CN102490597B - 电动汽车自动变速动力总成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车自动变速动力总成系统。它包括电动机、自动变速器、减速器、差速器、1号轴、轴承。它主要解决现有电动汽车动力总成系统主要是将电机、减速器和差速器集成为一体,而没有自动变速装置。因电动汽车在启动和爬坡等工况下运行时需要低速大扭矩,在没有自动变速器的情况下,这种动力总成装置只能依靠电子调速来实现,对电动汽车电池的冲击较大而影响电池的寿命,而且还白白浪费了宝贵的蓄电池能源等技术问题,本发明采用将电动机、自动变速器、固定速比行星减速器和差速器集成为一体的方式,将电动机的能量传送到驱动轮上。可解决减轻整套动力总成质量、提高电机输出扭矩、降低能量消耗和减小对控制器元器件的要求。

Description

电动汽车自动变速动力总成系统
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车驱动装置技术领域,特别是一种电动汽车自动变速动力总成系统。
背景技术
[0002] 电动汽车指全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车。电动汽车由动力装置、底盘、车身和电器设备等4个部分组成。动力装置由动力电池和能量管理系统、电力驱动系统及控制系统组成。电力驱动系统的功用是在驾驶员的控制下(加速和制动踏板等),高效率地将蓄电池(燃料电池或发电机等)的能量转化为车轮的动能,或者将车轮上的动能反馈到蓄电池中。它一般都包括控制元件、电动机和传动系统(如变速器等)。为了获得期望的爬坡能力和最高车速,电动汽车驱动用电动机匹配单速或多速变速器(根据电动机的性能及转速范围)。
[0003] 电动汽车的电力驱动方式一般有电动轮驱动和电动机中央驱动。电动轮驱动是在现阶段未能突破的关键技术支持下才能实现:一是高功率密度交流电动机的出现。这种电机转速达12000r/min以上,体积小,质量轻,比质量小于lKg/kW ;二是高效宽频带逆变变频调速技术的发展。逆变器的效率大于97%,电机的效率大于90% ;三是电子差速器的出现。电动机中央驱动是由电动机、固定速比减速器、差速器等组成,也可将这三个部件集成一体,用两根半轴连接驱动轮。在这种驱动系统中,由于将电动机和机械传动集成为一体,可以减小机械传动装置的体积和质量,所以带中央驱动是电动汽车动力总成设计的主要选择。
[0004] 带自动变速机构动力总成中央驱动可以在同等条件下,增大输出扭矩或是减小电流。所以带自动变速的动力总成系统是电动汽车选配动力总成时的第一选择。
[0005]目前市面上涉及动力总成系统主要是将电机、减速器和差速器集成为一体,而没有自动变速装置。因电动汽车在启动和爬坡等工况下运行时需要低速大扭矩,在没有自动变速器的情况下,这种动力总成装置只能依靠电子调速来实现,对电动汽车电池的冲击较大而影响电池的寿命,而且还白白浪费了宝贵的蓄电池能源。另外由于电流较大,从而对控制器电子元器件的要求也较高。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种电动汽车自动变速动力总成系统,它主要解决现有电动汽车动力总成系统主要是将电机、减速器和差速器集成为一体,而没有自动变速装置。因电动汽车在启动和爬坡等工况下运行时需要低速大扭矩,在没有自动变速器的情况下,这种动力总成装置只能依靠电子调速来实现,对电动汽车电池的冲击较大而影响电池的寿命,而且还白白浪费了宝贵的蓄电池能源等技术问题,本发明采用将电动机、自动变速器、固定速比行星减速器和差速器集成为一体的方式,将电动机的能量传送到驱动轮上。可解决减轻整套动力总成质量、提高电机输出扭矩、降低能量消耗和减小对控制器元器件的要求。[0007] 为实现上述目的,本发明是这样实现的。
[0008] 一种电动汽车自动变速动力总成系统,它包括电动机、自动变速器、减速器、差速器、I号轴、轴承;其特征在于:该电动机由电动机定子和电动机转子构成,该电动机转子通过机械连接将动力传递至自动变速器的齿圈I上;该自动变速器有低速和高速两个档位,当齿圈I的转速较低时,齿圈I为主动件,行星架I为通过行星轮I传动的从动件,太阳轮I固定不动,此时行星传动为行星减速机构;当转速继续增大,离合器启动,将阻断齿圈I和行星架I的传动,齿圈I和行星架I直接咬合传递动力,行星架I与减速器的太阳轮2为一体结构,自动变速器上的动力传递至减速器的太阳轮2上,此时减速器为行星减速机构,动力由太阳轮2输入,输入的动力通过行星轮2传动到行星架2输出;减速器的行星架2与差速器的差速器右半外壳为一体结构,减速器上的动力传递到差速器的差速器右半外壳上,差速器左半外壳和差速器右半外壳通过螺栓连接为一体。
