一种基于双转子电机的轮边动力驱动系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于双转子电机的轮边动力驱动系统及其控制方法，本轮边动力驱动系统包括轮毂安装基座、定子、定子线圈、外转子、外转子外层永磁体、外转子内层永磁体、内转子、内转子线圈、半轴锁止器、蓄电池以及驱动控制系统组成。外转子上有轮辋，可以安装轮胎，其中间圆环面上有内、外两层永磁体，定子线圈与外转子外层组成外电机，外转子内层永磁体与内转子线圈组成内电机，半轴通过传动惰轮与内转子连接。本发明专利技术可以形成一种新的轮边动力驱动系统，具有纯电动驱动、混合动力驱动、制动能量回收、发电等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于双转子电机的轮边动力驱动系统及其控制方法，该系统可以实现车辆的纯电动行驶，也可以实现混合动力行驶功能，还具有制动能量回收发电等功能，是一种新型的车辆轮边动力驱动系统。
技术介绍
当前，为了减小汽车对大气的污染，人们专利技术了许多新技术应用到汽车上，例如汽油发动机缸内直喷技术、电动汽车技术、混合动力驱动技术以及本专利技术所涉及基于双转子电机轮边动力驱动系统等。基于双转子电机的轮边动力驱动系统具有纯电动驱动功能与混合动力驱动功能，还能回收制动能量，是一种新型的轮边动力驱动系统，可以提高车辆燃油经济性能。目前轮边动力驱动系统种类较多，例如专利专利申请201310728290.7、201410508949.2、201410508949.2等，这些专利技术的思路与方法有各自的特点和优势，主要结构特点是具有轮毂电机，但都不具有轮边混合动力的功能，也无法实现高、低速电机双电机的配合工作。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于双转子电机的轮边动力驱动系统及其控制方法，通过采用双转子电机结构，使得轮边动力驱动系统具有结构紧凑、控制灵活、功能多样等优点。本专利技术的技术方案为：一种基于双转子电机的轮边驱动动力系统，包括双转子电机的轮边驱动动力本体、蓄电池以及驱动控制系统；所述双转子电机的轮边驱动动力本体包括由内圈向外圈依次设置的轮毂、轮毂安装基座、内转子、外转子、定子、轮辋；所述轮毂安装基座通过车辆悬架与车辆连接，轮毂安装基座分为轮毂安装基座前端、轮毂安装基座后端，轮毂安装基座前端设有前端内腔，轮毂安装基座后端设有后端内腔；后端内腔为圆柱形内腔，前端内腔为台阶状圆柱内腔，在前端内腔台阶位置的圆周上装有传动惰轮；所述轮毂通过轴承安装在轮毂安装基座后端内腔内，所述内转子通过轴承套装在轮毂安装基座的外圈，所述外转子通过螺栓连接轮毂的一侧，所述定子分别通过螺栓连接在轮毂安装基座前端，所述外转子最外层一体铸造有轮辋，用于安装轮胎；所述轮毂安装基座前端内腔分别设有半轴、内齿轮，半轴通过花键嵌套在内齿轮内，内齿轮通过轴承安装在轮毂安装基座的前端内腔内，所述传动惰轮分别与内齿轮、内转子的齿轮啮合；所述外转子中间有永磁体安装架，永磁体安装架的圆环面上有内、外两层永磁体，分别为外转子内层永磁体、外转子外层永磁体，所述定子卡合在轮辋和外转子外层永磁体之间，靠近外转子外层永磁体的定子端面上设有定子线圈，靠近外转子内层永磁体的内转子端面上设有内转子线圈，定子线圈与外转子外层永磁体组成外电机，外转子内层永磁体与内转子线圈组成内电机；所述定子线圈、内转子线圈均与驱动控制系统相连，驱动控制系统与蓄电池相连。进一步，所述半轴上装有半轴锁止器，必要时可以锁止半轴。进一步，所述驱动控制系统包括主控制单元、发动机控制单元、内电机驱动电路、外电机驱动电路、蓄电池以及电源电量检测电路；所述主控制单元分别和发动机控制单元、内电机驱动电路、外电机驱动电路、蓄电池以及电源电量检测电路相连；所述主控制单元根据油门踏板开度、制动踏板开度、车速、蓄电池储电量等车辆信息，决定是否需要向发动机控制单元、内电机驱动电路、外电机驱动电路发出驱动信号；所述发动机控制单元根据主控制单元的发动机起动信号，控制发动机运转，或者根据主控制单元的发动机停机信号，停止发动机的供油系统和点火系统工作；所述内电机驱动电路根据主控制单元的驱动信号，驱动双转子电机的内电机，当双转子电机内电机转变为发电机后，所述内电机驱动电路能把把双转子电机内电机发出的交流电进行整流调压，向蓄电池充电；所述外电机驱动电路根据主控制单元的驱动信号，驱动双转子电机的外电机，外电机驱动车辆行驶，当双转子电机外电机转变为发电机，所述外电机驱动电路能把外电机发出的交流电进行整流调压，向蓄电池充电；所述电源电量检测电路用于检测蓄电池储电量的多少，并把储电量信号传送给主控制单元，主控制单元依据该信号确定是否需要安排内、外电机发电给蓄电池充电。