CN104723902B - 一种动力驱动的集成电机转矩控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力驱动的集成电机转矩控制装置，包括控制器和多个电动机，所述多个电动机的转轴通过齿轮啮合的方式带动输出轴；所述控制器用于控制所述多个电动机。本发明通过不同位置电动机输入轴的旋转叠加，当需要大功率扭矩时，在控制器的控制下，将多个电机的功率转矩同时发挥，在总输出轴上获得较大的瞬间转矩功率。
Description
技术领域
本发明涉及动力驱动控制技术领域，特别是涉及一种动力驱动的集成电机转矩控制装置。
背景技术
在直接驱动的纯电动汽车和纯电动船的设计、应用过程中，启动能力与最高速度的限定是俨然一对矛盾。
当人们追求很高的启动力矩，希望获得高速启动特性时，电机的最高速度将收到限制；设计时为了获得很高的最终转速时，启动力矩将收到限制，二者之间的矛盾将同时出现，相互制约着。
当然，为了二者都能获得理想的最佳值时，即所谓获得很大的扭矩，同时最终速度又非常之高，不是没有可能，就是需要提高电动机的功率，无论是纯电动汽车或者纯电动船，要是不考虑功率的限定条件，将是不可取的。因为，现有技术告诉我们，要是配以很高功率的电动机，在纯电系统的设计中将是不可取的，因为高功率必然是高能量和高付出作为代价的。
在新能源汽车或船舶的驱动设计中，假如为了不牺牲启动转矩或最高速度，而采用提高功率的做法，必然要加大储能设备的容量，容量加大之后的系统将变得非常的庞大，可能会造成非常的不经济和不节能。当然，加入自动变速箱也是一种方法，但是，由于变速箱的加入，必将增加不稳定和可靠性，同时又增加了效率的损耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种动力驱动的集成电机转矩控制装置，使得所消耗的电池能量变小且可调和可控。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种动力驱动的集成电机转矩控制装置，包括控制器和多个电动机，所述多个电动机的转轴通过齿轮啮合的方式带动输出轴；所述控制器用于控制所述多个电动机。当需要大功率扭矩时，控制器将多个电动机的功率转矩同时发挥；当需要功率下降时，控制器减少投用的电动机数量。
所述电动机有三个；输出轴有一个。
所述三个电动机分别安装在机架的侧面，三个电动机的轴线与输出轴相互垂直；所述输出轴设有锥齿轮，所述三个电动机的转轴通过锥齿轮与输出轴上的锥齿轮相互啮合。
所述三个电动机中两个电动机安装在机架的背面且两个电动机的轴线与输出轴平行，另一个电动机安装在机架的侧面且轴线与输出轴相互垂直；所述输出轴上设有锥齿轮和普通齿轮，两个轴线与输出轴平行的电动机的转轴通过普通齿轮与输出轴上的普通齿轮相互啮合；轴线与输出轴相互垂直的电动机通过锥齿轮与输出轴上的锥齿轮相互啮合。
所述电动机有两个；输出轴有一个。
所述两个电动机分别安装在机架的侧面，两个电动机的轴线与输出轴相互垂直；所述输出轴设有锥齿轮，所述两个电动机的转轴通过锥齿轮与输出轴上的锥齿轮相互啮合。
所述两个电动机安装在机架的背面且两个电动机的轴线与输出轴平行；所述输出轴上设有普通齿轮，两个电动机的转轴通过普通齿轮与输出轴上的普通齿轮相互啮合。
所述电动机有三个；输出轴有两个。
所述的动力驱动的集成电机转矩控制装置还包括与输出轴平行设置的传动轴；所述传动轴上设有锥齿轮和传动齿轮；所述三个电动机分别安装在机架的侧面，三个电动机的轴线与两个输出轴相互垂直；所述三个电动机的转轴通过锥齿轮与传动轴上的锥齿轮相互啮合；所述传动轴上的传动齿轮分别与两个输出轴上的普通齿轮啮合。
