專利名稱：汽車動(dòng)力輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力輸出裝置，特別涉及一種電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出裝置。
背景技術(shù)：
目前，由于燃油汽車對(duì)環(huán)境的污染以及國(guó)際石油價(jià)格的不斷攀升，純電動(dòng)汽車作為綠色新能源技術(shù)的一個(gè)分支，具有零排放、噪聲低、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、可以實(shí)現(xiàn)交通能源來(lái)源多元化等優(yōu)點(diǎn)，逐漸為人們所關(guān)注，市場(chǎng)份額也逐年增加。但是，純電動(dòng)汽車仍有很多不如人意的缺點(diǎn)，現(xiàn)有的電動(dòng)汽車采用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)仍為電動(dòng)機(jī)+變速箱+差速器的模式，由于變速箱存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配困難、重量重、制造成本高等不足，會(huì)大大增加整車的生產(chǎn)成本。 傳統(tǒng)電動(dòng)汽車還由于電池電量和電動(dòng)機(jī)功率的原因而突出表現(xiàn)為行駛里程短、動(dòng)力性較差等缺點(diǎn)，這成為了純電動(dòng)汽車廣泛推廣的主要瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種汽車動(dòng)力輸出裝置。該動(dòng)力輸出裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便，制造成本低且動(dòng)力性能與續(xù)航能力好。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種汽車動(dòng)力輸出裝置，其包括一動(dòng)力電池；一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，與該動(dòng)力電池電連接；一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，與該DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接；一單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，包括太陽(yáng)輪、齒圈及具有行星輪的行星架，其中該齒圈與該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)相連并與該行星架上的行星輪嚙合，該行星架的行星輪還與該太陽(yáng)輪嚙合；一主減速器，與該行星架的輸出輪嚙合；一前軸差速器，其設(shè)于前軸輸出軸上，并與該主減速器相連，以將該主減速器通過(guò)前軸差速器傳遞的動(dòng)力輸出至前軸輸出軸。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該動(dòng)力輸出裝置還包括一調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其與該DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接，并通過(guò)一制動(dòng)器與該太陽(yáng)輪連接。優(yōu)選地，該調(diào)速電動(dòng)機(jī)為高轉(zhuǎn)速、小功率電動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該裝置還包括至少一個(gè)輪轂電動(dòng)機(jī)，該輪轂電動(dòng)機(jī)與該DC/ DC轉(zhuǎn)換器電連接。優(yōu)選地，該裝置還可進(jìn)一步包括一控制器，該控制器分別與該動(dòng)力電池、該電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)、該調(diào)速電動(dòng)機(jī)及該制動(dòng)器電連接來(lái)進(jìn)行整車控制，該控制器根據(jù)汽車所處工況來(lái)選擇工作模式以控制該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)及該調(diào)速電動(dòng)機(jī)的開(kāi)啟/關(guān)閉、以及該制動(dòng)器鎖止 /打開(kāi)。更優(yōu)選地，該裝置可包括一電池管理系統(tǒng)，設(shè)置在該動(dòng)力電池與該控制器之間，用以在所述控制器的控制下對(duì)該動(dòng)力電池的充放電及電池的平衡進(jìn)行管理。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該裝置還包括一超級(jí)電容，該超級(jí)電容將該動(dòng)力電池連接至該DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，該動(dòng)力電池為磷酸鐵鋰或錳酸鋰電池。本發(fā)明的汽車動(dòng)力輸出裝置的有益效果在于本發(fā)明是根據(jù)純電動(dòng)汽車的技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車的特點(diǎn)，綜合動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及整車成本要求而設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，它以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，取消了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的變速箱，采用電動(dòng)機(jī)和行星齒輪機(jī)構(gòu)，使得整個(gè)動(dòng)力總成的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、裝配容易、重量輕、制造成本低、增加了電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍，提高了能量利用率，增加續(xù)航里程。