CN1808854A - 一种车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，涉及一种车辆用的电控调速自动无级电动变速器。该装置包括离合器，发动机飞轮，双转子电动变速器和电动液压制动器；双转子电动变速器的内转子一端与发动机的飞轮相连，中间转子的一端通过滑键与离合器的从动盘总成相连，电动液压制动器与发动机的飞轮通过齿轮啮合相连，或与发动机曲轴前端皮带轮相连；所述的中间转子通过齿轮与电动变速传动装置的输出轴连接。采用本发明可以将电动、发电、变速、能量回收、动力直接机械传递等功能实现一体化，并提高车辆的传动效率，降低传动噪音和燃油消耗，使车辆的排放能达到国III以上水平，同时燃油消耗量比采用传统动力方式的同种车型减少25％以上。

Description

一种车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用的电控调速自动无级电动变速器，特别涉及一种具有内电机发电和动力直接传递功能的车辆用的自动无级电动变速器。
背景技术
作为任何车辆的关键部件，自从机动车辆的诞生，变速器就已应用于各种车辆。已得到大量使用的传统变速器可以分为手动变速器和自动变速器，或可分为机械变速器和液力变速器。手动变速器均为有级变速器，而自动变速器还可分为有级变速器和无级变速器，车辆用自动无级变速器均为液力变速器。这些传统的变速器都具有一定的缺点，如：①手动变速器需要驾驶员人力操纵，增加了驾驶员的操作难度和劳动强度，特别是城市的公共交通客车，而且车辆的平顺性和舒适性决定于驾驶员的操纵水平；②自动有级变速器虽然可以减轻驾驶员的劳动强度，但其燃油消耗量要比手动变速器多10～20％；③自动无级变速器虽然可以提高车辆的舒适性和平顺性，但其综合传动效率较低，燃油经济性比自动有级变速器更差一些。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，将电动变速传动装置安装在车辆上，替代车辆原有的传统变速器、离合器、发电机和起动电机，实现油/电混合动力功能、自动无级变速功能和能量回收功能，并具有直接传递动力的功能，使其结构简单，制造和运行成本低，进一步提高综合传动效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，包括离合器和发动机飞轮，所述的离合器由离合器从动盘总成、离合器盖总成、分离拨叉轴承组构成，其特征在于：该电动传动装置还包括双转子电动变速器和电动液压制动器，所述的双转子电动变速器由内转子、中间转子、外定子以及用于控制内转子和外定子电流频率的变频转换器构成，所述的内转子一端与发动机飞轮相连，所述的中间转子的一端通过滑键与离合器的从动盘总成相连，所述的电动液压制动器与发动机飞轮通过齿轮啮合相连，或与发动机曲轴前端皮带轮相连；所述的中间转子通过齿轮与电动传动装置的输出轴连接。
本发明所述的车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，其特征在于：所述的内转子与发动机的飞轮通过花键连接。
本发明所述的电动液压制动器采用液压钳式制动结构或采用液压蹄式制动结构。
本发明提供了一种采用所述电动变速传动装置对车辆进行制动回收电能的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)采用双转子电动自动变速器和电动液压制动器，使双转子电动自动变速器的内转子与发动机飞轮相连，电动液压制动器与发动机的飞轮通过齿轮连接，中间转子通过电动变速传动装置的输出轴和车辆的传动轴与车辆的驱动轮机械相连；
2)在车辆运行过程中进行制动减速时，车辆柔性电子控制系统通过变频转换器使外定子与中间转子之间发电，给车辆蓄电池充电，回收制动能，使车辆减速；
3)在车辆运行过程中进行制动减速，车辆柔性电子控制系统使发动机停机后，采用电动液压制动器将发动机的飞轮和内转子锁定，通过变频转换器使内转子与中间转子之间发电，给车辆蓄电池充电，回收制动能，使车辆减速。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：①.这种电动变速传动装置可以实现动力传动的自动无级调节，使发动机可以稳定工作在其最佳状态区，使单位功率油耗和单位功率排放达到最优，具有比传统自动无级变速器更高的传动效率，其传动效率可以达到90％以上；②减少了发动机的过渡过程和过渡工况，降低了整车的燃油消耗量和废气污染物的排放量；③.当车辆的转速和负荷处于发动机的最佳状态区内时，电动变速传动装置可以实现动力在输入轴和输出轴之间的直接传递，进一步提高传动效率，降低燃油消耗，同时可以降低传动电机的工作强度，如减少持续工作时间，有利于降低电机的工作温度、提高使用寿命；④.内电机和外电机同时具有制动发电功能，进一步提高回收能量的效率，降低燃油消耗；⑤.可取代传统发动机的发动机和起动电机，提高发电效率，减少系统部件和成本。
