用於電動汽車的雙轉子電機輪轂驅動系統的製作方法
2024-03-10 04:52:15 1
本發明涉及電動汽車技術領域，具體涉及一種用於電動汽車的雙轉子電機輪轂驅動系統。
背景技術：
節能減排已成為我國能源戰略與環境戰略可持續發展的重中之重，對汽車工業提出了節能環保的更高要求。近些年來，混合動力汽車、電動車等新能源汽車已逐步市場化，將成為未來汽車工業發展的方向。電動輪轂又稱車輪內裝電機技術，它的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。無論是純電動、燃料電池電動車，抑或是增程電動車、混合動力車，都可以用電動輪轂作為主要驅動力，也可以作為起步或者急加速時的助力。同時，新能源車的很多技術，比如制動能量回收也可以很輕鬆地在電動輪轂驅動車型上得以實現。
現有的電動輪轂驅動系統主要分成兩種結構型式：內轉子式和外轉子式。其中外轉子式採用低速外傳子電機，扭矩高、轉速低，導致外轉子式在滿足車輛爬坡、加速等扭矩要求的同時也限制了車輛的最高車速。內轉子式則採用高速內轉子電機，扭矩較低、轉速很高，在滿足車輛最高車速的同時無法在車輛爬坡、加速時提供足夠的扭矩。採用兩擋轉動裝置可以解決上述問題，但大大增加了輪轂電機集成的複雜程度，無法滿足輪轂內部尺寸(特別是軸向尺寸)的緊湊要求，同時增加了車輛非簧載質量，影響了車輛的平順性與行駛穩定性。
因此，需要一種用於電動汽車的電機輪轂驅動系統，既要適用於現代汽車的高轉速和高扭矩的要求，又要結構簡單、尺寸緊湊，以減小車輛的非簧載質量，提高車輛的平順性、安全性。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
本發明要解決的技術問題是：如何設計一種結構簡單、尺寸緊湊的用於電動汽車的電機輪轂驅動系統，同時具備高轉速和高扭矩特性，減小車輛的非簧載質量，提高車輛的平順性、安全性。
(二)技術方案
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用於電動汽車的雙轉子電機輪轂驅動系統，包括雙轉子電機2，車輪3以及電機控制器1，所述雙轉子電機2內嵌在車輪3中，所述雙轉子電機2包括內轉子電機和外轉子電機，採用內外嵌套式布置，沿徑向從內到外分別布置內轉子電機的內轉子4和內定子5、外轉子電機的外定子6和外轉子7；所述內轉子電機的內轉子4和內定子5、外轉子電機的外定子6和外轉子7均和車輪3輪輞剛性連接；外轉子電機與內轉子電機的最大輸出扭矩之和不小於車輪3輪轂的最大輸出扭矩，內轉子電機的最高轉速不小於車輪3輪轂的最大轉速；外轉子電機具有相對低轉速高扭矩的特性，內轉子電機具有相對低扭矩高轉速的特性；
所述電機控制器1用於分別對內轉子電機和外轉子電機進行獨立的控制：根據所接收到的轉矩或轉速命令，對內轉子電機和外轉子電機的工作模式和輸出功率進行協調控制，使雙轉子電機即滿足行車需求，又工作在綜合效率最高點。
優選地，所述電機控制器1具體用於按照如下方式進行協調控制：在車輛預設低速範圍行駛需要預設扭矩輸出時，功率流通過外轉子電機驅動車輛行駛，同時內轉子電機也工作在轉矩模式進行扭矩補償，通過協調控制內轉子電機和外轉子電機工作點，達到綜合效率最優；在車輛需要預設高速範圍行駛時，通過電機控制器使外轉子電機工作在自由模式，內轉子電機工作在驅動模式，實現功率流由外轉子電機向內轉子電機的切換，以提高車輛的行駛速度。
優選地，所述電機控制器1具體用於按照如下方式進行協調控制：在車輛下長坡或制動時，若車速高於或等於外轉子電機的最高轉速，則使外轉子電機工作在自由模式，使內轉子電機工作在發電模式，進行制動能量回收；若車速低於外轉子電機的最高轉速，則使內轉子電機和外轉子電機工作在發電模式進行制動能量回收，使雙轉子電機工作在綜合效率最優。
優選地，所述內定子5與外定子6之間布置有非導磁材料，使內外磁場完全隔絕。
(三)有益效果
本發明設計的一種用於電動汽車的雙轉子電機輪轂驅動系統，其外轉子電機具有低轉速高扭矩的特性，內轉子電機具有低扭矩高轉速的特性，即滿足車輛高轉速和高扭矩的要求，而且避免了複雜的機械換擋機構，可實現電控換擋，結構簡單、尺寸緊湊，減小了車輛的非簧載質量，提高了車輛的平順性、安全性。
附圖說明
圖1為本發明實施例的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。
如圖1所示，本發明實施例提供了一種用於電動汽車的雙轉子電機輪轂驅動系統，包括雙轉子電機2，車輪3以及電機控制器1，所述雙轉子電機2內嵌在車輪3中，所述雙轉子電機2包括內轉子電機和外轉子電機，採用內外嵌套式布置，沿徑向從內到外分別布置內轉子電機的內轉子4和內定子5、外轉子電機的外定子6和外轉子7；所述內轉子電機的內轉子4和內定子5、外轉子電機的外定子6和外轉子7均和車輪3輪輞剛性連接，內、外轉子電機殼體分別和車輛懸架系統連接；外轉子電機與內轉子電機的最大輸出扭矩之和不小於車輪3輪轂的最大輸出扭矩，內轉子電機的最高轉速不小於車輪3輪轂的最大轉速；外轉子電機具有相對低轉速高扭矩的特性，內轉子電機具有相對低扭矩高轉速的特性；所述內定子5與外定子6之間布置有非導磁材料，使內外磁場完全隔絕。
所述電機控制器1用於分別對內轉子電機和外轉子電機進行獨立的控制：根據所接收到的轉矩或轉速命令，對內轉子電機和外轉子電機的工作模式和輸出功率進行協調控制，使雙轉子電機即滿足行車需求，又工作在綜合效率最高點。
所述電機控制器1具體用於按照如下方式進行協調控制：在車輛預設低速範圍行駛需要大於預設扭矩輸出時，功率流通過外轉子電機驅動車輛行駛，同時內轉子電機也工作在轉矩模式進行扭矩補償，通過協調控制使內、外轉子電機工作點分別趨近於高效工作區，達到綜合效率最優；在車輛需要預設高速範圍行駛時，通過電機控制器使外轉子電機工作在自由模式，內轉子電機工作在驅動模式，實現功率流由外轉子電機向內轉子電機的切換，以提高車輛的行駛速度。
所述電機控制器1具體用於按照如下方式進行協調控制：在車輛下長坡或制動時，若車速高於或等於外轉子電機的最高轉速，則使外轉子電機工作在自由模式，使內轉子電機工作在發電模式，進行制動能量回收；若車速低於外轉子電機的最高轉速，則使內轉子電機和外轉子電機工作在發電模式進行制動能量回收，使雙轉子電機工作在綜合效率最優。
可以看出，本發明實施例設計的一種用於電動汽車的雙轉子電機輪轂驅動系統，其外轉子電機具有低轉速高扭矩的特性，內轉子電機具有低扭矩高轉速的特性，即滿足車輛高轉速和高扭矩的要求，而且避免了複雜的機械換擋機構，可實現電控換擋，結構簡單、尺寸緊湊，減小了車輛的非簧載質量，提高了車輛的平順性、安全性。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。