CN110307306A - 混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统 - Google Patents

混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,一种混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其包括离合器输出轴、第一电机、第一电机轴、变速箱输入轴、变速传动组、变速箱输出轴、第二电机、第二电机空心轴、第二电机传动组、第二功率轴、动力换挡离合器、动力换挡传动组、自动换挡执行器、电功率转换模块以及蓄电池。蓄电池的电功率通过电功率转换模块传递给第二电机,经第二电机转换成机械功率后再由第二电机空心轴、第二电机传动组、第二功率轴、动力换挡传动组传递给中央传动输入轴以及中央传动组最后抵达驱动轮,从而形成第二电机的换挡功率传递路线。借此能够实现车辆从零到最大牵引力的动力不间断换挡。

Description

混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统
技术领域
本发明是关于乘用车、商用车等道路车辆领域以及需要牵引作业时动力不能间断的非道路车辆领域,特别是关于一种混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统。
背景技术
现有车辆传动系统按变速方式分为手动变速箱,动力不间断自动变速箱,液压机械无级变速变速箱(HMCVT)。
1.车辆动力不间断自动变速箱
指车辆行驶换挡变速过程中,内燃机到驱动轮动力不中断的条件下,完成的换挡过程;采用湿式多片离合器、制动器、多排行星机构作为变速机构,需要档位变换时,通过结合、分离、制动不同的行星排构件,在车辆负载行驶中实现动力不间断换档,解决了手动变速箱作业时停车换挡的问题,减少了员工作业强度、提高了操控舒适性及作业效率。动力不间断自动变速变速箱内燃机转速与车辆速度直接相关,车辆速度变化导致内燃机转速变化范围大,内燃机不能工作在一个稳定经济的转速范围内,内燃机油耗高、排放差、震动磨损大。同时,有些车辆由于作业要求多,档位数量多,该种变速箱结构需要的离合器数量及比例阀很多,由于一致性的原因,该型变速箱的变速性能需在专用出厂试验台上调试标定,随着使用时间的增长,离合器磨损增加,换挡控制时间发生了改变,平顺性变差,产生换挡冲击。目前,这些系统的技术基本被国外公司掌握并主要依靠进口,该变速箱结构复杂、价格高、降价难、维修成本高。
2.液压机械无级变速箱(HMCVT)
该变速箱由液压柱塞变量泵/马达/多排行星机构/湿式离合器及制动器组成,主要优点是:通过行星排对内燃机功率分流成两条功率路线,一条是机械功率路线,功率直接传递到变速箱输入轴;一条是液压功率路线,经机-液-机功率转换过程后,与变速箱输入轴实现全部功率的汇流;通过功率分流、汇流原理,实现变速箱扭矩、转速按照车辆速度与牵引力要求自动连续变化,保证车辆变速时的牵引力与速度要求。
该变速箱(HMCVT)实现了车辆变速箱无级自动变化,员工操作强度低,操作舒适性好,作业效率、质量高;由于内燃机转速、扭矩与整车速度、牵引力完全解耦(不相关),内燃机可以稳定的工作在低油耗区域,震动小、排放好。
该变速箱(HMCVT)所采用的高压变量柱塞泵/马达、比例阀等属于精密液压偶件,对装配净洁度、使用清洁度、保养维护清洁度要求非常高,需要专用液压油,使用维护费用高昂;该系统变速箱采用多排行星机构与湿式离合器或制动器,实现4-6个档位的区域变换,该系统零件数量多,结构复杂,系统关键技术基本被国外公司掌握,产品主要依靠进口,该变速箱成本高、降价难。由于价格与使用维护的原因,该系统在中国市场使用量非常少。
上述现有技术存在以下缺点:及本申请提案要解决的技术问题
1.动力不间断自动变速变速箱,在车辆负载行驶中实现不停车换档,提高了车辆作业效率与操控舒适性;其缺点为:
