CN101549643B - 车辆电驱动变速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆工程技术领域的电驱动变速系统,包括:第一箱体、第一自动离合器、第一电机、第一电机制动器、第二自动离合器、第一变速机构、第三自动离合器、第二箱体、第二电机、第二电机制动器、第四自动离合器、第二变速机构。第一自动离合器的输出轴是第三自动离合器的输入轴,外接动力靠第一自动离合器传入,整个电驱动变速系统的动力由第三自动离合器的输出轴传出,与车辆的后桥或其他驱动部件连接。本发明整体结构简单紧凑,可靠性高,同时解决了单个电机和变速机构无法顾及的车辆在不同行驶工况下的对电机高功率,高扭矩,和高效率的需求问题,提高了驱动系统的效率,尤其适合城市工况运行。

Description

车辆电驱动变速系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机械技术领域的车辆驱动系统,具体是一种车辆电驱动变速系统。
背景技术
[0002] 日趋紧张的世界能源和不断加强的人类环保意识使得汽车安全、节能和环保等问题日益成为当前的汽车技术发展主题。纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等新能源汽车能够较好的解决上述问题而成为目前各大高校和企业的研发重点。电驱动变速系统是上述几种新能源汽车类型必不可少的驱动系统,但现有的存在以下缺点:驱动系统功能不够全面,只能在车辆的特定速度区域实现高效运行,高效性不能覆盖整个车辆的运行速度范围;驱动系统不能兼顾车辆不同运行阶段的功率需求和扭矩需求。驱动系统结构复杂; 控制策略复杂,各系统动力难于协调匹配一致,整个系统难于工程化实现。
[0003] 经对现有技术的文献检索发现,中国实用新型专利公开号:CN201176122,名称为: 一种混联式混合动力驱动系统和具有该系统的客车,该系统连接汽车驱动桥,包括:机械动力系统、电气动力系统,所述机械动力系统包括发动机、辅动力电机、电控离合器、主动力电机,所述电气动力系统包括动力电池及控制电缆,其特征在于,所述发动机、辅动力电机、电控离合器、主动力电机为依次同轴联接,所述动力电池通过所述控制电缆连接于所述辅动力电机与所述主动力电机。但该驱动系统没有减速机构,因此电机不能设计成高速电机,降低了电机的效率。
发明内容
[0004] 本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种车辆电驱动变速系统。当
[0005] 该驱动系统不接发动机时,可作为纯电动车辆的驱动系统,具有驱动效率高的特
[0006] 点:当该驱动系统与发动机一起工作时,可作为高度混合的混合动力车辆驱动系统使用。
[0007] 本电驱动变速系统结构和工艺简单,控制难度低,系统可靠性高,系统制造成本低,降低了车辆燃油消耗的同时也保证了车辆的动力性能。
[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:第一箱体、第一自动离合器、第一电机、第一电机制动器、第二自动离合器、第一变速机构、第三自动离合器、第二箱体、第二电机、第二电机制动器、第四自动离合器、第二变速机构,第一自动离合器和第三自动离合器的输出轴分别穿过第一电机和第二电机,然后与第一变速机构和第二变速机构的动力输出齿轮同轴固定连接,第一电机和第二电机的输出分别经第二自动离合器和第四自动离合器后与第一变速机构和第二变速机构的输入齿轮连接,第一电机制动器和第二电机制动器分别设置在第一电机和第二电机转子与各自箱体之间,第一电机制动器和第二电机制动器分别与第一箱体和第二箱体固定连接,第一自动离合器的输出轴是第三自动离合器的输入轴。[0009] 所述第一自动离合器输入轴外接动力。
