一种混合动力电动汽车（ＨＥＶ）轮毂驱动装置，属电动交通车辆。它由发动机８、电动／发电机１、轮毂电机３、逆变控制器４、５、主控制器６、可控硅开关７、吸收电容器９组成。无机械传动、变速、差速装置；可２轮或４轮直接驱动，电池、燃油发电，单一动力或并动灵活选择；具有电子差速、多挡变频宽调速、电启动、发电行驶和浮充电、刹车能量回收等功能。整车系统效率高，整车自重轻，节能、环保、安全。也可用在混合动力摩托车上。
【技术实现步骤摘要】
所属
一种混合动力电动汽车(HEV)轮毂驱动装置，属电动的交通车辆。
技术介绍
混合动力电动汽车(HEV)，是介于燃油发动机驱动与车载蓄电池驱动之间的车型，也是燃油发动机汽车向纯电池EV电动汽车过度产品。由于目前全世界石化能源的紧缺，并在几十年后面临枯竭，而纯电池能源在EV电动汽车上的应用，还处于技术不成熟阶段；为了减少石化能源的过多消耗，补充电池能源技术未成熟缺陷，混合动力电动车(HEV)的推出，是当前研发的热点。现有技术的HEV车，主要有串联式混合动力电动汽车(SHEV)，并联式混合动力电动汽车(PHEV)和混联式(串、并联式)混合动力电动汽车(PSHEV)。SHEV是由发动机、发电机和驱动电机三大动力总成组成，三大动力总成采用“串联”的方式组成SHEV的驱动系统，而发动机-发电机组只能看作一种电能供应系统，发动机并不直接参与SHEV的驱动。由于SHEV必须装置一个大功率的发动机-发电机组，再用驱动电动机来驱动车辆，发动机、发电机和驱动电动机的功率都要求等于或接近于SHEV的最大驱动功率，在热能→电能→机械能之间的转换过程中，总效率低于内燃机汽车，三大动力总成的体积大、质量重，还配有庞大的动力电池组，在中小型HEV上不适用是其主要缺点，而且两大能源动力不能并动。并联式混合动力电动汽车(PHEV)，是由发动机、电动/发电机或驱动电机两大动力总成组成，两者采用“并联”的方式组成PHEV的驱动系统，该系统大致可分为发动机-驱动系统(变速器和驱动桥-驱动轮等)，电动机的动力要与车辆驱动系统相组合，其方式可分①在发动机输出轴处进行组合；②在变速器(包括驱动桥)处进行组合；③在驱动轮处进行组合。上述第①种组合式，只有发动机和电动/发电机两大动力设备，发动机和电动/发电机的动力在发动机输出轴上进行组合，然后通过由离合器、变速器、驱动桥和半轴组成的传统驱动系统带动车轮行驶，称为发动机轴动力组合式PHEV；第②种又称动力组合器动力组合式PHEV，该系统只有发动机和驱动电动机两大动力设备，由于它们是在动力组合器上进行组合，然后通过差速器和半轴带动车轮行驶；第③种为驱动轮动力组合式PHEV，它的发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动PHEV的后(前)驱动轮，驱动电动机通过减速器独立地驱动PHEV前(后)驱动轮。在PHEV模式中，发动机与驱动电动机共同组成4轮驱动模式，由于驱动动力(牵引力)是在驱动轮上组合，故称为驱动轮动力组合式PHEV。以上三种动力组合驱动模式的HEV，都存在传统汽车上的机械驱动装置，降低了整车传动效率，并使整车重量、制造成本增大，这是其主要缺点。另有一种叫混联式(串、并联式)混合动力电动汽车(PSHEV)，与前述的SHEV和PHEV一样，存在笨重的机械传统装置。另有一种叫电动轮的电动汽车，它不用传统的机械传动系，在车轮内把电机和行星轮变速器制造为一体，直接安装在电动轮上，电机轴输出的扭矩经行星减速器后直接驱动车轮，其主要特点是省去了现有汽车上传统的差速器和半轴，但存在车轮内部的行星齿轮变速器，缺点是行星齿轮制造精度高、磨损大、寿命短、而且噪声随使用时间延长而增大，维修不便，电机功率损耗大。三菱汽车日前宣布，该公司配备轮内马达，属外转子式轮内马达，把该马达装入车轮内，其优点是无须任何机械传动和齿轮变速器，具有出色的省空间效率，可增大电机的输出功率及扭矩，使整车重量减轻，提高行车效率，其主要缺点是在HEV混合动力车上无法直接与电动/发电机相匹配，只作为一种EV(纯电动车)的概念车研究。
技术实现思路
