專利名稱：車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，具體是一種車輛電驅(qū)動變 速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
日趨緊張的世界能源和不斷加強(qiáng)的人類環(huán)保意識使得汽車安全、節(jié)能和環(huán) 保等問題日益成為當(dāng)前的汽車技術(shù)發(fā)展主題。純電動汽車、混合動力汽車和燃料 電池汽車等新能源汽車能夠較好的解決上述問題而成為目前各大高校和企業(yè)的 研發(fā)重點(diǎn)。電驅(qū)動變速系統(tǒng)是上述幾種新能源汽車類型必不可少的驅(qū)動系統(tǒng)，但 現(xiàn)有的存在以下缺點(diǎn)驅(qū)動系統(tǒng)功能不夠全面，只能在車輛的特定速度區(qū)域?qū)崿F(xiàn) 高效運(yùn)行，高效性不能覆蓋整個(gè)車輛的運(yùn)行速度范圍；驅(qū)動系統(tǒng)不能兼顧車輛不 同運(yùn)行階段的功率需求和扭矩需求。驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；控制策略復(fù)雜，各系統(tǒng) 動力難于協(xié)調(diào)匹配一致，整個(gè)系統(tǒng)難于工程化實(shí)現(xiàn)。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國實(shí)用新型專利公開號CN2()1176122，
名稱為 一種混聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和具有該系統(tǒng)的客車，該系統(tǒng)連接汽車驅(qū) 動橋，包括機(jī)械動力系統(tǒng)、電氣動力系統(tǒng)，所述機(jī)械動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、輔 動力電機(jī)、電控離合器、主動力電機(jī)，所述電氣動力系統(tǒng)包括動力電池及控制電 纜，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)、輔動力電機(jī)、電控離合器、主動力電機(jī)為依次同 軸聯(lián)接，所述動力電池通過所述控制電纜連接于所述輔動力電機(jī)與所述主動力電 機(jī)。但該驅(qū)動系統(tǒng)沒有減速機(jī)構(gòu)，因此電機(jī)不能設(shè)計(jì)成高速電機(jī)，降低了電機(jī)的 效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)。當(dāng) 該驅(qū)動系統(tǒng)不接發(fā)動機(jī)時(shí)，可作為純電動車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，具有驅(qū)動效率高的特 點(diǎn)；當(dāng)該驅(qū)動系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)一起工作時(shí)，可作為高度混合的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)使用。
本電驅(qū)動變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工藝簡單，控制難度低，系統(tǒng)可靠性高，系統(tǒng)制 造成本低，降低了車輛燃油消耗的同時(shí)也保證了車輛的動力性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括第一箱體、第一自動離 合器、第一電機(jī)、第一電機(jī)制動器、第二自動離合器、第一變速機(jī)構(gòu)、第三自動 離合器、第二箱體、第二電機(jī)、第二電機(jī)制動器、第四自動離合器、第二變速機(jī) 構(gòu)，第一自動離合器和第二自動離合器的輸出軸分別穿過第一電機(jī)和第二電機(jī)， 然后與第一變速機(jī)構(gòu)和第二變速機(jī)構(gòu)的動力輸出齒輪同軸固定連接，第一電機(jī)和 第二電機(jī)的輸出分別經(jīng)第二自動離合器和第四自動離合器后與第一變速機(jī)構(gòu)和 第二變速機(jī)構(gòu)的輸入齒輪連接，第一電機(jī)制動器和第二電機(jī)制動器分別設(shè)置在第 一電機(jī)和第二電機(jī)轉(zhuǎn)子與各自箱體之間，第一電機(jī)制動器和第二電機(jī)制動器分別 與第一箱體和第二箱體固定連接，第一自動離合器的輸出軸是第三自動離合器的
輸入軸。
所述第一 自動離合器輸入軸外接動力。
所述第三自動離合器的輸出軸與車輛的后橋或驅(qū)動部件連接。
所述第一電機(jī)和第二電機(jī)通過電纜連接電機(jī)控制器和為其提供能量的動力 電池組。
所述第一變速機(jī)構(gòu)為第一行星齒輪機(jī)構(gòu)，所述第二變速機(jī)構(gòu)為第二行星齒 輪機(jī)構(gòu)。行星齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、承載能力大、傳動平穩(wěn)及 傳動效率高。行星齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用使得整個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)的功率分流、功率匹配和變
速功能更加完善。
