电动汽车用柔性电磁耦合扭矩传递方法技术

一种电动汽车用柔性电磁耦合扭矩传递方法，属于现代交通技术领域。其特征是扭矩传递控制过程中，在控制模块接收到扭矩传递命令后，根据当前车速和挡位等参数信息产生电流控制信号，驱动模块根据电流控制信号逐渐增大外转子励磁绕组通电电流，励磁绕组磁通势随之逐渐增大，励磁绕组磁场与内转子永磁体磁场间相互作用力逐渐增大，传递扭矩逐渐增大，从动轴平稳加速，直到主、从动轴转速同步；扭矩中断控制过程中，在控制模块接收到扭矩中断命令后，中断电流控制信号输出，驱动模块电流输出为零，励磁绕组磁通势为零，外转子与内转子电磁连接中断，传递扭矩为零。本发明专利技术的效果和益处是消除了摩擦生热和机械磨损问题、响应速度快和具有过载保护功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于现代交通
，涉及到一种扭矩传递方法，特别涉及到一种电动 汽车用柔性电磁耦合扭矩传递方法。
技术介绍
电动汽车用驱动电机动力输出轴需要通过动力传递装置与变速器输入轴连接来 完成扭矩传递。目前扭矩传递方法主要有采用离合器传递扭矩、采用磁性联轴器传递扭矩 和采用刚性连接传递扭矩。离合器依靠机械摩擦来传递扭矩，势必造成摩擦生热和机械磨 损，且结合过程中存在空行程，响应速度慢；磁性联轴器依靠嵌入内、外转子中的永磁体间 的电磁力传递扭矩，虽然解决了机械摩擦带来的生热和磨损问题，但无法实现主、从动轴间 传递扭矩平稳增大和动力中断功能；刚性连接无法实现动力中断和过载保护功能。为了既 解决摩擦生热和机械磨损问题，又实现传递扭矩平稳增大、动力中断和过载保护功能，需要 在电动汽车用驱动电机扭矩传递过程中采取有效的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对离合器依靠机械摩擦来传递扭矩造成摩擦生热 和机械磨损的缺点及结合过程中有空行程造成响应速度慢的不足，提出一种电动汽车用柔 性电磁耦合扭矩传递方法，利用外转子励磁绕组通电产生的磁场与内转子永磁体的磁场之 间的相互作用力，进行扭矩传递；通过控制励磁绕组通电电流大小来逐渐改变内、外转子磁 场间相互作用力的大小，从而实现传递扭矩平稳增大和动力中断功能；在过载情况下，内、 外转子出现相对滑动以保护动力源。本专利技术的技术方案是本专利技术由机械结构和电子控制系统两部分组成。机械结构 包括外转子轴、外转子励磁绕组、滑环、内转子轴和内转子永磁体；其中，外转子轴与动力源 刚性连接，作为动力输入轴；外转子励磁绕组通电后产生磁场，与内转子永磁体磁场相互作 用，传递扭矩；内转子轴与负载刚性连接，作为动力输出轴。电子控制系统包括控制模块、驱 动模块和电源模块；其中，控制模块在接收到扭矩传递命令后，产生电流控制信号；驱动模 块根据电流控制信号改变励磁绕组通电电流大小，从而改变传递扭矩大小；电源模块为外 转子励磁绕组提供能量。本专利技术的控制过程包括扭矩传递控制过程和扭矩中断控制过程。扭矩传递控制过程在控制模块接收到扭矩传递命令后，根据当前车速和挡位等 参数信息产生电流控制信号；驱动模块根据电流控制信号逐渐增大外转子励磁绕组通电电 流；励磁绕组磁通势随电流增大而逐渐增大；励磁绕组磁场与内转子永磁体磁场间相互作 用力逐渐增大，主、从动轴结合过程中，传递扭矩逐渐增大，从动轴平稳加速，直到主、从动 轴转速同步；在过载情况下，传递扭矩T大于限制扭矩阈值Tmax，内、外转子会出现相对滑动 以保护动力源。扭矩中断控制过程在控制模块接收到扭矩中断命令后，中断电流控制信号输出，驱动模块电流输出为零，励磁绕组磁通势为零，外转子与内转子电磁连接中断，传递扭矩为零。本专利技术的效果和益处是本专利技术采用非接触扭矩传递方式，利用电磁场传递扭矩， 解决了摩擦生热和机械磨损问题，提高了动力传递效率；通过控制外转子励磁绕组通电电 流大小来逐渐改变传递扭矩的大小，运行平稳，响应速度快；过载情况下，内、外转子出现相 对滑动可保护动力源。附图说明图1是本专利技术系统组成示意图。图中1外转子轴；2滑环；3外转子励磁绕组；4内转子永磁体；5内转子轴；6驱动 模块；7控制模块；8电源模块。图2是本专利技术扭矩传递控制过程示意图。图3是本专利技术扭矩中断控制过程示意图。具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。实施例如图1所示，本专利技术由机械结构和电子控制系统两部分组成。机械结构由外转子 轴1、滑环2、外转子励磁绕组3、内转子永磁体4和内转子轴5组成；电子控制系统由驱动 模块6、控制模块7和电源模块8组成。