一种驱动电机与自动变速器的优化集成系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种驱动电机与自动变速器的优化集成系统，包括驱动电机、输入轴、扭转减震器、自动变速器、传动轴、主减速器和集成控制单元；所述驱动电机的输出轴与扭转减震器的一端通过花键连接，所述扭转减震器的另一端与自动变速器的输入轴通过花键连接；所述自动变速器的输出轴通过万向节与传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端通过万向节与主减速器连接；本实用新型专利技术驱动电机通过扭转减震器直接跟自动变速箱连接，减轻了换挡过程中产生的冲击对驱动电机轴带来损伤，同时减少因换挡冲击带来的换挡失败率。本实用新型专利技术缩短换挡时间，消除了动力冲剂和换挡不畅的现象，降低设备的磨损，提高了电动汽车动力性、经济性和平顺性。

An optimized integrated system of drive motor and automatic transmission

The utility model provides an integrated optimization system for driving motor and automatic transmission, which comprises a driving motor, an input shaft, the torsional vibration damper, automatic gearbox, transmission shaft, main reducer and integrated control unit; the output shaft of the drive motor is connected with one end of the torsional vibration damper of the torsion input by a spline. The other end of the shaft and the automatic transmission of shock absorber by spline connection; one end of the universal joint transmission shaft and the output shaft of the automatic transmission is connected, the other end of the transmission shaft through a universal joint is connected with the main reducer; the motor is driven by the new torsional vibration damper with automatic transmission connected by the actually, to alleviate the impact of the shift in the process of damage to the drive shaft of the motor, while reducing the shift caused by the shift shock failure rate. The utility model shortens the shift time, eliminates the phenomenon that the power granule and the gear shift are impeded, reduces the abrasion of the equipment, and improves the power, the economy and the smoothness of the electric vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种驱动电机与自动变速器的优化集成系统
本技术属于汽车动力传动研究领域，具体涉及驱动电机与自动变速器的优化集成系统。
技术介绍
目前国内电动车辆传动系统多采用驱动电机直接驱动的方式，很多上市的纯电动公交车采用了大功率大转矩的直驱电机。采用这种驱动方式虽然降低了对动力系统匹配设计的难度，但是却极大提高了对于驱动电机的投入，在这种场合应用的驱动电机存在体积大、重量重、利用效率低、驱动控制器有效容量利用率低等种种弊端，浪费能源严重影响了电动车辆的推广应用。再者现有电动车辆驱动系统分析和应用表明，在配置AMT变速箱系统的电动汽车上，如果继续采用与采用发动机驱动的车辆类似的换挡规律，驱动系统一般存在换挡不顺畅、同步器磨损过快、动力冲击较大的不良现象。从国际研发的方向来看，受到车辆空间限制和使用环境的约束，汽车要求电机驱动系统有更高的性能，体积重量比密度更高，耐受环境温度范围更高(冷却液入口温度>105℃)，能经受高强度的振动以及成本更低等。