這使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)由于變速機(jī)構(gòu)的存在，第一電機(jī)和第二 電機(jī)可以設(shè)計(jì)成高速電機(jī)。在相同的功率需求條件下，這種電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì) 得非常緊湊，而且體積小，重量輕，容易實(shí)現(xiàn)集成化和工程化，尤其適合在客車 上安裝，具有非常好的實(shí)用價(jià)值。第一變速機(jī)構(gòu)和第二變速機(jī)構(gòu)的減速比可以分 別根據(jù)發(fā)電工況的需要和車輛最高車速的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而可以靈活調(diào)控車輛 在不同工況的扭矩需求和功率需求，使得電機(jī)的工作效率更高。在接有發(fā)動機(jī)的 情況下，第一電機(jī)和第二電機(jī)相對于發(fā)動機(jī)可以有不同的自由度。當(dāng)發(fā)動機(jī)高速 驅(qū)動時(shí)，第一電機(jī)和第二電機(jī)可以停止轉(zhuǎn)動，消除電機(jī)的反電動勢的影響和掃膛
4的危害，節(jié)約能源，同時(shí)利于系統(tǒng)優(yōu)化。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)解決 了單個(gè)電機(jī)和變速機(jī)構(gòu)無法顧及的車輛在不同行駛工況下的對電機(jī)高功率，高扭
矩，和高效率的需求問題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了功率分流和變速的目的，進(jìn)而將實(shí)現(xiàn)發(fā)
動機(jī)(在接有發(fā)動機(jī)的情況下)、電機(jī)和動力電池組三者之間的良好的能量匹配
和最優(yōu)控制，進(jìn)一步減少了車輛的使用成本，降低了燃油消耗率，提高了車輛的
動力性能。


圖1為本發(fā)明基礎(chǔ)方案的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明優(yōu)化方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例方案包括第一箱體l、第一自動離合器2、第一電機(jī) 3、第一電機(jī)制動器4、第二自動離合器5、第一變速機(jī)構(gòu)6、第三自動離合器7、 第二箱體8、第二電機(jī)9、第二電機(jī)制動器IO、第四自動離合器ll、第二變速機(jī) 構(gòu)12，第一自動離合器2和第二自動離合器5的輸出軸分別穿過第一電機(jī)3和 第二電機(jī)9，然后與第一變速機(jī)構(gòu)6和第二變速機(jī)構(gòu)12的動力輸出齒輪同軸固 定連接，第一電機(jī)3和第二電機(jī)9的輸出分別經(jīng)第二自動離合器5和第四自動離 合器11后與第一變速機(jī)構(gòu)6和第二變速機(jī)構(gòu)12的輸入齒輪連接，第一電機(jī)制動 器4和第二電機(jī)制動器10分別設(shè)置在第一電機(jī)3和第二電機(jī)9轉(zhuǎn)子與各自箱體 之間，第一電機(jī)制動器4和第二電機(jī)制動器10分別與第一箱體1和第二箱體8 固定連接，第一自動離合器2的輸出軸是第三自動離合器7的輸入軸。所述第一 自動離合器2輸入軸外接動力，外接動力靠第一自動離合器2傳入，整個(gè)電驅(qū)動 變速系統(tǒng)的動力由第三自動離合器7的輸出軸傳出，所述第三自動離合器7的輸 出軸與車輛的后橋或驅(qū)動部件連接。所述第一電機(jī)3和第二電機(jī)9通過電纜連接 電機(jī)控制器和為其提供能量的動力電池組。本實(shí)施例的車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)在車輛的不同行駛工況下的工作原理如
下
1、 起步或低速運(yùn)行工況
該工況下只有第四自動離合器11接合，整個(gè)車輛動力系統(tǒng)相當(dāng)于工作在純 電動行駛模式，由動力電池組通過電機(jī)控制器向第二電機(jī)9提供能量。通過第二 變速機(jī)構(gòu)12的作用，第三自動離合器7輸出軸的扭矩可以非常大，從而實(shí)現(xiàn)車 輛快速起步的功能。在低速運(yùn)行時(shí)整車的燃油消耗低，效率高。
2、 加速或爬坡工況
該工況下驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩需求非常大，第二自動離合器5、第三自動離合器 7和第四自動離合器11接合，第一電機(jī)3和第二電機(jī)9共同驅(qū)動車輛運(yùn)行；若 接有發(fā)動機(jī)，則第一自動離合器2也接合，發(fā)動機(jī)和第一電機(jī)3以及第二電機(jī)9 共同驅(qū)動車輛運(yùn)行。其中第一電機(jī)3和第二電機(jī)9都由動力電池組提供能量。
3、 高速運(yùn)行工況
該工況下驅(qū)動系統(tǒng)的功率需求非常大，第二自動離合器5、第三自動離合器 7和第四自動離合器11接合，第一電機(jī)3和第二電機(jī)9共同驅(qū)動車輛運(yùn)行；若 接有發(fā)動機(jī)，則第一自動離合器2也接合，發(fā)動機(jī)和第一電機(jī)3以及第二電機(jī)9 共同驅(qū)動車輛運(yùn)行。其中第一電機(jī)3和第二電機(jī)9都由動力電池組提供能量。也 可以只接合第一自動離合器2和第三自動離合器7，由發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動車輛運(yùn)行。
4、 勻速運(yùn)行工況
該工況下驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩需求不大，可以只接合第四自動離合器11，由第 二電機(jī)9單獨(dú)驅(qū)動車輛運(yùn)行；若接有發(fā)動機(jī)，也可以只接合第一自動離合器2 和第三自動離合器7，由發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動車輛運(yùn)行；當(dāng)動力電池組SOC的較低時(shí)， 將第二自動離合器5也接合，發(fā)動機(jī)驅(qū)動第一電機(jī)3發(fā)電，給動力電池組補(bǔ)充能