附图说明
图1为本发明提供的具有制动回收电能的电动变速传动装置的三维视图。
图2为本发明提供的具有制动回收电能的电动变速传动装置结构原理示意图。
图3为一种双转子电动自动变速器的结构原理图。
图4为本发明提供的具有制动回收电能的电动变速传动装置的零件装配分解图。
图5为电动液压制动器与发动机飞轮的安装示意图。
图6为本发明提供的具有制动回收电能的电动变速传动装置的动力传递图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体结构、工作过程及实施方式。
本发明提供的车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，该装置主要包括离合器，发动机飞轮6，双转子电动变速器和电动液压制动器11；所述的离合器由离合器从动盘总成7，离合器盖总成8、分离拨叉轴承组9构成；所述的双转子电动变速器由内转子1、中间转子3、外定子2以及用于控制内转子和外定子电流频率的两个背靠背的变频转换器4组成，所述的内转子1一端与发动机飞轮6相连，中间转子3的一端通过滑键与离合器的从动盘总成7相连，电动液压制动器11与发动机飞轮通过齿轮啮合连接，或与发动机曲轴前端皮带轮通过皮带相连；所述的中间转子3通过齿轮与电动变速传动装置的输出轴12连接(如图1、2所示)。
图3为一种双转子电动变速器的原理图，该双转子电动变速器是由内转子1、中间转子3和外定子2构成，由两个背靠背的变频转换器4控制内转子和中间转子的电流大小及频率，从而控制和调节内转子与中间转子之间的速比，同时接上蓄电池5，即可实现电动或发电功能。图5为电动液压制动器与飞轮的安装示意图。电动液压制动器11与发动机飞轮6通过齿轮啮合相连，或与发动机曲轴前端皮带轮相连。图6为本发明的动力传递图。发动机飞轮6直接安装在发动机的曲轴输出端上，内转子1的前端设有花键与发动机飞轮6连接，使两者同步旋转。中间转子3前端设有滑键与离合器从动盘总成7滑动连接，使两者同步旋转。离合器盖总成8结构与传统推力式离合器盖总成相同，通过螺栓安装在发动机飞轮6上，与其同步旋转。分离拨叉轴承组9在电控系统执行机构的控制下分离或结合离合器。离合器壳10前端与发动机后端法兰面连接，其后端与外定子2的前端法兰面连接，起安装支撑作用。电动变速传动装置的输出轴12的一端通过齿轮与中间转子3连接，其另一端与车辆的传动轴相连，承担动力的输出作用。蹄式或者钳式的电动液压制动器11通过齿轮与发动机飞轮6连接，安装在传统起动电机的位置；或与发动机曲轴前端皮带轮相连，安装在传统发电机的位置。
本发明实现的工作过程如下：
在车辆起步时，发动机不工作，可以由中间转子3和外定子2构成的外电机作为电动机带动车辆起步，或用电动液压制动器11将飞轮6和内转子1制动，内转子1和中间转子3构成的内电机作为电动机带动车辆起步。两种方式可以单独发挥作用，也可以同时发挥作用。
当车辆没有运行在发动机的最佳工作区域时，分离拨叉轴承组9给离合器盖总成8的膜片弹簧施加向前的力，使离合器盖总成中的压盘对离合器从动盘总成7不产生轴向作用力，发动机飞轮6与离合器从动盘总成7分离，也就是离合器处于分离状态，这时内转子1和中间转子3没有直接机械连接，两者之间的动力需要通过电动变速器来传递。
当车辆运行在发动机的最佳工作区域时，分离拨叉轴承组9不给离合器盖总成8的膜片弹簧施加向前的力，使离合器盖总成8中的压盘在预紧弹簧力的作用下对离合器从动盘总成7产生轴向作用力，发动机飞轮6与离合器盖总成8将离合器从动盘总成7抱住，也就是离合器处于接合状态，从而使内转子1和中间转子3直接机械连接，使内转子1和输出轴12直接机械连接，实现动力的直接机械传递，此时电动变速器不起传动功能，但可以提供辅助动力或发电。
在车辆运行过程中进行制动减速时，如下长坡或需要减速时，车辆柔性电子控制系统通过变频转换器使外定子与中间转子之间发电，给车辆蓄电池充电，回收制动能，使车辆减速；如果此时发动机处于停机状态，可以采用电动液压制动器将发动机飞轮和内转子锁定，通过变频转换器使内转子与中间转子之间发电，给车辆蓄电池充电，回收制动能，使车辆减速，达到更佳的制动效果。
本发明的适用范围：车重在1吨以上、功率需求在60kW以上的各种车辆，特别适用于中高级轿车、SUV及3.5吨以下的各种商用车。

