CN102862475B - 一种电动汽车变速器及其变速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车变速器及其变速方法，包括带锁止功能的液力变矩器、油泵、油泵电机、控制器、减速机构、差速器。所述液力变矩器包括泵轮、涡轮、输入轴、输出轴等部分，驱动电机通过输入轴与泵轮连接、涡轮与输出轴连接。所述电动汽车变速器在大部分情况下，液力变矩器处于锁止状态，电机的转矩经过液力变矩器时是直接传动，传动效率高；当电动汽车处于低速爬坡或急加速起步时，控制液力变矩器于解锁状态，液力变矩器具有液力变矩功能，驱动转矩得到提升，提高爬坡性能和加速性能的同时，避免电机工作在堵转状态。本发明电动汽车变速器结构简单，控制方便，可以提高电动汽车的爬坡性能和加速性能，增强汽车可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车变速器及变速方法，特别是涉及一种适合纯电动汽车使用的变速器及其变速方法。
背景技术
发展节能和新能源汽车已经成为我国能源战略的必然选择，当前重点是推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，推广普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车，提升我国汽车产业整体技术水平。
目前电动汽车的变速主要有以下几种方案。方案一是采用固定减速比；方案二是采用一个两档变速器；方案三是采用传统燃油车的变速器进行变速。由于电机本身具有高效率区间较广的特点，传统燃油车的变速器一般有四至七个档位，将其用于纯电动汽车的变速显得大材小用。如果采用固定减速比，传动系统结构是简单了，但是会体现出加速性能和爬坡性能较差的缺陷。因此有人提出了两档变速器的方案，低速行驶时用大减速比，实现较好的起步性能，高速行驶时用小减速比，满足最大车速的要求。
例如，专利文献CN101780768A公开了一种用于电动车辆的二速自动变速器。
该电动汽车变速器包括输入轴、中间轴、输出轴、离合器、制动器、行星齿轮机构和差速器。该变速器行星齿轮机构的太阳轮与行星架分别连接输入轴与中间轴，离合器和制动器均与行星齿轮机构的内齿圈可拆卸连接，中间轴与输出轴连接，输出轴与差速器连接，动力通过差速器传递到车轮，驱动车辆行驶。该变速器通过一个行星齿轮机构变换档位，设计巧妙，结构简洁。该变速器在一定程度上降低了电动车辆对电机的要求，增加了驱动电机在高效率区间运行的时间，提高了续驶里程。
该电动汽车变速器的不足主要有以下两点：第一、换挡时电机转子转速变化大，转子的转动惯量变化也较大，导致制动器与离合器的摩擦片的磨损也较大；第二、起步时电机工作在堵转状态，容易引起电机被烧坏。
市场急需一种结构简单，能够解决上述不足的电动汽车专用变速器。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术的不足，提供一种简单、可靠的电动汽车变速器及其变速方法。
为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电动汽车变速器，包括减速机构、差速器，其结构特点在于，还包括一具有锁止功能的液力变矩器，所述液力变矩器一端与电动汽车的驱动电机相连，另一端与所述减速机构的输入齿轮相连接，所述减速机构通过输出轴与差速器连接，从而输出动力到车轮。
所述液力变矩器包括液力变矩器输入轴，液力变矩器输出轴，液力变矩器涡轮以及液力变矩器泵轮；其中，所述液力变矩器输入轴一端与驱动电机相连接，另一端与所述液力变矩器泵轮相连接；所述液力变矩器输出轴一端与所述液力变矩器涡轮相连接，另一端与减速机构输入齿轮相连接。
所述液力变矩器采用油泵提供解锁压力，所述油泵由油泵电机驱动，通过一控制器控制油泵电机可以实现对液力变矩器的解锁控制。
所述减速机构可以采用齿轮组也可以采用行星齿轮机构。
一种利用上述电动汽车变速器实现电动汽车变速的方法，包括以下步骤：
①驱动电机的输出转矩从所述液力变矩器输入轴传到递所述液力变矩器泵轮；
②所述控制器根据采集到的信号数据判断是否控制所述油泵电机驱动所述油泵解锁或锁止所述液力变矩器；
③当车辆处于低速爬坡或急加速起步等需要大驱动转矩时，通过控制器控制所述油泵电机驱动油泵，给液力变矩器提供解锁压力，使液力变矩器工作在解锁状态，传动系工作在变矩档，作用在液力变矩器泵轮上的转矩经过液力变矩后传递到液力变矩器涡轮，然后从液力变矩器输出轴传递到减速机构；
④当车辆行驶不需要大驱动转矩时，所述控制器控制所述油泵电机停止工作，释放解锁压力，使液力变矩器工作在锁止状态，作用在液力变矩器泵轮上的转矩直接传递到液力变矩器涡轮，然后从液力变矩器输出轴传递到减速机构。
以下对本发明所采用的技术方案做进一步叙述：所述电动汽车变速器，包括带锁止功能的液力变矩器、油泵、油泵电机、控制器、减速机构、差速器。
所述液力变矩器的泵轮与电动车驱动电机的输出轴相连，液力变矩器的涡轮与减速机构相连，减速机构与差速器相连。电机的驱动转矩经过液力变矩器后传递到减速机构，再经过差速器后驱动车辆行驶。所述液力变矩器是带有锁止功能的液力变矩器，液力变矩器锁止时，泵轮与涡轮连接在一起实现直接传动，驱动电机转矩经过液力变矩器，传递至减速机构，传动效率高，大部分的纯电动行驶用此方式传动。在缓加速的过程中和大部分行驶的时候控制液力变矩器锁止，以实现高效率的纯电动行驶。同时，液力变矩器可以根据行驶过程中的需要进行解锁操作。当液力变矩器解锁后，对输入的电机驱动转矩有升扭功能，提高了转矩，从而提升爬坡能力和改善起步性能，同时也可避免电机工作在堵转状态，减少了电机的发热，避免了电机被烧坏，提高了电动汽车动力与传动系统的可靠性。
相对于无变速机构的电动汽车，采用本方案变速器只增加了一个具有锁止功能的液力变矩器，却可以很好地解决起步和爬坡的问题。相对于两档式变速器其结构简单、紧凑，运行可靠性高。
本发明较好地利用了液力变矩器的变矩功能，在爬坡时解除锁止状态后，通过液力变矩器将转矩提升，提高了电动车的爬坡性能。在急加速起步时，通过液力变矩器将转矩提升，提高了电动车的起步加速性能。在经常状态下，液力变矩器处于锁止状态，整个传动系统效率高。通过解锁功能的采用，避免了电机工作在堵转状态，提高了整车可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的系统结构示意图；
图2为本发明变速器的工作流程示意图。
在附图中：
1-液力变矩器输入轴；2-液力变矩器输出轴；3-液力变矩器涡轮；4-液力变矩器泵轮；5-油泵；6-控制器；7-油泵电机；8-减速机构；9-差速器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。
参照附图1所示，本发明所描述的一种电动汽车变速器，包括液力变矩器输入轴1；液力变矩器输出轴2；液力变矩器涡轮3；液力变矩器泵轮4；油泵5；控制器6；油泵电机7；减速机构8；差速器9。
所述液力变矩器输入轴1一端与驱动电机相连接，另一端与液力变矩器泵轮4相连接；所述液力变矩器输出轴2一端与液力变矩器涡轮3相连接，另一端与减速机构8输入齿轮相连接；减速机构输出轴与差速器9连接。电机的输出转矩从液力变矩器输入轴1传递到液力变矩器泵轮4，当液力变矩器锁止时，作用在液力变矩器泵轮4上的转矩直接传递到液力变矩器涡轮3，然后从液力变矩器输出轴2传递到减速机构8；当液力变矩器解锁时，作用在液力变矩器泵轮4上的转矩经过液力变矩传递后到液力变矩器涡轮3，经过液力变矩器输出轴2传递到减速机构8。传递到减速机构8的转矩通过齿轮传动传递到差速器9，经过差速器9后输出以驱动车辆行驶。
