：本發(fā)明涉及一種綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)及混合方法。

背景技術(shù)：
：近年來，隨著全球石油資源緊張和機動車廢氣排放對城市大氣污染的不斷加劇，對于研究綠色環(huán)保、高效節(jié)能的汽車動力系統(tǒng)的需求十分迫切。經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)外汽車行業(yè)投入巨資開發(fā)純電動、混合動力和燃料電池汽車等綠色環(huán)保汽車動力系統(tǒng)，目前均己從實驗室開發(fā)試驗階段過渡到商品性試生產(chǎn)階段，并進一步轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)階段。由于現(xiàn)階段作為純電動汽車和燃料電池汽車的關(guān)鍵部件之一的電池存在能量密度低、壽命較短、價格較高等問題，使得電動汽車的性價比無法與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車相抗衡。在這種環(huán)境下，融合內(nèi)燃機汽車和電動汽車優(yōu)點的混合動力電動汽車(HEV)異軍突起，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車開發(fā)的熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：本發(fā)明的目的是提供一種綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)及混合方法。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：一種綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，其組成包括:發(fā)電機，所述的發(fā)電機與發(fā)動機通過磁力耦合傳動機構(gòu)A同軸連接，所述的發(fā)動機與渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置連接，所述的渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置與蓄電池連接，所述的蓄電池與所述的發(fā)電機連接，所述的發(fā)電機與齒輪箱通過磁力耦合傳動機構(gòu)B連接，所述的齒輪箱與電動機通過磁力耦合傳動機構(gòu)C連接，所述的電動機與所述的蓄電池連接，所述的齒輪箱與驅(qū)動橋連接。所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，所述的齒輪箱包括齒輪輪系A(chǔ)、齒輪輪系B、齒輪輪系C，所述的齒輪輪系A(chǔ)與所述的齒輪輪系B連接，所述的齒輪輪系B與所述的齒輪輪系C連接，所述的齒輪輪系A(chǔ)與所述的磁力耦合傳動機構(gòu)B連接，所述的齒輪輪系B與所述的齒輪箱連接，所述的齒輪輪系C與所述的磁力耦合傳動機構(gòu)C連接。所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，所述的渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置包括渦輪增壓器、壓氣機、高速永磁電機，所述的渦輪增壓器與所述的高速永磁電機連接，所述的高速永磁電機與所述的壓氣機連接，所述的高速永磁電機與所述的蓄電池連接，所述的發(fā)動機分別與所述的壓氣機、所述的渦輪增壓器連接。所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，所述的磁力耦合傳動機構(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機構(gòu)通過電機一端的導(dǎo)體和負(fù)載一端的永磁體之間的感應(yīng)磁場相互作用產(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，從而實現(xiàn)驅(qū)動的智能調(diào)節(jié)。一種綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)混合方法：（1）發(fā)動機-發(fā)電機-齒輪箱驅(qū)動模式：此時，發(fā)動機啟動工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A、磁力耦合傳動機構(gòu)B接通，磁力耦合傳動機構(gòu)C斷開；當(dāng)發(fā)動機工作時，直接驅(qū)動發(fā)電機，為蓄電池充電；同時，通過發(fā)動機-發(fā)電機通路連接齒輪箱，為驅(qū)動橋提供動力；同時，渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置啟動，進行能量的回收利用，向蓄電池充電；（2）蓄電池-電動機驅(qū)動模式：此時，發(fā)動機不工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A、磁力耦合傳動機構(gòu)B斷開，磁力耦合傳動機構(gòu)C接通；由蓄電池向電動機供電，電動機通過齒輪箱為驅(qū)動橋提供驅(qū)動；（3）發(fā)動機-電動機聯(lián)合驅(qū)動模式此時，發(fā)動機啟動工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A、磁力耦合傳動機構(gòu)B、磁力耦合傳動機構(gòu)C接通；發(fā)動機直接驅(qū)動發(fā)電機，為蓄電池充電；同時，通過發(fā)動機-發(fā)電機通路連接齒輪箱，為驅(qū)動橋提供動力，蓄電池向電動機供電，電動機通過齒輪箱為驅(qū)動橋提供驅(qū)動；發(fā)動機和電動機兩個驅(qū)動通路通過齒輪箱并車后，實現(xiàn)發(fā)動機-電力的聯(lián)合驅(qū)動；渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置啟動，進行能量的回收利用，向蓄電池充電；（4）發(fā)動機-發(fā)電機-蓄電池充電模式：此時，發(fā)動機啟動工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A接通，磁力耦合傳動機構(gòu)B、磁力耦合傳動機構(gòu)C斷開；當(dāng)發(fā)動機工作時，直接驅(qū)動發(fā)電機，為蓄電池充電；同時，渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置啟動，進行能量的回收利用，向蓄電池充電。所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)混合方法，發(fā)動機發(fā)出的一部分功率輸送給齒輪箱，而另一部分則通過磁力耦合機構(gòu)驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；發(fā)電機發(fā)出的電能輸送給電動機或蓄電池，電動機產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過磁力耦合機構(gòu)傳送給齒輪箱；發(fā)動機-電動機兩個驅(qū)動通路通過齒輪箱并車后為驅(qū)動橋提供動力；渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置通過吸收發(fā)動機廢氣中的熱能，通過發(fā)電裝置轉(zhuǎn)化為電能向蓄電池充電；基于渦輪增壓發(fā)電的能量回收利用裝置，主要是通過將渦輪增壓器-高速永磁電機-蓄電池有效集成來實現(xiàn)的：通過渦輪帶動高速永磁電機發(fā)電，向蓄電池充電，實現(xiàn)能量的回收利用；同時，壓氣機產(chǎn)生壓縮空氣，提供給發(fā)動機使用，高速永磁電機兼具發(fā)電-電動功能，當(dāng)發(fā)動機啟動時，渦輪增壓器可通過蓄電池電能驅(qū)動工作，完成增壓功能；渦輪增壓器啟動之后，高速永磁電機可作為發(fā)電機工作，向蓄電池充電。有益效果：1.本發(fā)明通過磁力耦合的非機械傳動形式，消除了復(fù)雜工況對發(fā)動機工作狀態(tài)的影響，使得發(fā)動機能夠保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運行，從而達到節(jié)能減排的目的；以磁力耦合傳動為核心設(shè)計思想，實現(xiàn)了混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活布局和能量流的優(yōu)化控制，可提供內(nèi)燃機和電力混合的多種驅(qū)動模式，從而滿足各種使用要求；有效克服了傳統(tǒng)傳動形式下結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、振動大、可靠性低等問題，結(jié)構(gòu)簡單可靠、控制便捷精準(zhǔn)，顯著提升了混合動力系統(tǒng)的傳動性能，有效降低了傳動過程的功耗損失。由于磁力耦合機構(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)動橋難于進行機械連接的高效發(fā)動機，比如燃?xì)廨啓C、斯特林發(fā)動機等。因此，采用磁力耦合機構(gòu)，可以使得汽車采用高效發(fā)動機成為可能，從而進一步提高能源利用效率，降低排放。本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)娜剂限D(zhuǎn)換裝置（如內(nèi)燃機）、儲能裝置和電動機作為混合動力源，在嚴(yán)密的控制策略控制下，使燃料轉(zhuǎn)換裝置、儲能裝置和電機在驅(qū)動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的燃油經(jīng)濟性能、尾氣排放性能及其他使用性能?；旌蟿恿ζ嚱Y(jié)合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和電動汽車的優(yōu)點，續(xù)航里程不受限制，而且對于傳統(tǒng)汽車的改動不大，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的投入相比燃料電池汽車也少得多。本發(fā)明提供高效節(jié)能環(huán)保的內(nèi)燃機-電動機混合動力系統(tǒng)，實現(xiàn)多種驅(qū)動模式的協(xié)調(diào)集成，保持發(fā)動機在設(shè)計點工作，有效克服發(fā)動機在低速和非設(shè)計點時的效率低、排放污染高的問題。