具體說(shuō)明如下，根據(jù)工況，該發(fā)明選擇不同的驅(qū)動(dòng)方式 前驅(qū)，后驅(qū)，全驅(qū)的功能。當(dāng)電動(dòng)車采用前驅(qū)時(shí)，調(diào)速電動(dòng)機(jī)可以對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，使電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)工作在效率最高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，整車能夠達(dá)到電池的最大的行駛里程。在起步、超車、加速、爬坡等工況條件下，可以采用全驅(qū)的驅(qū)動(dòng)方式，這樣整車有最好的動(dòng)力性。如果前驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，則可以驅(qū)動(dòng)輪轂電動(dòng)機(jī)使用后驅(qū)的方式行駛。在制動(dòng)減速時(shí)，鎖止電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)和太陽(yáng)輪之間的制動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，向超級(jí)電容充電，超級(jí)電容充滿后才會(huì)向電池充電，減少了瞬間大電流給電池造成的損害，從而增加了電池的使用壽命。


圖1是本發(fā)明的電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的效率特性圖。
具體實(shí)施例方式為便于更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參照?qǐng)D1，為本發(fā)明的電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的效率特性圖。如圖1所示，本發(fā)明的汽車動(dòng)力輸出裝置，其包括動(dòng)力電池 12、與動(dòng)力電池12電連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器15、與該DC/DC轉(zhuǎn)換器15電連接的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11、單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，包括太陽(yáng)輪5、齒圈6及具有行星輪的行星架7，其中該齒圈6與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11相連并與該行星架上的行星輪嚙合，該行星輪還與該太陽(yáng)輪5嚙合、主減速器9，與該行星架的輸出輪嚙合、前軸差速器2，其設(shè)于前軸輸出軸1上，并與主減速器 9相連，以將主減速器9通過(guò)前軸差速器2傳遞的動(dòng)力輸出至前軸輸出軸1。本發(fā)明的電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出裝置還可以包括控制器16，該控制器16分別與動(dòng)力電池12、電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11、調(diào)速電動(dòng)機(jī)10、輪轂電動(dòng)機(jī)3、4及制動(dòng)器8電連接來(lái)進(jìn)行整車控制，控制器16根據(jù)汽車所處工況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11、調(diào)速電動(dòng)機(jī)10的開(kāi)啟/關(guān)閉和工作模式以及制動(dòng)器8是否鎖止?？刂破?6根據(jù)從方向盤、剎車、油門踏板以及汽車上的各個(gè)傳感器(例如，車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器等)獲得的信號(hào)來(lái)判斷各種工況，從而根據(jù)不同工況來(lái)進(jìn)行控制。對(duì)于根據(jù)從傳感器獲得的信號(hào)如何判斷工況是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以結(jié)合本領(lǐng)域的公知常識(shí)根據(jù)車輛實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)設(shè)定的， 不屬于本發(fā)明的重點(diǎn)，在此不再贅述。本發(fā)明的電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出裝置還包括電池管理器13，該電池管理器13與所述動(dòng)力電池12和控制器16電連接，并用于在控制器16的控制下對(duì)動(dòng)力電池12的充放電及電池的平衡進(jìn)行管理，電池管理器13具有充放電均衡的功能從而提高動(dòng)力電池12的使用壽命，動(dòng)力電池12通常為磷酸鐵鋰或錳酸鋰電池。DC/DC轉(zhuǎn)換器15可以對(duì)從動(dòng)力電池12輸出的電能進(jìn)行升壓或降壓轉(zhuǎn)換，以滿足整個(gè)汽車的用電需求。制動(dòng)器8用于對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11與太陽(yáng)輪5之間的連接進(jìn)行鎖止，防止機(jī)械能在兩者之間傳遞。制動(dòng)器8可以采用能完成制動(dòng)效果的任意致動(dòng)器。電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11采用高轉(zhuǎn)速、小功率的電動(dòng)機(jī)，調(diào)速電動(dòng)機(jī)10可以采用電動(dòng)汽車上通常使用的永磁同步電機(jī)或永磁無(wú)刷電機(jī)。超級(jí)電容14的電容大小一般為1500-1600F，容量小會(huì)影響制動(dòng)時(shí)電池回收電能的效果，容量大則成本較高。超級(jí)電容14能夠在調(diào)速電動(dòng)機(jī)10對(duì)動(dòng)力電池12進(jìn)行充電時(shí)吸收大的脈沖電流，從而保護(hù)動(dòng)力電池12。單排行星齒輪機(jī)構(gòu)、主減速器9、前軸差速器2、前軸輸出軸1的結(jié)構(gòu)及其之間的連接關(guān)系為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，不再進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1中的標(biāo)號(hào)17代表車輪。