(1)该变速箱内燃机转速与车辆速度直接相关,车辆速度变化导致内燃机转速变化范围大,内燃机不能工作在一个稳定经济的转速范围内,油耗高、排放差、震动磨损大。
(2)该变速箱结构需要的离合器数量及比例阀数量很多,随着使用时间的增长,离合器磨损增加,变速控制时间发生了改变,平顺性变差,产生换挡冲击。
(3)传统动力换挡变速箱系统,是单功率路线有级式传动,实现超级爬行档(超低速),要加很多繁复的减速轮系。并且,不能实现主要作业时的无级传动,也就是理论上不能匹配到与作业机具最佳的行驶速度
(4)目前,这些系统的技术基本被国外公司掌握并主要依靠进口,该变速箱价格高、降价难、维修成本高。
2.液压机械无级变速变速箱(HMCVT),实现了由4-6个档组成的全域无级变速系统,作业效率高,操控舒适性好,内燃机输出与车辆负载、速度解耦,内燃机平稳运行在低油耗、低排放区间;其缺点为:
(1)4-6个档位组成的机械变速系统是由多排行星机构及4-6个湿式离合器或制动器构成的变速机构,结构复杂,零部件加工要求高,成本高。
(2)由液压精密偶件组成的液压功率分流系统,对装配净洁度、使用清洁度、保养维护清洁度要求非常高,需要专用液压油,使用维护费用高昂。
(3)由于这些系统的技术基本被国外公司掌握,产品主要依靠进口,成本很高、降价难。
上述传统变速箱仅有一条内燃机单功率路线,为追求起步加速性能,需要使用大排量内燃机,购买成本增加及作业经济性差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其能够实现车辆从零到最大牵引力工况时的动力不间断换挡,并实现了混合动力模式下起步或加速助力模式,纯电动行驶模式,怠速、行驶制动、下坡制动等的能量回收模式。
为实现上述目的,本发明提供了一种混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其通过主离合器与内燃机的动力输出端连接,动力换挡变速箱系统包括离合器输出轴、第一电机、第一电机轴、变速箱输入轴、变速传动组、变速箱输出轴、第二电机、第二电机空心轴、第二电机传动组、第二功率轴、动力换挡离合器、动力换挡传动组、自动换挡执行器、电功率转换模块以及蓄电池。蓄电池的电功率通过电功率转换模块传递给第二电机,经第二电机转换成机械功率后再由第二电机空心轴、第二电机传动组、第二功率轴、动力换挡传动组传递给中央传动输入轴以及中央传动组最后抵达驱动轮,从而形成第二电机的换挡功率传递路线。
在一优选的实施方式中,通过主离合器分离,使内燃机处于空载模式,然后通过蓄电池和电功率转换模块控制第一电机调整功率,第一电机的调整功率通过第一电机轴调整变速箱输入轴的转速以满足换挡转速的要求,最后由自动换挡执行器控制换挡,从而形成第一电机的换挡调速功率路线。
在一优选的实施方式中,第一电机和第二电机前后串联布置,第一电机和第二电机的定子共同安装在电机定子共用壳体中。
在一优选的实施方式中,内燃机通过主离合器、离合器输出轴向第一电机提供动力使其发电;第一电机通过电功率转换模块向第二电机和蓄电池提供电能。
在一优选的实施方式中,离合器输出轴与第一电机轴同心连接,第一电机与第一电机轴同心连接,第一电机轴与变速箱输入轴同心连接,第二电机与第二电机空心轴同心连接;第一电机轴穿过第二电机空心轴与变速箱输入轴同心连接;离合器输出轴、第一电机轴、第二电机空心轴构成三轴同心嵌套结构。
在一优选的实施方式中,内燃机通过主离合器、离合器输出轴、变速箱输入轴、变速传动组、变速箱输出轴、中央传动输入轴向中央传动组输出动力。
在一优选的实施方式中,第一电机和第二电机均具有独立的电机定子壳体。
在一优选的实施方式中,混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统还包括变速箱壳体,其用于装设第二电机传动组、变速传动组、动力换挡传动组以及动力换挡离合器。
