用于增程式電動汽車的同步電機及動力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種增程式電動汽車，特別是涉及其中的永磁同步電機。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源汽車包括純電動汽車、混合動力汽車、增程式電動汽車等。純電動汽車始終以電動機驅(qū)動車輪，由于電池容量有限，需要經(jīng)常進行充電?；旌蟿恿ζ囋诓煌r下以電動機和/或內(nèi)燃機驅(qū)動車輪。增程式電動汽車也始終以電動機驅(qū)動車輪，當(dāng)電池的蓄電量不足時，可以通過內(nèi)燃機為電池充電。
[0003]請參閱圖1，這是一種現(xiàn)有的增程式電動汽車的動力系統(tǒng)，其中包括內(nèi)燃機101、發(fā)電機102、驅(qū)動電機103、雙電機控制器104、高壓電池105、減速器106。通常來說，發(fā)電機102與驅(qū)動電機103為兩臺獨立電機，有各自的電機殼體、定子、轉(zhuǎn)子。雙電機控制器104也可以改為兩個獨立的電機控制器。發(fā)電機102與內(nèi)燃機101的曲軸剛性連接作為第一部分，驅(qū)動電機103與減速器106直連作為第二部分，這兩部分之間無任何機械連接，僅通過高壓電池105傳遞能量，即為串聯(lián)方式。
[0004]增程式電動汽車具有兩種工作模式，分別是純電動模式、增程模式。
[0005]當(dāng)高壓電池105的電量(通常用荷電狀態(tài)SOC來描述)較高時，由雙電機控制器104從高壓電池105處獲取能量，通過驅(qū)動電機103輸出動力，經(jīng)減速器106傳遞至驅(qū)動輪，驅(qū)動車輛前行。這就是純電動模式。
[0006]當(dāng)高壓電池105的電量較低時，先由發(fā)電機102起動內(nèi)燃機101，隨后內(nèi)燃機101通過燃燒燃油獲取能量，并帶動發(fā)電機102運行。發(fā)電機102通過雙電機控制器104向高壓電池105充電。這樣便可以維持驅(qū)動電機103的持續(xù)工作。這就是增程模式。
[0007]圖1所示的增程式電動汽車的動力系統(tǒng)包含的組件較多，占用體積較大，這為其在發(fā)動機艙中的布置帶來了困難。尤其是對于國內(nèi)占有量最大的緊湊型轎車，其發(fā)動機艙中的安裝空間非常有限。目前一種較為可行的方法是將發(fā)電子系統(tǒng)(內(nèi)燃機101、發(fā)電機102及其控制器)與驅(qū)動子系統(tǒng)(驅(qū)動電機103及其控制器)分別放置于前艙和后艙中。然而，若是發(fā)電子系統(tǒng)置于前艙，則該增程式電動汽車為后驅(qū)系統(tǒng)，驅(qū)動軸、整車配重、整車控制策略等均要進行相應(yīng)調(diào)整。若是發(fā)電子系統(tǒng)置于后艙，則動力系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車相比差異過大，整車底盤、懸掛系統(tǒng)的調(diào)整工作量也相當(dāng)大。無論哪種布置方式均會擠占部分后備箱空間甚至高壓電池的空間。
[0008]為了減小增程式電動汽車的動力系統(tǒng)的體積，已有一些改進方案。申請公布號為CN102386734A、申請公布日為2012年3月21日的中國發(fā)明專利申請(以下簡稱為A申請)就公開了一種用于增程式電動汽車的永磁同步電機，如圖2所示。其在同一個定子的內(nèi)、夕卜分別具有內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機作為發(fā)電機，外轉(zhuǎn)子電機作為驅(qū)動電機。然而，A申請仍具有如下缺點:
[0009]其一，定子疊片26上具有內(nèi)繞組26a和外繞組26b，兩套定子繞組距離過短，容易相互耦合，發(fā)生干涉。
[0010]其二，外轉(zhuǎn)子電機采用了一個外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver) 13。目前國內(nèi)外主流供應(yīng)商的外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變壓器均無批產(chǎn)產(chǎn)品，而定制產(chǎn)品價格很高，且產(chǎn)能不足。
[0011 ] 其三，外轉(zhuǎn)子電機(驅(qū)動電機)中的第一永磁體6采用表貼式磁鋼，這使其抗振動能力相對較弱，不適合較復(fù)雜的車內(nèi)工作環(huán)境；且最高轉(zhuǎn)速較低，使得整車最高車速受限。
[0012]其四，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(發(fā)電機)也采用永磁同步電機，其轉(zhuǎn)子直徑過小，因此電機效率不高，且永磁材料價格也較昂貴，磁鋼利用率不高。
[0013]其五,無冷卻水道設(shè)計,而是采用第一油封15、第二油封1、第三油封14等將潤滑油密封于整個永磁同步電機內(nèi)部，實現(xiàn)對內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、定子等結(jié)構(gòu)的冷卻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于增程式電動汽車的同步電機，既具有較小的體積便于布置，又能克服A申請的種種不足之處。為此，本申請還要提供一種包含所述同步電機在內(nèi)的用于增程式電動汽車的動力系統(tǒng)。
