专利名称：一种双电机双能源复合驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种电动汽车驱动系统。
背景技术：
由于电动汽车具有无污染、噪声小、节能等特点，使得电动汽车产业开始高速发展。现在国内纯电动驱动技术基本采用单电源(动力电池/超级电容)和单驱动电机或者复合电源(动力电池-超级电容)和单驱动电机两种形式。前者中动力电池作为唯一能量来源的车辆，由于在城市工况下车辆具有频繁加速的特点，导致动力电池组频繁大电流放电，降低了电池组的能量效率和使用寿命。同时车辆采用制动回馈时，由于动力电池的充电电流和电压的限制，使得制动回馈的能量转化效率较低。前者中超级电容作为唯一能量来源的车辆，由于超级电容储能容量的限制，使其续航里程大大缩短，只能作为短途行驶， 制约其产业化应用。对于后者虽然采用复合电源系统，但由于超级电容和动力电池的充、放电特性不同，需设计专门的电路和控制策略才能管理动力电池_超级电容充放电特性，实际应用还有一定的技术难度。采用单驱动电机的车辆为满足动力性需求不仅需要变速箱装置，并且对于重载的商用车的驱动电机会因扭矩和转速的需求使得电机的体积变大和控制更加复杂，驱动电机的成本剧增，整车驱动系统的可靠性将会下降。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种适用于后驱动系统的双驱动电机，动力电池-超级电容双能源系统的复合驱动系统。经过该复合驱动系统的应用，可以使车辆在启动加速、上坡、超车等工况下动力电池输出电流平缓、峰值电流小，放电效率高、使用寿命长；在电池组SOC较低时，驱动系统仍能保证正常的功率输出能力；超级电容直接吸收辅助驱动电机制动回馈能量，能量转换效率高。同时动力电池可通过DC/DC转化器为超级电容进行补偿性恒功率充电。该系统既无变速箱系统又可通过双电机的耦合控制实现无级调速。两台驱动电机分别由独立的电机控制器控制，在一台电机系统出现故障，或者两个电源系统(如超级电容和动力电池)中的某一个出现故障的时候，车辆仍然可以用单台电机、单个电源系统行驶。这样，车辆可以以较低的性能继续完成路线，或者至少可以撤离危险地点——如路口、 隧道或高速路。 该复合驱动系统包括动力电池组、超级电容组、DC/DC变换器、主驱动电机、主驱动电机控制器、辅驱动电机、辅驱动电机控制器、辅传动轴、主传动轴及双输入耦合驱动桥。 其连接关系为DC/DC变换器的输入端与动力电池组相连，输出端与超级电容组相连。超级电容组的高压经辅电机控制器逆变供电给辅驱动电机，辅驱动电机动力经辅传动轴输入给驱动桥的辅输入端。动力电池组的高压经主驱动电机控制器逆变供电给主驱动电机，主驱动电机动力经主传动轴输入给驱动桥的主输入端。工作原理如下超级电容组负责对辅驱动电机进行供电，辅驱动电机为车辆启动、加速、上坡过程中提供辅助驱动力矩，制动回馈中提供电机制动力矩。辅助电机的制动回馈的电能完全由超级电容吸收。动力电池组负责对主驱动电机和其余车辆电动辅件进行供电。当超级电容组所存储的电量低于一定的限值时，由动力电池组经DC/DC变换器进行补偿性恒功率充电。主驱动电机功率满足车辆最高稳定车速的功率需求，主驱动电机和辅助驱动电机的输出扭矩经双输入驱动桥耦合满足车辆的坡道起步和加速性能。本发明充分利用了超级电容充放功率高、效率高及动力电池高能量密度的优点， 克服了动力电池频繁峰值电流放电及制动回馈能量吸收效率低等问题。通过双电机的耦合实现了无变速机构的无级调速能力，主电机和辅助电机都可完成车辆低性能驱动，以保证一台电机出现故障后，车辆还可“跛行” 一段路程。
图1是本发明所述的双电机双能源复合驱动系统的结构示意图。其中1双输入耦合驱动桥，2辅传动轴，3辅驱动电机，4辅驱动电机控制器，5 超级电容组，6 DC/DC变换器，7动力电池组，8主驱动电机控制器，9主驱动电机，10主传动轴。
具体实施例方式
