CN101875305B - 电动汽车电机自动变速驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明电动汽车电机自动变速驱动装置。属于电动汽车电机和变速箱技术领域。主要是解决现有电动汽车因电机与变速箱不是整体化而存在轴向占用空间大、重量大、成本高的问题。它的主要特征是车用电机与变速箱共用端盖；车用电机输出轴为变速箱输入轴；变速箱采用凹型壳体，并直接固定在车用电机输出端的电机壳体上；凹型壳体上设有三个定位传感器；变速箱第三轴及输出轴上安装有编码器；变速箱上装有两个气缸，第三轴上装有两组双联内花键齿轮；车用电机后端盖侧设有由轴套、分离叉、拨杆、分离臂、分离轴承座构成的驱动离合装置。本发明具有占用轴向空间小、重量轻、多档变速的特点，主要用于电动汽车电机自动变速驱动装置。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车电机和变速箱技术领域。具体涉及一种将电动汽车电机与变速箱整体设计并具有2-4个前进档的电动汽车电机自动变速驱动装置。
背景技术
混合动力汽车动力传动部分包括内燃发动机、驱动联接和离合装置、电机、离合器和变速箱，驱动联接和离合装置由突缘法兰、离合器、轴套、分离叉、拨杆、分离臂、分离轴承座、气缸、飞轮毂、飞轮构成。混合动力汽车的动力传动部分中的电机、离合器和变速箱是相互独立的部件，因而在汽车上相互连接后，存在以下不足之处：一是因其之间均有端盖而增加轴向空间，使电机加长，相应增加了汽车重量，同时使电机轴同心度不够好、刚性不够好、转动惯量相对较大、振动相对较大；二是未省略离合器，不能使轴向空间进一步减小，重量进一步减轻，成本进一步降低；三是变速箱中的同步器未省略，不能使变速箱的重量进一步减轻，成本进一步降低。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种结构简单、并具有2-4个前进档的电动汽车电机自动变速驱动装置。
本发明的技术解决方案是：一种电动汽车电机自动变速驱动装置，包括车用电机和变速箱，其特征是：所述的车用电机输出轴为变速箱输入轴；变速箱采用凹型壳体，并直接固定在车用电机输出端的电机壳体上，共用端盖；凹型壳体上设有三个定位传感器；变速箱采用平行轴式齿轮变速箱，并在第三轴上安装有编码器；变速箱输出轴上安装有编码器；变速箱上装有两个气缸，变速箱第三轴上装有两组双联内花键齿轮，该两个气缸分别通过拨叉与两组双联内花键齿轮对应连接；车用电机后端盖侧设有由轴套、分离叉、拨杆、分离臂、分离轴承座构成的驱动离合装置。
本发明的技术解决方案中所述的车用电机后端盖侧设有由轴套、分离叉、拨杆、分离臂、分离轴承座构成的驱动离合装置。
本发明的技术解决方案中所述的车用电机驱动离合装置联接有内燃发动机或者车用电机及内燃发动机。
本发明的技术解决方案中所述的车用电机为车用变频调速三相交流异步电机。
本发明的技术解决方案中所述的车用电机为车用变频调速三相交流永磁同步电机。
本发明的技术解决方案中所述的车用电机机座内设有冷却水道及进、出水口。
本发明由于采用平行轴式齿轮变速箱，并与车用电机共用同一端盖，变速箱采用凹型壳体，直接固定在车用电机上，不仅省去了变速箱相邻的一个端盖，而且省去了离合器，相应缩短了轴的长度，减少了轴向空间，也减轻了重量，降低了成本。由于变速箱中无需同步器，因而相应减轻了重量，降低了成本。由于变速箱凹型壳体上设有三个定位传感器，分别与空档及输出轴、第三轴变位齿轮位置对应，在第三轴及输出轴上分别安装有编码器，在变速箱上装有两个气缸，变速箱第三轴上装有两组双联内花键齿轮，该两个气缸分别通过拨叉与两组双联内花键齿轮对应连接，因而可实现多档变速。本发明实施后，电机借助变速箱输出，具有耦合变速的特点，实现起动转矩大、电流小，起到较好地保护电池的作用。本发明仅由车用电机和变速箱构成的动力传动装置可适用于纯电动汽车；由内燃发动机、驱动联接和离合装置、电机、离合器和变速箱构成的动力传动装置可适用于混合动力电动汽车。由于在电机上设有冷却水道，可使其散热效果更好，因而可使整个电机的体积设计得更小一些。本发明具有占用轴向空间小、重量轻、同心度好、刚性好、转动惯量小、振动小、起动转矩大、电流小的特点。
