机电直驱系统技术方案

本发明专利技术公开了机电直驱系统，具体涉及新能源汽车技术领域，包括发动机，所述发动机一端机械连接有发电模块，所述发电模块连接端连接有电驱模块、放电模块、充电模块，所述放电模块、充电模块连接端共接有峰值功率储能模块，其中发电模块为励磁直流发电机，电驱模块为励磁直流驱动电机，峰值功率储能模块为超级电容或高倍率放电可充电电池。本发明专利技术改进了以往设计，利用机电直驱系统通过电调，使发动机始终处于运行转速的最高效率点；励磁直流发电机和励磁直流驱动机，通过励磁电流调节维持综合效率最高，约95％左右；利用超级电容，极大拓展峰值功率；额定运行功率由发动机主要供给或其它能量来源设备辅助提供。能量来源设备辅助提供。能量来源设备辅助提供。

【技术实现步骤摘要】
机电直驱系统


[0001]本专利技术涉及新能源汽车
，更具体地说，本专利技术涉及机电直驱系统。

技术介绍

[0002]汽车性能日常运用，主要是峰值功率体现，提高峰值功率，传统办法提高发动机功率或提高电池性能和容量，成本耗费巨大，几乎可以决定汽车的市场定位。燃油汽车绝大部分能耗是发动机产生，有资料显示，市区行驶发动机损耗高达81％，畅通市郊畅通道路发动机损耗也高达74％，而发动机效率已经高达40％以上，尤其说明发动机运行在最高效率点的重要性，并且提升空间很大。变速箱损耗占5.5％，真正得到有效利用的输出功率也就百分十出头。完整充分的利用发动机输出功率到极致，可提升行驶里程，如果任意时刻保障发动机均处于最高效率，相同行程，几乎少消耗一半的燃油，还减少污染。目前燃油效率最高使用CVT变速箱，传动变比不超十倍；而机电直驱系统，等同励磁电流比值，传动变比则是无限连续可调；同时CVT机械调整，变比需要时间，比起励磁电流调整，差几个数量级。
[0003]因此需要设计一种机电直驱系统替代变速箱，保障发动机不同转速下的效率点，确保提高发动机工作于高效率点，提高汽车行驶里程。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供机电直驱系统，以保障发动机不同转速下的效率点，确保提高发动机工作于高效率点，提高汽车行驶里程。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括：发动机；发电模块(如励磁直流发电机等)；电驱模块(如励磁直流驱动电机等)；峰值功率储能模块(超级电容、或高倍率放电可充电电池等)；放电模块；充电模块以及其它检测运算电路励磁回路等二次回路。所述发动机连接所述励磁直流发电机，为所述励磁直流发电机提供机械能；所述超级电容为机电直驱系统提供峰值功率输出和能量回收功能以及备用储能。所述励磁直流发电机，调节励磁电流，进而确定扭矩，使发动机在特定转速存在唯一扭矩、唯一功率输出，时刻保障发动机任意功率运行均在最高效率点。所述励磁直流驱动电机，根据不同情况需要不同扭矩，调节其励磁电流，确定运行电流在设计要求范围。所述任意时刻，发动机转速是一定的，励磁直流发电机转速是一定的，励磁直流驱动电机转速是一定的，励磁直流发电机、励磁直流驱动电机因为电流、功率一致，因此励磁直流发电机和励磁直流驱动电机转速比(传动比)与励磁电流比，呈特定反比关系。所述任意时刻，机电直驱系统对外输出功率是特定值，调整发动机输出功率与之对应，发动机转速是一定的，励磁直流驱动电机转速一定，按比例给定励磁直流驱动电机的励磁电流，发动机处于此功率输出的最高效率点。当然维持励磁电流比，调节励磁电流，那么励磁直流发电机、励磁直流驱动电机也能在综合最高效率运行。
[0006]机电直驱系统可用于油电纯电驱动，燃油纯电驱动，机电纯电驱动，发动机纯电驱动等。系统能量主要来源是发动机生产；发动机通过励磁直流发电机产生电能，避开储能环节，励磁直流驱动电机直接利用转化为所需的机械能。
[0007]机电直驱系统如果只是模拟自动变速箱，超级电容则不需要。甚至数据收集、数据处理都不需要，并且要多少档位就有多少档位，变比想多大就能设置多大，只需要调节励磁直流发电机、励磁直流驱动电机励磁电流大小，形成对应比值即可。跟手动变速箱调速方式一样，低速低档，高速高档。不仅性能更加优异、可靠，更加节能，结构简单，造价更是便宜太多。只是此种情况，离机电直驱系统可以达成的最佳效果远没有得到体现。