其中，外转子轴1与电动汽车用驱动电机输出轴刚 性连接，作为动力输入轴；电子控制系统通过滑环2给外转子励磁绕组3提供励磁电流；励 磁绕组通电产生的磁场与内转子永磁体4的磁场相互作用，传递扭矩；内转子轴5与变速器 输入轴刚性连接，作为动力输出轴；控制模块7从整车ECU采集当前车速、挡位等参数信息， 在接收到扭矩传递命令后产生PWM电流控制信号；驱动模块6根据PWM电流控制信号改变 励磁绕组通电电流大小，从而改变传递扭矩大小；电源模块8采用车载蓄电池组，为外转子 励磁绕组3提供能量。本专利技术的控制过程包括扭矩传递控制过程和扭矩中断控制过程。如图2所示，扭矩传递控制过程为在控制模块7接收到扭矩传递命令后，根据从 整车E⑶采集的当前车速和挡位等参数信息生成占空比逐渐增大的PWM电流控制信号；驱 动模块6根据PWM电流控制信号逐渐增大外转子励磁绕组通电电流；由式(1)可知，励磁绕 组磁通势随电流增大而增大，由式(2)可知，传递扭矩T随磁通势增大而增大，故外转子励 磁绕组磁场与内转子永磁体磁场间相互作用力逐渐增大，主、从动轴结合过程中，传递扭矩 逐渐增大，从动轴转速逐渐平稳增加，直到主、从动轴转速同步。FS = NXIS(1)T = KMXFsXFEXsin(esE) (2)式中T为传递转矩；Km为比例系数；FS为外转子励磁绕组磁通势；Fk为内转子永 磁体磁通势；e SK为Fs与FK夹角；N为外转子励磁绕组匝数；IS为外转子励磁绕组通电电流 大小。在过载情况下，传递扭矩T大于限制扭矩阈值T_，内、外转子会出现相对滑动以保护驱动电机。 如图3所示，扭矩中断控制过程为在控制模块7接收到扭矩中断命令后，中断 PWM电流控制信号输出，驱动模块6电流输出为零，励磁绕组磁通势为零，外转子与内转子 电磁连接中断，传递扭矩为零，电动汽车动力输出中断。权利要求一种，其特征在于a)机械结构包括外转子轴、外转子励磁绕组、滑环、内转子轴和内转子永磁体，其中，外转子轴与动力源刚性连接，内转子轴与负载刚性连接，外转子励磁绕组通电后产生磁场，与内转子永磁体磁场相互作用，传递扭矩；b)电子控制系统包括控制模块、驱动模块和电源模块，其中，控制模块产生电流控制信号，驱动模块根据电流控制信号改变励磁绕组通电电流大小，从而改变传递扭矩大小，电源模块为外转子励磁绕组提供能量；c)扭矩传递控制过程中，在控制模块接收到扭矩传递命令后，根据当前车速和挡位等参数信息产生电流控制信号，驱动模块根据电流控制信号逐渐增大外转子励磁绕组通电电流，励磁绕组磁通势随电流增大而逐渐增大，外转子励磁绕组磁场与内转子永磁体磁场间相互作用力逐渐增大，传递扭矩逐渐增大，从动轴平稳加速，直到主、从动轴转速同步；d)在过载情况下，传递扭矩T大于限制扭矩阈值Tmax，内、外转子出现相对滑动；e)扭矩中断控制过程中，在控制模块接收到扭矩中断命令后，中断电流控制信号输出，驱动模块电流输出为零，励磁绕组磁通势为零，外转子与内转子电磁连接中断，传递扭矩为零。全文摘要一种，属于现代交通
其特征是扭矩传递控制过程中，在控制模块接收到扭矩传递命令后，根据当前车速和挡位等参数信息产生电流控制信号，驱动模块根据电流控制信号逐渐增大外转子励磁绕组通电电流，励磁绕组磁通势随之逐渐增大，励磁绕组磁场与内转子永磁体磁场间相互作用力逐渐增大，传递扭矩逐渐增大，从动轴平稳加速，直到主、从动轴转速同步；扭矩中断控制过程中，在控制模块接收到扭矩中断命令后，中断电流控制信号输出，驱动模块电流输出为零，励磁绕组磁通势为零，外转子与内转子电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车用柔性电磁耦合扭矩传递方法，其特征在于：ａ）机械结构包括外转子轴、外转子励磁绕组、滑环、内转子轴和内转子永磁体，其中，外转子轴与动力源刚性连接，内转子轴与负载刚性连接，外转子励磁绕组通电后产生磁场，与内转子永磁体磁场相互作用，传递扭矩；ｂ）电子控制系统包括控制模块、驱动模块和电源模块，其中，控制模块产生电流控制信号，驱动模块根据电流控制信号改变励磁绕组通电电流大小，从而改变传递扭矩大小，电源模块为外转子励磁绕组提供能量；ｃ）扭矩传递控制过程中，在控制模块接收到扭矩传递命令后，根据当前车速和挡位等参数信息产生电流控制信号，驱动模块根据电流控制信号逐渐增大外转子励磁绕组通电电流，励磁绕组磁通势随电流增大而逐渐增大，外转子励磁绕组磁场与内转子永磁体磁场间相互作用力逐渐增大，传递扭矩逐渐增大，从动轴平稳加速，直到主、从动轴转速同步；ｄ）在过载情况下，传递扭矩Ｔ大于限制扭矩阈值Ｔ↓［ｍａｘ］，内、外转子出现相对滑动；ｅ）扭矩中断控制过程中，在控制模块接收到扭矩中断命令后，中断电流控制信号输出，驱动模块电流输出为零，励磁绕组磁通势为零，外转子与内转子电磁连接中断，传递扭矩为零。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周雅夫，沈晓勇，连静，李琳辉，孙新函，迟春华，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]