CN106956580A - 多核纯电动模块动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供多核纯电动模块动力装置，属于车辆动力变速装置领域，采用电机以外转子为例包括至少2个电机装置、至少2个太阳轮、至少2组行星轮、至少1个内齿圈、至少2个行星架、支撑板、输出齿轮、固定轴、变速齿轮、驻车制动装置和差速器。电机装置的输出端与太阳轮动力输入端连接；太阳轮安装在动力外壳上。每个太阳轮与1组行星轮啮合连接；每组行星轮与1个内齿圈啮合连接。内齿圈安装在太阳轮轴及中间支撑板上；输出齿轮固定设置在行星架上；输出齿轮与变速齿轮啮合连接。本发明是多核模块动力，利用电机高效工作区域通过机械变速箱实现不同转速和扭矩输出，根据路况合理选择扭矩与转速切换，最大化利用能源，让现有能源拥有更长的续航里程。

Description

多核纯电动模块动力装置

技术领域

本发明涉及车辆变速动力装置领域，特别是涉及纯电动车多电机变速动力核心技术，属多档模块动力装置。

背景技术

电动车简化结构和降低成本是大势所趋，新能源时代我们需要对电动车动力进行更深入研究，经济、安全、节能、智能化、模块化、轻量化将是未来发展主方向。

现有油电混合动力电动车同时有内燃机、发电机、电动机三样，它们交替或联合运动用于推动车辆，混合动力车辆中使用能量回收装置，并用切换不同的动力传动系统来实现动力节能效果，油和电多套控制系统同时存在，生产、销售、维护成本都很高，付出了高额代价且节约能源量有限，并没有摆脱传统汽车对汽油的依赖，油电混合动力属过渡产品。

现有市面的电动车电动模块普遍使用高压大功率电机，这使电动车绝缘要求大幅提高，制造难度和成本也很高；单电机或多电机并联控制控制特性决定这种控制不能充分利用能源，无法同时满足爬陡坡、高速、节能、经济的需求，这种高损耗控制方式还造成续航里程短，不能满足人们出远行需求。

发明内容

本发明提供多核纯电动模块动力装置，区别于单电机或多电机并联关系动力装置；解决现有电动车档位少，高能量损耗，续航里程短，高电压不安全及新款型号动力开发周期长，费用高的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

多核纯电动模块动力装置，包括至少2个电机装置、至少2个太阳轮、至少2组行星轮、至少2个内齿圈、至少2个行星架、支撑板、输出齿轮、动力外壳、变速齿轮、驻车制动装置和差速器；

多核电机装置的输出端与太阳轮动力输入端连接；太阳轮通过耐磨部件安装固定在动力外壳上；每个太阳轮与一组行星轮啮合连接；每组行星轮与一个内齿圈内齿啮合连接；内齿圈1通过耐磨部件安装在太阳轮轴及支撑板上；内齿圈2通过耐磨部件安装在太阳轮轴及输出行星架上；输出齿轮固定在输出行星架上；输出齿轮与变速齿轮啮合连接；变速齿轮与差速器啮合连接；驻车制动装置安装在差速器的一边，差速器的内花键孔与外部输出花键轴联接。

上述方案中，优选的是每个电机装置包括电机安装座、电机制动器和电机；电机的输出端与太阳轮连接；电机制动器和电机固定在电机安装座上。

上述方案中，优选的是每个电机装置外部设计有外罩，所述外罩设计成圆盘结构。

上述方案中，优选的是太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈均设计有耐磨部件固定，耐磨部件为是轴承或其他具有耐磨特性材质的零件。

上述方案中，优选的是还设置有中间支撑板和动力外壳，所述中间支撑板安装在动力外壳的中间位置，行星架一端通过耐磨部件安装在中间支撑板上。

本发明的特性效果是：

1、多核模块转速为串联关系，输出转速为叠加关系；主要用低压低速电机叠加实现高压高速电机的效果，多核模块动力同样也可选用高压高速电机配置，选选低压电机会更安全、更灵活、更广泛应用范围。