本發(fā)明的永磁電機配備有磁能密度極高的永久磁鐵作為電極，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的優(yōu)點，采用矢量控制的驅(qū)動控制系統(tǒng)可使永磁電機具有寬廣的調(diào)速范圍，將使得電機綜合效率將達到甚至超過傳統(tǒng)技術(shù)的水平。本發(fā)明的磁力耦合傳動機構(gòu)是通過驅(qū)動端的導(dǎo)體和被驅(qū)動端的永磁體之間的感應(yīng)磁場相互作用產(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扭矩和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了在驅(qū)動和被驅(qū)動側(cè)的無機械鏈接和傳動負(fù)載的智能調(diào)節(jié)。發(fā)動機與發(fā)電機通過磁力耦合機構(gòu)可以形成動力傳動鏈。由于動力機與負(fù)載之間，不再是傳統(tǒng)的機械連接，而是磁力耦合連接，可以最大限度的減輕發(fā)動機在運行時受到的具體工況的影響，從而大大降低動力系統(tǒng)控制方式的技術(shù)難度，并有效減少發(fā)動機排放。附圖說明：附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為發(fā)動機，2為發(fā)電機，3為蓄電池，4為電動機，5為渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置，6為齒輪箱，7為驅(qū)動橋，8為磁力耦合傳動機構(gòu)A，16為磁力耦合傳動機構(gòu)B，17為磁力耦合傳動機構(gòu)C，18為齒輪輪系A(chǔ)，19為齒輪輪系B，20為齒輪輪系C。附圖2是本發(fā)明的渦輪增壓器能量回收利用的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中，13為壓氣機，14為高速永磁電機，15為渦輪增壓器。附圖3是本發(fā)明的磁力耦合傳動機構(gòu)的原理圖。圖中，9為驅(qū)動軸，10為導(dǎo)體轉(zhuǎn)子，11為永磁體轉(zhuǎn)子，12為負(fù)載軸。具體實施方式：實施例1：一種綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，其組成包括:發(fā)電機2，所述的發(fā)電機與發(fā)動機1通過磁力耦合傳動機構(gòu)A，件號：8同軸連接，所述的發(fā)動機與渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置5連接，所述的渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置與蓄電池3連接，所述的蓄電池與所述的發(fā)電機連接，所述的發(fā)電機與齒輪箱6通過磁力耦合傳動機構(gòu)B，件號：16連接，所述的齒輪箱與電動機4通過磁力耦合傳動機構(gòu)C，件號：17連接，所述的電動機與所述的蓄電池連接，所述的齒輪箱與驅(qū)動橋7連接。實施例2：根據(jù)實施例1所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，所述的齒輪箱包括齒輪輪系A(chǔ)，件號：18、齒輪輪系B，件號：19、齒輪輪系C，件號：20，所述的齒輪輪系A(chǔ)與所述的齒輪輪系B連接，所述的齒輪輪系B與所述的齒輪輪系C連接，所述的齒輪輪系A(chǔ)與所述的磁力耦合傳動機構(gòu)B連接，所述的齒輪輪系B與所述的齒輪箱連接，所述的齒輪輪系C與所述的磁力耦合傳動機構(gòu)C連接。實施例3：根據(jù)實施例1所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，所述的渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置包括渦輪增壓器15、壓氣機13、高速永磁電機14，所述的渦輪增壓器與所述的高速永磁電機連接，所述的高速永磁電機與所述的壓氣機連接，所述的高速永磁電機與所述的蓄電池連接，所述的發(fā)動機分別與所述的壓氣機、所述的渦輪增壓器連接。實施例4：根據(jù)實施例1所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，所述的磁力耦合傳動機構(gòu)包括導(dǎo)體轉(zhuǎn)子10、永磁體轉(zhuǎn)子11，所述的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與驅(qū)動軸9連接，所述的永磁體轉(zhuǎn)子與負(fù)載12軸連接，所述的磁力耦合傳動機構(gòu)通過電機一端的導(dǎo)體和負(fù)載一端的永磁體之間的感應(yīng)磁場相互作用產(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，從而實現(xiàn)驅(qū)動的智能調(diào)節(jié)。