CN102092307B

CN102092307B - 用于纯电动汽车的cvt传动调节系统

Info

Publication number: CN102092307B
Application number: CN2011100217645A
Authority: CN
Inventors: 胡明辉; 秦大同; 谢红军; 王斐; 徐少芝
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: CN102092307A

Abstract

本发明公开了一种用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，包括整车控制器（1）、蓄电池子系统（2）、电机子系统（3）、CVT控制子系统（4）和差速传动子系统，蓄电池子系统包括蓄电池（21）、电池管理模块（22）和DC/DC转换模块（23），电机子系统（3）包括电机控制器（31）和电机（32），CVT速比调节子系统（4）包括CVT模块（41）、液压动力装置（42）和液压动力装置控制器（43），所述差速传动子系统（5）包括差速器（51），本发明作为对传统纯电动汽车传动系统设计的改进，通过一种新的设计理念，合理解决的了纯电动汽车的变速变矩问题，提高整车换档平顺性及舒适性，同时提高了电池能量效率以及电动机和CVT的工作效率。

Description

用于纯电动汽车的CVT传动调节系统

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种在纯电动汽车上采用无级自动变速器的动力传动系统。

背景技术

在公知常识中认为，电动机的工作范围非常宽，电动机的特性是在低速时恒扭矩和高速时恒功率，因此电动机的特性非常适合于车辆。虽是如此，但车辆在起步和爬坡时需要很大的扭矩，而且要保证车辆对高速的需求，同时提高整车的效率。

无级自动变速器（英文全称Continuously Variable Transmission，简称CVT）是汽车传动领域的一项重要发明，它主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。与普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速。由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与动力源工况的最佳匹配，提高整车的能量利用率，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。无级变速箱轿车一样有自己的档位，停车档P、倒车档R、空档N、前进档D等，只是汽车前进自动换档时十分平稳，没有突跳的感觉。

在调节电动机工作点方面，无级自动变速器（CVT）可以使电动机甚至整个动力传动系统运行在最佳效率区域，确保电机驱动时消耗电能更少，再生制动时回收电能更多，延长了电动汽车的续驶历程。在结构设计方面，对于电动机低速大转矩的特性而言，选配CVT的电动汽车可无需加装液力变矩器，且可借用电动汽车的强大车载电源系统，实现CVT液压油泵的电气化驱动，进一步延长了电动汽车的续驶历程。另外，在自动换挡控制方面，由于无级自动变速器纯电动系统没有离合器，避免了有级自动变速自动换挡过程中换挡操纵机构与离合器操纵机构的耦合控制，提高整车换档平顺性及舒适性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，该系统通过对现有的CVT布局进行改进，通过提高电动机、无级自动变速器和蓄电池效率，以达到提高整车工作效率、延长纯电动汽车续驶里程的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该用于纯电动汽车的CVT传动调节系统包括整车控制器、蓄电池子系统、电机子系统、CVT控制子系统和差速传动子系统；

所述蓄电池子系统包括蓄电池、电池管理模块和DC/DC转换模块，所述电池管理模块用于实时监测蓄电池状态，并根据整车控制器发出的控制指令对蓄电池进行控制；所述DC/DC转换模块与蓄电池的电源输出端相联接，通过整车控制器进行控制，用于向系统中的控制电路提供驱动电源；

所述电机子系统包括电机控制器和电机，所述电机控制器用于联接蓄电池，通过接收整车控制器发出的控制指令，控制电机的运行状态；

所述CVT速比调节子系统包括CVT模块、液压动力装置和液压动力装置控制器，所述CVT模块与电机的输出轴传动连接，所述液压动力装置控制器通过接收整车控制器发出的控制指令，控制液压动力装置的运行状态，所述液压动力装置用于驱动CVT模块内部的液压装置，调节CVT模块的速比；

所述差速传动子系统包括差速器，所述差速器与CVT模块传动连接，用于分配左右驱动轮的转速和扭矩，并将动力传递至汽车的左右半轴。

进一步，所述整车控制器通过CAN总线组成的总线型拓扑结构，与电池管理模块、DC/DC转换模块、电机控制器和电动泵控制器实现控制联接和数据传输；

进一步，所述电机与CVT模块通过花键相连，所述CVT模块与差速器通过齿轮相连；

进一步，所述电机为交流电机；

进一步，所述电机控制器将蓄电池的高压直流电转换为四相高压交流电，作为交流电机的输入电源；

进一步，所述液压动力装置为电动泵。

本发明的有益效果是：

1．本发明作为对传统纯电动汽车传动系统设计的改进，通过一种新的设计理念，合理解决的了纯电动汽车的变速变矩问题，提高整车换档平顺性及舒适性，同时提高了电池能量效率以及电动机和CVT的工作效率；

2．本发明设计的CVT速比调节系统是独立于纯电动汽车的传动系统，可以独立控制CVT的调节系统，更好、更充分地体现CVT速比调节功能，有效地提高了电机效率；

3．由于整车效率提高，本发明能增加纯电动汽车的续驶里程，相应地达到节能环保的目的。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的总体架构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1为本发明的总体架构图，如图1所示，按其在系统中的作用，所述系统包括了整车控制器1、蓄电池子系统2、电机子系统3、CVT控制子系统4和差速传动子系统5；

其中，蓄电池子系统包括蓄电池21、电池管理模块22和DC/DC转换模块23，电池管理模块22用于实时监测蓄电池状态，并根据整车控制器发出的控制指令对蓄电池21进行控制；DC/DC转换模块23与蓄电池21的电源输出端相联接，通过整车控制器1进行控制，用于向系统中的控制电路提供驱动电源；