2、多核模块齿轮互相耦合不断开，无需齿轮离合器及其油路控制电磁阀，档位切换平稳、无中断、无冲击，滑行阻力损耗很小；多核电机分开启动切换档位控制时需装制止齿轮转动或其它方法对电机进行制止转动，如采用多核电机一起启动控制就无需制止转动装置。

3、多核模块可以分开单独工作也可以多个任意组合工作，通过多核电机控制机械变速实现低、中、高等多种档位切换；利用各个电机最高效工作区域工作，最大化利用电能。

4、多核模块外形体积小，方便制定统一新标准、通用模块化快速组合设计，使新车型外观及布局更灵活，同样机械结构只要改变控制模式就可以成为新型号动力，可适用在不同级别车型，大大降低开发周期和成本。

5、多核模块依据车辆需求高转速低扭矩、低转速高扭矩的物理原理，可设置不同输出模式，根据路况等条件需要切换扭矩和转速档位达到节能效果，从而使续航里程更远。

附图说明

图1为本发明的三电机模型的结构示意图。

图2为本发明的四核模块动力平面原理图。

图3为本发明的两核模块动力A类型平面原理图。

图4为本发明的两核模块动力B类型平面原理图。

图5为本发明的两核模块动力C类型平面原理图。

图6为本发明的三核模块动力A类型平面原理图。

图7为本发明的三核模块动力B类型平面原理图。

图中标号： 1 A电机安装座、2 A电机制动器、3 A电机、4 B电机制动器、5 B电机、6右外罩、7 B电机安装座、8 太阳轮1、9行星轮1、10内齿圈1、11行星架1、12中间支撑板、13动力外壳、14输出齿、15内齿圈2、16行星轮2、17行星架2、18 C电机安装座、19 C电机、20 左外罩、21 C电机制动器、22 左端盖、23 差速器、24 驻车制动装置、25变速齿轮、26太阳轮2、1AA电机、2A B电机、3A 驻车轮、4A 差速器、5A变速轮、6A 输出轴、7A输出轮、8A C电机、9A D电机、10A D电机制动、11A C电机制动、12A第三行星轮、13A第三行星架、14A动力外壳、15A第三太阳轮、16A第三齿圈、17A双行星大太阳轮、18A双行星外行星轮、19A双行星内行星轮、20A双行星小太阳轮、21A双行星行星架、22A第一行星架、23A第一太阳轮、24A第一行星轮、25A第一齿圈、26A B电机制动、27A A电机制动、A1 A电机、A2 B电机、A3 太阳轮、A4 A电机制动、A5 行星轮、A6 B电机制动、A7 B电机转子、A8 A电机转子、A9 齿圈密封盖1、A10 齿圈密封盖2、A11 行星架、A12 动力输出、A13 动力外壳、B1 A电机、B2 差速器、B3 驻车轮、B4输出轴、B5 变速轮、B6行星架、B7 外齿圈、B8 B电机、B9 B电机制动、B10 太阳轮、B11动力外壳、B12 A电机制动、C1 A电机、C2 差速器、C3 驻车轮、C4 输出轴、C5 变速轮、C6 行星架、C7 双行星外行星轮、C8 B电机、C9 B电机制动、C10 动力外壳、C11 双行星大太阳轮、C12 A电机制动、C13 双行星内行星轮、C14 双行星小太阳轮、D1 A电机、D2 B电机、D3 驻车轮、D4 差速器、D5 变速轮、D6 输出轴、D7 C电机、D8 C电机制动、D9 第二行星太阳轮、D10动力外壳、D11 第二行星外齿圈、D12 第二行星行星架、D13 输出轮、D14 第一行星行星架、D15 第一行星外齿圈、D16 第一行星太阳轮、D17 B电机制动器、D18 A电机制动、E1 A电机、E2 B电机、E3.驻车轮、E4.差速器、E5 变速轮、E6 输出轴、E7 C电机、E8.C电机制动、E9 双行星大太阳轮、E10 双行星小太阳轮、E11 动力外壳、E12 双行星外行星轮、E13 双行星内行星轮、E14 输出轮、E15 第一行星行星架、E 16 第一行星外齿圈、E17 第一行星太阳轮、E18 B电机制动、E19 A电机制动。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