发明的有益效果是：
1、交流感应电机(或永磁交流电机)的电机轴(即输出轴)与齿轮式变速器的输入轴为同一轴，电机输出端的电机壳体直接与齿轮式变速器的变速器机体固定连接，电动机与变速器的机械零部件高度集成，成为结构紧凑的整体，具有机械结构简单的特点。
2、本发明去掉了电机与齿轮式变速器之间的离合器，取消了传统变速器中的同步器，采用啮合套式换档结构，利用交流感应电机(或交流永磁电机)的精确快速调速功能，实现换档过程中的待啮合齿轮等转速、同相位控制，利用气压(或液压)操纵机构完成换档，实现系统的自动控制，本发明具有响应快速、控制精确、换档平顺的特点。
3、利用编码器的输出特性和齿轮特点准确安装定位，从而获得编码器嵌套轴的相位。两个转速编码器分别实时测量电机和变速器第二轴转速和相位并反馈信号，并通过各档速比计算得到待啮合结合齿圈的转速和相位，变速器档位位置传感器实时反映变速器拨叉位置并反馈档位信号。电机在系统控制器和电机控制器作用下跟踪变速器第二轴转速和相位，快速、高精度的调节第一轴和中间轴转速，使变速器待啮合的结合齿圈和结合套的转速同步，并且相位满足要求。该系统利用电机的快速响应、高精度调速特性，转速编码器和档位位置传感器的信号反馈，根据变速器第二轴转速主动调节变速器第一轴和中间轴转速和相位，使变速器待啮合的结合齿圈和结合套等速同相，然后通过气动执行机构完成变速器的自动换档。
4、换档过程中，电机必须在不同档位下按照一定的空载最优转矩工作，保证结合转速稳定，实现换档过程平顺、无冲击，电机在不同档位下的密集型最优转矩根据系统转动惯量、机油温度、液面高度、转速确定。本发明采用控制系统实现换档过程平顺、无冲击。
本发明主要用于电动汽车电机自动变速驱动装置。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的B向结构示意图；
图3是图1的A-A剖视图；
图4是图1中变速箱体的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示。车用电机5为汽车用变频调速电机，可以是三相交流永磁同步电机，也可采用三相交流异步电机，如为YCVF系列汽车用变频调速三相交流异步或永磁同步牵引电机。变速箱4为多档平行轴式齿轮变速箱。变速箱4采用凹型壳体11，靠车用电机5前端盖10相邻处无端盖，通过其边缘直接固定在车用电机5前端盖10上。车用电机5与变速箱4之间省去了离合器。变速箱4上设有两个汽缸12，推动拔叉，换档用。车用电机5输出轴为变速箱4输入轴。变速箱4第三轴3上设有两组双联内花键齿轮30、32，分别与变速箱4输出轴33上的一组双联内花键齿轮配合实现多档变速。两个汽缸12分别通过拨叉31、34与变速箱4第三轴3上两组双联内花键齿轮30、32对应连接，通过分别推动拨叉31、34实现多档的换档。两个编码器2、21分别安装在变速箱4第三轴3和输出轴33上，同时测第三轴3及传动轴过来转速。电机转速要达到第三轴3、输入轴29同速同相位时换档，传动轴过来转速同速同相位变速，两个编码器2、21对增加档位，可提高闭环控制测转速的准确性。