在一优选的实施方式中,中央传动组装设在后桥壳体中,中央传动组接受来自中央传动输入轴的功率。
与现有技术相比,本发明的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有以下有益效果:能够实现动力不间断自动变速,设计了电动机功率独立换挡路线,该电动机功率传递路线不与变速箱功率传动路线重合,满牵引负载换挡时,通过电动机及独立换挡路线承担起原变速箱路线传递的功率,另一台电动机调整变速箱输入轴同步转速,换挡执行器推动同步器实现摘挡、空挡、挂挡过程。该换挡原理实现了定轴式变速箱全域动力不间断自动换挡;也可以实现无级变速系统加多个档位定轴变速箱的档位自动变换,实现全域无级变速功能。依靠电动机及电功率模块,实现了车辆的混合动力工况;怠速、行驶制动、下长坡制动时,电机处于发电状态收集能量存储到蓄电池。起步及加速时,电池功率可传输给两个电机,一个电机与内燃机功率叠加输出到变速箱输入轴,另一个电机可以利用独立的换挡路线直接驱动中央传动输入轴,助力车辆起步或加速;非常适合军用越野车辆、装载机、拖拉机等需要大起步扭矩的车辆应用领域。也可单独电机驱动,实现纯电行驶工况。变速箱能够随着整车负荷的变化,自动调整变速箱速比,大幅降低了员工的劳动强度,提高了作业效率与质量。同时,由于电机响应速度快,速比调整平顺性优良,速比调整时间短,可以助力运转,稳定了内燃机工作区域,降低了作业中内燃机总油耗、排放水平;整机作业效率高于手动换挡变速箱。依靠独立的电机换挡路线路线,可以实现车辆无级变速行驶并独立于内燃机转速,对依靠内燃机动力输出轴功率进行作业的机具,实现了行驶速度与作业机具要求转速的最佳匹配点,提高作业效率,降低油耗、排放。现有变速箱,没有独立的电动机传动路线,不能实现独立的无级变速行走功能。采用双电机结构,通过电机独立换挡路线,实现0-0.1km/h的超低速行驶功能;满足非道路车辆各种作业要求。传统变速箱,没有独立的电动机传动路线,因此实现超低速作业,需要复杂的减速环节,传动结构复杂,效率低,成本高。不需要在变速箱内设置倒挡,依靠电动机的反向旋转及独立换挡路线,实现0-Vmax km/h的任意无级逆行速度,满足车辆各种作业要求。本方案的主要关键零部件,中高速永磁同步电机及电机控制器,高功率放电电池等技术与产品,本地生产商完全掌握并大规模生产,本地采购渠道宽阔;由于电机及控制器的高可靠性及低成本,本变速箱的制造、使用维护成本相比传统自动变速箱大幅降低。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的动力换挡变速箱系统的结构示意图。
图2是根据本发明一实施方式的动力换挡变速箱系统的电功率转换模块的示意框图。
主要附图标记说明:
1-内燃机,2-主离合器,3-离合器输出轴,4-第一电机,5-第一电机轴,6-变速箱输入轴,7-变速传动组,8-变速箱输出轴,9-动力换挡传动组,10-动力换挡从动齿轮,11-中央传动输入轴,12-中央传动组,13-后桥壳体,14-动力换挡功率路线,15-变速箱壳体,16-动力换挡离合器,17-第二功率轴,18-动力传递功率路线,19-第二电机传动组,20-第二电机空心轴,21-第二电机,22-电机定子共用壳体。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示,图1是根据本发明一实施方式的动力换挡变速箱系统的结构示意图。根据本发明优选实施方式的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其通过主离合器与内燃机的动力输出端连接,动力换挡变速箱系统包括离合器输出轴、第一电机、第一电机轴、变速箱输入轴、变速传动组、变速箱输出轴、第二电机、第二电机空心轴、第二电机传动组、第二功率轴、动力换挡离合器、动力换挡传动组、自动换挡执行器、电功率转换模块以及蓄电池。蓄电池的电功率通过电功率转换模块传递给第二电机,经第二电机转换成机械功率后再由第二电机空心轴、第二电机传动组、第二功率轴、动力换挡传动组传递给中央传动输入轴以及中央传动组最后抵达驱动轮,从而形成第二电机的换挡功率传递路线。第一电机和第二电机的定子前后串联的共同安装在电机定子共用壳体中。
