專利名稱：磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)及兩種動(dòng)力混合提供的方法。
背景技術(shù)：
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近年來，機(jī)動(dòng)車廢氣排放己成為城市大氣污染的重要來源之一。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的最高熱效率為33%左右，超過30%的區(qū)域就是發(fā)動(dòng)機(jī)受限制的工作區(qū)域。當(dāng)前，汽車動(dòng)力系統(tǒng)中，燃料能量的13%用于行駛，其余的87%用做驅(qū)動(dòng)配件以及變成熱損耗擴(kuò)散到大氣中。同時(shí)，由于日漸擁堵的城市交通狀況，導(dǎo)致汽車發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在效率較低的低轉(zhuǎn)速等非設(shè)計(jì)點(diǎn)，不僅加劇了汽車能耗，且有害污染物的排放不斷增加，導(dǎo)致城市空氣環(huán)境不斷惡劣?？紤]到石油等不可再生資源的大量消耗、傳統(tǒng)汽車尾氣排放對(duì)環(huán)境的污染，環(huán)保節(jié)能的呼聲日益高漲，研究綠色環(huán)保、高效節(jié)能的汽車動(dòng)力系統(tǒng)刻不容緩。混合動(dòng)力系統(tǒng)是有一種以上能量轉(zhuǎn)換方式提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的系統(tǒng)。混合動(dòng)力系統(tǒng)采用適當(dāng)?shù)娜剂限D(zhuǎn)換裝置(如內(nèi)燃機(jī))、儲(chǔ)能裝置和電動(dòng)機(jī)作為混合動(dòng)力源，在嚴(yán)密的控制策略控制下，使燃料轉(zhuǎn)換裝置、儲(chǔ)能裝置和電機(jī)在驅(qū)動(dòng)工況下盡可能工作在高效率、低排放區(qū)域。從而大大改善汽車在不同工況行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性能、尾氣排放性能及其他使用性能?；旌蟿?dòng)力汽車結(jié)合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，續(xù)航里程不受限制，而且對(duì)于傳統(tǒng)汽車的改動(dòng)不大，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的投入相比燃料電池汽車也少得多。目前，混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種形式。串聯(lián)系統(tǒng)其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行獨(dú)立于車速和道路條件，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不受汽車行駛工況的影響，能夠保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和低的排放指標(biāo)。缺點(diǎn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)-驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的串聯(lián)系統(tǒng)中的熱能-電能-機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過程中，能量傳遞損失較大，在動(dòng)力電池組的充、放電過程中也存在能量損耗，能量轉(zhuǎn)換總的綜合效率要比內(nèi) 燃機(jī)汽車低。并聯(lián)系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)可以分別獨(dú)立地向汽車驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力，沒有串聯(lián)式HEV動(dòng)力傳動(dòng)系中的發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能可直接輸出到汽車驅(qū)動(dòng)橋，中間沒有能量的轉(zhuǎn)換，與串聯(lián)式布置相比，系統(tǒng)效率較高，燃油消耗也較少。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛驅(qū)動(dòng)輪之間有直接的機(jī)械連接，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況不可避免地要受到汽車具體行駛工況的影響。混聯(lián)系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，它充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下仍能使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作。但是其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，同時(shí)其匹配控制也十分困難。綜上所述，目前混合動(dòng)力系統(tǒng)不能很好的滿足先進(jìn)環(huán)保節(jié)能汽車的需求，迫切需要開發(fā)新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)，有效克服發(fā)動(dòng)機(jī)在低速和非設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)的效率低、排放污染高的問題，實(shí)現(xiàn)汽車的綠色高效和節(jié)能環(huán)保。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的是提供一種磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)及動(dòng)力提供方法。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，其組成包括:發(fā)動(dòng)機(jī)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)通過磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A連接，所述的發(fā)電機(jī)與蓄電池連接，所述的蓄電池與電動(dòng)機(jī)連接，所述的電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋通過磁力稱合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B連接。所述的磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述的磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁體轉(zhuǎn)子，所述的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與驅(qū)動(dòng)軸連接，所述的永磁體轉(zhuǎn)子與負(fù)載軸連接，所述的磁力稱合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)一端的導(dǎo)體和負(fù)載一端的永磁體之間的感應(yīng)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，通過調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的間隙就可以控制傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載的智能調(diào)節(jié)。一種磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)工作方法，充電時(shí)，只有磁力耦合機(jī)構(gòu)A接通，發(fā)動(dòng)機(jī)通過磁力耦合機(jī)構(gòu)A驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；工作時(shí)，只有磁力耦合機(jī)構(gòu)B接通，蓄電池提供電能使電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)通過磁力耦合機(jī)構(gòu)B驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋工作。有益效果:
1.本發(fā)明通過磁力耦合的非機(jī)械傳動(dòng)形式，消除了復(fù)雜行駛工況對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的影響，使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。本發(fā)明保持發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)點(diǎn)工作，有效克服發(fā)動(dòng)機(jī)在低速和非設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)的效率低、排放污染高的問題，實(shí)現(xiàn)汽車的綠色節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明采用磁力傳動(dòng)可以有效減少電能-機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程中存在效率損失，磁力耦合機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速匹配范圍很寬，可以適用于轉(zhuǎn)速變化從幾千轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)的情況，特別適合于那些與驅(qū)動(dòng)橋難于進(jìn)行機(jī)械 連接的高效發(fā)動(dòng)機(jī)，比如燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。因此，采用磁力耦合機(jī)構(gòu)，可以使得汽車采用高效發(fā)動(dòng)機(jī)成為可能，從而進(jìn)一步提高能源利用效率，降低排放。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)形式中，能量傳遞損失較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、匹配控制困難等問題，實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活布局和能量流的優(yōu)化控制，從而滿足各種使用要求。本發(fā)明以磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為關(guān)鍵部件，在功能性能上突破了傳統(tǒng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的限制，通過發(fā)揮其非接觸傳動(dòng)和扭矩轉(zhuǎn)速智能調(diào)節(jié)的強(qiáng)大功能，有效克服了傳統(tǒng)傳動(dòng)形式下結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、振動(dòng)大、可靠性低等問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、控制便捷精準(zhǔn)，顯著提升了混合動(dòng)力系統(tǒng)的傳動(dòng)性能，有效降低了傳動(dòng)過程的功耗損失。這種新型的磁力耦合混合動(dòng)力系統(tǒng)，不僅可以用于汽車，也可用于交通、能源、動(dòng)力等其他領(lǐng)域，可以滿足綠色環(huán)保、高效節(jié)能的使用要求。