所述液力变矩器采用油泵5给液力变矩器解锁/锁止控制动作的执行提供油压，通过油泵电机7驱动油泵5给油路提供压力。
所述减速机构8可以用如附图1所示的齿轮传动实现，也可以用行星齿轮机构实现。
当车辆处于低速爬坡或急加速起步等需要大驱动转矩时，通过控制器6控制油泵电机7转动，带动油泵5工作给液力变矩器提供解锁压力，使液力变矩器解锁后工作在变矩状态，提升了驱动转矩，改善整车爬坡性能和加速性能。
当车辆行驶不需要大驱动转矩时，使液力变矩器工作在锁止状态，传动系工作在直接档，通过直接传动，提高了传动效率。
变速器工作流程如附图2所示，程序开始后，采集加速踏板信号、车速、电机转速、电机温度等参数，然后判断是否处于急加速起步工况，若是则控制液力变矩器解锁，若不是则判断是否处于低速爬坡工况，若是则控制液力变矩器解锁，若不是则控制液力变矩器在锁止状态，重复进行上述步骤直至结束。
本发明变速器使用直接档时，电动汽车具有较高的传动效率，由于车辆的实际行驶过程中大部分时候是工作在直接档的，本发明的采用可提高电动汽车的传动效率，延长续驶里程。
本发明变速器使用变矩档时，既可以实现提升转矩的功能，同时又可以避免电机被堵转。在改善爬坡性能和加速性能的同时，提高了电动汽车的可靠性，延长了使用寿命。
总的来说，本发明电动汽车变速器能够实现直接档和液力变矩档两种传动模式，结构简单，控制方便，并且能够较好的满足电动汽车对加速性能、爬坡性能、续驶里程的要求，尤其适合用于低速纯电动汽车。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (3)
1.一种电动汽车变速器，包括减速机构(8)、差速器(9)，其特征在于，还包括一具有锁止功能的液力变矩器，所述液力变矩器一端与电动汽车的驱动电机相连，另一端与所述减速机构(8)的输入齿轮相连接，所述减速机构(8)通过输出轴与差速器(9)连接，从而输出动力到车轮；
所述液力变矩器包括液力变矩器输入轴(1)，液力变矩器输出轴(2)，液力变矩器涡轮(3)以及液力变矩器泵轮(4)；其中，所述液力变矩器输入轴(1)一端与驱动电机相连接，另一端与所述液力变矩器泵轮(4)相连接；所述液力变矩器输出轴(2)一端与所述液力变矩器涡轮(3)相连接，另一端与减速机构(8)输入齿轮相连接；
所述液力变矩器采用油泵(5)提供解锁压力，所述油泵(5)由油泵电机(7)驱动，通过一控制器(6)控制油泵电机(7)可以实现对液力变矩器的解锁控制。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车变速器，其特征在于，所述减速机构(8)采用行星齿轮机构。
3.一种利用权利要求1～2中任意一项所述的电动汽车变速器实现电动汽车变速的方法，其特征在于，包括以下步骤：
①驱动电机的输出转矩从所述液力变矩器输入轴传到递所述液力变矩器泵轮；
②所述控制器(6)根据采集到的信号数据判断是否控制所述油泵电机(7)驱动所述油泵(5)解锁或锁止所述液力变矩器；
③当车辆处于低速爬坡或急加速起步需要大驱动转矩时，通过控制器(6)控制所述油泵电机(7)驱动油泵(5)，给液力变矩器提供解锁压力，使液力变矩器工作在解锁状态，传动系工作在变矩档，作用在液力变矩器泵轮(4)上的转矩经过液力变矩后传递到液力变矩器涡轮(3)，然后从液力变矩器输出轴(2)传递到减速机构(8)；
④当车辆行驶不需要大驱动转矩时，所述控制器(6)控制所述油泵电机(7)停止工作，释放解锁压力，使液力变矩器工作在锁止状态，作用在液力变矩器泵轮(4)上的转矩直接传递到液力变矩器涡轮(3)，然后从液力变矩器输出轴(2)传递到减速机构(8)。
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