CN205498595U - 一种电动汽车并轴式无级调速动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车并轴式无级调速动力系统包括行星齿轮系机构、主电机、调速电机；行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和齿圈制动器，太阳轮与行星轮啮合，同时行星轮与齿圈啮合，行星轮设置在行星架上，行星架上设有输出转轴；主电机转轴连接太阳轮转轴；调速电机传动连接齿圈。通过上述运行模式，能有效解决纯电动车换挡变速过程中的冲击现象，对于已有的技术而言，更是大大简化动力总成结构下实现无级调速功能，不仅降低成本且控制更加简单。

Description

一种电动汽车并轴式无级调速动力系统

技术领域

本实用新型涉及一种无级变速系统，特别涉及一种电动汽车并轴式无级调速动力系统。

背景技术

早期，近年来，电动汽车日益发展，现有的电动汽车一般在普通燃料汽车的基础上，将发动机与变速箱简单的用一个电机与一个定传，动比减速器替换，然后直接将动力输出到差速器。汽车在启动和爬坡时要求动力系统输出很大的扭矩，在高速行驶的时则需要动力系统输出稳定的高转速。因此，由普通燃料汽车改装过来的电动汽车的动力系统很难兼顾这两方面的需求。此外，单电机驱动系统在启动的时候，为了获得更好的加速性能，电池需输出较大的电流，这会给电池带来损坏出。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供一种为了提高纯电动车动力系统的性能，简化系统结构，实现无极变速，减少换挡冲击，提高无级调速动力系统的效率的电动汽车并轴式无级调速动力系统。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电动汽车并轴式无级调速动力系统，包括行星齿轮系机构、主电机、调速电机；所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和齿圈制动器，太阳轮与行星轮啮合，同时行星轮与齿圈啮合，行星轮设置在行星架上，行星架上设有输出转轴；主电机转轴连接太阳轮转轴；调速电机传动连接齿圈；

有益效果是：当电动汽车并轴式无级调速动力系统在低档位驱动模式下，该模式下齿圈制动器处于制动状态，调速电机不参与工作。这样，行星轮系机构中的齿圈被制动。当主电机驱动转子顺时针转动，对应车辆前进行驶时，此时行星轮系机构的作用如同减速器，传动比为k+1，其中k＝齿圈齿数/太阳轮齿 数，即主电机的动力从太阳轮经过行星轮系减速增扭后从行星架输出动力，进一步地驱动汽车驱动轮行驶。该模式下驱动电机驱动轮可以得到较大的驱动扭矩，能有效提高车辆的起步加速性能。

当电动汽车并轴式无级调速动力系统在无级调速驱动模式下，该模式下齿圈制动器处于释放状态，调速电机参与工作。这样，行星轮系机构为一个差动行星轮系机构，齿圈调速电机的动力传递给齿圈，主电机的动力传递给太阳轮。由行星轮系的转速特性公式：ω_s+kω_r-(1+k)ω_c＝0，其中：ω_s为太阳轮转速；ω_r为齿圈转速；ω_c为行星架转速；k为行星轮系的特征参数，其值为齿圈齿数与太阳轮齿数之比，可知，行星架的输出转速为：

${\mathrm{\ω}}_c=\frac{1}{1+k}{\mathrm{\ω}}_s+\frac{k}{1+k}{\mathrm{\ω}}_r$

这样，先维持主电机转速不变下，逐步利用调速电机提高齿圈转速时可使行星架的输出转速，经换算后可对应汽车行驶速度平稳提升。当齿圈转速与太阳轮转速一致时，行星轮系中的三元件：太阳轮、行星架和齿圈有相同的转速，其作用相当于直接档。可见，该模式下只需利用调速电机对齿圈的调速，便可实现汽车的无级提速，有效提高车辆提速过程中的平顺性，进一步地，可以利用主电机和调速电机的进一步提速，能匹配汽车高速运行；

当电动汽车并轴式无级调速动力系统在空档滑行模式下，该模式下齿圈制动器处于释放状态，调速电机不参与工作，利用差动行星轮系机构的自由度，驱动电机的动力无法传递到驱动轮；

通过上述运行模式，本发明专利所设计的一种电动汽车并轴式无级调速动力系统，能有效解决纯电动车换挡变速过程中的冲击现象，对于已有的技术而言，更是大大简化动力总成结构下实现无级调速功能，不仅降低成本且控制更加简单。

作为本实用新型的一种优选结构，为了改善调速电机与齿圈的轴心距离较大，带来的传动不稳定的问题，所述的电动汽车并轴式无级调速动力系统还包括传送带传动机构，所述传送带传动机构包括主动带轮、从动带轮和传送带；所述主动带轮设置在调速电机的输出转轴上，所述从动带轮与行星轮系的齿圈 连接，并且内圈为套轴式结构，通过轴承安装在太阳轮轴上；主动带轮与从动带轮之间通过传送带连接。传送带传动机构结构简单，当调速电机转动时带动主动带轮运转通过传送带带动从动带轮转动，传送带传动机构在传递调速电机输出时具有传动平稳无噪声，能缓冲、吸振等特点；当过载时带将会在带轮上打滑，可防止薄弱零部件损坏，起到安全保护作用。

作为本实用新型的一种优选结构，为了改善传送带长期运行发热问题的问题，传送带为变速带，变速带同时具备高横向刚度和纵向柔韧性，具有高承载能力及较长寿命，铸齿减少热量积聚或应力集中，延长传送带寿命，平滑运转结构使传送带在高速运转时仅有微小的变动。

作为本实用新型的一种优选结构，为了改善将调速过的动力更稳定的传递给左右驱动轮的问题，本实用新型还包括差速器，所述差速器设置在行星架输出转轴端，所述行星架输出转轴与差速器输入端连接，差速器的两个输出端口分别通过半轴与左右驱动轮连接，从而使调速后的动力更稳定的传递给左右驱动轮。