[0009] 所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:该I号轴与电机外壳连接在一起后通过安装支架固定在整车车身上。
[0010] 所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:该差速器由差速器右半外壳、差速器行星轮、差速器齿轮、差速器左半外壳组成;差速器的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,使两边车轮尽可能以纯滚动的方式作不等距的行驶,减少轮胎与地面的摩擦。
[0011] 所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:该电机是直流电机、交流异步电机、永磁无刷电机或开关磁阻电机;电动机定子和电动机转子均安装在I号轴上。
[0012] 所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:安装电动机定子和电动机转子的I号轴内有冷却油路与外部壳体冷却油路联通循环,能有效降低电动机内部的温度,保证了电动机的效率。
[0013] 所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:所述的自动变速器有低速和高速两个档位,低速档为行星轮传动,内齿圈I输入,行星架I输出,固定减速比为1.41:I ;高速档靠离合器阻断行星传动,动力直接传递到行星架I上,传动比为1:1。
[0014] 本发明与现有机构相比,具有以下的优点。
[0015] 1、本发明中自动离合器中的行星传动部分可以通过增加行星轮的个数来增大行星传动减速比。可通过改变行星轮和太阳轮的直径来增大行星传动减速比。
[0016] 2、本发明可以将电机、自动变速器、减速器和差速器集成装在一个电动机外壳里面,也可以将电机和自动离合器集成在一个壳体内,减速器和差速器集成在一个壳体内,两者通过机械连接成一个整体。
[0017] 3、本发明提供的新型电动汽车自动变速动力总成系统结构紧凑,体积和质量为传统无自动变速平行轴线电机的2/3左右,在同等条件下,可增加大约1/3的扭矩或减小1/3的电流,减小了能源的浪费和降低了对电池的冲击和控制元器件的要求。
附图说明
[0018] 图1是本发明系统一较佳实施例的结构示意图。
[0019] 图中:1、电动机;2、自动变速器;3、减速器;4、差速器;5.1号轴;6、轴承;11、电动机定子;12、电动机转子;20、离合器;21、齿圈I ;22、行星轮I ;23、行星架I ;24、太阳轮I ;31、行星轮2 ;32、太阳轮2 ;33、行星架2 ;34、齿圈2 ;41、差速器右半外壳;42、差速器行星轮;43、差速器齿轮;44、差速器左半外壳。
[0020] 图2是本发明离合器的结构示意图。
[0021] 图中:21、齿圈I ;202、闸块;203、弹簧;204、螺钉;23、行星架I。
具体实施方式
[0022] 请参阅图1,本发明公开了一种电动汽车自动变速动力总成系统。如图所示:它包括电动机1、自动变速器2、减速器3、差速器4、I号轴5、轴承6。其中:该电动机I由电动机定子11和电动机转子12构成。该电动机转子12通过机械连接将动力传递至自动变速器2的齿圈I 21上;该自动变速器2有低速和高速两个档位,当齿圈I 21的转速较低时,齿圈I 21为主动件,行星架I 23为通过行星轮I 22传动的从动件,太阳轮I 24固定不动,此时行星传动为行星减速机构。当转速继续增大,离合器20启动,将阻断齿圈I 21和行星架I 23的传动,齿圈I 21和行星架I 23直接咬合传递动力,行星架I 23与减速器3的太阳轮2 32为一体结构,自动变速器2上的动力传递至减速器3的太阳轮2 32上,此时减速器3为行星减速机构,动力由太阳轮2 32输入,输入的动力通过行星轮2 31传动到行星架2 33输出;减速器3的行星架2 33与差速器4的差速器右半外壳41为一体结构,减速器3上的动力传递到差速器4的差速器右半外壳41上,差速器左半外壳44和差速器右半外壳41通过螺栓连接为一体,差速器的原理与传统整车相同。
[0023] 请参阅图2,本发明中的离合器20可以采用带螺旋压缩弹簧闸块离心离合器,它包括内端连接在行星架I 23上的螺钉204,套设在螺钉204外端的弹簧203,以及与弹簧203连接的闸块202。当然,若其它可以实现-机械离合器的闸块202由于行星架I 23旋转产生离心力直接与齿圈I 21的对应处组成摩擦副的接触面并带动行星轮I 22转动-这一功能的机械离合器也是本发明所要保护的范畴。