[0015]為解決上述技術(shù)問題，本申請用于增程式電動汽車的同步電機包括:
[0016]——殼體，圍出了一個內(nèi)腔；
[0017]—第一定子，位于所述內(nèi)腔中，且固定在殼體上；
[0018]—第二定子，位于所述內(nèi)腔中，且固定在殼體上；第一定子包圍著第二定子，且兩者之間具有間隙，該間隙中設(shè)有冷卻水道；
[0019]—外轉(zhuǎn)子，可轉(zhuǎn)動地包圍著第一定子，這是一個永磁體部件；
[0020]——內(nèi)轉(zhuǎn)子，可轉(zhuǎn)動地被第二定子所包圍，這是一個電勵磁部件；
[0021]—電機輸入軸，可轉(zhuǎn)動地固定于殼體，直接與內(nèi)燃機的輸出軸連接；
[0022]—電機輸出軸，也可轉(zhuǎn)動地固定于殼體，與減速器連接；
[0023]——霍爾傳感器，設(shè)置在外轉(zhuǎn)子、或電機輸出軸、或兩者的結(jié)合部上；
[0024]電機輸入軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子和第二定子構(gòu)成了一個電勵磁同步電機，這是發(fā)電機；
[0025]第一定子、夕卜轉(zhuǎn)子和電機輸出軸構(gòu)成了一個內(nèi)置式永磁同步電機，這是驅(qū)動電機。
[0026]本申請用于增程式電動汽車的動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機、同步電機、雙電機控制器、高壓電池、減速器和油箱；在同步電機中包含有發(fā)電機和驅(qū)動電機；
[0027]一種情況下，由雙電機控制器從高壓電池獲取能量,通過同步電機中的驅(qū)動電機輸出動力，經(jīng)減速器傳遞至驅(qū)動輪；
[0028]另一種情況下，先由同步電機中的發(fā)電機通過雙電機控制器從高壓電池處獲取能量，起動內(nèi)燃機；隨后內(nèi)燃機通過燃燒油箱中的燃油獲取能量，并帶動同步電機中的發(fā)電機運行；同步電機中的發(fā)電機通過雙電機控制器向高壓電池充電；雙電機控制器仍從高壓電池處獲取能量，通過同步電機中的驅(qū)動電機輸出動力，經(jīng)減速器傳遞至驅(qū)動輪。
[0029]本申請實現(xiàn)了將增程式電動汽車中的發(fā)電機和驅(qū)動電機一體化設(shè)置制造，從而大幅減小體積，節(jié)省發(fā)動機艙內(nèi)空間；同時具有發(fā)電機和驅(qū)動電機之間無干擾、抗振性佳、散熱好、成本低等特點。
【附圖說明】
[0030]圖1是一種現(xiàn)有的增程式電動汽車的動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是A申請公開的用于增程式電動汽車的永磁同步電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3是本申請用于增程式電動汽車的同步電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是本申請增程式電動汽車的動力系統(tǒng)的能量走向示意圖(純電動模式)；
[0034]圖5是本申請增程式電動汽車的動力系統(tǒng)的能量走向示意圖(增程模式)。
[0035]圖中附圖標(biāo)記說明:
[0036]101為內(nèi)燃機；102為發(fā)電機；103為驅(qū)動電機；104為雙電機控制器；105為高壓電池；106為減速器；107為油箱；I為第二油封；6為第一永磁體；13為外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變壓器；14為第三油封；15為第一油封；26為定子疊片；26a為內(nèi)繞組；26b為外繞組；200為本申請的同步電機；201為電機殼體；202.為外轉(zhuǎn)子；203為第一定子；204為第二定子；205為內(nèi)轉(zhuǎn)子；206為電機輸入軸；207為軸承；208為固定螺栓；209為霍爾傳感器；210為冷卻水道；211為電機輸出軸。
【具體實施方式】
[0037]請參閱圖3，這是本申請用于增程式電動汽車的同步電機的一個實施例。殼體201圍出了一個內(nèi)腔，該內(nèi)腔中設(shè)置有外轉(zhuǎn)子202、第一定子203、第二定子204和內(nèi)轉(zhuǎn)子205。所述殼體例如為鑄鋁材料。第一定子203和第二定子204通過固定螺栓208固定在殼體201上。第一定子203包圍著第二定子204，并且兩者之間具有一定間隙，冷卻水道210就設(shè)置在該間隙中。外轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在第一定子203的外圍，這是一個永磁體部件。內(nèi)轉(zhuǎn)子205可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在第二定子204的內(nèi)部，這是一個電勵磁部件。電機輸入軸206通過軸承207可轉(zhuǎn)動地固定于殼體201，電機輸出軸211也通過軸承207可轉(zhuǎn)動地固定于殼體201。軸承207例如為滾珠深溝球軸承?；魻杺鞲衅?09設(shè)置在外轉(zhuǎn)子202、或電機輸出軸
211、或兩者的結(jié)合部上。優(yōu)選地，在殼體201內(nèi)放置多個霍爾傳感器209，例如三個以上，以提聞