Claims (5)

1.一种车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，包括离合器和发动机飞轮(6)，所述的离合器由离合器从动盘总成(7)，离合器盖总成(8)、分离拨叉轴承组(9)构成，其特征在于：该电动变速传动装置还包括双转子电动变速器和电动液压制动器(11)，所述的双转子电动变速器由内转子(1)、中间转子(3)、外定子(2)以及用于控制内转子和外定子电流频率的变频转换器(4)，所述的内转子一端与发动机的飞轮(6)相连，所述的中间转子的一端通过滑键与离合器的从动盘总成(7)相连，所述的电动液压制动器(11)与发动机飞轮通过齿轮啮合相连，或与发动机曲轴前端皮带轮相连；所述的中间转子(3)通过齿轮与电动变速传动装置的输出轴(12)的一端连接。
2.按照权利要求1所述的车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，其特征在于：所述的内转子与发动机飞轮通过花键连接。
3.按照权利要求1或2所述的车辆用的具有制动回收电能的电动变速传动装置，其特征在于：所述的电动液压制动器(11)采用液压钳式制动结构。
4.按照权利要求1或2所述的自动无级电动变速器，其特征在于：所述的电动液压制动器采用液压蹄式制动结构。
5.一种采用如权利要求1所述电动变速传动装置对车辆进行制动回收电能的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)采用双转子电动自动变速器和电动液压制动器，使双转子电动自动变速器的内转子与发动机飞轮相连，电动液压制动器与发动机的飞轮通过齿轮连接，中间转子通过电动变速传动装置的输出轴和车辆的传动轴与车辆的驱动轮机械相连；
2)在车辆运行过程中进行制动减速时，车辆柔性电子控制系统通过变频转换器使外定子与中间转子之间发电，给车辆蓄电池充电，回收制动能，使车辆减速；
3)在车辆运行过程中进行制动减速，车辆柔性电子控制系统使发动机停机后，采用电动液压制动器将发动机的飞轮和内转子锁定，通过变频转换器使内转子与中间转子之间发电，给车辆蓄电池充电，回收制动能，使车辆减速。
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Assignee: Beijing Automobile Manufacture Works Co., Ltd.

Assignor: Beijing Automobile Research General Institute Co., Ltd.

Contract record no.: 2010990000933

Denomination of invention: Electric variable speed drive apparatus with brake energy recovery function for vehicles

Granted publication date: 20080206

License type: Exclusive License

Open date: 20060726

Record date: 20101129

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Addressee: Beijing Automobile Research General Institute Co., Ltd.

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