CN101638050B - 一种混合动力变速箱电机一体化集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车动力装置，是一种混合动力变速箱电机一体化集成装置，针对解决现有同类装置体积较大、装配较难的技术问题而设计的。其设计要点在于所述机壳与变速箱壳连为一体，机壳与变速箱壳配合后形成的腔室内装设电机定子、电机转子、驱动轴和轴承；电机转子套设于机壳限位座上，限位座的内壁设有旋变定子；所述电机转子连接旋变转子，旋变转子套于轴承座上，旋变转子与旋变定子配合构成传感装置，该传感装置与电机温度传感器、混合动力控制器、ISG电机、动力电池构成回路；所述驱动轴一端通过内花键连接变速齿轮，另一端通过外花键连接离合器。本发明结构较为新颖，装配较为容易，为混合动力汽车早日批量生产提供了条件。

Description

一种混合动力变速箱电机一体化集成装置
技术领域
本发明涉及汽车动力装置，是一种混合动力变速箱电机一体化集成装置。
背景技术
通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料(汽油、柴油等)和电能的混合。混合动力现主要运用于汽车行业，混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更低。而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。
如中国专利文献刊载的专利号ZL200720057054.7，授权公告日2008年8月27日，实用新型名称为“混合动力系统”，该实用新型涉及混合动力系统，包括发动机、电动机、发电机、控制总成、电池组、加速器，控制总成的CPU通过线束连接到发动机、电动机、发电机、电池组、加速器，并对这些部件的运行情况进行监控和分析，作出相应指令控制发动机、发电机、电动机处于较高效率的运行状态；控制总成通过CPU对发动机、发电机和电动机动力势能原件实施监控，控制回收有用势能。该实用新型通过CPU对各分立动力原件及其实际动力需要进行监控，发出指令控制各部件进入不同的工作状态，使得整个混合动力系统达到高效、快捷、操作方便的效果，在满足动力输出要求和达到排放标准的基础上，提高混合动力系统的经济性和实用性。
又如中国专利文献刊载的公开号CN101143560A，公开日2008年3月19日，发明名称为“车辆的混合动力装置”，该车辆的混合动力装置，具有第一电动发电机、动力分配机构以及第二电动发电机。第一电动发电机主要作用为一个发电机。动力分配机构将发动机产生的动力分配成供给第一电动发电机的动力和供给驱动车轮的动力。第二电动发电机的外径比第一电动发电机的外径小，并位于与发动机相对的第一电动发电机一侧。第二电动发电机主要作用为电动机，并产生动力，对驱动车轮进行辅助驱动。这种动力与发动机输出的动力有所不同。另外，在该驱动装置中，具有一个减速机构，该减速机构布置于与发动机相对的第二电动发电机一侧，其外径比第二电动发电机的外径小，用于减小第二电动发电机的转速。
再如中国专利文献刊载的公开号CN1751909A，公开日2006年3月29日，名称为“并联式混合动力汽车用电机”，该发明涉及汽车动力领域的并联式混合动力汽车用ISG电机，是针对公知的汽车发动机效率尚未充分利用和尾气排放仍需降低而设计的。新设计的该混合动力包括发动机、变速齿轮箱、动力电瓶，其要点是发动机联接ISG电机，ISG电机联接变速齿轮箱、混合动力汽车控制器、联接ISG电机出线盒、动力电瓶。所述的ISG电机的转子轴与转子飞轮连为一体。ISG电机既作电动机，将由储能装置提供的电能转换为用于驱动车轮的机械能，同时ISG电机又作发电机将刹车和减速的机械能转换为电能给动力储能装置进行充电，主要用于并联式混合动力汽车。解决了汽车发动机效率尚未充分利用和尾气排放仍需降低的技术问题。
上述三种专利体积较大，装配较为复杂，所以在结构方面有待进一步改进。
发明内容
