一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動系統(tǒng)，它包括至少一個電驅(qū)動單元和一個控制器，電驅(qū)動單元分別通過總線與控制器相連，每個電驅(qū)動單元的輸出通過機械結(jié)構(gòu)剛性連接；所述的電驅(qū)動單元包括電池、電池檢測電路、電力調(diào)節(jié)器、外部電源、電動機和動力傳動機構(gòu)，電池檢測電路檢測電池的工作狀態(tài)，并將檢測信號傳輸?shù)诫娏φ{(diào)節(jié)器；電力調(diào)節(jié)器分別與電池、外部電源和電動機相連，電動機通過動力傳動機構(gòu)進行動力輸出。本實用新型的電池能量易于補充，降低了對電池管理系統(tǒng)設(shè)計的要求，單個電驅(qū)動單元需要的電池數(shù)量并不多，電池管理系統(tǒng)的復(fù)雜度大大降低，能夠提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，使用靈活、維修方便。
【專利說明】—種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電驅(qū)動系統(tǒng)，特別涉及一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)石油能源價格的不斷上漲和由于大量使用其造成的環(huán)境污染問題，使得人們不得不思考其替代解決方案。以電池為電源的電動驅(qū)動系統(tǒng)由于其經(jīng)濟性良好，環(huán)境友好等特性獲得了人們的廣泛關(guān)注。這些年來也取得了一些廣泛的應(yīng)用，尤其在低速小功率的范圍內(nèi)(如電動自行車)獲得了廣泛的應(yīng)用。但是由于一些技術(shù)問題，在較大功率場合以電池為電源的電驅(qū)系統(tǒng)應(yīng)用就顯得比較有限了。
[0003]其主要原因是存在以下技術(shù)問題:較小的功率意味著用較小的電流和電壓就可以達到使用的要求，如電動自行車采用36V左右的電壓級別的電池即可滿足其幾百W的功率需要。所需要的最大電流也不過數(shù)十A而已。比較好解決。
[0004]如果要驅(qū)動類似于小轎車和大巴車這樣的大型車輛。需要上百KW的輸出功率。如果還采用36V電壓的話，所需要的電流將大的不可接受。所以目前所有的較大功率輸出的電動車輛都采用較高的工作電壓，以便把電流控制在可以接受的程度。但是大量的電池串聯(lián)就會帶來另外的一個不可忽視的問題，就是串聯(lián)電池組整體壽命低于電池單體壽命的問題，成本太高。
[0005]一般電池廠家經(jīng)常會給一個指標(biāo)，如磷酸鐵鋰電池單體電池循環(huán)壽命1500次左右。這相當(dāng)于即使每天完成一次完全的充放電，電池都能夠使用3-5年，考慮到汽車行駛的里程。電池壽命基本接近汽車本身的壽命，但實際情況往往相差很遠。電芯單體循環(huán)壽命即便做到千次以上，但是只要電池一成組，檢測結(jié)果循環(huán)壽命大多會銳減成單體時一半或更低，這已經(jīng)成為事實，難以滿足新能源汽車使用要求，只有成組技術(shù)突破了，才能真正解決電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的問題。
[0006]安全性永遠是第一位的，為了達到較大輸出功率，電池組本身較高的直流電壓也是有一定的危險性。況且電池如果用在車輛上，完全有可能發(fā)生碰撞、進水等事故。如何徹底的解決高電壓帶來的潛在風(fēng)險，也是一個亟待解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電池能量易于補充，降低了對電池管理系統(tǒng)設(shè)計的要求，單個電驅(qū)動單元需要的電池數(shù)量并不多，電池管理系統(tǒng)的復(fù)雜度大大降低，能夠提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，使用靈活，維修方便的以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動系統(tǒng)。
[0008]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動系統(tǒng)，它包括至少一個電驅(qū)動單元和一個控制器，電驅(qū)動單元分別通過總線與控制器相連，每個電驅(qū)動單元的輸出通過機械結(jié)構(gòu)剛性連接；[0009]所述的電驅(qū)動單元包括電池、電池檢測電路、電力調(diào)節(jié)器、外部電源、電動機和動力傳動機構(gòu)，電池檢測電路檢測電池的工作狀態(tài)，并將檢測信號傳輸?shù)诫娏φ{(diào)節(jié)器；電力調(diào)節(jié)器分別與電池、外部電源和電動機相連，電動機通過動力傳動機構(gòu)進行動力輸出；
[0010]所述電力調(diào)節(jié)器將電池的輸出按照控制要求輸送到電動機，實現(xiàn)電能向機械能的轉(zhuǎn)化；電力調(diào)節(jié)器還將電動機被反向拖動發(fā)出的電能或外部電源的電能輸送到電池，對電池充電。
[0011]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:將所有電動機的轉(zhuǎn)子連接在同一個轉(zhuǎn)軸上，以相同的轉(zhuǎn)速工作。
