00RPM。单体电机的额定电压若设计低于60V、额定功率设计大于25kw则需要系统工作在大电流的工作条件，存在发热等不良问题；单体电机的额定电压高于150V系统安全性不佳；单体电机的额定功率小于5kw则电机的扭矩输出不足；单体电机的额定功率设计得过大，则需要大的磁通量、大的定子电流设计，相应地电机的尺寸、重量则过大、过重，不甚合理；单体电机的额定转速设计得过高则电机的扭矩输出能力不足，对车辆的起步不利；单体电机的额定转速设计得过低，则满足不了车辆高速行驶的要求。
[0010]本发明采用上下位机、集散型控制方式，作为下位机的电机驱动器内置DSP，电机驱动器根据单体电机的永磁磁极位置实时信息，通过开关电源实时控制定子绕组中相应绕组电流的方向和大小、实现磁场正交的高效率控制。【具体实施方式】:
[0011]实施例:
[0012]采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，该车的动力系统采用同轴并行出力的3套永磁无刷直流单体电机、3套独立的电机驱动器、3套36串-300Ah、工作电压范围100-150V的三元正极材料锂离子电池，每个永磁无刷直流单体电机的额定功率为15KW、额定电压为150V DC、额定转速为600RPM。本车可以在额定功率45KW的条件下实现716N*M的额定扭矩，1500N*M的峰值扭矩。车辆可以在行驶到15km/h以上时采用单电机单元驱动。
【主权项】
1.采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，高可靠性电动车主要包括车体和低电压大扭矩同轴电机动力系统，该动力系统主要包括主控制器、通过一根动力输出主轴单独或并行出力的2-6套电机动力单元；每套电机动力单元主要包括三部分:共用一根动力输出主轴的永磁无刷直流单体电机、相应的单体电机驱动器、相应的锂离子电池组为该单体电机提供能源供给；其中的每个永磁无刷直流单体电机的额定功率介于5-25KW、额定电压介于60-150V DC、额定转速介于500-1500RPM ;每个永磁无刷直流单体电机主要包括:和其他单体电机共用的一根动力输出主轴、固定在动力输出主轴上的嵌入式永久磁钢转子、独立的磁极位置传感器、独立的定子绕组、独立的电机定子温度检测；该动力系统采用上下位机、集散型控制方式，主控制器作为上位机根据负载需求情况、以及每套电机动力单元的动力输出能力综合判断后发指令控制作为下位机的电机驱动器，电机驱动器内置DSP、根据接受到的控制指令、通过开关电源调节输出至单体电机的定子电流大小从而调节单体电机输出合适的扭矩、通过调节单体电机的电枢电压从而调整车辆需要的合适速度；在电动车起步、爬坡、加速等需要大扭矩输出、单套电机动力单元的动力输出能力不足时，主控制器安排多套电机动力单元在其动力输出能力范围内共同出力；在单个电机动力单元的动力输出能力可以满足负载要求时，采用个别电机动力单元独自出力、其余电机单元休息，或采用几套电机动力单元交替分时工作、轮流出力的控制方案；当主控制器检测发现某电机动力单元达到以下三个保护条件任何之一时:该电机动力单元的电机定子温度高于110°C、对应的锂离子电池组的温度高于60°C、锂离子电池组串联中的个别单体电池的电压在2.7V以下，立即停止该电机动力单元的动力输出而切换使用其余具备动力输出能力的电机动力单元单独或组合输出动力。2.根据权利要求1所述的采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，锂离子电池组取消传统的积分型电量计，改为采用电池组单体电池的端电压及电池组的端电压来综合指示电池组的持续放电能力。3.根据权利要求1所述的采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，同轴电机采用外壳定子水冷夹套结构。4.根据权利要求1所述的采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，同轴电机的轴承采用并列对置的角接触球轴承。5.根据权利要求1所述的采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，各电机动力单元的锂离子电池组的串联总数均小于等于36串。6.根据权利要求1所述的采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，锂离子电池组配备电池管理系统BMS，运行时BMS将电池组内的各单体电池的端电压和电池组的温度测试结果实时报告给主控制器。7.根据权利要求1所述的采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，永磁无刷直流单体电机的额定功率优选介于7.5-15KW、额定电压优选介于100-150V DC、额定转速优选介于750-1000RPM。8.根据权利要求1所述的采用低电压大扭矩同轴电机动力系统的高可靠性电动车，其特征在于，作为下位机的电机驱动器，根据单体电机的永磁磁极位置信息，通过开关电源实时控制定子绕组中相应绕组电流的方向和大小、实现磁场正交。
【专利摘要】本发明属于电动车技术领域，本发明的高可靠性电动车采用低电压大扭矩同轴电机动力系统，该动力系统主要包括主控制器、通过一根动力输出主轴单独或并行出力的2-6套同轴电机动力单元；每套电机动力单元包括：共用一根动力主轴的永磁无刷直流单体电机、相应的单体电机驱动器、相应的锂离子电池组为；其中单体电机的额定功率介于5-25KW、额定电压介于60-150V？DC、额定转速介于500-1500RPM；本发明的动力系统和采用该系统的电动车具有可靠、安全的优点。
【IPC分类】B60K1/02, B60L11/18
【公开号】CN105291866
【申请号】CN201410268576
【发明人】李鑫, 刘海廷, 李东山, 王乔林
【申请人】李鑫
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年6月17日