为满足以上严格甚至苛刻的要求，车用电机驱动系统技术的发展趋势可以归纳为永磁化、数字化和集成化。纯电动客车传动系统中采用了永磁同步电机PMSM加机械式自动变速箱AMT组成的一体化驱动系统，不仅降低了司机的劳动强度，同时优化了驱动系统动力利用效率，使得动力系统匹配更加合理，特别是高速性，爬坡性得到提高，从而使整车效率利用率提高，加速时间缩短。采用PMSM+AMT一体化驱动方式和使用传统直接驱动方式相比，在驱动系统对于电机总体效率利用率的情况，配置了一体化驱动系统的结构中，对于电机系统的驱动特性形成了连续高效区应用的优点。虽然异步电机系统在国内新能源车辆上还有较多的应用，但是永磁电机驱动系统的比例已经很高，从历年统计数据来看，异步电机驱动系统的比重从59％下降到了25％，而永磁电机的比例是从2011年的37％稳步增长到了2013年的74％(PMSM驱动系统更是从11％增长到49％)，其增长趋势明显。在国外电动汽车驱动系统中，永磁电机驱动系统占有绝对的优势，比例高达达到87％。由此可见，永磁电机驱动系统是电动汽车电机驱动系统的主要发展趋。PMSM驱动系统的全域效率优化和动态响应是影响电动汽车发展的关键问题，是目前国外研究的热点领域，永磁电机具有效率高、比功率大等优点，采用矢量控制的变频调速系统，可使其具有宽广的调速范围。近年来，各大厂商除了在PMSM驱动系统结构上进行深入研究之外，对于电动汽车用PMSM驱动系统的控制研究也进行了广泛研究。但对PMSM+AMT研究几乎是空白的。目前国内外对于PMSM+AMT一体化电机驱动系统的需求量极大，但由于缺乏自主知识产权的关键技术，高效高动态响应的PMSM+AMT一体化控制技术已经成为发展电动汽车的瓶颈。由于PMSM驱动系统具备低速恒转矩，高速恒功率的特性，而发动机转矩和功率曲线随着转速的变化是抛物线式的，所以在PMSM驱动系统与AMT配合上，必须进一步研究电机驱动系统与AMT变速器的换挡规律与换挡方法，发挥PMSM优势，缩短换挡时间，消除动力冲击和换挡不畅现象，降低同步器磨损情况。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题提供一种驱动电机与自动变速器的优化集成系统。本技术的技术方案是：一种驱动电机与自动变速器的优化集成系统，包括驱动电机、输入轴、扭转减震器、自动变速器、传动轴、主减速器和集成控制单元；所述驱动电机的输出轴与扭转减震器的一端通过花键连接，所述扭转减震器的另一端与自动变速器的输入轴通过花键连接；所述自动变速器的输出轴通过万向节与传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端通过万向节与主减速器连接；所述集成控制单元包括整车控制器VCU、一体化动力控制系统IDCU、驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU；所述整车控制器VCU用于综合车辆的能源部件和车辆状态判断车辆的行驶性能，整车控制器VCU分别与加速踏板、制动踏板、汽车档位和电源系统电连接，并将车辆行驶状态、车速、目标需求驱动力、制动力和保护状态信息，通过CAN总线广播或者定向发送给一体化动力控制系统IDCU；所述一体化动力控制系统IDCU分别与整车控制器VCU、驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU电连接，用于综合来自整车控制器VCU、变速器控制器TCU和驱动电机控制器MCU的信息，并对驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU的工作进行协调控制；所述驱动电机控制器MCU与驱动电机电连接，用于控制驱动电机的工作；所述变速器控制器TCU与自动变速器电连接，用于控制自动变速器的工作。上述方案中，所述自动变速器包括输入轴、输出轴、第一换挡齿轮、第二换挡齿轮、第三换挡齿轮、一档啮合套、二三档啮合套、一档齿轮中间轴、二档齿轮中间轴和三档齿轮中间轴；所述第三换挡齿轮与输入轴固定连接，所述第一换挡齿轮、第二换挡齿轮和第三换挡齿轮通过轴承配合套在所述输出轴上；所述第一换挡齿轮的下方与一档齿轮中间轴啮合，所述一档齿轮中间轴、二档齿轮中间轴、三档齿轮中间轴同轴固定连接，所述第二换挡齿轮与二档齿轮中间轴啮合，所述第三换挡齿轮与三档齿轮中间轴啮合；所述一档啮合套安装在所述第一换挡齿轮和第二换挡齿轮之间，一档啮合套通过花键与输出轴移动副连接，所述二三档啮合套安装在所述第二换挡齿轮和第三换挡齿轮之间，二三档啮合套通过花键与输出轴移动副连接。上述方案中，所述驱动电机为永磁同步电机。本技术的有益效果是：与现有技术相比，本技术驱动电机通过扭转减震器直接跟自动变速箱连接，减少驱动电机输出轴跟自动变速箱输入轴的直接连接，缓冲了在生产过程或装配过程中产生的误差，避免了让驱动电机转轴与自动变速箱输入轴产生直接的硬性链接，从而保护了驱动电机轴跟自动变速箱输入轴，减轻了驱动电机转轴与自动变速箱输入轴装配过程产生的同轴度误差，造成自动变速箱噪音大的原因，同时减轻了换挡过程中产生的冲击对驱动电机轴带来损伤，同时减少因换挡冲击带来的换挡失败率。