多核纯电动模块动力装置，如图1所示为三电机A模型的结构示意图。图1所表示以外转子电机为例说明结构，动力输入部分可以选用内转子等其它规格电机做动力源。多核纯电动模块动力装置包括A电机安装座1、A电机制动器2、 A电机3、 B电机制动器4、B电机5、右外罩6、B电机安装座7、太阳轮1 8、行星轮1 9、内齿圈1 10、行星架1 11、中间支撑板12、动力外壳13、输出齿轮14、内齿圈2 15、行星轮2 16、行星架2 17、 C电机安装座18、 C电机19、左外罩20、C电机制动器21、左端盖22、差速器23、驻车制动装置24和变速齿轮25。其中，装置中间设计有中间支撑板12，太阳轮通过耐磨部件安装固定在动力外壳13上，耐磨部件为轴承或其他具有耐磨特性的部件。A电机制动器2和A电机3安装在A电机安装座1上，B电机制动器4和B电机5设置在B电机安装座7上，A电机3的输出端通过A电机制动器2与太阳轮1 8动力输入端连接；B电机5的输出端通过B电机制动器4与太阳轮1 8动力输入端连接。两个行星轮1 9固定设置在行星架1 11上，并且行星轮1 9与太阳轮1 8啮合连接。A电机安装座1和B电机安装座7上的外侧均设计有右外罩6，进行保护设置。

电机装置的输出端与太阳轮动力输入端连接。太阳轮设置在固定轴上。每个太阳轮与一组行星轮啮合连接。每组行星轮与一个内齿圈啮合连接。内齿圈1安装在太阳轮8的轴和支撑板12上。内齿圈2通过耐磨部件安装在太阳轮26及行星架17上。输出齿轮14固定安装在行星架17上。输出齿14与变速齿轮25啮合连接。变速齿轮25与差速器23啮合连接；驻车制动装置24固定在差速器23的一边，差速器23的内花键孔与外部输出花键轴联接。

内齿圈1 10两端分别固定在太阳轮1 8及中间支撑板12上，输出齿轮14固定安装在行星架2 17上，输出齿轮14与变速齿轮25啮合连接。A电机3和B电机5通过转化电能输出动力传给太阳轮1 8，太阳轮1 8带动行星轮1 9转动，从而行星轮1 9通过内齿圈1 10的约束把动力输出到行星架1 11上，行星架1 11上再把动力输出到太阳轮2 26上，太阳轮2 26再把动力输出到行星轮2 16上，行星轮2 16再把动力输出到行星架2 17，行星架2 17再把动力到输出齿14上，由输出齿14带动变速齿轮25转动，再通过变速齿轮25带动差速器23，差速器23把动力输出到外部转轴上。

C电机19和C电机制动器21安装在C电机安装座18上，同时安装在输出齿轮14的左边，C电机19把动力输出到内齿圈2 15上，再与行星轮2 16啮合连接带动行星轮2 16，行星轮2 16带动行星架2 17转动，行星架2 17再把动力到输出齿14上，由输出齿14带动变速齿轮25转动，再通过变速齿轮25带动差速器23，差速器23把动力输出到外部转轴上。驻车制动装置24主要是对差速器23进行制动控制。有A电机3、B电机5和C电机19进行切换或相加组合运行进行输出，实现多档控制，当三电机分开工作时把不工作的电机进行制止转动，即可保证输出的稳定性。

具体控制方式

本发明结构是通过多核电机实现多档控制，多核动力可以实现控制模式包括有：智能精确控制模式，极速赛车控制模式，高效节能控制模式，手自一体操控模式等。通过逻辑控制电路方式控制，也可以通过智能软件判断外部条件自动切换控制；选用2核可实现2至3档变速，3核可实现3至8档变速，4核可实现4至13档变速；通过人工智能控制方式还可以实现N个前进档和倒车档的无级档控制。使用多核动力可实现合理分配能源，动力质量轻巧，减少电池使用数量，续航里程会更长。多核模块动力可有效根据车辆负载和道路的变化，快速有效切换工作电机。多核动力扭矩和转速多档切换分配均匀，不需要单电机经常高倍过载使用，电池使用更安全。如出故障只要有其中一电机能用，就可以安全行驶回家。多核模块动力控制同电脑多核CUP相似，根据需求分配动力的控制方式。