輪轂電動(dòng)機(jī)3、4根據(jù)控制器16的控制下，通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器15從動(dòng)力電池12獲取所需電能，驅(qū)動(dòng)后輪行進(jìn)。下面根據(jù)不同工況描述本發(fā)明的動(dòng)力輸出裝置的操作。起步，該發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)兩種起步模式①正常起步時(shí)輪轂電動(dòng)機(jī)3、4不工作，制動(dòng)器8鎖止，與其相連的太陽(yáng)輪5固定，動(dòng)力電池12將能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器15，傳遞到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11，使其運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11與單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈6相連，兩者同軸運(yùn)轉(zhuǎn)齒圈6與行星架7通過(guò)嚙合作用，使行星架7運(yùn)轉(zhuǎn)，行星架7與主減速器9嚙合，驅(qū)使其運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過(guò)前軸差速器2將滿足需求的動(dòng)力傳遞到前軸輸出軸1，該起步方式適合輕踩油門平地起步的工況；②動(dòng)力電池12將能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器15將能量同時(shí)傳遞給輪轂電動(dòng)機(jī)3、4、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11和調(diào)速電動(dòng)機(jī)10，除前驅(qū)起步模式外，實(shí)現(xiàn)全驅(qū)模式的起步，該起步方式適合于駕駛員猛踩油門的駕駛模式，如坡道起步等。兩個(gè)起步模式的判斷是通過(guò)駕駛員踩油門踏板的程度來(lái)判斷的，如果輕踩油門踏板，則實(shí)現(xiàn)正常起步，如果將油門踏板踩到底，則用四驅(qū)的方式起步。巡航工況，車輛需要的功率較小，動(dòng)力電池12將能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器15傳遞到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11 (電動(dòng)機(jī)工作模式)和調(diào)速電動(dòng)機(jī)10。與電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11相比，調(diào)速電動(dòng)機(jī)10的功率很小，主要作用是通過(guò)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11進(jìn)行調(diào)速。根據(jù)((l+gES )ω。= ω3+&δωκ)，(&是單排行星齒輪機(jī)構(gòu)中齒圈6與太陽(yáng)輪5的齒數(shù)比，ω。是行星架7的轉(zhuǎn)速，《3是太陽(yáng)輪5的轉(zhuǎn)速，ωκ是齒圈6的轉(zhuǎn)速)電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī) 11的轉(zhuǎn)速與車速是解耦的，因此電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11可以在高效率的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，即圖2中的[nln2]轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，正常模式下電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11以小的后備功率和較高的效率，使得純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程大大增加。急加速、爬坡或路況惡劣工況，此時(shí)駕駛員需求功率較大，巡航工況中采用的驅(qū)動(dòng)方式不能完全滿足功率需要，因此輪轂電動(dòng)機(jī)3、4也需通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器15從動(dòng)力電池12 中獲得能量，將動(dòng)力傳遞給后輪，四個(gè)電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛行駛，從而滿足扭矩需求。減速制動(dòng)工況，制動(dòng)器8鎖止，前軸輸出軸1的機(jī)械能通過(guò)前軸差速器2，主減速器 9，帶動(dòng)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架7運(yùn)轉(zhuǎn)，行星架7與齒圈6嚙合，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11 運(yùn)轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11工作在發(fā)電機(jī)工作模式下，將產(chǎn)生的電能通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器15容14，存儲(chǔ)在動(dòng)力電池12中，超級(jí)電容14對(duì)接受到的電能進(jìn)行濾波，保護(hù)動(dòng)力電池，提高動(dòng)力電池的工作壽命。怠速工況，例如紅燈或堵車時(shí)，調(diào)速電動(dòng)機(jī)10、輪轂電動(dòng)機(jī)3、4和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 11全部停止運(yùn)轉(zhuǎn)，只有動(dòng)力電池12給整車供電，恢復(fù)通行后可立即起步，起步方式見(jiàn)起步工況。