[0024] 本发明中,该I号轴5与电机外壳连接在一起后通过安装支架固定在整车车身上。
[0025] 本发明中,该电机I是直流电机、交流异步电机、永磁无刷电机或开关磁阻电机;电动机定子11和电动机转子12均安装在I号轴5上。安装电动机定子11和电动机转子12的I号轴5内有冷却油路与外部壳体冷却油路联通循环,能有效降低电动机I内部的温度,保证了电动机I的效率。
[0026] 本发明中,该差速器4由差速器右半外壳41、差速器行星轮42、差速器齿轮43、差速器左半外壳44组成;差速器4的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,使两边车轮尽可能以纯滚动的方式作不等距的行驶,减少轮胎与地面的摩擦。
[0027] 在本发明的实施方式中,所述的自动变速器2有低速和高速两个档位,低速档为行星轮传动,内齿圈I 21输入,行星架I 23输出,固定减速比为1.41:1 ;高速档靠离合器20阻断行星传动,动力直接传递到行星架I 23上,传动比为1:1。当然,本发明自动离合器中的行星传动部分可以通过增加行星轮的个数来增大行星传动减速比,也可通过改变行星轮和太阳轮的直径来增大行星传动减速比,此调整根据具体情况设定。
[0028] 综上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰,都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种电动汽车自动变速动力总成系统,它包括电动机(I )、自动变速器(2)、减速器(3)、差速器(4)、1号轴(5)、轴承(6);该电动机(I)由电动机定子(11)和电动机转子(12)构成,其特征在于:该电动机转子(12)通过机械连接将动力传递至自动变速器(2)的齿圈I (21)上;该自动变速器(2)有低速和高速两个档位,当齿圈I (21)的转速较低时,齿圈I(21)为主动件,行星架I (23)为通过行星轮I (22)传动的从动件,太阳轮I (24)固定不动,此时行星传动为行星减速机构;当转速继续增大,离合器(20)启动,将阻断齿圈I (21)和行星架I (23)的传动,齿圈I (21)和行星架I (23)直接咬合传递动力,行星架I (23)与减速器(3)的太阳轮2 (32)为一体结构,自动变速器(2)上的动力传递至减速器(3)的太阳轮2 (32)上,此时减速器(3)为行星减速机构,动力由太阳轮2 (32)输入,输入的动力通过行星轮2 (31)传动到行星架2 (33)输出;减速器(3)的行星架2 (33)与差速器(4)的差速器右半外壳(41)为一体结构,减速器(3)上的动力传递到差速器(4)的差速器右半外壳(41)上,差速器左半外壳(44)和差速器右半外壳(41)通过螺栓连接为一体。
2.根据权利要求1所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:该I号轴(5)与电机外壳连接在一起后通过安装支架固定在整车车身上。
3.根据权利要求1所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:该差速器(4)由差速器右半外壳(41)、差速器行星轮(42)、差速器齿轮(43)、差速器左半外壳(44)组成;差速器(4)的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,使两边车轮尽可能以纯滚动的方式作不等距的行驶,减少轮胎与地面的摩擦。
4.根据权利要求1所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:该电动机(I)是直流电机、交流异步电机或开关磁阻电机;电动机定子(11)和电动机转子(12)均安装在I号轴(5)上。
5.根据权利要求4所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:安装电动机定子(11)和电动机转子(12)的I号轴(5)内有冷却油路与外部壳体冷却油路联通循环,能有效降低电动机(I)内部的温度,保证了电动机(I)的效率。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的电动汽车自动变速动力总成系统,其特征在于:所述的自动变速器(2)有低速和高速两个档位,低速档为行星轮传动,齿圈I (21)输入,行星架I (23)输出,固定减速比为1.41:1 ;高速档靠离合器(20)阻断行星传动,动力直接传递到行星架I (23)上,传动比为1:1。
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