为克服上述的不足，本发明的目的是向本领域提供一种混合动力变速箱电机一体化集成装置，使其解决现有同类装置体积较大、装配较为复杂的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种混合动力变速箱电机一体化集成装置，该装置包括ISG电机、机壳、变速箱壳、变速齿轮、驱动轴、轴承和接线盒，ISG电机包括电机转子和电机定子，与所述装置连接的外部机构有发动机、离合器、动力电池、混合动力控制器，所述发动机连接到所述离合器，所述离合器经所述驱动轴连接到所述电机转子，混合动力控制器与ISG电机、动力电池构成控制回路；其设计要点是：
所述机壳与变速箱壳连为一体，机壳与变速箱壳配合后形成一个腔室，腔室内装设电机定子、电机转子、驱动轴和轴承，电机定子固定于腔室的圆周内壁上，电机转子固定连接驱动轴，驱动轴通过轴承定位于腔室中心位置，轴承固定于机壳的轴承座内。将机壳与变速箱直接连为一体，省去了装配的麻烦，而且缩小了体积。电机定子、电机转子、驱动轴和轴承直接装设于所述腔室内，结构较为紧凑。
所述机壳设有限位座，电机转子即套设于与限位座上，所述轴承座置于限位座内，限位座的内壁设有旋变定子；所述电机转子连接旋变转子，旋变转子套设于轴承座上，旋变转子与旋变定子配合构成传感装置，该传感装置与电机温度传感器、混合动力控制器、ISG电机、动力电池构成回路。所述限位座和轴承座分别对电机转子和旋变转子起到定位作用，使得电机转子和旋变转子在旋转时较为可靠，安全性高。所述旋变转子和旋变定子配合构成传感装置，该传感装置连接混合动力控制器是对ISG电机的工作状态进行实时监测，工作状态包括ISG电机的转速。
所述驱动轴一端通过内花键连接变速齿轮，另一端通过外花键连接离合器。所述驱动轴内花键一端连接变速齿轮即驱动轴轴孔通过花键连接变速齿轮的轴；所述外花键一端连接离合器，即驱动轴的轴通过花键连接离合器的轴孔。
所述的旋变转子与电机转子同步旋转。同步旋转保证所述传感装置监测的准确性。
所述机壳与变速箱壳通过加热套合形成上述腔室，所述电机定子通过加热套合连接到上述腔室的圆周内壁，所述旋变定子通过加热套合连接到所述机壳的限位座。
所述的ISG电机为电动机或发电机。当ISG为电动机时，辅助发动机实现汽车的运动；当ISG为电动机时为动力电池充电。
所述的驱动轴不仅为ISG电机的电机轴，也是离合器与变速齿轮之间的传动轴。驱动轴实现一轴多用，简化了传动结构。
所述的混合动力控制器是动力电池和ISG电机之间电流交换的控制器。混合动力控制器通过相应的传感信号实现ISG电机在电动机和发电机之间的状态转变。
本发明结构较为新颖，装配较为简单，将电机与变速箱结合的设计实现汽车公司直接使用标准化混合动力变速箱来开发混合动力汽车，为混合动力汽车批量生产提供较为理想的配套件。
附图说明
图1是本发明的混合动力部件方框图。
图2是本发明的内部结构剖视图。
图3是本发明的立体结构示意图。
以上附图序号及名称：1、发动机，2、离合器，3、ISG电机，4、变速齿轮、5、混合动力控制器，6、接线盒，7、动力电池，8、电机定子，9、机壳，901、限位座，902、轴承座，10、变速箱壳，11、旋变定子，12、驱动轴，13、电机转子，14、旋变转子，15、轴承。
具体实施方式
现结合附图对本发明的结构、技术指标和工作原理作进一步描述。
一种混合动力变速箱电机一体化装置，该装置包括ISG电机3、机壳9、变速箱壳10、变速齿轮4、驱动轴12、轴承15和接线盒6。所述机壳与变速箱壳通过加热套合为一体，机壳和变速箱壳配合后形成一个腔室，腔室内装设电机转子13、电机定子8、驱动轴、轴承、旋变转子14、旋变定子11，电机转子和旋变转子固定连接驱动轴，且电机转子连接旋变转子。驱动轴连接轴承，轴承固定于机壳的轴承座902内，所述的旋变转子套设于轴承座上。所述的电机定子和旋变定子固定连接机壳，其中电机定子通过加热套合连接于腔室的内壁圆周上，旋变定子通过加热套合连接机壳的限位座901上，电机转子套设于限位座上。所述驱动轴外花键一端连接离合器2，内花键一端连接变速箱壳内的变速齿轮，离合器连接发动机1，变速齿轮输出轴驱动汽车运动。所述的旋变转子和旋变定子配合构成传感装置，该传感装置与电机温度传感器、混合动力控制器5、ISG电机、动力电池7构成回路，其中所述传感装置为ISG电机工作状态监测装置，混合动力控制装置是ISG电机和动力电池之间电流交换的控制器。