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附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為發(fā)動(dòng)機(jī)，2為發(fā)電機(jī)，3為蓄電池，4為電動(dòng)機(jī)，5為驅(qū)動(dòng)橋,6為磁力稱合機(jī)構(gòu)A,7為磁力稱合機(jī)構(gòu)B。附圖2是本發(fā)明的磁力耦合機(jī)構(gòu)的原理圖。圖中，8為驅(qū)動(dòng)軸，9為導(dǎo)體轉(zhuǎn)子，10為永磁體轉(zhuǎn)子，11為負(fù)載軸。
具體實(shí)施方式
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實(shí)施例1:
一種磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，其組成包括:發(fā)動(dòng)機(jī)1，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)2通過磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A6連接，所述的發(fā)電機(jī)與蓄電池3連接，所述的蓄電池與電動(dòng)機(jī)4連接,所述的電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋5通過磁力稱合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B7連接。實(shí)施例2:
根據(jù)實(shí)施例1所述的磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，所述的磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)體轉(zhuǎn)子9、永磁體轉(zhuǎn)子10，所述的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與驅(qū)動(dòng)軸8連接，所述的永磁體轉(zhuǎn)子與負(fù)載軸11連接，所述的磁力稱合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)一端的導(dǎo)體和負(fù)載一端的永磁體之間的感應(yīng)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，通過調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的間隙就可以控制傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載的智能調(diào)節(jié)。實(shí)施例3:
上述的磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)充電時(shí)，只有磁力耦合機(jī)構(gòu)A接通，發(fā)動(dòng)機(jī)通過磁力耦合機(jī)構(gòu)A 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；工作時(shí)，只有磁力耦合機(jī)構(gòu)B接通，蓄電池提供電能使電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)通過磁力耦合機(jī)構(gòu)B驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋工作。實(shí)施例4:
本發(fā)明的動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)可采用內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)，采用燃?xì)廨啓C(jī)后，其能源利用能力、使用效率將明顯提高，排放將顯著降低；發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)采用永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)配備有磁能密度極高的永久磁鐵作為電極，永磁同步電機(jī)具有功率密度和轉(zhuǎn)矩密度高、效率高、功率因數(shù)高、可靠性高和便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，采用矢量控制的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)可使永磁同步電動(dòng)機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍，與磁力耦合機(jī)構(gòu)的匹配應(yīng)用，將使得發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的綜合效率將達(dá)到或超過傳統(tǒng)車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的水平。
權(quán)利要求
1.一種磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，其組成包括:發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是:所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)通過磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A連接，所述的發(fā)電機(jī)與蓄電池連接，所述的蓄電池與電動(dòng)機(jī)連接，所述的電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋通過磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是:所述的磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁體轉(zhuǎn)子，所述的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與驅(qū)動(dòng)軸連接，所述的永磁體轉(zhuǎn)子與負(fù)載軸連接，所述的磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)一端的導(dǎo)體和負(fù)載一端的永磁體之間的感應(yīng)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，通過調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的間隙就可以控制傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載的智能調(diào)節(jié)。
3.一種磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)工作方法，其特征是:充電時(shí)，只有磁力耦合機(jī)構(gòu)A接通，發(fā)動(dòng)機(jī)通過磁力耦合機(jī)構(gòu)A驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；工作時(shí)，只有磁力耦合機(jī)構(gòu)B接通，蓄電池提供電能使電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)通過磁力耦合機(jī)構(gòu)B驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋工 作。
全文摘要
磁力耦合的串聯(lián)結(jié)構(gòu)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)及工作方法。由于城市交通狀況日漸擁堵，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在效率較低的低轉(zhuǎn)速等非設(shè)計(jì)點(diǎn)，不僅加劇了汽車能耗，且有害污染物的排放不斷增加，導(dǎo)致城市空氣環(huán)境不斷惡劣。本發(fā)明的組成包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)(2)通過磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A(6)連接，所述的發(fā)電機(jī)與蓄電池(3)連接，所述的蓄電池與電動(dòng)機(jī)(4)連接，所述的電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋(5)通過磁力耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B(7)連接。本發(fā)明用于汽車動(dòng)力的提供。
文檔編號(hào)B60K6/46GK103241117SQ201310181639
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者楊金福, 馬忠威, 吳正波, 陳策, 佟憲良, 欒建新 申請(qǐng)人:哈爾濱耦合動(dòng)力工程技術(shù)中心有限公司, 遼寧中傳科技股份有限公司