参照附图，将进一步叙述发明的具体实施方案。本发明提出的采用双驱动电机和动力电池-超级电容双能源的复合驱动系统架构包括(7)动力电池组、(5)超级电容组、(6) DC/DC变换器、(9)主驱动电机、(8)主驱动电机控制器、⑶辅驱动电机、⑷辅驱动电机控制器、⑵辅传动轴、(10)主传动轴、(1)双输入耦合驱动桥以及在附图没有列出的控制单元，如整车控制器，超级电容管理系统，动力电池管理系统。其连接关系为(6)DC/DC变换器的输入端与(7)动力电池组相连，输出端与(5)超级电容组相连。当超级电容管理系统检测到( 超级电容组所存储的电量低于一定的值时，将需求充电信息通过CAN通讯发送给整车控制器，由整车控制器根据动力电池、 超级电容的电压和电量以及车辆的运行工况，将控制信息发送给(6)DC/DC变换器，实现对 (5)超级电容组进行补偿性恒功率充电。( 超级电容组的高压输出端与(4)辅电机控制器的直流输入端相连，(4)辅电机控制器经逆变矢量变频等方式控制( 辅驱动电机，(3) 辅驱动电机的动力输出经( 辅传动轴输入给(1)双输入驱动桥的辅助输入端。主驱动电机控制器(8)的直流输入端与动力电池组(7)高压输出端相连，经逆变矢量变频等方式控制主驱动电机(9)，主驱动电机(9)的动力输出经传动轴输入给(1)双输入驱动桥的主输入端。整车控制器根据采集的加速踏板信号，档位信号，制动踏板信号，超级电容组以及动力电池，车速等信息，依照完善的控制策略，负责对两驱动电机进行扭矩输出控制和辅驱动电机的制动能量回馈控制。本实施方案的双输入后桥的传动比6. 17X1.48 ；动力电池采用磷酸铁锂动力电池，单体标称电压/容量为3. 2V，50Ah，电池组总电压/容量为600V，500Ah ；超级电容单体标称电压/容量为2. 7V/10000F，超级电容组总电压/电容为600V/45F ；DC/DC转换器额定功率30kw ；主驱动电机采用矢量控制永磁同步电机，额定功率100kW，峰值功率180kW ；辅驱动电机采用矢量控制永磁同步电机，额定功率60kW，峰值功率120kW。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明的一些内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明的构思，这些替换或变型均在 本发明要求保护的权利要求范围内。
权利要求
1.一种双电机双能源复合驱动系统，其特征在于该系统由动力电池组、超级电容组、 DC/DC变换器、主驱动电机、主驱动电机控制器、辅驱动电机、辅驱动电机控制器、辅传动轴、 主传动轴及双输入耦合驱动桥组成。
2.权利要求1中所述的双电机双能源复合驱动系统，其特征在于DC/DC变换器的输入端与动力电池组相连，输出端与超级电容组相连，超级电容组的高压经辅电机控制器逆变供电给辅驱动电机，辅驱动电机动力经辅传动轴输入给驱动桥的辅输入端，动力电池组的高压经主驱动电机控制器逆变供电给主驱动电机，主驱动电机动力经主传动轴输入给驱动桥的主输入端。
3.权利要求2中所述的双电机双能源复合驱动系统，其特征在于超级电容吸收辅助电机的制动回馈的电能。
4.权利要求2中所述的双电机双能源复合驱动系统，其特征在于当超级电容组所存储的电量低于一定的限值时，由动力电池组经DC/DC变换器进行补偿性恒功率充电。
5.权利要求2中所述的双电机双能源复合驱动系统，其特征在于动力电池采用磷酸铁锂动力电池，单体标称电压/容量为3. 2V，50Ah，电池组总电压/容量为600V，500Ah，超级电容单体标称电压/容量为2. 7V/10000F，超级电容组总电压/电容为600V/45F，DC/DC 转换器额定功率30kw，主驱动电机采用矢量控制永磁同步电机，额定功率100kW，峰值功率 180kff ；辅驱动电机采用矢量控制永磁同步电机，额定功率60kw，峰值功率120kw。
全文摘要
本发明提供了一种双电机双能源复合驱动系统，其包括动力电池组、超级电容组、DC/DC变换器、主驱动电机、主驱动电机控制器、辅驱动电机、辅驱动电机控制器、辅传动轴、主传动轴及双输入耦合驱动桥。超级电容组负责对辅驱动电机进行供电，辅驱动电机为车辆启动、加速、上坡过程中提供辅助驱动力矩，制动回馈中提供电机制动力矩。辅助电机制动回馈的电能完全由超级电容吸收。动力电池组负责对主驱动电机和其余车辆电动辅件进行供电。当超级电容组所存储的电量低于一定的限值时，由动力电池组经DC/DC变换器进行补偿性恒功率充电。主驱动电机和辅驱动电机的输出扭矩经双输入驱动桥耦合满足车辆的坡道起步和加速性能。
文档编号B60L15/00GK102294963SQ20111015384
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者张兆龙 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司