所述的动力驱动的集成电机转矩控制装置还包括与输出轴平行设置的传动轴，所述传动轴上设有锥齿轮、普通齿轮和传动齿轮；所述三个电动机中两个电动机安装在机架的背面且两个电动机的轴线与两个输出轴平行，另一个电动机安装在机架的侧面且轴线与两个输出轴相互垂直；两个轴线与输出轴平行的电动机的转轴通过普通齿轮与传动轴上的普通齿轮相互啮合；轴线与输出轴相互垂直的电动机通过锥齿轮与传动轴上的锥齿轮相互啮合；所述传动轴上的传动齿轮分别与两个输出轴上的普通齿轮啮合。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过不同位置电动机输入轴的旋转叠加，当需要大功率扭矩时，在控制器的控制下，将多个电机的功率转矩同时发挥，在总输出轴上获得较大的瞬间转矩功率；而当需要功率下降时，系统投用的电动机数将减少，这样就能做到系统的节能输出，降功率使用，这样能源系统消耗就会减少许多。
附图说明
图1是本发明的三输入单输出结构图；
图2是本发明的双输入单输出结构图；
图3是本发明另一种三输入单输出结构图；
图4是本发明另一种双输入单输出结构图；
图5是本发明的三输入双输出结构图；
图6是本发明的另一种三输入双输出结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种动力驱动的集成电机转矩控制装置，包括控制器和多个电动机，所述多个电动机的转轴通过齿轮啮合的方式带动输出轴；所述控制器用于控制所述多个电动机。当需要大功率扭矩时，在控制器的控制下，将多个电机的功率转矩同时发挥，在总输出轴上获得较大的瞬间转矩功率，这往往在汽车启动或船舶需要扭矩时产生作用；而当需要功率下降时，系统投用的电动机数将减少，这样就能做到系统的节能输出，降功率使用，这样能源系统消耗就会减少许多。
如图1所示，所述电动机1有三个；输出轴2有一个。所述三个电动机1分别安装在机架的侧面，三个电动机1的轴线与输出轴2相互垂直；所述输出轴2设有锥齿轮A，所述三个电动机2的转轴通过锥齿轮与输出轴2上的锥齿轮A相互啮合。
如图2所示，所述电动机1有两个；输出轴2有一个。所述两个电动机1分别安装在机架的侧面，两个电动机1的轴线与输出轴2相互垂直；所述输出轴2设有锥齿轮A，所述两个电动机1的转轴通过锥齿轮与输出轴2上的锥齿轮A相互啮合。
如图3所示，所述电动机1有三个；输出轴2有一个。所述三个电动机1中两个电动机1安装在机架的背面且两个电动机1的轴线与输出轴2平行，另一个电动机1安装在机架的侧面且轴线与输出轴2相互垂直；所述输出轴2上设有锥齿轮A和普通齿轮B，两个轴线与输出轴2平行的电动机1的转轴通过普通齿轮与输出轴2上的普通齿轮B相互啮合；轴线与输出轴2相互垂直的电动机1通过锥齿轮与输出轴2上的锥齿轮A相互啮合。
如图4所示，所述电动机1有两个；输出轴2有一个。所述两个电动机1安装在机架的背面且两个电动机1的轴线与输出轴2平行；所述输出轴2上设有普通齿轮B，两个电动机1的转轴通过普通齿轮与输出轴2上的普通齿轮B相互啮合。
如图5所示，所述电动机1有三个；输出轴2有两个，还包括与输出轴2平行设置的传动轴3；所述传动轴3上设有锥齿轮A和传动齿轮C；所述三个电动机1分别安装在机架的侧面，三个电动机1的轴线与两个输出轴2相互垂直；所述三个电动机1的转轴通过锥齿轮与传动轴3上的锥齿轮A相互啮合；所述传动轴3上的传动齿轮C分别与两个输出轴2上的普通齿轮啮合。
