CN202782737U - 一种双电机驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种双电机驱动系统，第一电机（2）和第二电机（4）耦合至机械耦合装置（5），第一电源（6）和第二电源（7）分别耦合至交直流转换模块（10），驱动电路（9）耦合至交直流转换模块（10），交直流转换模块（10）耦合至第一电机（2）的第一绕组（1）以及第二电机（4）的第二绕组（3）的出线端，逻辑算法电路（8）耦合至驱动电路（9），控制模块（11）耦合至逻辑算法电路（8）。针对传统电机系统的缺点，设计出一种可优化电源供电和配置并提高工作的可靠性的电机驱动系统。

Description

一种双电机驱动系统

技术领域

本实用新型涉及电机及其控制技术领域，特别涉及一种双电源供电的双电机驱动系统。

背景技术

目前，在混合动力汽车和纯电动汽车汽车不断发展的同时，对汽车驱动系统在不同路况下的工作性能、工作模式以及节能效果有了更高的要求。传统的三相交流电机在面对不同路况以及驱动系统位于不同的行驶状态时，不能实现多元的工作方案之间的转换，也不能根据驱动系统的实际功率需求采用相应的驱动方案以节约能量。且在驱动系统缺相的等故障模式下，三相电机绕组电流急剧上升，振动噪声增大，影响系统的运行性能和寿命，甚至危及驾驶安全，可靠性较差。因此，对于混合动力汽车和纯电动汽车等对电机驱动系统可靠性及实用性要求较高的场合，电机驱动系统需要进行升级和改造。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可适应各种路况和行驶状态，且可在电机出现故障的情况下具有一定的继续工作能力的双电机驱动系统。

本实用新型是采取以下技术方案实现的：包括具有第一绕组的第一电机、具有第二绕组的第二电机、机械耦合装置、第一电源、第二电源、逻辑算法电路、驱动电路、交直流转换模块、控制模块，第一电机和第二电机为交流电机，其特征在于：第一电机和第二电机耦合至机械耦合装置，第一电源和第二电源分别耦合至交直流转换模块，驱动电路耦合至交直流转换模块，交直流转换模块耦合至第一电机的第一绕组以及第二电机的第二绕组的出线端，逻辑算法电路耦合至驱动电路，控制模块耦合至逻辑算法电路。

第一绕组和第二绕组为三相绕组，第一绕组和第二绕组为定子绕组。机械耦合装置为联轴器或皮带传动机构或齿轮传动机构。第一电机的通过其转轴耦合至机械耦合装置，第二电机的通过其转轴耦合至机械耦合装置。

驱动电路对输入其的信号进行功率放大，第一电源为直流电源，第一电源与第一电机形成供能匹配；第二电源为直流电源，第二电源第二电机形成供能匹配，交直流转换模块对第一电源和第二电源所输入的直流电流进行直流变交流的转换，对第一电机和第二电机所回流的交流电流进行交流变直流的转换。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下几个方面：

汽车驱动系统由控制模块根据其采集的第一电源、第二电源、第一电机、第二电机、以及车辆行驶信息、路况信息等，做出合理的能源分配方案，并向下级模块输出指令，从而实现第一电源、第二电源、第一电机和第二电机间的功率分配，以实现最佳的系统工作和节能效果。

具体可体现为：第一电源供电，第二电源不供电，第一电机工作；或第一电源不供电，第二电源供电，第二电机工作；或第一电源和第二电源共同供电，两电机均工作；或第一电源接受第一电机提供的电能从而进行充电，第二电源进行不充电；或第二电源接受第二电机提供的电能从而进行充电，第一电源不进行充电；或第一电源和第二电源同时接受所匹配的电机提供的电能从而进行充电。

此外，当其中一个电机发生故障时，另一个未发生故障的电机可以继续工作，以保证驱动系统正常运行，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的双电机驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述，以下关于本实用新型的实施方式的描述只是示例性，并不是为了限制本实用新型的所要保护的主题，对于本实用新型所描述的实施例还存在的其他在权利要求保护范围内的变化，都属于本实用新型所需要保护的主题。

对于本实用新型中所提到得“耦合”，根据电气、电子、机械领域的定义，是指两个或两个以上的机械结构、电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输信号或能量的现象，概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。在本实用新型中可以理解为数字信号、电压、电流、力等能量流的传输方式，根据各模块之间的不同情况下作用关系本实用新型的中的“耦合”可以进一步理解为直接连接或间接连接。所以虽然本实用新型的实施例中公布了一种各个组件的示例性布局和结构，但该实用新型的保护主题内还包含在保护主题的范围内具有不同的耦合方式下的其他布局和结构。