[0010] 所述第三自动离合器的输出轴与车辆的后桥或驱动部件连接。
[0011] 所述第一电机和第二电机通过电缆连接电机控制器和为其提供能量的动力电池组。
[0012] 所述第一变速机构为第一行星齿轮机构,所述第二变速机构为第二行星齿轮机构。行星齿轮机构的特点是结构紧凑、传动比大、承载能力大、传动平稳及传动效率高。行星齿轮机构的应用使得整个驱动系统的功率分流、功率匹配和变速功能更加完善。
[0013] 这使得本发明结构具有如下特点:由于变速机构的存在,第一电机和第二电机可以设计成高速电机。在相同的功率需求条件下,这种电机的结构可以设计得非常紧凑,而且体积小,重量轻,容易实现集成化和工程化,尤其适合在客车上安装,具有非常好的实用价值。第一变速机构和第二变速机构的减速比可以分别根据发电工况的需要和车辆最高车速的需要进行设计,从而可以灵活调控车辆在不同工况的扭矩需求和功率需求,使得电机的工作效率更高。在接有发动机的情况下,第一电机和第二电机相对于发动机可以有不同的自由度。当发动机高速驱动时,第一电机和第二电机可以停止转动,消除电机的反电动势的影响和扫膛。的危害,节约能源,同时利于系统优化。
[0014] 与现有技术相比,本发明具有以下的有益效果:车辆电驱动变速系统解决了单个电机和变速机构无法顾及的车辆在不同行驶工况下的对电机高功率,高扭矩,和高效率的需求问题。本发明实现了功率分流和变速的目的,进而将实现发动机(在接有发动机的情况下)、电机和动力电池组三者之间的良好的能量匹配和最优控制,进一步减少了车辆的使用成本,降低了燃油消耗率,提高了车辆的动力性能。
附图说明
[0015] 图1为本发明基础方案的结构示意图;
[0016] 图2为本发明优化方案的结构示意图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0018] 如图1所示,本实施例方案包括第一箱体1、第一自动离合器2、第一电机3、第一电机制动器4、第二自动离合器5、第一变速机构6、第三自动离合器7、第二箱体8、第二电机 9、第二电机制动器10、第四自动离合器11、第二变速机12,第一自动离合器2和第三自动离合器7的输出轴分别穿过第一电机3和第二电机9,然后与第一变速机构6和第二变速机构 12的动力输出齿轮同轴固定连接,第一电机3和第二电机9的输出分别经第二自动离合器 5和第四自动离合器11后与第一变速机构6和第二变速机构12的输入齿轮连接,第一电机制动器4和第二电机制动器10分别设置在第一电机3和第二电机9转子与各自箱体之间, 第一电机制动器4和第二电机制动器10分别与第一箱体1和第二箱体8固定连接,第一自动离合器2的输出轴是第三自动离合器7的输入轴。所述第一自动离合器2输入轴外接动力,外接动力靠第一自动离合器2传入,整个电驱动变速系统的动力由第三自动离合器7的输出轴传出,所述第三自动离合器7的输出轴与车辆的后桥或驱动部件连接。所述第一电机3和第二电机9通过电缆连接电机控制器和为其提供能量的动力电池组。
[0019] 本实施例的车辆电驱动变速系统在车辆的不同行驶工况下的工作原理如下:
[0020] 1、起步或低速运行工况
[0021] 该工况下只有第四自动离合器11接合,整个车辆动力系统相当于工作在纯电动行驶模式,由动力电池组通过电机控制器向第二电机9提供能量。通过第二变速机构12的作用,第三自动离合器7输出轴的扭矩可以非常大,从而实现车辆快速起步的功能。在低速运行时整车的燃油消耗低,效率高。
[0022] 2、加速或爬坡工况
[0023] 该工况下驱动系统的扭矩需求非常大,第二自动离合器5、第三自动离合器7和第四自动离合器11接合,第一电机3和第二电机9共同驱动车辆运行;若接有发动机,则第一自动离合器2也接合,发动机和第一电机3以及第二电机9共同驱动车辆运行。其中第一电机3和第二电机9都由动力电池组提供能量。