进一步，所述内齿轮与轮毂安装基座之间设有单向离合器。本专利技术的方法的技术方案为：一种基于双转子电机的轮边驱动动力系统控制方法，包括以下控制方式：当系统处在纯电动低速行驶时，蓄电池通过驱动控制系统中的外电机驱动电路给定子线圈供电，定子线圈与外转子外层永磁体构成外电机，电磁转矩驱动外转子旋转，并利用安装在外转子轮辋上的轮胎与路面之间的附着作用产生驱动力；当系统处在纯电动高速行驶时，蓄电池通过驱动控制系统中的内电机驱动电路给内转子线圈供电，内转子线圈与外转子内层永磁体构成的内电机，可以高速驱动外转子旋转；当系统处在混合动力行驶功能时，除了外电机驱动，半轴上的动力经过内齿轮、传动惰轮到达内转子，蓄电池通过驱动控制系统给内转子线圈供电，内转子线圈与外转子内层永磁体建立电磁耦合效应，依靠电磁力矩把内转子上的动力传递到外转子上；当系统处在制动能量回收功能时，制动过程中，外电机转变为发电机，把车辆动能转变为电能，并通过驱动控制系统给蓄电池充电，同时内电机也可以转变为发电机，吸收制动能量并转化为电能，给蓄电池充电；当系统处在行驶中发电的功能时，装有所述轮边动力驱动系统的车辆在行驶时，若蓄电池有充电需求，可以由发动机动力经半轴、内齿轮、传动惰轮、内电机驱动外转子旋转，此时内电机、外电机均可转变为发电机，吸收机械能并转变为电能，给蓄电池充电。进一步，当系统处在纯电动高速行驶时，当内电机驱动时，驱动控制系统通过驱动半轴锁止器锁止半轴，内转子固定不转，此时电磁转矩能有效传递到外转子上，通过安装在外转子轮辋上的轮胎与路面之间的附着作用产生驱动力。进一步，当系统处在混合动力行驶功能时，通过控制内电机的转差，内电机还能对外转子输出动力；若无需电机驱动，也可仅由发动机动力经半轴、内齿轮、传动惰轮、内电机驱动外转子旋转。本专利技术的上述技术方案相比现有其它技术具有以下优点：(1)基于双转子电机构建车辆轮边动力驱动系统，该系统具有结构紧凑、控制灵活、功能多样等优点。(2)该轮边动力驱动系统融入了混合动力驱动功能，是一种新型混合动力系统构想。(3)该轮边动力系统纯电动行驶时，双转子电机中内、外电机分别在高速、低速状态使用，可以充分实现电机的最佳工作性能，提高电驱动效率。附图说明图1示出了本专利技术的轮边动力系统的总体结构示意图。图2示出了本专利技术传动惰轮在轮毂安装基座内的安装结构图。图3示出了本专利技术传动惰轮在轮毂安装基座内的A-A剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双转子电机的轮边驱动动力系统，其特征在于，包括双转子电机的轮边驱动动力本体、蓄电池以及驱动控制系统；所述双转子电机的轮边驱动动力本体包括由内圈向外圈依次设置的轮毂(8)、轮毂安装基座(4)、内转子(11)、外转子(15)、定子(3)、轮辋(1)；所述轮毂安装基座(4)通过车辆悬架与车辆连接，轮毂安装基座(4)分为轮毂安装基座前端(4‑1)、轮毂安装基座后端(4‑2)，轮毂安装基座前端(4‑1)设有前端内腔(4‑3)，轮毂安装基座后端(4‑2)设有后端内腔(4‑4)，后端内腔(4‑4)为圆柱形内腔，前端内腔(4‑3)为台阶状圆柱内腔，在前端内腔(4‑3)台阶位置的圆周上装有传动惰轮(16)；所述轮毂(8)通过轴承安装在轮毂安装基座后端内腔(4‑4)内，所述内转子(11)通过轴承套装在轮毂安装基座(4)的外圈，所述外转子(15)通过螺栓连接轮毂(8)的一侧，所述定子(3)分别通过螺栓连接在轮毂安装基座前端(4‑1)，所述外转子(15)最外层一体铸造有轮辋(1)，用于安装轮胎；所述轮毂安装基座前端内腔(4‑3)分别设有半轴(