如附图1，其中，1是第一绕组，2是第一电机，3是第二绕组，4是第二电机，5是机械耦合装置，6是第一电源，7是第二电源，8是逻辑算法电路，9是驱动电路，10是交直流转换模块，11是控制模块，12是转轴，13是转轴。

如图1，第一电机2具有第一绕组1，第二电机4具有第二绕组3，第一电机2通过转轴12耦合至机械耦合装置5，第二电机4通过转轴13耦合至机械耦合装置5，第一绕组1和第二绕组3均为三相绕组，第一电机2和第二电机4均为交流电机。机械耦合装置5为连轴器或齿轮机构或皮带传动机构，作用为将第一电机2和第二电机4所输出的力矩进行叠加，从而实现驱动系统不同驱动方案下力矩输出的变化，且可使第一电机2和第二电机4之间形成机械联动结构。

第一电源6、第二电源7分别连接至交直流转换模块10，第一电源6和第二电源7之间相互独立，交直流转换模块10的与第一电机2的第一绕组1和第二电机4的第二绕组3的出线端分别连接，第一电源6作为第一电机2供电来源，第二电源7作为第二电机4的供电来源。第一电源6为电池或为电容，第二电源7为电池或电容。控制模块11连接至逻辑算法电路8，逻辑算法电路8连接至驱动电路9，驱动电路9连接至交直流转换模块10。

控制模块11接收来自第一电源6和第二电源7的电压信息、电流信息、电荷状态信息，以及第一电机2和第二电机4的转速信息、路况信息、车速信息、驾驶员的指令信息等信息。并根据接收到的信息向逻辑算法电路8发出指令，逻辑算法电路8对指令进行接收后将处理和运算结果传递至下一级的驱动电路9，驱动电路9将接收到的信号进行功率放大之后传递至交直流转换模块10，交直流转换模块10可将第一电源6和第二电源7所输入的直流电流转换为交流电流，也可将由第一电机2或第二电机4所回流的交流电流转换为直流电流，交直流转换模块10对通过其的能量流的进行交流-直流或直流-交流变换，并实现第一电源6与第一电机2以及第二电源4与第二电机4之间能量流的通断的切换，完成对第一电机2、第二电机4、第一电源6和第二电源7的工作方式的切换。

控制模块11根据不同情况配置驱动系统，实现对第一电机2和第一电源6之间能量通路的方向和通断的切换以及第二电机4和第二电源7之间能量通路的方向和通断的切换为本驱动系统的主要技术路线。表现形式为：第一电源6供电，第二电源7不供电；或第一电源6不供电，第二电源7供电；或第一电源6和第二电源7共同供电；或第一电源6接受第一电机2所提供的电能从而进行充电，第二电源7不进行充电；或第二电源7接受第二电机4所提供的电能从而进行充电，第一电源6不进行充电；或第一电源6和第二电源7同时接受各自所匹配的电机所提供的电能从而进行充电等工作方式。

接下来将根据汽车在不同路况和行驶状态下对以上工作方式的实施方式作进一步说明。以下工作方式中，第一电源6供电对应为第一电机2运转，第二电源7供电对应为第二电机4运转，两个电机的动力输出通过机械耦合装置5耦合后输出两个电机的动力输出之和。

当汽车处于启动状态时，由于汽车的载荷、路况、所要求的加速度等情况的不同，汽车所需的启动功率也不同，系统可根据所需启动功率的大小自动配置为：所需功率小时配置为第一电源6独立供电或第二电源7独自供电，所需功率大时配置为第一电源6和第二电源7共同供电。

当汽车处于匀速行驶状态时，系统通常自动配置为第一电源6或第二电源7独自供电，但若汽车的载荷过大，或路况阻力较大的情况下也可自动配置为第一电源6和第二电源7共同供电。

当汽车处于加速行驶状态时，根据汽车载荷、路况、所要求的加速度等情况，系统可根据所需功率的大小自动配置为：所需功率小时由第一电源6独自供电或第二电源7独自供电，所需功率大时自动配置为第一电源6和第二电源7共同供电。