本发明经测试已达到的技术指标为：峰值运行功率18KW，额定运行功率13KW，直流电压为144V，最大反电动势350V，最大电流300A，最高运行转速8000rpm，极限运行转速9000rpm，最大力矩120N.M(1300rpm)。
工作原理以ISG电机工作模式为例说明：
1、在车辆起动或节气门全开的加速过程中，发动机和ISG电机(电动机)同时工作，按比例分配要求的功率并驱动车辆。在此时，ISG电机为电动机工作模式，由动力电池提供电源，混合动力控制器控制ISG电机的转速和力矩，驱动汽车。
2、在正常行驶过程中，仅由发动机提供必需的功率以驱动车辆，而ISG电机保持脱离工作的状态，即ISG电机不得电。
3、在减速制动的过程中，ISG电机起发电机的作用，并通过混合动力控制器向动力电池充电。
4、在车辆轻载时，发动机向ISG电机提供一部分功率，ISG电机起发电机的作用，并通过混合动力控制器向动力电池充电。
以上即为ISG电机在汽车不同行驶过程中的工作原理，对ISG电机采用合理的控制方法能够有效的节省油耗，使得汽车的驱动方式更加合理方便。

Claims (6)

1.一种混合动力变速箱电机一体化集成装置，该装置包括ISG电机(3)、机壳(9)、变速箱壳(10)、变速齿轮(4)、驱动轴(12)、轴承(15)和接线盒(6)，ISG电机包括电机转子(13)和电机定子(8)，所述装置连接的外部机构有发动机(1)、离合器(2)、动力电池(7)、混合动力控制器(5)，所述发动机(1)连接到所述离合器(2)，所述离合器(2)经所述驱动轴(12)连接到所述电机转子(13)，混合动力控制器与ISG电机、动力电池构成控制回路；其特征在于：
所述机壳(9)与变速箱壳(10)连为一体，机壳与变速箱壳配合后形成一个腔室，腔室内装设电机定子(8)、电机转子(13)、驱动轴(12)和轴承(15)，电机定子固定于腔室的圆周内壁上，电机转子固定连接驱动轴，驱动轴通过轴承定位于腔室中心位置，轴承固定于机壳的轴承座(902)内；
所述机壳(9)设有限位座(901)，电机转子(13)套设于与限位座上，所述轴承座(902)置于限位座内，限位座的内壁设有旋变定子(11)；所述电机转子连接旋变转子(14)，旋变转子套设于轴承座(902)上，旋变转子与旋变定子配合构成传感装置，该传感装置与电机温度传感器、混合动力控制器(5)、ISG电机(3)、动力电池(7)构成回路；
所述驱动轴(12)一端通过内花键连接变速齿轮(4)，另一端通过外花键连接离合器(2)。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速箱电机一体化集成装置，其特征在于所述的旋变转子(14)与电机转子(13)同步旋转。
3.根据权利要求1所述的混合动力变速箱电机一体化集成装置，其特征在于所述机壳(9)与变速箱壳(10)通过加热套合形成上述腔室，所述电机定子(8)通过加热套合连接到上述腔室的圆周内壁，所述旋变定子(11)通过加热套合连接到所述机壳(9)的限位座(901)。
4.根据权利要求1所述的混合动力变速箱电机一体化集成装置，其特征在于所述的ISG电机(3)为电动机或发电机。
5.根据权利要求1所述的混合动力变速箱电机一体化集成装置，其特征在于所述的驱动轴(12)不仅为ISG电机(3)的电机轴，也是离合器(2)与变速齿轮(4)之间的传动轴。
6.根据权利要求1所述的混合动力变速箱电机一体化集成装置，其特征在于所述的混合动力控制器(5)是动力电池(7)和ISG电机(3)之间电流交换的控制器。
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