專利名稱：一種雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種電動汽車驅動系統(tǒng)。
背景技術：
由于電動汽車具有無污染、噪聲小、節(jié)能等特點，使得電動汽車產(chǎn)業(yè)開始高速發(fā)展?，F(xiàn)在國內純電動驅動技術基本采用單電源(動力電池/超級電容)和單驅動電機或者復合電源(動力電池-超級電容)和單驅動電機兩種形式。前者中動力電池作為唯一能量來源的車輛，由于在城市工況下車輛具有頻繁加速的特點，導致動力電池組頻繁大電流放電，降低了電池組的能量效率和使用壽命。同時車輛采用制動回饋時，由于動力電池的充電電流和電壓的限制，使得制動回饋的能量轉化效率較低。前者中超級電容作為唯一能量來源的車輛，由于超級電容儲能容量的限制，使其續(xù)航里程大大縮短，只能作為短途行駛， 制約其產(chǎn)業(yè)化應用。對于后者雖然采用復合電源系統(tǒng)，但由于超級電容和動力電池的充、放電特性不同，需設計專門的電路和控制策略才能管理動力電池_超級電容充放電特性，實際應用還有一定的技術難度。采用單驅動電機的車輛為滿足動力性需求不僅需要變速箱裝置，并且對于重載的商用車的驅動電機會因扭矩和轉速的需求使得電機的體積變大和控制更加復雜，驅動電機的成本劇增，整車驅動系統(tǒng)的可靠性將會下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種適用于后驅動系統(tǒng)的雙驅動電機，動力電池-超級電容雙能源系統(tǒng)的復合驅動系統(tǒng)。經(jīng)過該復合驅動系統(tǒng)的應用，可以使車輛在啟動加速、上坡、超車等工況下動力電池輸出電流平緩、峰值電流小，放電效率高、使用壽命長；在電池組SOC較低時，驅動系統(tǒng)仍能保證正常的功率輸出能力；超級電容直接吸收輔助驅動電機制動回饋能量，能量轉換效率高。同時動力電池可通過DC/DC轉化器為超級電容進行補償性恒功率充電。該系統(tǒng)既無變速箱系統(tǒng)又可通過雙電機的耦合控制實現(xiàn)無級調速。兩臺驅動電機分別由獨立的電機控制器控制，在一臺電機系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者兩個電源系統(tǒng)(如超級電容和動力電池)中的某一個出現(xiàn)故障的時候，車輛仍然可以用單臺電機、單個電源系統(tǒng)行駛。這樣，車輛可以以較低的性能繼續(xù)完成路線，或者至少可以撤離危險地點——如路口、 隧道或高速路。 該復合驅動系統(tǒng)包括動力電池組、超級電容組、DC/DC變換器、主驅動電機、主驅動電機控制器、輔驅動電機、輔驅動電機控制器、輔傳動軸、主傳動軸及雙輸入耦合驅動橋。 其連接關系為DC/DC變換器的輸入端與動力電池組相連，輸出端與超級電容組相連。超級電容組的高壓經(jīng)輔電機控制器逆變供電給輔驅動電機，輔驅動電機動力經(jīng)輔傳動軸輸入給驅動橋的輔輸入端。動力電池組的高壓經(jīng)主驅動電機控制器逆變供電給主驅動電機，主驅動電機動力經(jīng)主傳動軸輸入給驅動橋的主輸入端。工作原理如下超級電容組負責對輔驅動電機進行供電，輔驅動電機為車輛啟動、加速、上坡過程中提供輔助驅動力矩，制動回饋中提供電機制動力矩。輔助電機的制動回饋的電能完全由超級電容吸收。動力電池組負責對主驅動電機和其余車輛電動輔件進行供電。當超級電容組所存儲的電量低于一定的限值時，由動力電池組經(jīng)DC/DC變換器進行補償性恒功率充電。主驅動電機功率滿足車輛最高穩(wěn)定車速的功率需求，主驅動電機和輔助驅動電機的輸出扭矩經(jīng)雙輸入驅動橋耦合滿足車輛的坡道起步和加速性能。本發(fā)明充分利用了超級電容充放功率高、效率高及動力電池高能量密度的優(yōu)點， 克服了動力電池頻繁峰值電流放電及制動回饋能量吸收效率低等問題。通過雙電機的耦合實現(xiàn)了無變速機構的無級調速能力，主電機和輔助電機都可完成車輛低性能驅動，以保證一臺電機出現(xiàn)故障后，車輛還可“跛行” 一段路程。


圖1是本發(fā)明所述的雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)的結構示意圖。其中1雙輸入耦合驅動橋，2輔傳動軸，3輔驅動電機，4輔驅動電機控制器，5 超級電容組，6 DC/DC變換器，7動力電池組，8主驅動電機控制器，9主驅動電機，10主傳動軸。
具體實施例方式