电机子系统3包括电机控制器31和电机32，电机控制器31用于联接蓄电池，通过接收整车控制器1发出的控制指令，控制电机32的运行状态；

CVT速比调节子系统4包括CVT模块41、液压动力装置42和液压动力装置控制器43，CVT模块41与电机32的输出轴传动连接，液压动力装置控制器43通过接收整车控制器1发出的控制指令，控制液压动力装置42的运行状态，液压动力装置42用于驱动CVT模块41内部的液压装置，调节CVT模块的速比；

差速传动子系统5包括差速器51，差速器51与CVT模块41传动连接，将动力传递至汽车的左右半轴，用于分配左右驱动轮的转速和扭矩。

另外，图一中的粗线为用于提供传动电源的高压电源线，细线为用于控制驱动电源的低压电源线，箭头线表示控制联接和数据传输。

本实施例中，蓄电池21为直流电压源，为纯电动汽车提供能量，电机32为交流电机，在驱动模式下，电机32为电动机，把蓄电池21提供的电能转化为机械能，为纯电动汽车提供驱动力；在再生制动模式下，电机32为发电机，把机械能转化为电能，储存到蓄电池21中，以提高能量的利用率，延长纯电动汽车的续驶里程，DC/DC转换模块 23的输入端高压直流电，与蓄电池21联接，DC/DC转换模块 23的输出端为低压直流电，为整车控制器1、电池管理模块22、电机控制器31、液压动力装置控制器43提供电源，由于本实施例中的液压动力装置42采用电动泵，因此该电动泵也通过与DC/DC转换模块 23的连接实现供能。

CVT模块41通过花键与电机32联接，实现变速变矩，使电机32和整车更适应驱动工况的变化和再生制动工况的变化，CVT模块41的速比可以连续变化，所以，通过调节CVT模块41的速比，一方面可以减少换挡时动力的中断，另一方面可以使得电机32工作最佳区域，进一步提高能量的利用率，同时延长纯电动汽车的续驶里程。

由CVT模块41内部的液压装置、液压动力装置和液压动力装置控制器43组成的液压驱动系统独立于纯电动传动系统，通过液压驱动系统来驱动CVT模块41内部的液压装置，调节CVT模块41的速比，满足提高电机效率的需求；差速器51与CVT模块41采用齿轮联接，差速器51将动力传给电动汽车的左右半轴6，分配左右驱动轮的转速和扭矩。

本实施例中，可以将整车控制器1认为是第一层控制系统，电池管理模块22、电机控制器31、液压动力装置控制器43为第二层控制系统，通过CAN总线组成总线型拓扑结构进行控制联接和数据传输，电池管理模块22实时监测蓄电池21的温度、电压和电流，并根据整车控制器1的控制指令进行控制管理，在驱动工况下，电机控制器31控制电机32为电动机，为整车提供驱动力，在再生制动工况下，电机控制器31控制所述电机32为发电机，将制动能量转换为电能，储存在蓄电池21中。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，其特征在于：所述系统包括整车控制器（1）、蓄电池子系统（2）、电机子系统（3）、CVT速比调节子系统（4）和差速传动子系统（5）；

所述蓄电池子系统包括蓄电池（21）、电池管理模块（22）和DC/DC转换模块（23），所述电池管理模块（22）用于实时监测蓄电池状态，并根据整车控制器发出的控制指令对蓄电池（21）进行控制；所述DC/DC转换模块（23）与蓄电池（21）的电源输出端相联接，通过整车控制器（1）进行控制，用于向系统中的控制电路提供驱动电源；

所述电机子系统（3）包括电机控制器（31）和电机（32），所述电机控制器（31）用于联接蓄电池，通过接收整车控制器（1）发出的控制指令，控制电机（32）的运行状态；

所述CVT速比调节子系统（4）包括CVT模块（41）、液压动力装置（42）和液压动力装置控制器（43），所述CVT模块（41）与电机（32）的输出轴传动连接，所述液压动力装置控制器（43）通过接收整车控制器（1）发出的控制指令，控制液压动力装置（42）的运行状态，所述液压动力装置（42）用于驱动CVT模块（41）内部的液压装置，调节CVT模块的速比；

所述差速传动子系统（5）包括差速器（51），所述差速器（51）与CVT模块（41）传动连接，将动力传递至汽车的左右半轴，用于分配左右驱动轮的转速和扭矩；

所述系统包括驱动模式和再生制动模式，在驱动模式下，电机（32）为电动机，把蓄电池（21）提供的电能转化为机械能，为纯电动汽车提供驱动力；在再生制动模式下，电机（32）为发电机，把机械能转化为电能，储存到蓄电池（21）中。

2.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，其特征在于：所述整车控制器（1）通过CAN总线组成的总线型拓扑结构，与电池管理模块（22）、DC/DC转换模块（23）、电机控制器（31）和液压动力装置控制器（43）实现控制联接和数据传输。

3.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，其特征在于：所述电机（32）与CVT模块（41）通过花键相连，所述CVT模块（41）与差速器（51）通过齿轮相连。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，其特征在于：所述电机（32）为交流电机。

5.根据权利要求4所述的用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，其特征在于：所述电机控制器（31）将蓄电池（21）的高压直流电转换为四相高压交流电，作为电机（32）的输入电源。

6.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的CVT传动调节系统，其特征在于：所述液压动力装置（42）为电动泵。