为了克服现有技术在混合动力电动汽车(HEV)上存在的机械传动系如动力→离合器→变速器→传动轴→主减速器→差速器→半轴→车轮方案中，多而笨重的机械传动系缺点；电动轮内存在的行星齿轮机械结构噪声大的缺点；国外轮内马达与HEV发电机输出电源，不能直接利用而使能源效率降低的缺点。本专利技术提出一种具有四大特点的新方案，即①从发电机输出三相交流电源，可直接输入至轮毂电机中，同时又可达到发电机的高转速至轮毂电机低转速运行，并且能实现SPWM(正弦脉宽调制)和保持V/F恒定，提高能源利用效率；②发电机输出能对电池浮充电；③低速行车可实现电池供电行驶；④大转矩爬坡或超车时，发电机与电池两种动力源同时投入(并动)，或单独投入的灵活选择。实现本专利技术需解决的技术问题(1)发动机与电动/发电机同轴安装；(2)电动/发电机设计为4或6极高速内转子型，要求采用稀土永磁NaFeB或SmCo在转子上为深埋式结构；(3)电动/发电机可运行在电动机工况下，作为发动机的启动电机；(4)电动/发动机又可运行在发电机工况，在该工况下，须使发动机运行在经济油耗特性段，直接供电给轮毂电机行驶； (5)要求高速运转的发电机供电给轮毂电机具有V/F特性；(6)发电机向轮毂电机供电由可控硅控制，即相当于具有机械装置中“离合器”的作用；(7)发电机供电给轮毂电机有一定范围的无级变频调速功能；(8)发电机具有对电池的浮充电功能；(9)当发电机供电给轮毂电机运行过程中，因突然刹车停止向轮毂电机供电时，会使发电机突然切除负荷，同轴拖动的原动力—发动机因突然抛载，其转速将升至危险的高速—“飞车”。因此，必须安装有防止发动机产生“飞车”的安全保护装置；(10)HEV制动刹车工况时，应具有能量回馈装置；(11)当电池通过逆变控制器向轮毂电机提供三相交流电源时使用的是SPWM正弦脉宽调制，它具有随机的电压/频率关系，若把电池切除转换投入发电机供电时，为防止轮毂电机因两种电源切换时的频率不同而产生失步，应解决两种动力源的频率同步指示器问题；(12)当电池与发动机两种动力源转换时，HEV驱动装置具备可选择动力源的选择功能；(13)当HEV轮毂驱动装置具有两种动力源时，可任意选择一种动力源工作，也可以两种动力源并动工作的功能；(14)当HEV轮毂驱动装置在同一车轴上，安装有两台轮毂电机时，该HEV轮毂驱动装置车应具有电子差速功能(即两台轮毂电机具有功率自动分配控制系统)；本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案(1)在混合动力电动汽车(HEV)的轮毂驱动装置上，汽油发动机的功率可以采用比同级别的汽车发动机功率小、并要求选用高速的(6000-9000r/min左右)四冲程发动机，在其伸出轴上直接安装内转子式永磁体深埋式结构。(2)电动/发电机设计为4极或6极，采用稀土永磁体(NdFeB)深埋式内转子结构，外定子为三相绕组结构。(3)要求电动/发电机在启动发动机工作时，电动/发电机通过电池供电，经逆变控制器向电动/发电机提供三相逆变电流，并使电动/发电机运行在电动机工况，此时电动/发电机作为发动机的启动电机工作，当发动机启动后逆变控制器停止工作，发动机启动后，带动同轴的电动/发动机工作在发电机工况，作好向车轮上的轮毂电机提供三相交流电源准备。(4)要求电动/发动机运行在发电机工况时，发动机应工作在该型号发动机的经济油耗范围，可由发动机的“油门”控制其转速范围，每种型号的发动机都有一条“船形”特性燃油消耗曲线，在该曲线底部范围，称为经济油耗区域，使发动机工作在该范围调速，达到油耗最省。(5)由于电动/发电机工作在发动机工况，是在“船形”曲线经济油耗区域，通过“油门”调节发动机转本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混合动力电动汽车（ＨＥＶ）轮毂驱动装置，属电动交通车辆。它由发动机、电动／发电机、轮毂电机、电池、逆变控制器、主控制器、可控硅开关、吸收电容器组成，其特征是：发动机８与电动／发电机１同轴组装在同一壳体内，电动／发电机１发出三相交流电源，通过可控硅开关７直接向轮毂电机３供电行驶；电池２通过逆变控制器５向轮毂电机３供电行驶；１和２可同时向３供电行驶（并动），１和２也可分别单独向３供电行驶；逆变控制器４由２供电向电动／发电机１提供启动电源，启动发动机８工作；１工作在发电机工况时，又可通过４向２提供充电电源（浮充电）；２与３是并接在１三相输出线上的两种负载；主控制器６可控制轮毂电机３处在制动发电状态时向电池２充电（再生能量反馈），承担整车驱动系统的行车方式转换和协调控制，吸收电容器９是并接在电动／发电机１上，防止发电机工况因故突然抛载造成发动机“飞车”故障。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：万德鸿，万红，
申请(专利权)人：万德鸿，万红，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]
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