请参阅图1,在一些实施方式中,内燃机通过主离合器2、离合器输出轴3、第一电机轴5向第一电机4提供动力使其发电;第一电机4通过电功率转换模块(如图2所示)向第二电机21和蓄电池(未绘示)提供电能。
请参阅图1,在一些实施方式中,内燃机的动力输出系统由内燃机1通过主离合器2、离合器输出轴3、变速箱输入轴6、变速传动组7、变速箱输出轴8、中央传动输入轴11以及中央传动组12给驱动轮输出动力。
请参阅图1,在一些实施方式中,变速传动组7主要包括系列齿轮、轴、轴承、同步器或行星机构组成调速系统,其用途为改变变速箱输入轴6与变速箱输出轴8之间的速度、扭矩关系。
第一电机4主要用途是收集怠速、减速、制动功率,输出换挡调速功率,起步加速助力功率。
动力换挡传动组9主要包括动力换挡离合器16、多组齿轮、轴等组成固定速比系统;换挡时,接受第二电机21输入的功率,通过动力换挡离合器16的结合,经过动力换挡功率路线14的动力换挡主动齿轮(未绘示)与动力换挡从动齿轮10啮合,传递换挡时车辆需要的功率到动力换挡从动齿轮10,动力换挡从动齿轮10在结构上或与变速箱输出轴8联结,或与中央传动输入轴11联结,最终通过中央传动输入轴11、中央传动组12输出功率到驱动轮。
第二电机传动组19主要包括离合器、多组齿轮、轴等组成固定速比系统;第二电机空心轴20与齿轮,通过第二电机传动组19、第二功率轴17输出第二电机21的功率。
第二电机21通过第二电机传动组19、第二功率轴17,与动力换挡传动组9联结,输出换挡时车辆行驶功率及爬行、起步加速功率。
请参阅图1,在一些实施方式中,混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有前进行驶功率输出模式。
前进行驶模式下,内燃机1的功率→离合器输出轴3→第一电机轴5→变速箱输入轴6→变速传动组7→经各档位的变速变扭后→变速箱输出轴8→中央传动输入轴11→再经末端减速传动(未表示)传到车辆驱的动轮。
前进行驶模式下,此时第一电机4根据蓄电池SOC(荷电状态)及发电信号,进入发电状态。发电状态功率路线为内燃机1的功率→离合器输出轴3→第一电机轴5→第一电机4进行发电。第一电机4的电功率通过电功率转换模块向蓄电池充电;不充电工况下,第一电机4卸荷随发动机运转。
请参阅图1,在一些实施方式中,混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有换挡模式:
本方案设有整车控制器(VCU未绘示)与传动系控制器(TCU未绘示),当内燃机1的转速变化超出一定范围时,整车控制器发出换档指令信号,第一电机4和第二电机21进入换挡模式,具体描述如下:
换挡指令信号发出后,蓄电池功率→换挡控制模块(未绘示)→第二电机21→第二电机空心轴20→第二电机传动组19(包含动力传递功率路线18)→第二功率轴17→动力换挡离合器16结合→动力换挡功率路线14(动力换挡主动齿轮(未绘示)与动力换挡从动齿轮10啮合)→动力换挡从动齿轮10→中央传动输入轴11→经末端传动传递到驱动轮。
第二电机21的换挡路线是独立于变速箱传动路线的功率路线;此时,第二电机21承载起换挡时刻中央传动输入轴11上的全部功率,车辆在换挡时刻继续功率不间断行驶。
换挡指令发出时,主离合器2分离,内燃机1转入空载转速跟踪状态;第一电机4的调速功率→第一电机轴5→调整变速箱输入轴6的转速;变速箱输入轴6的转速满足同步器摘挡要求时,传动系控制器(TCU)发出摘挡指令,自动换挡执行器执行摘挡。挂挡时,第一电机4根据中央传动输入轴11的转速,及目标档位齿轮同步转速要求,调整变速箱输入轴6的转速符合目标档位的同步转速,传动系控制器(TCU)发出挂挡指令,自动换挡执行器执行挂挡。
