一種基于雙轉(zhuǎn)子電機的輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于雙轉(zhuǎn)子電機的輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)車輛的純電動行駛，也可以實現(xiàn)混合動力行駛功能，還具有制動能量回收發(fā)電等功能，是一種新型的車輛輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，為了減小汽車對大氣的污染，人們發(fā)明了許多新技術(shù)應(yīng)用到汽車上，例如汽油發(fā)動機缸內(nèi)直噴技術(shù)、電動汽車技術(shù)、混合動力驅(qū)動技術(shù)以及本發(fā)明所涉及基于雙轉(zhuǎn)子電機輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)等?；陔p轉(zhuǎn)子電機的輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)具有純電動驅(qū)動功能與混合動力驅(qū)動功能，還能回收制動能量，是一種新型的輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)，可以提高車輛燃油經(jīng)濟性能。
[0003]目前輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)種類較多，例如專利專利申請201310728290.7、201410508949.2、201410508949.2等，這些發(fā)明的思路與方法有各自的特點和優(yōu)勢，主要結(jié)構(gòu)特點是具有輪轂電機，但都不具有輪邊混合動力的功能，也無法實現(xiàn)高、低速電機雙電機的配合工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于雙轉(zhuǎn)子電機的輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)及其控制方法，通過采用雙轉(zhuǎn)子電機結(jié)構(gòu)，使得輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制靈活、功能多樣等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于雙轉(zhuǎn)子電機的輪邊驅(qū)動動力系統(tǒng)，包括雙轉(zhuǎn)子電機的輪邊驅(qū)動動力本體、蓄電池以及驅(qū)動控制系統(tǒng);所述雙轉(zhuǎn)子電機的輪邊驅(qū)動動力本體包括由內(nèi)圈向外圈依次設(shè)置的輪轂、輪轂安裝基座、內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、定子、輪輞;所述輪轂安裝基座通過車輛懸架與車輛連接，輪轂安裝基座分為輪轂安裝基座前端、輪轂安裝基座后端，輪轂安裝基座前端設(shè)有前端內(nèi)腔，輪轂安裝基座后端設(shè)有后端內(nèi)腔;后端內(nèi)腔為圓柱形內(nèi)腔，前端內(nèi)腔為臺階狀圓柱內(nèi)腔，在前端內(nèi)腔臺階位置的圓周上裝有傳動惰輪;所述輪轂通過軸承安裝在輪轂安裝基座后端內(nèi)腔內(nèi)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子通過軸承套裝在輪轂安裝基座的外圈，所述外轉(zhuǎn)子通過螺栓連接輪轂的一側(cè)，所述定子分別通過螺栓連接在輪轂安裝基座前端，所述外轉(zhuǎn)子最外層一體鑄造有輪輞，用于安裝輪胎;所述輪轂安裝基座前端內(nèi)腔分別設(shè)有半軸、內(nèi)齒輪，半軸通過花鍵嵌套在內(nèi)齒輪內(nèi)，內(nèi)齒輪通過軸承安裝在輪轂安裝基座的前端內(nèi)腔內(nèi)，所述傳動惰輪分別與內(nèi)齒輪、內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒輪嚙合;所述外轉(zhuǎn)子中間有永磁體安裝架，永磁體安裝架的圓環(huán)面上有內(nèi)、外兩層永磁體，分別為外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體、外轉(zhuǎn)子外層永磁體，所述定子卡合在輪輞和外轉(zhuǎn)子外層永磁體之間，靠近外轉(zhuǎn)子外層永磁體的定子端面上設(shè)有定子線圈，靠近外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體的內(nèi)轉(zhuǎn)子端面上設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈，定子線圈與外轉(zhuǎn)子外層永磁體組成外電機，外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體與內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈組成內(nèi)電機;所述定子線圈、內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈均與驅(qū)動控制系統(tǒng)相連，驅(qū)動控制系統(tǒng)與蓄電池相連。
[0007]進一步，所述半軸上裝有半軸鎖止器，必要時可以鎖止半軸。
[0008]進一步，所述驅(qū)動控制系統(tǒng)包括主控制單元、發(fā)動機控制單元、內(nèi)電機驅(qū)動電路、外電機驅(qū)動電路、蓄電池以及電源電量檢測電路;所述主控制單元分別和發(fā)動機控制單元、內(nèi)電機驅(qū)動電路、外電機驅(qū)動電路、蓄電池以及電源電量檢測電路相連；
[0009]所述主控制單元根據(jù)油門踏板開度、制動踏板開度、車速、蓄電池儲電量等車輛信息，決定是否需要向發(fā)動機控制單元、內(nèi)電機驅(qū)動電路、外電機驅(qū)動電路發(fā)出驅(qū)動信號；
[0010]所述發(fā)動機控制單元根據(jù)主控制單元的發(fā)動機起動信號，控制發(fā)動機運轉(zhuǎn)，或者根據(jù)主控制單元的發(fā)動機停機信號，停止發(fā)動機的供油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)工作；
[0011]所述內(nèi)電機驅(qū)動電路根據(jù)主控制單元的驅(qū)動信號，驅(qū)動雙轉(zhuǎn)子電機的內(nèi)電機，當(dāng)雙轉(zhuǎn)子電機內(nèi)電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機后，所述內(nèi)電機驅(qū)動電路能把把雙轉(zhuǎn)子電機內(nèi)電機發(fā)出的交流電進行整流調(diào)壓，向蓄電池充電；