5、 制動運(yùn)行工況
該工況下第二自動離合器5、第三自動離合器7和第四自動離合器11接合， 則第一電機(jī)3和第二電機(jī)7都可以參與制動，可以提高制動效率和能量回饋效率。
綜上所述，本發(fā)明的車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)與現(xiàn)有的帶變速系統(tǒng)的齒輪耦合方式傳動結(jié)構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)相比，整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可靠性高，同時(shí)解決了單個(gè)電 機(jī)和變速機(jī)構(gòu)無法顧及的車輛在不同行駛工況下的對電機(jī)高功率，高扭矩，和高 效率的需求問題，使得第一電機(jī)、第二電機(jī)和發(fā)動機(jī)(在接有發(fā)動機(jī)的情況下) 都工作在高效率區(qū)，提高了整個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)的效率。
如圖2所示，為實(shí)施例的優(yōu)化方案。所述第一變速機(jī)構(gòu)6為第一行星齒輪 機(jī)構(gòu)13，所述第二變速機(jī)構(gòu)12為第二行星齒輪機(jī)構(gòu)14。在本方案中第一自動離 合器2和第三自動離合器7的輸出軸分別穿過第一電機(jī)3和第二電機(jī)9，然后與 第一行星齒輪機(jī)構(gòu)13和第二行星齒輪機(jī)構(gòu)14的外齒圈連接；第一電機(jī)3和第二 電機(jī)9的輸出分別經(jīng)第二自動離合器5和第四自動離合器11作用后與第一行星 齒輪機(jī)構(gòu)13和第二行星齒輪機(jī)構(gòu)14的太陽輪連接；其他的部件連接以及驅(qū)動系 統(tǒng)在車輛的不同行駛工況下的工作原理與基礎(chǔ)方案的工作原理基本相同，不再贅 述。
行星齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、承載能力大、傳動平穩(wěn)及傳 動效率高。行星齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用使得整個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)的功率分流、功率匹配和變速
功能更加完善。
權(quán)利要求
1、一種車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)，其特征在于，包括第一箱體、第一自動離合器、第一電機(jī)、第一電機(jī)制動器、第二自動離合器、第一變速機(jī)構(gòu)、第三自動離合器、第二箱體、第二電機(jī)、第二電機(jī)制動器、第四自動離合器、第二變速機(jī)構(gòu)，第一自動離合器和第二自動離合器的輸出軸分別穿過第一電機(jī)和第二電機(jī)，然后與第一變速機(jī)構(gòu)和第二變速機(jī)構(gòu)的動力輸出齒輪同軸固定連接，第一電機(jī)和第二電機(jī)的輸出分別經(jīng)第二自動離合器和第四自動離合器后與第一變速機(jī)構(gòu)和第二變速機(jī)構(gòu)的輸入齒輪連接，第一電機(jī)制動器和第二電機(jī)制動器分別設(shè)置在第一電機(jī)和第二電機(jī)轉(zhuǎn)子與各自箱體之間，第一電機(jī)制動器和第二電機(jī)制動器分別與第一箱體和第二箱體固定連接，第一自動離合器的輸出軸是第三自動離合器的輸入軸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)，其特征是，所述第一自動 離合器輸入軸外接動力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)，其特征是，所述第三自動 離合器的輸出軸與車輛的后橋或驅(qū)動部件連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)，其特征是，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)通過電纜連接電機(jī)控制器和為其提供能量的動力電池組。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛電驅(qū)動變速系統(tǒng)，其特征是，所述第一變速 機(jī)構(gòu)為第一行星齒輪機(jī)構(gòu)，所述第二變速機(jī)構(gòu)為第二行星齒輪機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種車輛工程技術(shù)領(lǐng)域的電驅(qū)動變速系統(tǒng)，包括第一箱體、第一自動離合器、第一電機(jī)、第一電機(jī)制動器、第二自動離合器、第一變速機(jī)構(gòu)、第三自動離合器、第二箱體、第二電機(jī)、第二電機(jī)制動器、第四自動離合器、第二變速機(jī)構(gòu)。第一自動離合器的輸出軸是第三自動離合器的輸入軸，外接動力靠第一自動離合器傳入，整個(gè)電驅(qū)動變速系統(tǒng)的動力由第三自動離合器的輸出軸傳出，與車輛的后橋或其他驅(qū)動部件連接。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可靠性高，同時(shí)解決了單個(gè)電機(jī)和變速機(jī)構(gòu)無法顧及的車輛在不同行駛工況下的對電機(jī)高功率，高扭矩，和高效率的需求問題，提高了驅(qū)動系統(tǒng)的效率，尤其適合城市工況運(yùn)行。
文檔編號B60K17/04GK101549643SQ20091005118
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者勇 張, 殷承良 申請人:上海交通大學(xué)