请参阅图1,在一些实施方式中,混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有车辆混合动力模式下的起步助力/加速模式:
当车辆起步/加速时,变速箱处于混合动力输入模式下,内燃机1的机械功率→主离合器2→变速箱输入轴6→变速箱传动组7的某一起步挡→变速箱输出轴8→中央传动输入轴11。
第二电机21助力时处于额定与峰值功率状态之间,助力功率大小,取决于操控者油门开度区间;此时蓄电池的功率→电功率转换模块(如图2所示)→第二电机21→第二电机传动组19→第二功率轴17→动力换挡离合器16结合→动力换挡功率路线14→动力换挡从动齿轮10→到中央传动输入轴11。
需要的条件下,第一电机4可以输出助力功率,详述如下:此时蓄电池的功率→电功率转换模块→第一电机4(此时切换到电动机模式)→第一电机轴5→变速箱输入轴6,与内燃机1传入的功率汇流在变速箱输入轴6处。
起步助力/加速模式下,中央传动输入轴11并入了3条动力源;一条是内燃机1功率;第二条是第一电机4功率;第三条是第二电机21的功率,三条动力源汇流混合功率到中央传动输入轴11,通过车辆末端传动到达驱动轮。
其中电机第二电机的峰值功率基本等于内燃机额定功率,加上第一电机4输入的功率,起步加速功率可达到内燃机额定功率的2-2.5倍,大幅减小了对内燃机低速起步能力要求,减少了整车加速起步距离,减少了内燃机油耗与排放,满足了非道路车辆多种作业工况的要求。
请参阅图1,在一些实施方式中,混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有爬行与缓行速度作业模式:
在爬行与缓行速度作业模式下,第二电机21通过动力换挡传动组9传递行走功率,路线如下:第一电机4发电→电功率转换模块→第二电机21→第二电机空心轴20→第二电机传动组19→第二功率轴17→动力换挡离合器16结合→动力换挡传动组9→中央传动输入轴11→经末端传动到驱动轮。
该模式下,由于第二电机21的转速、扭矩可以无级变化,能够稳定地实现车辆0-0.1km/h的超级爬行速度,也可以实现车辆从零到一定车速范围内的无级变速(CVT)工作模式;极大地适应了车辆配套机具作业时对车辆行驶速度的要求,提高了作业效率及操控舒适性。
请参阅图1,在一些实施方式中,混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有倒挡模式:
在倒挡模式下,变速箱空挡,电机控制器(包含在电功率转换模块中)输入反向电压、电流,第二电机21输出反向功率给第二电机空心轴20→第二电机传动组19→第二功率轴17→动力换挡传动组9→中央传动输入轴11→经末端传动到驱动轮;该模式下,车辆速度变化在无级变速(CVT)的模式下。
请参阅图1,在一些实施方式中,混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有电力输出模式:
本方案配备了大功率发电机、蓄电池及电力输出模块,通过电力输出模块,可以向外提供标准稳定的DC/AC电源,极大地扩展了车辆的使用范围。
在一些实施方式中,第一电机4和第二电机21还可以是两个独立电机的前后串联结构,也就是说两个电机都有独立的定子壳体,这种技术方案虽然布置方便,但占用空间较大。而图1的技术方案是第一电机4和第二电机21是双电机共用定子壳体结构,双电机的定子前后串联地安装在一个整体的电机定子共用壳体21中。
如图2所示,图2是根据本发明一实施方式的动力换挡变速箱系统的电功率转换模块的示意框图。功率转换模块的主要作用如下:
非换挡工况下,整车控制器(VCU)根据储能装置的电量水平信号,发出充电指令,第一电机4的发电功率进入蓄电池;蓄电池SOC的荷值符合要求时,第一电机4卸载空转,此时第二电机21空载处于零转速装态。
功率回收模式下,第一电机4/第二电机21按照程序设计,收集车辆怠速、制动时的能量,存储到蓄电池,达到能量回收利用的目的。
