跨越式、可持续发展的需要。目前，轮毂式电驱动系统是新兴的一种电动汽车驱动形式。轮毂式电驱动系统有直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮两种基本形式。它直接将电机安装在车轮轮毂中，省略了传统的离合器、变速箱、主减速器及差速器等部件，大大简化了整车结构，提高了传动效率，并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。因而电动轮成为未来电动汽车的发展方向。直接驱动式电动汽车采用低速外转子电动机，电动轮与车轮组成一个完整部件，采用电子差速方式，电机布置在车轮内部，直接驱动车轮带动汽车行驶。其主要优点就是电机体积小、质量轻和成本低，系统传动效率高，结构紧凑，既利于整车结构布置和车身设计，也便于改型设计。这种电动轮直接将外转子安装在车轮的轮辋上驱动车轮转动。然而电动汽车在起步时需要较大的转矩，也就是说安装在直接驱动型电动轮中的电动机必须能在低速时提供大转矩。为了使汽车能够有较好的动力，电动机还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。由于电机工作产生一定的冲击和振动，还要求车轮轮辋和车轮支承必须坚固、可靠，同时由于非簧载质量大，要保证车辆的舒适性，要求对悬架系统弹性元件和阻尼元件进行优化设计，电机输出转矩和功率也受到车轮尺寸的限制，系统成本高。带轮边减速器电动轮电驱动系统采用高速内转子电动机，能适合现代高性能电动汽车的运行要求。它起源于矿用车的传统电动轮，属于减速驱动类型，这种电动轮允许电动机在高速下运行，通常电动机的最高转速设计在4000r/min～20000r/min之间，其目的是为了能够获得较高的比功率，而对电动机的其它性能没有特殊要求，因此可以采用普通的内转子高速电动机。减速机构布置在电动机和车轮之间，起到减速和增矩的作用，从而保证电动汽车在低速时能够获得足够大的转矩。电机输出轴通过减速机构与车轮驱动轴连接，使电机轴承不直接承受车轮与路面的载荷作用，改善了轴承的工作条件；采用固定速比行星齿轮减速器，使系统具有较大的调速范围和输出转矩，充分发挥驱动电机的调速特性，克服了电机输出转矩和功率受到车轮尺寸影响的问题。设计中主要应考虑解决齿轮的工作噪声和润滑问题，其非簧载质量也比直接驱动式电动轮电驱动系统的大，对电机及系统内部的结构方案设计要求更高。电动轮式电驱动系统是当前用于电动汽车电驱动的最常用的方法。从上述两种驱动方法各有优缺点：直接驱动式电动汽车在起步和加速时为了获得大启动转矩必须向电机提供数倍额定电流的驱动电流。数倍额定电流的驱动电流对电子控制装置、电动机、电池等设备造成很大电冲击，尤其在频繁启停时更加重设备的工作负担，从而降低了设备的使用寿命和使用的安全性。直接驱动式电机一般都是用永磁无刷电动机为驱动电机，因受永磁材料的限制，目前最大电机功率也只有几十千瓦；其次，永磁转子的励磁无法调节，导致电机调速困难，调速范围不宽；带轮边减速器电动轮电驱动系统解决了直接驱动式电机不宜启动的问题，但它增加了一套齿轮减速装置，如果齿轮减速比1:10时，车轮转速为1500r/min，电机的转速最低也应该在15000r/min以上。（一般低速启动时从发动机到车轮的减速比在1:13以上）带轮边减速器电动轮电驱动系统传动比固定，低速启动时满足了高启动转矩的条件，但在高速时电机的转速就要高于15000r/min，这就需要更精密的机械传动结构和润滑散热装置。这也就增加了驱动系统的制造难度和成本。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题，提供了电动汽车电磁变矩驱动系统，该系统是依据电动轮直接驱动和带轮边减速器驱动而提出的具有电磁变矩功能高效的新型电动汽车驱动系统。本专利技术是采用如下的技术方案实现的：电动汽车电磁变矩驱动系统，包括电磁变矩驱动装置、功率电池、电子控制器、三相桥式全控逆变电路和三相整流电路，电磁变矩驱动装置包括三相它激式同步电机和电磁变矩电机，三相它激式同步电机的转子和电磁变矩电机的内转子连接，功率电池和三相桥式全控逆变电路的输入端连接，三相桥式全控逆变电路的输出端和三相它激式同步电机的电枢绕组连接，三相桥式全控逆变电路受控于电子控制器，电磁变矩电机的内转子磁极绕组通过三相整流电路和三相它激式同步电机的励磁绕组连接，电磁变矩电机的外转子和轮毂连接。工作时，功率电池通过电子控制器产生可控三相正弦交流电驱动三相它激式同步电机旋转（磁阻转矩启动）。由于三相它激式同步电机转子与电磁变矩电机同轴，即带动电磁变矩电机内转子同步旋转。此时带动轮毂的外转子速度为零，内转子上磁极绕组切割外转子永磁磁场而产生感应电势。该感应电势经整流后直接加到三相它激式同步电机的励磁绕组上，形成了三相它激式同步电机的励磁磁场。由于三相它激式同步电机励磁电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动汽车电磁变矩驱动系统，其特征在于包括电磁变矩驱动装置、功率电池、电子控制器、三相桥式全控逆变电路和三相整流电路，电磁变矩驱动装置包括三相它激式同步电机和电磁变矩电机，三相它激式同步电机的转子和电磁变矩电机的内转子连接，功率电池和三相桥式全控逆变电路的输入端连接，三相桥式全控逆变电路的输出端和三相它激式同步电机的电枢绕组连接，三相桥式全控逆变电路受控于电子控制器，电磁变矩电机的内转子磁极绕组通过三相整流电路和三相它激式同步电机的励磁绕组连接，电磁变矩电机的外转子和轮毂连接。

【技术特征摘要】
1.电动汽车电磁变矩驱动系统，其特征在于包括电磁变矩驱动装置、功率电池、电子控
制器、三相桥式全控逆变电路和三相整流电路，电磁变矩驱动装置包括三相它激式同步电
机和电磁变矩电机，三相它激式同步电机的转子和电磁变矩电机的内转子连接，功率电池
和三相桥式全控逆变电路的输入端连接，三相桥式全控逆变电路的输出端和三相它激式同
步电机的电枢绕组连接，三相桥式...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔振忠，彭建成，王官升，邓金萍，乔盛国，
申请(专利权)人：大同裕隆环保有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14