混合動力車用水冷變頻調速電機及發(fā)電機組

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    我公司提出的“混合動力車用變頻調速牽引電機及發(fā)電機組” ，主要創(chuàng)新點是用一大〈主動力電機〉，一小〈輔動力電機兼異步發(fā)電機，額定轉矩是主動力電機的40%左右〉兩臺變頻調速牽引電機通過離合器及端蓋相聯(lián)，成為牽引及發(fā)電機組。此機組的主動力電機軸直接和傳動軸相聯(lián)，輔動力電機通過其花鍵軸和端蓋與發(fā)動機相聯(lián)，這就形成了一種全新的混合動力汽車驅動系統(tǒng)方案。為了在較小的空間內安裝兩臺電機及一個離合器，我們將電機的冷卻方式由空氣流動冷卻改為循環(huán)水冷卻，使相同功率等級電機的長度縮短了28%；發(fā)動機功率也可減小30%，又省去了變速箱，保證了盤底布置的合理性及可靠性。先后到北京航空航天、廈門金龍客車、無錫安源客車、東風電動汽車公司、浙江萬向電動汽車公司商討論證方案的可行性，并和有關車用變頻器生產及控制單位商討了整車動力系統(tǒng)電控方案及技術參數(shù)的確定。

●主要技術特點

①適合和汽車發(fā)動機、離合器撥動機構、傳動軸、大梁聯(lián)接并傳遞動力、并且以循環(huán)水冷式電機的電機結構；

②主動力電機和輔動力電機通過離合器、飛輪、花鍵軸、特殊法蘭端蓋聯(lián)接，并在花鍵軸軸套上裝離合器撥動機構，可適時控制兩電機聯(lián)接和分離，實現(xiàn)主動力電機單獨工作或兩電臺電機功率疊加輸出；

③具備低速大轉矩、高速低轉矩、短時高過載能力的轉速——轉矩特征，符合汽車動力特性要求；

④高達1：30的轉速調節(jié)范圍，多種形式的發(fā)電方法；

⑤變頻起動狀態(tài)下，仍有高達2.5倍額定轉矩的起動轉矩倍數(shù)；

⑥和同轉矩的普通變頻電機比，體積和重量均約減少20%以上。

●技術參數(shù)

電機冷卻方式：水冷式；主動力電機：型號YCVF280M-8D；功率：110kW、電壓：400V、電流：197.4A、頻率：90Hz、效率：94.2%、功率因數(shù)：0.854、額定轉矩：778N.m、峰值功率：220KW、額定轉速：1335r/min、最高轉速：3000r/min、絕緣：F級、防護等級：IP55

輔動力電機：型號YCVF280S-6C；功率：70kW、電壓：400V、電流：121.4A、頻率：85Hz、效率：93.5%、功率因數(shù)：0.89、額定轉矩：393N.m、峰值功率：140KW、額定轉速：1680r/min、最高轉速：3000r/min、絕緣：F級、防護等級：IP55

電機型號：YCVF200M-4；功率：32kW、電壓：200V、電流：109A、頻率：67Hz、效率：93 %、功率因數(shù)：0.91、額定轉矩：152N.m、峰值功率：64KW、額定轉速：1980r/min、最高轉速：4000r/min、絕緣：F級、防護等級：IP55。

●創(chuàng)造性和先進性、經濟性：

（1）完全具備普通燃油車的動力性能；

（2）汽車起步、低速（30km/h以下）時主動力電機工作，兩電機之間的離合器分離，輔動力電機及發(fā)動機不工作，實現(xiàn)了純電動輸出工作模式、廢氣零排放；

（3）在以主動力電機為動力行駛時，若蓄電池電力不足，可起動發(fā)動機拖動輔動力電機發(fā)電，對蓄電池充電，此時為混合動力輸出工作模式，保證了汽車的續(xù)駛能力，廢氣排放比燃油車低30%。

（4）當汽車爬坡主動力電機輸出轉矩不足時，起動發(fā)動機以怠速運轉并給輔動力電機供電，調整輔動力電機轉速與發(fā)動機怠速一致，當主動力電機和輔動力電機轉速一致時合上離合器，此時兩臺電機共同工作，而發(fā)動機空轉, 兩臺電機輸出轉矩疊加，爬坡能力強，此時為另一種純電動輸出工作模式，解決了汽車爬坡時轉矩不足的問題。廢氣排放比燃油車低。

（5）電動汽車蓄電池能否及時補電是決定汽車續(xù)駛里程的關鍵，本項目因有兩臺可各自獨立工作的電機，則其發(fā)電的機率增大，主要有如下發(fā)電形式：

a.主動力電機單獨運行為純電動工作模式時，當汽車下坡、減速和制動時，電機在電控系統(tǒng)控制下，自動轉換為再生發(fā)電狀態(tài)對蓄電池充電，動能轉變?yōu)殡娔埽瑢崿F(xiàn)能量回收。

b.主動力電機單獨運行為純電動工作模式時，若蓄電池電力不足，則可起動發(fā)動機拖動輔動力電機發(fā)電，對蓄電池充電，主動力電機由蓄電池供電驅動汽車，此時汽車由純電動轉換為混合動力工作模式。

c.當汽車在堵車時，主動力電機停止工作，若蓄電池電力不足，此時可起動發(fā)動機運行在怠速（或小油門給油）拖動輔動力電機發(fā)電，對蓄電池充電。

d．當汽車以主動力電機為動力做純電動運行，車速大于30km/h時，起動發(fā)動機拖動輔動力電機一起加速到和主動力電機轉速一致，合上兩電機之間的離合器，同時切斷電機電源，汽車轉換為由發(fā)動機驅動,此時成為燃油車，便于繼續(xù)加大車速，此時發(fā)動機運行在經濟速區(qū)，耗油較少。在路況好發(fā)動機功率有富裕的情況下，可以合上輔動力電機電源，使輔動力電機發(fā)電對蓄電池充電。廢氣排放比燃油車低。

（6）兩臺電機均是水冷式冷卻，電機體積小，溫升低，增加了電機壽命，減少了占用空間，使一車裝兩臺電機成為可能。但變頻器必須是兩臺（當然外殼可以是一個）。