[0024] 3、高速运行工况
[0025] 该工况下驱动系统的功率需求非常大,第二自动离合器5、第三自动离合器7和第四自动离合器11接合,第一电机3和第二电机9共同驱动车辆运行;若接有发动机,则第一自动离合器2也接合,发动机和第一电机3以及第二电机9共同驱动车辆运行。其中第一电机3和第二电机9都由动力电池组提供能量。也可以只接合第一自动离合器2和第三自动离合器7,由发动机单独驱动车辆运行。
[0026] 4、勻速运行工况
[0027] 该工况下驱动系统的扭矩需求不大,可以只接合第四自动离合器11,由第二电机 9单独驱动车辆运行;若接有发动机,也可以只接合第一自动离合器2和第三自动离合器7, 由发动机单独驱动车辆运行;当动力电池组SOC的较低时,将第二自动离合器5也接合,发动机驱动第一电机3发电,给动力电池组补充能量。
[0028] 5、制动运行工况
[0029] 该工况下第二自动离合器5、第三自动离合器7和第四自动离合器11接合,则第一电机3和第二电机7都可以参与制动,可以提高制动效率和能量回馈效率。
[0030] 综上所述,本发明的车辆电驱动变速系统与现有的带变速系统的齿轮耦合方式传动结构驱动系统相比,整体结构简单紧凑,可靠性高,同时解决了单个电机和变速机构无法顾及的车辆在不同行驶工况下的对电机高功率,高扭矩,和高效率的需求问题,使得第一电机、第二电机和发动机(在接有发动机的情况下)都工作在高效率区,提高了整个驱动系统的效率。
[0031] 如图2所示,为实施例的优化方案。所述第一变速机构6为第一行星齿轮机构13, 所述第二变速机构12为第二行星齿轮机构14。在本方案中第一自动离合器2和第三自动离合器7的输出轴分别穿过第一电机3和第二电机9,然后与第一行星齿轮机构13和第二行星齿轮机构14的外齿圈连接;第一电机3和第二电机9的输出分别经第二自动离合器5 和第四自动离合器11作用后与第一行星齿轮机构13和第二行星齿轮机构14的太阳轮连接;其他的部件连接以及驱动系统在车辆的不同行驶工况下的工作原理与基础方案的工作原理基本相同,不再赘述。
[0032] 行星齿轮机构的特点是结构紧凑、传动比大、承载能力大、传动平稳及传动效率高。行星齿轮机构的应用使得整个驱动系统的功率分流、功率匹配和变速功能更加完善。

Claims (5)

1. 一种车辆电驱动变速系统,其特征在于,包括:第一箱体、第一自动离合器、第一电机、第一电机制动器、第二自动离合器、第一变速机构、第三自动离合器、第二箱体、第二电机、第二电机制动器、第四自动离合器、第二变速机构,第一自动离合器和第三自动离合器的输出轴分别穿过第一电机和第二电机,然后与第一变速机构和第二变速机构的动力输出齿轮同轴固定连接,第一电机和第二电机的输出分别经第二自动离合器和第四自动离合器后与第一变速机构和第二变速机构的输入齿轮连接,第一电机制动器和第二电机制动器分别设置在第一电机和第二电机转子与各自箱体之间,第一电机制动器和第二电机制动器分别与第一箱体和第二箱体固定连接,第一自动离合器的输出轴是第三自动离合器的输入轴ο
2.根据权利要求1所述的车辆电驱动变速系统,其特征是,所述第一自动离合器输入轴外接动力。
3.根据权利要求1所述的车辆电驱动变速系统,其特征是,所述第三自动离合器的输出轴与车辆的后桥或驱动部件连接。
4.根据权利要求1所述的车辆电驱动变速系统,其特征是,所述第一电机和第二电机通过电缆连接电机控制器和为其提供能量的动力电池组。
5.根据权利要求1所述的车辆电驱动变速系统,其特征是,所述第一变速机构为第一行星齿轮机构,所述第二变速机构为第二行星齿轮机构。
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