换挡模式下,储能装置(蓄电池)向第一电机4/第二电机21提供短期动力,实现换挡功能;CVT及爬行速度模式下,第一电机4发电,提供电能给第二电机21,第二电机21通过独立换挡功率路线,实现符合要求的行驶速度。倒车模式下,第一电机4发电,第二电机21的控制器(包含在电功率转换模块中)控制第二电机21的输入电压、电流反向,第二电机21产生反向功率带动车辆逆行。助力加速模式下,储能装置(蓄电池)向第一电机4/第二电机21提供电功率(如果需要),第一电机4通过变速箱输入轴6与内燃机1的机械功率汇合,输出到中央传动输入轴11,第二电机21通过独立的换挡功率路线输出功率到中央传动输入轴11处,实现功率汇流,助力车辆起步加速。
综上所述,本发明的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统具有以下优点:
1.节能的优点:
本方案属于串联混合动力方案构型,双电机可以按照控制要求收集怠速、制动功率存储到储能装置,供各种混合动力工况使用;本方案可用于城市乘用车、商用车,更适合需要发挥牵引力的道路或非道路车辆在动力不间断条件下的换挡行驶工况。
2.集成式双电机优点:
本方案双电机系统,采用串联共用定子整体壳体结构,共用定子壳体可以减少传动系径/轴向空间,整体壳体结构前端与内燃机飞轮壳刚性联结,后端与变速箱壳体刚性联结,可以作为承载式传动系结构;共用电机冷却水/油道,共用功率线缆空间,电机集成化程度高,减小了同等功率下的电机总体积,最大程度的减少了传动系的轴向空间。
3.电动机功率独立换挡路线优点:
3.1成本及结构简单的优点:
本方案利用双电机及独立的功率传递路线,实现了动力不间断条件下变速箱自动换挡;由于采用了定轴齿轮变速箱与独立换挡路线相结合,不同于传统动力换挡变速箱必须采用的湿式离合器、制动器、行星排组;传统动力换挡变速箱所需要的湿式离合器、液压比例阀,基本是全部档位的一半,例如:车辆16档变速箱,需要8个液压湿式离合器、至少8个液压比例阀;本方案仅用两个电机及1个离合器,理论上可以实现任何档位数量的自动变速系统。由于大量减少了离合器及比例阀的使用量,大幅减少了同等档位下的零部件数量,降低了制造成本;提高了产品的设计可靠度,降低了产品的使用维护费用。
3.2换挡平顺快捷的优点:
双电机独立功率路线结构,充分发挥了电机的优点,换挡时动力切换快,调速准确,换挡平顺性优良;相比传统动力换挡利用两个离合器结合--分离换挡方式,本方案功率损失小,发热量小,零件使用寿命长。
4.混合动力两电机助力起步/加速的优点:
本方案利用双电机独立的传动路线,发挥了电机峰值功率是额定功率2倍以上的特点,设计功率电池及功率电路,保证两电机峰值功率的短期释放,在起步/加速模式下,采用混合动力模式,增加整机功率2-2.5倍,大大减少了起步/加速过程。减少了内燃机油耗与排放,满足了非道路车辆多种作业工况的要求。
5.部分驱动功率下全域CVT的优点:
本方案利用电机功率独立换挡路线,此时,内燃机大部分功率输出到匹配机具,部分功率输出到第一电机发电,输送给第二电机,经过变速箱的动力被切换到第二电机的独立传动路线,变速箱处于空挡装态;实现车辆行走速度独立于内燃机转速,从而与被驱动的机具寻找到最佳行驶速度匹配点,提高作业效率,降低油耗、排放。
6.超低爬行速度功能:
由于永磁交流电机的低速大转矩特性,本方案可以实现超低速爬行功能,在0-0.1km/h的行驶速度范围内稳定工作,并通过内燃机动力输出轴(未表示)输出绝大部分内燃机功率,用于开沟等特殊作业。传统动力换挡变速箱达到本方案的爬行速度0-0.1km/h,需要多环节大比例减速机构,结构非常复杂,占用系统空间大。
7.无级(CVT)倒挡功能:
本方案不需要在变速箱内设置倒挡机构,依靠第二电机的反向旋转及独立的功率传动路线,变速箱在空挡模式(或离合器分离状态变速箱在档)下,可以实现0-Vmax km/h的逆行速度,满足车辆各种作业要求。传统动力换挡变速箱需要加装逆行机构及湿式离合器,结构复杂,占用系统空间大。