[0012]所述外電機驅(qū)動電路根據(jù)主控制單元的驅(qū)動信號，驅(qū)動雙轉(zhuǎn)子電機的外電機，夕卜電機驅(qū)動車輛行駛，當(dāng)雙轉(zhuǎn)子電機外電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，所述外電機驅(qū)動電路能把外電機發(fā)出的交流電進行整流調(diào)壓，向蓄電池充電；
[0013]所述電源電量檢測電路用于檢測蓄電池儲電量的多少，并把儲電量信號傳送給主控制單元，主控制單元依據(jù)該信號確定是否需要安排內(nèi)、外電機發(fā)電給蓄電池充電。
[0014]進一步，所述內(nèi)齒輪與輪轂安裝基座之間設(shè)有單向離合器。
[0015]本發(fā)明的方法的技術(shù)方案為:
[0016]—種基于雙轉(zhuǎn)子電機的輪邊驅(qū)動動力系統(tǒng)控制方法，包括以下控制方式:
[0017]當(dāng)系統(tǒng)處在純電動低速行駛時，蓄電池通過驅(qū)動控制系統(tǒng)中的外電機驅(qū)動電路給定子線圈供電，定子線圈與外轉(zhuǎn)子外層永磁體構(gòu)成外電機，電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并利用安裝在外轉(zhuǎn)子輪輞上的輪胎與路面之間的附著作用產(chǎn)生驅(qū)動力；
[0018]當(dāng)系統(tǒng)處在純電動高速行駛時，蓄電池通過驅(qū)動控制系統(tǒng)中的內(nèi)電機驅(qū)動電路給內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈供電，內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈與外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體構(gòu)成的內(nèi)電機，可以高速驅(qū)動外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；
[0019]當(dāng)系統(tǒng)處在混合動力行駛功能時，除了外電機驅(qū)動，半軸上的動力經(jīng)過內(nèi)齒輪、傳動惰輪到達內(nèi)轉(zhuǎn)子，蓄電池通過驅(qū)動控制系統(tǒng)給內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈供電，內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈與外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體建立電磁耦合效應(yīng)，依靠電磁力矩把內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力傳遞到外轉(zhuǎn)子上；
[0020]當(dāng)系統(tǒng)處在制動能量回收功能時，制動過程中，外電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，把車輛動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并通過驅(qū)動控制系統(tǒng)給蓄電池充電，同時內(nèi)電機也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，吸收制動能量并轉(zhuǎn)化為電能，給蓄電池充電；
[0021]當(dāng)系統(tǒng)處在行駛中發(fā)電的功能時，裝有所述輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)的車輛在行駛時，若蓄電池有充電需求，可以由發(fā)動機動力經(jīng)半軸、內(nèi)齒輪、傳動惰輪、內(nèi)電機驅(qū)動外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，此時內(nèi)電機、外電機均可轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，吸收機械能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，給蓄電池充電。
[0022]進一步，當(dāng)系統(tǒng)處在純電動高速行駛時，當(dāng)內(nèi)電機驅(qū)動時，驅(qū)動控制系統(tǒng)通過驅(qū)動半軸鎖止器鎖止半軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子固定不轉(zhuǎn)，此時電磁轉(zhuǎn)矩能有效傳遞到外轉(zhuǎn)子上，通過安裝在外轉(zhuǎn)子輪輞上的輪胎與路面之間的附著作用產(chǎn)生驅(qū)動力。
[0023]進一步，當(dāng)系統(tǒng)處在混合動力行駛功能時，通過控制內(nèi)電機的轉(zhuǎn)差，內(nèi)電機還能對外轉(zhuǎn)子輸出動力;若無需電機驅(qū)動，也可僅由發(fā)動機動力經(jīng)半軸、內(nèi)齒輪、傳動惰輪、內(nèi)電機驅(qū)動外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0024]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有其它技術(shù)具有以下優(yōu)點:
[0025](I)基于雙轉(zhuǎn)子電機構(gòu)建車輛輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制靈活、功能多樣等優(yōu)點。
[0026](2)該輪邊動力驅(qū)動系統(tǒng)融入了混合動力驅(qū)動功能，是一種新型混合動力系統(tǒng)構(gòu)雄
V QjN O
[0027](3)該輪邊動力系統(tǒng)純電動行駛時，雙轉(zhuǎn)子電機中內(nèi)、外電機分別在高速、低速狀態(tài)使用，可以充分實現(xiàn)電機的最佳工作性能，提高電驅(qū)動效率。
【附圖說明】
[0028]圖1示出了本發(fā)明的輪邊動力系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2示出了本發(fā)明傳動惰輪在輪轂安裝基座內(nèi)的安裝結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖3示出了本發(fā)明傳動惰輪在輪轂安裝基座內(nèi)的A-A剖面示意圖。
[0031 ]圖4為本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖5為本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)B-B剖面示意圖。
[0033]圖6為本發(fā)明的半軸鎖止器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖7示出了本發(fā)明驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖中:輪輞1、定子線圈2、定子3、輪轂安裝基座4、輪轂安裝基座前端4-1、輪轂安裝基座后端4-2、前端內(nèi)腔4-