實施例5：一種綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)混合方法：（1）發(fā)動機-發(fā)電機-齒輪箱驅(qū)動模式：此時，發(fā)動機啟動工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A、磁力耦合傳動機構(gòu)B接通，磁力耦合傳動機構(gòu)C斷開；當(dāng)發(fā)動機工作時，直接驅(qū)動發(fā)電機，為蓄電池充電；同時，通過發(fā)動機-發(fā)電機通路連接齒輪箱，為驅(qū)動橋提供動力；同時，渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置啟動，進行能量的回收利用，向蓄電池充電；此種工作模式適用于高速巡航工作狀態(tài)，通過磁力耦合傳動機構(gòu)，一定程度上保證發(fā)動機保持在設(shè)計點工作，兼顧發(fā)動機的節(jié)能減排。（2）蓄電池-電動機驅(qū)動模式：此時，發(fā)動機不工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A、磁力耦合傳動機構(gòu)B斷開，磁力耦合傳動機構(gòu)C接通；由蓄電池向電動機供電，電動機通過齒輪箱為驅(qū)動橋提供驅(qū)動；此種工作模式使用電動機進行全電力驅(qū)動，實現(xiàn)了零排放，同時減振降噪指標(biāo)達到最優(yōu)。（3）發(fā)動機-電動機聯(lián)合驅(qū)動模式此時，發(fā)動機啟動工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A、磁力耦合傳動機構(gòu)B、磁力耦合傳動機構(gòu)C接通；發(fā)動機直接驅(qū)動發(fā)電機，為蓄電池充電；同時，通過發(fā)動機-發(fā)電機通路連接齒輪箱，為驅(qū)動橋提供動力，蓄電池向電動機供電，電動機通過齒輪箱為驅(qū)動橋提供驅(qū)動；發(fā)動機和電動機兩個驅(qū)動通路通過齒輪箱并車后，實現(xiàn)發(fā)動機-電力的聯(lián)合驅(qū)動；渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置啟動，進行能量的回收利用，向蓄電池充電；此種工作模式適用于大功率全速或加速工作狀態(tài)。（4）發(fā)動機-發(fā)電機-蓄電池充電模式：此時，發(fā)動機啟動工作，磁力耦合傳動機構(gòu)A接通，磁力耦合傳動機構(gòu)B、磁力耦合傳動機構(gòu)C斷開；當(dāng)發(fā)動機工作時，直接驅(qū)動發(fā)電機，為蓄電池充電；同時，渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置啟動，進行能量的回收利用，向蓄電池充電。此種工作模式適用于車輛靜止情況下，發(fā)動機和能量回收裝置為蓄電池充電的工作狀態(tài)。實施例6：根據(jù)實施例5所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)混合方法，發(fā)動機發(fā)出的一部分功率輸送給齒輪箱，而另一部分則通過磁力耦合機構(gòu)驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；發(fā)電機發(fā)出的電能輸送給電動機或蓄電池，電動機產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過磁力耦合機構(gòu)傳送給齒輪箱；發(fā)動機-電動機兩個驅(qū)動通路通過齒輪箱并車后為驅(qū)動橋提供動力；渦輪增壓發(fā)電能量回收裝置通過吸收發(fā)動機廢氣中的熱能，通過發(fā)電裝置轉(zhuǎn)化為電能向蓄電池充電；基于渦輪增壓發(fā)電的能量回收利用裝置，主要是通過將渦輪增壓器-高速永磁電機-蓄電池有效集成來實現(xiàn)的：通過渦輪帶動高速永磁電機發(fā)電，向蓄電池充電，實現(xiàn)能量的回收利用；同時，壓氣機產(chǎn)生壓縮空氣，提供給發(fā)動機使用，高速永磁電機兼具發(fā)電-電動功能，當(dāng)發(fā)動機啟動時，渦輪增壓器可通過蓄電池電能驅(qū)動工作，完成增壓功能；渦輪增壓器啟動之后，高速永磁電機可作為發(fā)電機工作，向蓄電池充電。實施例7：所述的綠色環(huán)保的磁力耦合汽車混合動力系統(tǒng)，發(fā)電機/電動機采用永磁同步電機，永磁同步電機配備有磁能密度極高的永久磁鐵作為電極，永磁同步電機具有功率密度和轉(zhuǎn)矩密度高、效率高、功率因數(shù)高、可靠性高和便于維護的優(yōu)點，采用矢量控制的驅(qū)動控制系統(tǒng)可使永磁同步電動機具有寬廣的調(diào)速范圍，與磁力耦合機構(gòu)的匹配應(yīng)用，將使得發(fā)電機和電動機的綜合效率將達到或超過傳統(tǒng)車輛動力傳動系的水平?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可以采用多種靈活的工作方式，包括：以滿足動力需求為主的純發(fā)動機工作模式，此時發(fā)動機工作在設(shè)計點狀態(tài)，從而提高發(fā)動機效率減輕排放；以滿足環(huán)保需求為主的電力驅(qū)動模式，此時發(fā)動機可以關(guān)閉，通過蓄電池驅(qū)動電機工作，從而實現(xiàn)零排放。當(dāng)動力需求較大時，可采用發(fā)動機-電動機同時工作的功電并供模式，從而實現(xiàn)動力性能的最大化。