电机多点分布安装，散热好，故障少，更安全，同时设计车辆时降低电池安全配置要求，可选用24至144伏低电压规格电机和精密规格齿轮实现高速车效果，使大规模生产更容易，开发生产成本更低，维修更方便和安全，本发明是革命性的技术创新。

如图2所示为本发明的四核模块动力平面原理图，包括A电机1A、B电机2A、驻车轮3A、差速器4A、变速轮5A、输出轴6A、输出轮7A、C电机8A、D电机9A、D电机制动10A、C电机制动11A、第三行星轮12A、第三行星架13A、动力外壳14A、第三太阳轮15A、第三齿圈16A、双行星大太阳轮17A、双行星外行星轮18A、双行星内行星轮19A、双行星小太阳轮20A、双行星行星架21A、第一行星架22A、第一太阳轮23A、第一行星轮24A、第一齿圈25A、B电机制动26A和A电机制动27A。通A电机1A和B电机2A与C电机8A和D电机9A形成对称的控制方式，从而使得实现4核实现13档变速，控制方式与图1中的原理一样，只是在档数上发生了变化。

本发明并未限定上述的控制核数，用户根据需要可以设计出更多的核数，从而使得控制的档数更多，其控制原理根据图1的原理一样的控制方式，只是进行多方的配合控制。

如图3-7所示为两核模块动力和三核模块动力的各种类型的原理图，根据电机的个数不同而使得内部结构也发生一定的变化，其基本原理与图2中的四核模块动力的原理基本相同。

多核模块动力是无离合器齿轮耦合，不断开齿轮，耦合能力很强；多核动力是串联关系，快速换挡无冲击；多路传感器收集信号，经车载电脑判断自动采集车内车外信息，毫秒级响应处理，轻松体验多种操控模式；选择前桥安装，选择后桥或前后桥都可安装，占用空间小；本发明替代现有汽油，柴油车，油电混合等石化能源动力，覆盖所有车桥式结构车辆，适用车型如下：两轮电动车车辆应用、三轮电动车车桥应用、四轮或更多车轮电动车车桥应用、小客车车桥应用、大货车车桥应用、军用装甲车桥变速动力应用等领域。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (5)

1.多核纯电动模块动力装置，其特征在于：包括至少2个电机装置、至少2个太阳轮、至少2组行星轮、至少1个内齿圈、至少2个行星架、支撑板（12）、输出齿轮（14）、动力外壳（13）、变速齿轮（25）、驻车制动装置（24）和差速器（23）；

电机装置的输出端与太阳轮动力输入端连接；太阳轮设置在固定轴上；每个太阳轮与一组行星轮啮合连接；每组行星轮与一个外齿圈内侧啮合连接；外齿圈设置在行星架上；输出齿轮（14）固定在行星架上；输出齿轮（14）与变速齿轮（25）啮合连接；变速齿轮（25）与差速器（23）啮合连接；驻车制动装置（24）设置在差速器（23）的一边，差速器（23）的内侧圈与外部输出轴固定连接。

2.根据权利要求1所述的多核纯电动模块动力装置，其特征在于：每个电机装置包括电机安装座、电机制动器和电机；电机的输出端与太阳轮连接；电机制动器和电机安装在电机安装座上。

3.根据权利要求2所述的多核纯电动模块动力装置，其特征在于：每个电机装置外部设计有外罩，所述外罩设计成圆盘结构。

4.根据权利要求1所述的多核纯电动模块动力装置，其特征在于：太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈均设计有耐磨部件固定，耐磨部件为是轴承或其他具有耐磨特性材质的零件。

5.根据权利要求1所述的多核纯电动模块动力装置，其特征在于：还有中间支撑板（12）和动力外壳（13），所述中间支撑板（12）安装在动力外壳（13）的中间位置，行星架1（11）安装在中间支撑板（12）上。