附图说明

图1为本实用新型电动汽车并轴式无级调速动力系统的结构示意图。

标号说明：

11、主电机；12、调速电机；21、主动带轮；22、从动带轮；

23、传送带；30、行星齿轮机构；31、太阳轮；32、行星轮；

33、行星架；40、差速器。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请一并参照图1，如图所示可知，本实用新型电动汽车并轴式无级调速动力系统，包括行星齿轮系机构、主电机11、调速电机12；所述主电机11转轴连接太阳轮31转轴；调速电机12传动连接齿圈，传送带23传动机构的主动带轮 21设置在调速电机12的输出转轴上，从动带轮22与行星轮32系的齿圈连接，并且内圈为套轴式结构，通过轴承安装在太阳轮31轴上；主动带与从动带之间通过传送带23连接。传送带23传动机构结构简单，当调速电机12转动时带动主动带轮21运转通过传送带23带动从动带轮22转动，传送带23传动机构在传递调速电机12输出时具有传动平稳无噪声，能缓冲、吸振等特点；当过载时带将会在带轮上打滑，可防止薄弱零部件损坏，起到安全保护作用；传送带23为变速带，变速带同时具备高横向刚度和纵向柔韧性，具有高承载能力及较长寿命，铸齿减少热量积聚或应力集中，延长传送带23寿命，平滑运转结构使传送带23在高速运转时仅有微小的变动。

所述行星齿轮机构30包括太阳轮31、行星轮32、齿圈、行星架和齿圈制动器，太阳轮31与行星轮32啮合，同时行星轮32与齿圈啮合，行星轮32设置在行星架33上，行星架33上设有输出转轴。

所述行星架33的输出转轴连接差速器40的输入端口，调速后的动力由行星架33输出转轴专递给差速器40，差速器40的2个输出端口分别通过半桥与左右驱动轮连接，从而使调速后的动力更稳定的传递给左右驱动轮。

当电动汽车并轴式无级调速动力系统在低档位驱动模式下，该模式下齿圈制动器处于制动状态，调速电机12不参与工作。这样，行星轮32系机构中的齿圈被制动。当主电机11驱动转子顺时针转动，对应车辆前进行驶时，此时行星轮32系机构的作用如同减速器，传动比为k+1，其中k＝齿圈齿数/太阳轮31齿数，即主电机11的动力从太阳轮31经过行星轮32系减速增扭后从行星架33输出动力，进一步地驱动汽车驱动轮行驶。该模式下驱动电机驱动轮可以得到较大的驱动扭矩，能有效提高车辆的起步加速性能。

当电动汽车并轴式无级调速动力系统在无级调速驱动模式下，该模式下齿圈制动器处于释放状态，调速电机12参与工作。这样，行星轮32系机构为一个差动行星轮32系机构，齿圈调速电机12的动力传递给齿圈，主电机11的动力传递给太阳轮31。由行星轮32系的转速特性公式：ω_s+kω_r-(1+k)ω_c＝0，其中：ω_s为太阳轮31转速；ω_r为齿圈转速；ω_c为行星架33转速；k为行星轮32系的特征参数，其值为齿圈齿数与太阳轮31齿数之比，可知，行星架33的输出转 速为：

${\mathrm{\ω}}_c=\frac{1}{1+k}{\mathrm{\ω}}_s+\frac{k}{1+k}{\mathrm{\ω}}_r$

这样，先维持主电机11转速不变下，逐步利用调速电机12提高齿圈转速时可使行星架33的输出转速，经换算后可对应汽车行驶速度平稳提升。当齿圈转速与太阳轮31转速一致时，行星轮32系中的三元件：太阳轮31、行星架33和齿圈有相同的转速，其作用相当于直接档。可见，该模式下只需利用调速电机12对齿圈的调速，便可实现汽车的无级提速，有效提高车辆提速过程中的平顺性。进一步地，可以利用主电机11和调速电机12的进一步提速，能匹配汽车高速运行。

当电动汽车并轴式无级调速动力系统在空档滑行模式下，该模式下齿圈制动器处于释放状态，调速电机12不参与工作。利用差动行星轮32系机构的自由度，驱动电机的动力无法传递到驱动轮。

通过上述运行模式，本发明专利所设计的一种电动汽车并轴式无级调速动力系统，能有效解决纯电动车换挡变速过程中的冲击现象，对于已有的技术而言，更是大大简化动力总成结构下实现无级调速功能，不仅降低成本且控制更加简单。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种电动汽车并轴式无级调速动力系统，其特征在于：包括行星齿轮系机构、主电机、调速电机；所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和齿圈制动器，所述太阳轮与行星轮啮合，所述行星轮与齿圈啮合，所述行星轮设置在行星架上，所述行星架上设有输出转轴；主电机的转轴连接太阳轮的转轴；所述调速电机传动连接齿圈。

2.根据权利要求1所述的电动汽车并轴式无级调速动力系统，其特征在于：还包括传送带传动机构，所述传送带传动机构包括主动带轮、从动带轮和传送带；所述主动带轮设置在调速电机的输出转轴上，所述从动带轮与行星轮系的齿圈连接，并且内圈为套轴式结构，通过轴承安装在太阳轮轴上；主动带轮与从动带轮之间通过传送带连接。

3.根据权利要求2所述的电动汽车并轴式无级调速动力系统，其特征在于：传送带为变速带。

4.根据权利要求1所述的电动汽车并轴式无级调速动力系统，其特征在于：还包括差速器，所述差速器设置在行星架输出转轴端，所述行星架输出转轴与差速器输入端连接，差速器的两个输出端口分别通过半轴与左右驱动轮连接。