[0012]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:鏈條連接。
[0013]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:同步皮帶連接。
[0014]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:齒輪連接。
[0015]所述的電驅(qū)動單元除了輸出通過機械結(jié)構(gòu)剛性連接之外，每個電驅(qū)動單元相互獨立，不與其他任何電驅(qū)動單元中的其他元件進行任何方式的連接。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]1、電池可以采用外部電源直接充電和通過外部動力直接帶動電動機旋轉(zhuǎn)進而通過和電機相連的電力調(diào)節(jié)器向電池充電，電池能量易于補充，降低了對電池管理系統(tǒng)設(shè)計的要求，單個電驅(qū)動單元需要的電池數(shù)量并不多，電池的數(shù)量的減少使得電池管理系統(tǒng)的復(fù)雜度大大降低，能夠提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；
[0018]2、使用靈活，電驅(qū)動單元的熟練可以根據(jù)需要任意的拼接，以達到所需的能量、功率、扭矩等要求，若某個電驅(qū)動單元有損壞或電池失效，只需更換該損壞單元即可，不影響整個系統(tǒng)的使用，維修方便；
[0019]3、傳動效率高，變電氣連接為剛性機械連接，電池緊挨電機，傳輸距離特短，可采用電壓較低的電池，相比傳統(tǒng)高壓電池，安全性大大提高，還可以節(jié)約電線等材料，降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型的電動機的轉(zhuǎn)子連接在同一個輸出軸上的連接示意圖；
[0022]圖3為本實用新型的電動機的轉(zhuǎn)子連接在同一個輸出軸上的側(cè)面示意圖；
[0023]圖4為本實用新型的電動機通過齒輪連接的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的技術(shù)方案，但本實用新型所保護的內(nèi)容不局限于以下所述。
[0025]如圖1所示，一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動系統(tǒng)，它包括至少一個電驅(qū)動單元和一個控制器，電驅(qū)動單元分別通過總線與控制器相連，每個電驅(qū)動單元的輸出通過機械結(jié)構(gòu)剛性連接；
[0026]所述的電驅(qū)動單元包括電池、電池檢測電路、電力調(diào)節(jié)器、外部電源、電動機和動力傳動機構(gòu)，電池檢測電路檢測電池的工作狀態(tài)，并將檢測信號傳輸?shù)诫娏φ{(diào)節(jié)器；電力調(diào)節(jié)器分別與電池、外部電源和電動機相連，電動機通過動力傳動機構(gòu)進行動力輸出；
[0027]所述電力調(diào)節(jié)器將電池的輸出按照控制要求輸送到電動機，實現(xiàn)電能向機械能的轉(zhuǎn)化；電力調(diào)節(jié)器還將電動機被反向拖動發(fā)出的電能或外部電源的電能輸送到電池，對電池充電。
[0028]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:將所有電動機的轉(zhuǎn)子連接在同一個轉(zhuǎn)軸上，以相同的轉(zhuǎn)速工作，如圖2和圖3所示。
[0029]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:鏈條連接。
[0030]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:同步皮帶連接。
[0031]所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:齒輪連接，如圖4所示。
[0032]所述的電驅(qū)動單元除了輸出通過機械結(jié)構(gòu)剛性連接之外，每個電驅(qū)動單元相互獨立，不與其他任何電驅(qū)動單元中的其他元件進行任何方式的連接。
[0033]本實用新型的可靠性高，徹底解決了電池的成組效應(yīng)問題。就整個系統(tǒng)而言，電池管理系統(tǒng)直接內(nèi)嵌在單個電驅(qū)動單元之中，單個電驅(qū)動單元即具有完善的電池管理功能，部分電池的失效不影響整個系統(tǒng)使用，極大降低了對電池管理系統(tǒng)設(shè)計的要求。而且單個電驅(qū)動單元的電池串聯(lián)數(shù)量并不多，電池的數(shù)量也較少，電池管理系統(tǒng)的復(fù)雜度大大降低，可罪性提聞。
[0034]電池可以采用外部電源直接充電和通過外部動力直接帶動電動機旋轉(zhuǎn)進而通過和電機相連的電力調(diào)節(jié)器向電池充電，電池能量易于補充。由于可以便利的使用再生制動方式進行充電，本實用新型的電驅(qū)動系統(tǒng)可以用于混合動力汽車能量回收以及重載車輛下坡能量回收等領(lǐng)域。