8.由于本方案具备大功率发电机,因此通过标准化功率输出模块,可以实现大功率的电能输出,对车辆作业机具电器化提供了宽广的选择。
9.本方案主要关键零部件,大功率电机及电机控制器,高功率放电电池等技术与产品,本地厂商完全掌握并大规模生产,本地化采购渠道宽阔。由于电机及控制器的高可靠性及低成本,本传动系的制造、使用维护成本低于传统液压湿式离合器组成的自动换挡系统。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其通过主离合器与内燃机的动力输出端连接,其特征在于,所述动力换挡变速箱系统包括离合器输出轴、第一电机、第一电机轴、变速箱输入轴、变速传动组、变速箱输出轴、第二电机、第二电机空心轴、第二电机传动组、第二功率轴、动力换挡离合器、动力换挡传动组、自动换挡执行器、电功率转换模块以及蓄电池;
所述蓄电池的电功率通过所述电功率转换模块传递给所述第二电机,经所述第二电机转换成机械功率后再由所述第二电机空心轴、所述第二电机传动组、所述第二功率轴、所述动力换挡传动组传递给中央传动输入轴以及中央传动组最后抵达驱动轮,从而形成所述第二电机的换挡功率传递路线。
2.如权利要求1所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,通过所述主离合器分离,使所述内燃机处于空载模式,然后通过所述蓄电池和所述电功率转换模块控制所述第一电机调整功率,所述第一电机的调整功率通过所述第一电机轴调整所述变速箱输入轴的转速以满足换挡转速的要求,最后由所述自动换挡执行器控制换挡,从而形成所述第一电机的换挡调速功率路线。
3.如权利要求1所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,所述第一电机和所述第二电机前后串联布置,所述第一电机和所述第二电机的定子共同安装在电机定子共用壳体中。
4.如权利要求3所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,所述内燃机通过所述主离合器、所述离合器输出轴向所述第一电机提供动力使其发电;所述第一电机通过所述电功率转换模块向所述第二电机和所述蓄电池提供电能。
5.如权利要求1所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,所述离合器输出轴与所述第一电机轴同心连接,所述第一电机与所述第一电机轴同心连接,第一电机轴与所述变速箱输入轴同心连接,所述第二电机与所述第二电机空心轴同心连接;所述第一电机轴穿过所述第二电机空心轴与所述变速箱输入轴同心连接;所述离合器输出轴、所述第一电机轴、所述第二电机空心轴构成两轴同心嵌套结构。
6.如权利要求1所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,所述内燃机通过所述主离合器、所述离合器输出轴、所述变速箱输入轴、所述变速传动组、所述变速箱输出轴、所述中央传动输入轴向所述中央传动组输出动力。
7.如权利要求1所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,所述第一电机和所述第二电机均具有独立的电机定子壳体。
8.如权利要求1所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,还包括变速箱壳体,其用于装设所述第二电机传动组、所述变速传动组、所述动力换挡传动组以及所述动力换挡离合器。
9.如权利要求8所述的混合动力串联双电机的动力换挡变速箱系统,其特征在于,所述中央传动组装设在后桥壳体中,所述中央传动组接受来自所述中央传动输入轴的功率。
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