故障模式如果輪轂電動(dòng)機(jī)3、4發(fā)生故障，車輛仍然可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)11 驅(qū)動(dòng)車輛，以前驅(qū)的方式開(kāi)回家或修理處。如果電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11發(fā)生故障，則使用輪轂電動(dòng)機(jī)3、4以后驅(qū)的方式驅(qū)動(dòng)車輛。如果輪轂電動(dòng)機(jī)3、4至少一個(gè)發(fā)生故障，雖然動(dòng)力性受到影響，不會(huì)影響車輛的正常行駛。如果調(diào)速電動(dòng)機(jī)10發(fā)生故障，則制動(dòng)器8鎖止，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛。以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，即凡是依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該動(dòng)力輸出裝置包括一動(dòng)力電池；一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，與該動(dòng)力電池電連接；一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，與該DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接；一單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，包括太陽(yáng)輪、齒圈及具有行星輪的行星架，其中該齒圈與該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)相連并與該行星架上的行星輪嚙合，該行星架的行星輪還與該太陽(yáng)輪嚙合；一主減速器，與該行星架的輸出輪嚙合；一前軸差速器，其設(shè)于前軸輸出軸上，并與該主減速器相連，以將該主減速器通過(guò)前軸差速器傳遞的動(dòng)力輸出至前軸輸出軸。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該裝置還包括一調(diào)速電動(dòng)機(jī)， 其與該DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接，并通過(guò)一制動(dòng)器與該太陽(yáng)輪連接。
3.如權(quán)利要求2所述的汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該調(diào)速電動(dòng)機(jī)為高轉(zhuǎn)速、小功率電動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該裝置還包括至少一個(gè)輪轂電動(dòng)機(jī)，該輪轂電動(dòng)機(jī)與該DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該裝置還包括一控制器，該控制器分別與該動(dòng)力電池、該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、該調(diào)速電動(dòng)機(jī)及該制動(dòng)器電連接來(lái)進(jìn)行整車控制，該控制器根據(jù)汽車所處工況來(lái)選擇工作模式以控制該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)及該調(diào)速電動(dòng)機(jī)的開(kāi)啟/關(guān)閉、以及該制動(dòng)器鎖止/打開(kāi)。
6.如權(quán)利要求5所述的汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該裝置還包括一電池管理系統(tǒng)，設(shè)置在該動(dòng)力電池與該控制器之間，用以在所述控制器的控制下對(duì)該動(dòng)力電池的充放電及電池的平衡進(jìn)行管理。
7.如權(quán)利要求1所述的汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該裝置還包括一超級(jí)電容，該超級(jí)電容將該動(dòng)力電池連接至該DC/DC轉(zhuǎn)換器。
8.如權(quán)利要求1所述的汽車動(dòng)力輸出裝置，其特征在于該動(dòng)力電池為磷酸鐵鋰或錳酸鋰電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車動(dòng)力輸出裝置，其包括動(dòng)力電池；與動(dòng)力電池連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器；電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，其與DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接；單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，其中齒圈與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接；調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其與DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接，并通過(guò)制動(dòng)器與太陽(yáng)輪連接；單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架通過(guò)主減速器、前軸差速器與前軸輸出軸連接。至少一個(gè)輪轂電動(dòng)機(jī)與DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接。該動(dòng)力輸出裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便，制造成本低且動(dòng)力性能與續(xù)航能力好。
文檔編號(hào)B60L7/10GK102343828SQ201010245479
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者張雁橋, 李寶, 李峰, 李昱 申請(qǐng)人:北汽福田汽車股份有限公司