[0035]使用靈活，可以靈活配置連接電驅(qū)動單元的數(shù)量，以達到所需的體積、能量、功率、扭矩等要求，可以方便的配置需求。尤其適合在某些車輛大體已經(jīng)完成，需要配置動力系統(tǒng)的，或者是需要靈活設(shè)計車輛結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。由于電驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全模塊化，可以完全不需要定制就可以直接裝配出符合要求的組合是電驅(qū)動系統(tǒng)，極大的提高了產(chǎn)品的開發(fā)速度，降低了研發(fā)成本。而且維修方便，如有電驅(qū)動單元損壞，只需更換即可。
[0036]本實用新型在有的場合可有效平衡不均勻的轉(zhuǎn)矩脈動，尤其是采用開關(guān)磁阻電動機傳動系統(tǒng)的時候。開關(guān)磁阻電動機傳動系統(tǒng)綜合了感應(yīng)電動機傳動系統(tǒng)和直流電動汽車電機傳動系統(tǒng)的優(yōu)點，是這些傳動系統(tǒng)的有力競爭者，但是開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)SRD系統(tǒng)仍然存在有轉(zhuǎn)矩脈動。從工作原理可知，開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是由一些列脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成的，由于雙凸極結(jié)構(gòu)和磁路飽和非線性的影響，合成轉(zhuǎn)矩不是一個恒定轉(zhuǎn)矩，而有一定的諧波分量，這影響了 SR電動機低速運行性能。SR電動機傳動系統(tǒng)的噪聲與震動比一般電動機大。上述缺點通過對電機進行精心設(shè)計，采取適當(dāng)措施，并從控制角度考慮采用合理策略可以得到改進，但是很難完全消除，通過大量多個電機在一起并聯(lián)則可以有效減少電磁脈動轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)矩更加平滑。
[0037]在多個電動機機械連接的基礎(chǔ)下，如果采用開關(guān)磁阻電機，每一個單元可以做成單相電機，連接時，每個電機錯開一定的相位角，由于采用了單相的設(shè)計結(jié)構(gòu)，電機的驅(qū)動部分可以做到最簡單，可靠性大大提高。
[0038]本實用新型的傳動效率高，將電氣連接為剛性機械連接，每個電驅(qū)動單元內(nèi)電池緊挨電動機，傳輸距離更短，可采用電壓較低的電池，如36V或者更低。相比傳統(tǒng)高壓電池，安全性大大提高，而且仍然可以滿足需要，還可以節(jié)約電線等材料，獲得更高的傳動效率。
【權(quán)利要求】
1.一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動單元，其特征在于:它包括至少一個電驅(qū)動單元和一個控制器，電驅(qū)動單元分別通過總線與控制器相連，每個電驅(qū)動單元的輸出通過機械結(jié)構(gòu)剛性連接； 所述的電驅(qū)動單元包括電池、電池檢測電路、電力調(diào)節(jié)器、外部電源、電動機和動力傳動機構(gòu)，電池檢測電路檢測電池的工作狀態(tài)，并將檢測信號傳輸?shù)诫娏φ{(diào)節(jié)器；電力調(diào)節(jié)器分別與電池、外部電源和電動機相連，電動機通過動力傳動機構(gòu)進行動力輸出； 所述電力調(diào)節(jié)器將電池的輸出按照控制要求輸送到電動機，實現(xiàn)電能向機械能的轉(zhuǎn)化；電力調(diào)節(jié)器還將電動機被反向拖動發(fā)出的電能或外部電源的電能輸送到電池，對電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動單元，其特征在于:所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:將所有電動機的轉(zhuǎn)子連接在同一個轉(zhuǎn)軸上，以相同的轉(zhuǎn)速工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動單元，其特征在于:所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:鏈條連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動單元,其特征在于:所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:同步皮帶連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動單元，其特征在于:所述的電驅(qū)動單元的輸出之間的連接方式為:齒輪連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以電池為能源的機械并聯(lián)模塊化組合式電驅(qū)動單元，其特征在于:所述的電驅(qū)動單元除了輸出通過機械結(jié)構(gòu)剛性連接之外，每個電驅(qū)動單元相互獨立，不與其他任何電驅(qū)動單元中的其他元件進行任何方式的連接。
【文檔編號】B60L11/18GK203827229SQ201420089023
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】毛珂, 陳乃邦, 許平, 武建新 申請人:成都宇能通能源開發(fā)有限公司