53)、内齿轮(7)，半轴(53)通过花键嵌套在内齿轮(7)内，内齿轮(7)通过轴承安装在轮毂安装基座(4)的前端内腔(4‑3)内，所述传动惰轮(16)分别与内齿轮(7)、内转子(11)的齿轮啮合；所述外转子(15)中间有永磁体安装架，永磁体安装架的圆环面上有内、外两层永磁体，分别为外转子内层永磁体(13)、外转子外层永磁体(14)，所述定子(3)卡合在轮辋(1)和外转子外层永磁体(14)之间，靠近外转子外层永磁体(14)的定子(3)端面上设有定子线圈(2)，靠近外转子内层永磁体(13)的内转子(11)端面上设有内转子线圈(12)，定子线圈(2)与外转子外层永磁体(14)组成外电机，外转子内层永磁体(13)与内转子线圈(12)组成内电机；所述定子线圈(2)、内转子线圈(12)均与驱动控制系统相连，驱动控制系统与蓄电池相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双转子电机的轮边驱动动力系统，其特征在于，包括双转子电机的轮边驱
动动力本体、蓄电池以及驱动控制系统；
所述双转子电机的轮边驱动动力本体包括由内圈向外圈依次设置的轮毂(8)、轮毂安
装基座(4)、内转子(11)、外转子(15)、定子(3)、轮辋(1)；
所述轮毂安装基座(4)通过车辆悬架与车辆连接，轮毂安装基座(4)分为轮毂安装
基座前端(4-1)、轮毂安装基座后端(4-2)，轮毂安装基座前端(4-1)设有前端内腔(4-3)，
轮毂安装基座后端(4-2)设有后端内腔(4-4)，后端内腔(4-4)为圆柱形内腔，前端内
腔(4-3)为台阶状圆柱内腔，在前端内腔(4-3)台阶位置的圆周上装有传动惰轮(16)；
所述轮毂(8)通过轴承安装在轮毂安装基座后端内腔(4-4)内，所述内转子(11)
通过轴承套装在轮毂安装基座(4)的外圈，所述外转子(15)通过螺栓连接轮毂(8)的
一侧，所述定子(3)分别通过螺栓连接在轮毂安装基座前端(4-1)，所述外转子(15)最
外层一体铸造有轮辋(1)，用于安装轮胎；所述轮毂安装基座前端内腔(4-3)分别设有半
轴(53)、内齿轮(7)，半轴(53)通过花键嵌套在内齿轮(7)内，内齿轮(7)通过轴承
安装在轮毂安装基座(4)的前端内腔(4-3)内，所述传动惰轮(16)分别与内齿轮(7)、
内转子(11)的齿轮啮合；
所述外转子(15)中间有永磁体安装架，永磁体安装架的圆环面上有内、外两层永磁
体，分别为外转子内层永磁体(13)、外转子外层永磁体(14)，所述定子(3)卡合在轮辋
(1)和外转子外层永磁体(14)之间，靠近外转子外层永磁体(14)的定子(3)端面上
设有定子线圈(2)，靠近外转子内层永磁体(13)的内转子(11)端面上设有内转子线圈
(12)，定子线圈(2)与外转子外层永磁体(14)组成外电机，外转子内层永磁体(13)
与内转子线圈(12)组成内电机；
所述定子线圈(2)、内转子线圈(12)均与驱动控制系统相连，驱动控制系统与蓄电
池相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于双转子电机的轮边驱动动力系统，其特征在于，所
述半轴(53)上装有半轴锁止器，必要时可以锁止半轴(53)。
3.根据权利要求1所述的一种基于双转子电机的轮边驱动动力系统，其特征在于，所
述驱动控制系统包括主控制单元、发动机控制单元、内电机驱动电路、外电机驱动电路、
蓄电池以及电源电量检测电路；所述主控制单元分别和发动机控制单元、内电机驱动电路、

\t外电机驱动电路、蓄电池以及电源电量检测电路相连；
所述主控制单元根据油门踏板开度、制动踏板开度、车速、蓄电池储电量等车辆信息，
决定是否需要向发动机控制单元、内电机驱动电路、外电机驱动电路发出驱动信号；
所述发动机控制单元根据主控制单元的发动机起动信号，控制发动机运转，或者根据
主控制单元的发动机停机信号，停止发动机的供油系统和点火系统工作；
所述内电机驱动电路根据主控制单元的驱动信号，驱动双...

【专利技术属性】
技术研发人员：何仁，蒋科军，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32