如图6所示，所述电动机1有三个；输出轴2有两个，还包括与输出轴2平行设置的传动轴3，所述传动轴3上设有锥齿轮A、普通齿轮B和传动齿轮C；所述三个电动机1中两个电动机1安装在机架的背面且两个电动机1的轴线与两个输出轴2平行，另一个电动机1安装在机架的侧面且轴线与两个输出轴2相互垂直；两个轴线与输出轴2平行的电动机1的转轴通过普通齿轮与传动轴3上的普通齿轮B相互啮合；轴线与输出轴2相互垂直的电动机1通过锥齿轮与传动轴3上的锥齿轮A相互啮合；所述传动轴3上的传动齿轮C分别与两个输出轴2上的普通齿轮啮合。
值得一提的是，当选择双输出时，可以将一个输出轴作为动力源，另外一个输出轴作为发电机的输入源，因此，通过动力驱动和发电的协调控制，可以更大程度地节能，获得很好的节能效果。
以图1所示装置为例，装置的运行与功能阐述如下：
当本装置将电动机和控制器安置后，系统的运作流程如下：
1)、依照驾驶员给出的操纵指令，即给出的给定量，控制器将实现对电动机的扭矩分配，给出相适宜的转动力矩；当汽车启动的瞬间或爬坡的过程中，往往需要很大的转矩，这时，3台电动机(或2台电动机)将同时输出大的扭矩，叠加后的扭矩将依照，并实现驾驶员给出的指令参数，或给出较大的爬坡度能力。
2)、在完成大输出扭矩过程后，当驾驶员需要的力矩降低时，系统将投入2台电机的运转，或1台电机的运转，其余1台或2台电动机因此而处于滑行状态，无需提供能量。这样的能量效果将会时最优的。
3)、当需要制动，或给出了突然的降速指令后，系统将同时进行能耗制动(现有技术)，由于3台或多台电机同时产生制动力，因此，车辆或船舶会迅速的下降。采用了能耗制动时，其效果将是非常显著的。
4)、当在调速的过程中，由于本装置的存在，同时相关联的电动机又具有独立的控制机能，因此显得非常的灵活。
由此可见，本发明提供了多种的电动机安装位置，可以是垂直的、平行的、或者是交替角度的。由于采用了多个电动机的模式，从功率的选择而言，起到了灵活叠加的效果，所有的调节过程，可以在控制器算法的支持下，以最优化的算法策略实现低功率、低能耗的目标，经过叠加的电动机所选择的功率是相对的小，这样更有利于节能增效。本申请不涉及控制器的算法，因此不再赘述。
不难发现，采用上述结构构成的纯电动汽车或纯电动船，在系统控制器的控制下，达到了节能的目标，所消耗的电池能量将变得非常小和可调节、可控。由于采用本装置，在电动汽车或电动船所配置的电池数量也减少了许多。
Claims (3)
1.一种动力驱动的集成电机转矩控制装置，包括控制器和多个电动机，其特征在于，所述多个电动机的转轴通过齿轮啮合的方式带动输出轴；所述控制器用于控制所述多个电动机；当需要大功率扭矩时，控制器将多个电动机的功率转矩同时发挥；当需要功率下降时，控制器减少投用的电动机数量；所述电动机有三个；输出轴有两个，其中，一个输出轴作为动力源，另外一个输出轴作为发电机的输入源。
2.根据权利要求1所述的动力驱动的集成电机转矩控制装置，其特征在于，还包括与输出轴平行设置的传动轴；所述传动轴上设有锥齿轮和传动齿轮；所述三个电动机分别安装在机架的侧面，三个电动机的轴线与两个输出轴相互垂直；所述三个电动机的转轴通过锥齿轮与传动轴上的锥齿轮相互啮合；所述传动轴上的传动齿轮分别与两个输出轴上的普通齿轮啮合。
3.根据权利要求1所述的动力驱动的集成电机转矩控制装置，其特征在于，还包括与输出轴平行设置的传动轴，所述传动轴上设有锥齿轮、普通齿轮和传动齿轮；所述三个电动机中两个电动机安装在机架的背面且两个电动机的轴线与两个输出轴平行，另一个电动机安装在机架的侧面且轴线与两个输出轴相互垂直；两个轴线与输出轴平行的电动机的转轴通过普通齿轮与传动轴上的普通齿轮相互啮合；轴线与输出轴相互垂直的电动机通过锥齿轮与传动轴上的锥齿轮相互啮合；所述传动轴上的传动齿轮分别与两个输出轴上的普通齿轮啮合。
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