CN1876419A - 一种电动汽车用电机驱动与传动装置 - Google Patents

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Abstract

为实现电动汽车用电动机与变速器的有效连接以及自动变速的控制，本发明提供了一种电动汽车用电机驱动与传动装置，由电动机1，联接件4，套筒5和机械式自动变速器8组成，电动机输出轴2和变速器输入轴7采用内花键套筒5连接，采用四档机械式变速器8，低三档用于匹配交流电动机，高三档用于匹配直流电动机，同时在变速器基础上增加了电子控制单元和控制执行机构，控制对象是电动机、步进电机和变速器，能实现选、换档自动控制，本发明装置具有生产继承性好、改造费用低、装配简单、配置灵活的优点。

Description

一种电动汽车用电机驱动与传动装置
技术领域
本发明属于汽车动力与传动部件技术领域，具体涉及一种电动汽车用电机驱动与传动装置。
背景技术
电动汽车结构各式各样，为降低研发成本，目前的电动汽车主要是以发展成熟的燃油汽车车体和车架为基础来进行设计制造的。电动汽车与燃油汽车的主要区别在于它们的驱动系统不同，燃油汽车采用发动机驱动，电动汽车采用电动机驱动。燃油汽车的发动机通过离合器与变速器连接，而电动机由于其特有的调速及堵转特性，以及自动变速控制的应用，电动汽车可以省去燃油汽车的离合器。因此，如何实现电动机与变速器的有效连接以及自动变速的控制，是发展电动汽车亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车动力驱动与传动总成，以解决目前电动汽车设计制造上的存在的上述问题，这种总成结构一方面能有效的实现电动机和变速器的匹配，另一方面在原有固定轴式齿轮变速器的基础上，把选、换挡的操纵控制自动化，该总成具有生产继承性好、改造费用低、装配简单、传动效率高的优点。
本发明的目的是这样实现的：
电动机输出轴和变速器输入轴采用内花键套筒连接，采用四挡机械式变速器，低三挡用于匹配交流电动机，高三挡用于匹配直流电动机，同时在变速器基础上增加了电子控制单元(ECU)和控制执行机构，控制对象是电动机、步进电机和变速器。
附图说明
附图1是电机驱动与传动装置结构图；
附图2是花键轴的机构尺寸图；
附图3是电子控制单元的结构原理图；
附图4是自动变速控制原理图。
图1中：1-电动机，2-电动机输出轴，3-螺栓，4-联接件，5-套筒，6-螺栓，7-变速器输入轴，8-变速器，9-变速器输出轴，10-执行机构，11-电子控制单元。
具体实施方式
现结合附图作进一步说明。
本发明是由电动机1，联接件4，套筒5和机械式自动变速器组成。机械式自动变速器由变速器8、执行机构10和电子控制单元11组成。电动机输出轴2和变速器输入轴7都加工有花键，两轴通过内花键套筒5连接，电动机的输出动力由电动机输出轴2、套筒5、变速器输入轴7传入变速器8。联接件4用于连接电动机1的壳体和变速器8的壳体，其两端分别通过螺栓3和6固定在电动机1和变速器8壳体的端面。变速器8有四个挡位，其I挡、II挡、III挡、IV挡的传动比依次为4.41、2.45、1.48、1，交流电动机或直流电动机都可与其匹配。当采用交流电动机时，选用I挡、II挡、III挡，以适应交流电动机高转速、低转矩的特性，当采用直流电动机时，选用II挡、III挡、IV挡，以适应直流电动机低转速、高转矩的特性。整个系统的结构原理如图1所示。电动机输出轴2及变速器输入轴7的尺寸如图2所示，花键规格：EXT30Zx1.5Mx30Rx6h。
电子控制单元11是自动控制部分的核心，由电源电路、输入单元、单片机、电动机油门控制单元、变速执行机构驱动单元组成，具有存储、运算、收发信号的功能。采用摩托罗拉的MC68HC9S12DP256单片机，输入单元分为PWM信号输入单元、模拟信号输入单元、开关信号输入单元、数字信号输入单元。PWM信号即脉冲信号，包括车速信号、电动机转速信号和变速器输出轴9的转速信号；模拟信号包括加速踏板开度信号、制动踏板开度信号、蓄电池电压电流信号；开关信号包括挡位开关信号、刹车开关信号；数字信号包括蓄电池的荷电状态值。变速执行机构用于将电子控制单元的电信号指令变成相应的机械动作，从而实现自动换挡，电动机油门执行机构所需功率较小，采用步进电机驱动，变速器执行机构采用液压系统实现。电子控制单元的结构原理如图3所示。
自动变速控制原理：驾驶员根据电动车辆的当前行驶状态、行驶环境及目标状态来控制加速踏板或制动踏板的开度，踏板开度信号以及其它采集到的信号输入电子控制单元11，电子控制单元11以当前这些量为参考，按照设定好的逻辑和算法，得出下一步控制策略，再通过电控制信号操纵相应的执行机构，对电动机和变速器进行控制，从而实现起步、换挡、再生制动的自动化控制。再生制动时电动机11工作在发电状态下，将制动能量这一机械能转化为电能，给蓄电池充电，从而将制动能量储存在蓄电池中。变速控制原理如图4所示。
从以上结构和控制原理可以看出，电机驱动及传动装置结构紧凑，装配方便，在现有机械变速器的基础上把选、换挡的操纵控制自动化了，还能够匹配交、直流两种不同类型的电动机，具有生产继承性好、改造费用低、装配简单、配置灵活的优点。

Claims (5)

1.本发明涉及一种电动汽车用电机驱动与传动装置，其结构特征：由电动机(1)，联接件(4)，套筒(5)和机械式自动变速器组成，机械式自动变速器由变速器(8)、执行机构(10)和电子控制单元(11)组成。
2.本发明涉及一种电动汽车用电机驱动与传动装置，其特征在于：所述装置还包括一电动机输出轴(2)、一变速器输入轴(7)，电动机输出轴(2)和变速器输入轴(7)都加工有花键，两轴通过内花键套筒(5)连接，电动机的输出动力由电动机输出轴(2)、套筒(5)、变速器输入轴(7)输入所述变速器(8)。
3.本发明涉及一种电动汽车用电机驱动与传动装置，其特征在于：所述装置还包括螺栓(3)和(6)，所述电动机(1)的壳体和变速器(8)的壳体通过联接件(4)固定连接，联接件(4)两端面分别通过螺栓(3)和(6)固定在所述电动机(1)和变速器(8)壳体的端面。
4.本发明涉及一种电动汽车用电机驱动与传动装置，其特征在于：所述变速器(8)为四挡变速器，其I挡、II挡、III挡、IV挡的传动比依次为4.41、2.45、1.48、1，当采用交流电动机时，选用I挡、II挡、III挡；当采用直流电动机时，选用II挡、III挡、IV挡。
5.本发明涉及一种电动汽车用电机驱动与传动装置，其特征在于：电子控制单元(11)以脉冲信号、模拟信号、开关信号和数字信号为参考，按照设定好的逻辑和算法，得出下一步控制策略，再通过电控制信号操纵相应的执行机构，对电动机和变速器进行控制，从而实现起步、换挡、再生制动的自动化控制。
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