[0008]三大核心追求：机电直驱系统通过电调，使发动机始终处于运行转速的最高效率点。励磁直流发电机和励磁直流驱动机，通过励磁电流调节维持综合效率最高，约95％左右。利用超级电容，极大拓展峰值功率；额定运行功率由发动机主要供给或其它能量来源设备辅助提供。
[0009]电调速度远远超过机械调节速度，这是确保发动机始终高效运行的关键，也是为什么选择纯电驱动的原因。发动机空载运行，从最低转速到最高转速，最短时间不超过0.1秒，然而对于电路、对于半导体开关元件，10kHz不过是低频。如果发动机峰值转速每秒100转，那么发动机每转动一周完成一次燃烧周期，就可以针对性的调节100次，意味着发动机功率哪怕只变化了100瓦，不到发动机峰值功率的千分之一，也能及时让发动机运行处于最高效率点。就发动机特性而言，输出功率变化，功率变化1％，效率变化也不超过2％。相较电路调节远远高于发动机功率变化速度，那么机械变速箱则远远低于发动机功率调整速度，否则也不会急踩油门发动机出现高转速的问题了。要知道这个损耗是极高的，发动机已经满负荷运行，而输出功率几乎还在初始状态。要想发动机始终高效运行，就目前科技而言，就得避开机械动作去调节需要的速度。机电直驱系统，任意档及时调用，高换档频率。
[0010]汽车稳定匀速行驶，发动机转速一定，发动机运行功率一定；然而发动机在此转速下，可提供的峰值功率远远超过此刻运行功率的数倍，发动机的最高效率点往往在峰值功率处。机械调速不得不损失发动机效率，这是发动机特性决定的。发动机特定转速下的最高效率点，几乎也是发动机此转速的最大扭矩，机械调速不能及时调整应对，发动机停机。机电直驱系统，能使发动机始终运行在效率点，大幅降低油耗，节能效果十分明显。
[0011]汽车在机械变速加速过程中，发动机效率更为低下。相较机电直驱系统发动机始终能处于效率点，二者效率差异数倍，等同于油耗相差数倍。汽车带挡自由滑行，高速时机械变速反而起到阻碍作用，相反发动机油耗还不少；相较机电直驱系统，汽车滑行速度再高，发动机怠速输出功率也能对汽车起到有效驱动作用。结论，只要汽车速度变化，节能效果尤为体现。
[0012]汽车下坡，发动机在档位上反而有减速效果，原因在于机械变速变比有限。而励磁线圈电流变比却是无限的，那么汽车行驶在任何速度情况下，哪怕发动机输出功率再低，怠速时输出最低功率，能量依然可以有效传递到汽车驱动上。对于减速安全问题更无需担心，速度快了刹车即可，能量回收或释放更加容易，对刹车片也能起到很好的保护，更加安全可靠。
[0013]切换为超级电容放电，主要是加速阶段使用，给定需要励磁直流驱动电机转速的目标值，所述励磁直流驱动电机转速一定，励磁电流一定，此刻会有一个电压值，超级电容通过放电模块将电压调整，使之与励磁直流驱动电机一致，接通，此刻电流为0；提升放电模块输出电压，励磁直流驱动电机转速迅速提高，直至稳定在目标速度，后迅速提升发动机功率输出与超级电容输出功率一致，切换至发动力输出功率驱动励磁直流驱动电机。
[0014]纯电驱动的汽车，要保障电机始终处于极高效率，改变磁通是关键。调节励磁电流，反应灵敏快速，免维护，故障率低。当下新能源车涉足的交流电机、永磁电机，均未涉及励磁设计和调节励磁电流，因此电机峰值效率虽然高达98％，但是整个工作区间平均也就80％左右的效率。此项完全有保护之必要，调节励磁电流可使电机在整个工作区间平均效率高达95％以上，行驶里程提升约20％。对于机电直驱系统就更为关键，它是由发电机、驱动电机效率相乘产生，若不调励磁电流，平均效率可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.机电直驱系统，包括发动机，其特征在于：所述发动机一端机械连接有发电模块，所述发电模块连接端连接有电驱模块、放电模块、充电模块，所述放电模块、充电模块连接端共接有峰值功率储能模块，其中发电模块为励磁直流发电机，电驱模块为励磁直流驱动电机，充电模块为其它检测运算电路励磁回路等二次回路，其中发电模块、电驱模块、放电模块、充电模块之间通过导线相连接，导线上设有a、b、c、d四组开关。2.根据权利要求1所述的机电直驱系统，其特征在于：所述发电模块用于调节励磁电流，进而确定扭矩，使发动机在特定转速存在唯一扭矩、唯一功率输出，时刻保障发动机任意功率运行均在最高效率点。3.根据权利要求1所述的机电直驱系统，其特征在于：所述电驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治成，
申请(专利权)人：张治成，
类型：发明
国别省市：