本技术采用一体化集成设计，配合永磁同步电机精确转速转矩控制方法和先进的整车控制策略，实现了国内最为先进的PMSM+AMT一体化驱动方式，与现有技术相比，本技术高效高动态响应，缩短换挡时间，消除了动力冲剂和换挡不畅的现象，降低设备的磨损，提高了电动汽车动力性、经济性和平顺性。附图说明图1为本技术一实施方式所述驱动电机与自动变速器的优化集成系统结构示意图；图2为本技术一实施方式所述驱动电机与自动变速器的优化集成系统整体框架示意图；图3为本技术一实施方式所述无载荷摘挡模式控制框架示意图；图4为本技术一实施方式所述主动跟随同步模式控制框架示意图；图5为本技术一实施方式所述无载荷挂挡模式控制框架示意图；图6为本技术一实施方式所述驱动力恢复加载模式控制框架示意图；图7为本专利技术一实施方式绘制出的百分之百油门下的各档加速度——车速曲线图；图8为本专利技术一实施方式的电机效率特性和相同转速下不同档位对应的车速关系图。图中：1、驱动电机；2、电机输出轴；3、扭转减震器；4、自动变速器；5、传动轴；6；主减速器；7、车轮；8、输入轴；9、输出轴；10、第一换挡齿轮；11、第二换挡齿轮；12、第三换挡齿轮；13、一档啮合套；14、二三档啮合套；15、一档齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动电机与自动变速器的优化集成系统，其特征在于，包括驱动电机(1)、电机输出轴(2)、扭转减震器(3)、自动变速器(4)、传动轴(5)、主减速器(6)和集成控制单元；所述驱动电机(1)的电机输出轴(2)与扭转减震器(3)的一端通过花键连接，所述扭转减震器(3)的另一端与自动变速器(4)的输入轴(8)通过花键连接；所述自动变速器(4)的输出轴(9)通过万向节与传动轴(5)的一端连接，所述传动轴(5)的另一端通过万向节与主减速器(6)连接；所述集成控制单元包括整车控制器VCU、一体化动力控制系统IDCU、驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU；所述整车控制器VCU用于综合车辆的能源部件和车辆状态判断车辆的行驶性能，整车控制器VCU分别与加速踏板、制动踏板、汽车档位和电源系统电连接，并将车辆行驶状态、车速、目标需求驱动力、制动力和保护状态信息，通过CAN总线广播或者定向发送给一体化动力控制系统IDCU；所述一体化动力控制系统IDCU分别与整车控制器VCU、驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU电连接，用于综合来自整车控制器VCU、变速器控制器TCU和驱动电机控制器MCU的信息，并对驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU的工作进行协调控制；所述驱动电机控制器MCU与驱动电机(1)电连接，用于控制驱动电机(1)的工作；所述变速器控制器TCU与自动变速器(4)电连接，用于控制自动变速器(4)的工作。...

【技术特征摘要】
1.一种驱动电机与自动变速器的优化集成系统，其特征在于，包括驱动电机(1)、电机输出轴(2)、扭转减震器(3)、自动变速器(4)、传动轴(5)、主减速器(6)和集成控制单元；所述驱动电机(1)的电机输出轴(2)与扭转减震器(3)的一端通过花键连接，所述扭转减震器(3)的另一端与自动变速器(4)的输入轴(8)通过花键连接；所述自动变速器(4)的输出轴(9)通过万向节与传动轴(5)的一端连接，所述传动轴(5)的另一端通过万向节与主减速器(6)连接；所述集成控制单元包括整车控制器VCU、一体化动力控制系统IDCU、驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU；所述整车控制器VCU用于综合车辆的能源部件和车辆状态判断车辆的行驶性能，整车控制器VCU分别与加速踏板、制动踏板、汽车档位和电源系统电连接，并将车辆行驶状态、车速、目标需求驱动力、制动力和保护状态信息，通过CAN总线广播或者定向发送给一体化动力控制系统IDCU；所述一体化动力控制系统IDCU分别与整车控制器VCU、驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU电连接，用于综合来自整车控制器VCU、变速器控制器TCU和驱动电机控制器MCU的信息，并对驱动电机控制器MCU和变速器控制器TCU的工作进行协调控制；所述驱动电机控制器MCU与驱动电机(1)电连接，用于控制驱动电机(1)的工作；所述变速器控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海滨，王志福，雷雨龙，王军，卢晓辉，邱露琴，陈加红，顾欢乐，
申请(专利权)人：泰州市海博汽车科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32