当汽车处于刹车或滑行的行驶状态时，系统配置为回收电机产生的电能至所匹配的电源。根据减速的加速度和刹车力度所决定的电机产生的可回收的电能，系统可根据电机状态、电源状态、行驶状态等状态信息配置为以下电能回收方案：第一电源6接收电能，第二电源7不接收电能；或第二电源7接收电能，第一电源6不接收电能；或第一电源6和第二电源7同时接收电能。

关于电源6和电源7对两个电机的电能回收的技术方案在这里做进一步说明：控制模块11发出指令至逻辑算法电路8再至驱动电路9最后至交直流转换电路10，完成驱动系统工作方式的配置。一种方式为由一个电源经交直流转换模块逆变后驱动其所匹配的电机，另一个电机通过机械耦合装置5进行联动，其定子绕组产生感应电流，感应电流经交直流转换模块10整流后给另一个未进行供电的电源进行充电；另一种方式为由外部动力带动交流电机转子旋转，两个电机的定子绕组均感应转子磁场而产生感应电流，经交直流转换模块10整流后对其所匹配的电源进行充电。上述描述为驱动系统在开启充电的回路情况下的工作方案，驱动系统在实际的行驶过程中，控制模块11会通过采集电机状态信息、电源电压及荷电状态等状态信息、驾驶员操作信息和路况、速度信息等确定当前是否进行电能回收，以及两个电源各自的充电方案，从而进一步对驱动系统进行配置，在当电源已充满电或存在其他不适宜对电源进行充电的情况下，驱动系统将不开启充电回路，或在充电过程中断开充电回路。第一电源6充电回路的通断和第二电源7的充电回路的通断，是相互独立的。若电机为交流异步电机，则在开启某个电源的充电回路时，需向该电源所匹配的电机的绕组提供励磁；若电机为永磁电机，则在开启某个电源的充电回路时，不需向该电源所匹配的电机的绕组提供励磁。

关于电源供电和电机的电能回收，均为第一电源6与第一电机2相匹配，第二电源7与第二电机相4匹配。即第一电源6供电至第一电机2，第一电机2的能量回收至第一电源6；第二电源7供电至第二电机4，第二电机4的能量回收至第二电源7。

关于该驱动系统在电机发生故障时的工作方式如下。当两个电机的其中一个电机发生故障时，由控制模块11根据所采集的电机状态等信息配置逻辑算法电路8，逻辑算法电路8配置驱动电路9，驱动电路9配置交直流转换模块10，使未发生故障的另一个电机在与之对应的电源的供电下保证驱动系统继续运行。

对于为本实用新型的示范性实施例，应当理解为是本实用新型的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本实用新型的限定。

Claims (7)

1.一种双电机驱动系统，包括：具有第一绕组（1）的第一电机（2）、具有第二绕组（3）的第二电机（4）、机械耦合装置（5）、第一电源（6）、第二电源（7）、逻辑算法电路（8）、驱动电路（9）、交直流转换模块（10）、控制模块（11），第一电机（2）和第二电机（4）为交流电机，其特征在于：第一电机（2）和第二电机（4）耦合至机械耦合装置（5），第一电源（6）和第二电源（7）分别耦合至交直流转换模块（10），驱动电路（9）耦合至交直流转换模块（10），交直流转换模块（10）耦合至第一电机（2）的第一绕组（1）以及第二电机（4）的第二绕组（3）的出线端，逻辑算法电路（8）耦合至驱动电路（9），控制模块（11）耦合至逻辑算法电路（8）。

2.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述第一绕组（1）和第二绕组（3）为三相绕组，第一绕组（1）和第二绕组（3）为定子绕组。

3.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述机械耦合装置（5）为联轴器或皮带传动机构或齿轮传动机构。

4.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述第一电机（2）的通过其转轴（12）耦合至机械耦合装置（5），第二电机（4）的通过其转轴（13）耦合至机械耦合装置（5）。

5.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述驱动电路（9）对输入其的信号进行功率放大。

6.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述第一电源（6）为直流电源，第一电源（6）与第一电机（2）形成供能匹配；第二电源（7）为直流电源，第二电源（7）第二电机（4）形成供能匹配。

7.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述交直流转换模块（10）对第一电源（6）和第二电源（7）所输入的直流电流进行直流变交流的转换，对第一电机（2）和第二电机（4）所回流的交流电流进行交流变直流的转换。

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