变速箱4凹型壳体11上设有三个定位传感器22，定位传感器22由行程开关构成，分别与空档、及输出轴33、第三轴3上变速齿轮位置对应，中间的定位传感器设置在空档位置，左边的定位传感器与输出轴33齿轮位置对应，右边的定位传感器与第三轴齿轮位置对应，这样，换档时是否到位，空档位置换档，反馈信号给控制器推动气缸进行变速。突缘法兰1固定在变速箱4的花键轴输出上，与汽车传动轴的突缘叉联接。车用电机5上设有冷却水道8及进、出水口7、9，水箱中的水从进水口9进入水道，从出水口7流出，然后流回水箱。编码器2装于变速箱4的第三轴3上，用于测变速箱4第三轴3及汽车速度，将信号传给变频控制器，进行闭环控制。驱动离合装置由轴套17、分离叉、拨杆14、分离臂19、分离轴承座15、气缸20、混合动力发动机离合器23、发动机曲轴25、发动机飞轮壳26、发动机飞轮24构成。后端盖13除封闭电机外，其外侧还形成腔体，内装轴套17、分离叉、分离轴承座15、拨杆14、分离臂19，为部分驱动离合装置。这样，当在发动机或与发动机联接的车用电机上设置由离合器、发动机曲轴25和发动机飞轮24构成的另外部分驱动离合装置后，就可用作混合动力电动汽车的机电耦合动力传动装置。分离臂19与设置在车用电机5上的气缸20联接。轴套17套装在车用电机轴上，并固定在车用电机后端盖13上。分离轴承座15套在轴套17上。拨杆14固定在车用电机5后端盖13上，拨杆14与分离臂19连接。车用电机5、驱动离合装置及与之联接的发动机或者带有车用电机的发动机均为现有技术。
当汽车起步时，用低速档起步，转矩大，使汽车起步平滑，电机电流小，对电池冲击小；当车速达到一定速度后，靠电机变频控制器调整转速达到从动轴同步后变速，汽缸推动拔叉自动变速为高速档，使汽车加速。反之减速时，增大动力转矩，也是靠电机控制器调整转速达到从动轴同步变速，汽缸推动拔叉变低速档，使汽车减速。
Claims (5)
1.一种电动汽车电机自动变速驱动装置，包括车用电机(5)和变速箱(4)，其特征是：所述的车用电机(5)输出轴为变速箱(4)输入轴(29)；变速箱(4)采用凹型壳体(11)，并直接固定在车用电机(5)输出端的电机壳体上，与车用电机（5）共用前端盖（10）；凹型壳体(11)上设有三个定位传感器(22)；变速箱(4)采用平行轴式齿轮变速箱，并在变速箱第三轴(3)上安装有编码器(2)；变速箱(4)输出轴(33)上安装有编码器(21)；变速箱(4)上装有两个气缸(12)，变速箱第三轴(3)上装有两组双联内花键齿轮(30、32)，该两个气缸(12)分别通过拨叉(31、34)与两组双联内花键齿轮(30、32)对应连接；车用电机(5)后端盖（13）侧设有由轴套(17)、分离叉、拨杆(14)、分离臂(19)、分离轴承座(15)构成的驱动离合装置。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机自动变速驱动装置，其特征是：所述的车用电机(5)驱动离合装置联接有内燃发动机或者车用电机及内燃发动机。
3.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车电机自动变速驱动装置，其特征是：所述的车用电机(5)为车用变频调速三相交流异步电机。
4.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车电机自动变速驱动装置，其特征是：所述的车用电机为车用变频调速三相交流永磁同步电机。
5.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车电机自动变速驱动装置，其特征是：所述的车用电机(5)机座内设有冷却水道(8)及进、出水口(9、7)。
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