參照附圖，將進一步敘述發(fā)明的具體實施方案。本發(fā)明提出的采用雙驅動電機和動力電池-超級電容雙能源的復合驅動系統(tǒng)架構包括(7)動力電池組、(5)超級電容組、(6) DC/DC變換器、(9)主驅動電機、(8)主驅動電機控制器、⑶輔驅動電機、⑷輔驅動電機控制器、⑵輔傳動軸、(10)主傳動軸、(1)雙輸入耦合驅動橋以及在附圖沒有列出的控制單元，如整車控制器，超級電容管理系統(tǒng)，動力電池管理系統(tǒng)。其連接關系為(6)DC/DC變換器的輸入端與(7)動力電池組相連，輸出端與(5)超級電容組相連。當超級電容管理系統(tǒng)檢測到( 超級電容組所存儲的電量低于一定的值時，將需求充電信息通過CAN通訊發(fā)送給整車控制器，由整車控制器根據(jù)動力電池、 超級電容的電壓和電量以及車輛的運行工況，將控制信息發(fā)送給(6)DC/DC變換器，實現(xiàn)對 (5)超級電容組進行補償性恒功率充電。( 超級電容組的高壓輸出端與(4)輔電機控制器的直流輸入端相連，(4)輔電機控制器經(jīng)逆變矢量變頻等方式控制( 輔驅動電機，(3) 輔驅動電機的動力輸出經(jīng)( 輔傳動軸輸入給(1)雙輸入驅動橋的輔助輸入端。主驅動電機控制器(8)的直流輸入端與動力電池組(7)高壓輸出端相連，經(jīng)逆變矢量變頻等方式控制主驅動電機(9)，主驅動電機(9)的動力輸出經(jīng)傳動軸輸入給(1)雙輸入驅動橋的主輸入端。整車控制器根據(jù)采集的加速踏板信號，檔位信號，制動踏板信號，超級電容組以及動力電池，車速等信息，依照完善的控制策略，負責對兩驅動電機進行扭矩輸出控制和輔驅動電機的制動能量回饋控制。本實施方案的雙輸入后橋的傳動比6. 17X1.48 ；動力電池采用磷酸鐵鋰動力電池，單體標稱電壓/容量為3. 2V，50Ah，電池組總電壓/容量為600V，500Ah ；超級電容單體標稱電壓/容量為2. 7V/10000F，超級電容組總電壓/電容為600V/45F ；DC/DC轉換器額定功率30kw ；主驅動電機采用矢量控制永磁同步電機，額定功率100kW，峰值功率180kW ；輔驅動電機采用矢量控制永磁同步電機，額定功率60kW，峰值功率120kW。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。本領域技術人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的內容和所掌握的本領域技術對本發(fā)明的一些內容作出替換或變型，但是這些替換或變型都不應視為脫離本發(fā)明的構思，這些替換或變型均在 本發(fā)明要求保護的權利要求范圍內。
權利要求
1.一種雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由動力電池組、超級電容組、 DC/DC變換器、主驅動電機、主驅動電機控制器、輔驅動電機、輔驅動電機控制器、輔傳動軸、 主傳動軸及雙輸入耦合驅動橋組成。
2.權利要求1中所述的雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)，其特征在于DC/DC變換器的輸入端與動力電池組相連，輸出端與超級電容組相連，超級電容組的高壓經(jīng)輔電機控制器逆變供電給輔驅動電機，輔驅動電機動力經(jīng)輔傳動軸輸入給驅動橋的輔輸入端，動力電池組的高壓經(jīng)主驅動電機控制器逆變供電給主驅動電機，主驅動電機動力經(jīng)主傳動軸輸入給驅動橋的主輸入端。
3.權利要求2中所述的雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)，其特征在于超級電容吸收輔助電機的制動回饋的電能。
4.權利要求2中所述的雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)，其特征在于當超級電容組所存儲的電量低于一定的限值時，由動力電池組經(jīng)DC/DC變換器進行補償性恒功率充電。
5.權利要求2中所述的雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)，其特征在于動力電池采用磷酸鐵鋰動力電池，單體標稱電壓/容量為3. 2V，50Ah，電池組總電壓/容量為600V，500Ah，超級電容單體標稱電壓/容量為2. 7V/10000F，超級電容組總電壓/電容為600V/45F，DC/DC 轉換器額定功率30kw，主驅動電機采用矢量控制永磁同步電機，額定功率100kW，峰值功率 180kff ；輔驅動電機采用矢量控制永磁同步電機，額定功率60kw，峰值功率120kw。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙電機雙能源復合驅動系統(tǒng)，其包括動力電池組、超級電容組、DC/DC變換器、主驅動電機、主驅動電機控制器、輔驅動電機、輔驅動電機控制器、輔傳動軸、主傳動軸及雙輸入耦合驅動橋。超級電容組負責對輔驅動電機進行供電，輔驅動電機為車輛啟動、加速、上坡過程中提供輔助驅動力矩，制動回饋中提供電機制動力矩。輔助電機制動回饋的電能完全由超級電容吸收。動力電池組負責對主驅動電機和其余車輛電動輔件進行供電。當超級電容組所存儲的電量低于一定的限值時，由動力電池組經(jīng)DC/DC變換器進行補償性恒功率充電。主驅動電機和輔驅動電機的輸出扭矩經(jīng)雙輸入驅動橋耦合滿足車輛的坡道起步和加速性能。
文檔編號B60L15/00GK102294963SQ20111015384
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權日2011年6月9日
發(fā)明者張兆龍 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司