一种电力无级变速器及其动力模式制造技术

电力无级变速器及其动力模式，行星齿轮太阳轮（７）与双机械端口电机内转子（２）固连，行星齿轮齿圈（６）与双机械端口电机外转子（３）通过离合器相连。控制离合器的开闭完成外转子（３）与齿圈（６）的连接和脱开。控制装在行星齿轮齿圈（６）和动力总成壳体（１４）之间的第一制动器（９）的制动和松开，完成齿圈（６）的制动和运动。控制装在发动机轴（２１）与动力总成壳体（１４）之间的第二制动器（５）的制动与松开，完成发动机（１７）制动和运动。切换两个制动器（９、５），开闭离合器，车辆可在两种混联混合动力模式和纯电动模式之间自由切换。控制内转子（２）的转速可控制电力无级变速器在混联混合动力模式和并联混合动力模式间切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力无级变速器及其动力模式，特别涉及用于车辆的电力无级变速器 及其动力模式。技术背景双机械端口电机是一种新型的具有两个可以独立运转，独立控制的机械端口的电机。 这种新型的电机在国内外很多专利技术专利中出现。如中国专利CN1945939《双机械端口电机 及其驱动控制系统》，CN1738163《双转子混合动力复合永磁电机》，中国专利 200710121112.2《一种电力无级变速器》，CN2865127技术专利《一种车辆用的具有直 接传动功能的电动自动变速器》，又如国外的专利技术专利US2004026143, WO0034066和 EP1481463等。这种电机被广泛应用在新型的混合动力总成中。行星齿轮也是一种具有两 个可以独立旋转，独立控制的机械端口的机构。由于同样的原因，这种机构也被广泛的应 用于混合动力总成中，如中国专利CN1181322《动力输出装置、发动机控制装置及其控制 方法》。上述混合动力总成由于都采用了不同形式，不同布置方式的电机及其组合，并能完 成和机械无级变速器相同的无级变速功能，因此都属于电力无级变速器。在中国专利200710121112.2《一种电力无级变速器》专利中，行星齿轮仅仅作为升速 装置使用，使混合动力的模式受到了限制；同时混联模式时，发动机的经过一个升速环节， 将能量传递到内转子，其中一部分能量经过电磁耦合传递到外转子，驱动车辆运行，另一 部分通过内电机转换为电能回馈到电池，这两部分的能量转换和传递都是电磁耦合形成， 存在比较大的损耗；同时由于升速环节造成内电机的绝对转速较高，给制造和工艺带来不 便。200710121112.2《一种电力无级变速器》中，太阳轮上有离合器的摩擦片，离合器闭合 时，将行星架、外齿圈、太阳轮及其双机械端口电机外转子锁定在一起，与发动机同速旋 转，这样离合器结构复杂，不易实现。
技术实现思路
本专利技术在专利《一种电力无级变速器》的基础上，提出一种新型的电力无级变速器及 其动力模式，使得这种电力无级变速器具有更多的动力模式和更高的效率。 本专利技术电力无级变速器主要包括双机械端口电机和行星齿轮两大部分。 行星齿轮与双机械端口电机的连接方式方案一是行星齿轮的太阳轮与双机械端口电机的内转子固连，行星齿轮的外齿圈与双机械端口电机的外转子通过离合器相连，发动机 与行星架固连。根据整个动力总成的运行状态，通过控制离合器的吸合和松开完成外转子 与齿圈的连接和脱开；行星齿轮齿圈和动力总成壳体之间安装有第一制动器，根据整个动 力总成的运行状态，通过控制第一制动器的吸合和松开完成行星齿轮齿圈的制动和自由运 动。在动力总成壳体与发动机轴之间安装有第二制动器。通过控制第二制动器的吸合和松 开完成发动机的制动和自由运动。本专利技术电力无级变速器存在如下的动力模式-当第一制动器、第二制动器闭合，离合器松开时，双机械端口电机的定子和内转子通 电流，外转子输出转矩，电力无级变速器工作在纯电动模式，由于第一制动器将行星齿轮 的外齿圈制动，第二离合器将发动机和行星架制动，防止发动机反转，这样太阳轮也被固 定不转，双机械端口电机的定子和内转子向外转子输出功率，形成第一种纯电动模式；如 果第一制动器闭合，第二制动器、离合器松开时，通过控制内转子绕组中的电流控制内转 子的转速为零，同样可以固定行星架和发动机不发生转动，此时只能通过定子向外转子输 出功率，形成第二种纯电动模式；如果第二制动器闭合，第一制动器、离合器松开，通过 定子向外转子输出功率，形成第三种纯电动模式。当第一制动器制动，将外齿圏制动，离合器和第二制动器均松开，发动机正常工作， 行星架和太阳轮之间形成升速系统，发动机的能量通过行星齿轮升速传递到内转子，这部 分能量一部分转化为电能回馈到电池，另一部分通过电磁耦合传递到外转子，同时定子也 能向外转子传递能量，形成第一种混联混合动力模式。当第一制动器和第二制动器均松开，发动机正常工作，离合器闭合，外转子和齿圈固 定同速转动，此时发动机的能量一部分通过外齿圈直接传递到外转子，另一部分通过太阳 轮传递到内转子，其中一部分再通过内转子和外转子的电磁耦合传递到外转子，另一部分 转化为电能回馈到电池。同时定子能向外转子传递能量，形成第二种混联混合动力模式。 这种混合动力模式中发动机的一部分能量直接由外齿圈机械的传递到外转子，比双机械端 口电机通过电磁耦合传递效率要高。同时，内转子上传递的能量减小，发电的功率也减小， 从而减小了机电能量转换时的能量损耗，也有利于对电池的保护。在这种模式下，第一制 动器同时具有刹车的功能。当第一制动器和第二制动器均松开，发动机正常工作，离合器闭合，外转子和齿圈固 定同速转动，同时控制内转子的转速和发动机同速旋转，此时，行星齿轮的外齿圈、行星 架、太阳轮以相同的转速(发动机转速)旋转，发动机的能量全部由外齿圈机械的传递到 外转子，同时定子也能向外转子传递能量，形成并联混合动力模式'。本专利技术的电力无级变速器具有多种动力模式，具有更多的选择，通过控制离合器、制 动器和内转子转速可以在多种模式间自由的切换，充分的利用发动机的最佳工作区，提高 整个动力系统的效率。本专利技术还可以有很多种方式，如方案二行星齿轮的太阳轮与双机械端口电机的内转 子固连；行星齿轮的行星架与双机械端口电机的外转子通过离合器相连，发动机与外齿圈 相连。根据整个动力总成的运行状态，通过控制离合器的吸合和松开完成外转子与行星架 的连接和脱开；行星齿轮的齿圈和动力总成壳体之间安装有第二制动器，根据整个动力总 成的运行状态，通过控制第二制动器的吸合和松开完成齿圈的制动和自由运动，从而控制 发动机的制动和自由运动。在动力总成壳体与行星齿轮行星架之间安装有第一制动器。通 过控制第一制动器的吸合和松开完成行星齿轮行星架的制动和自由运动。本专利技术有机组合了行星齿轮和双机械端口电机，充分发挥了两者的优点，弥补各自的 缺点，使得本专利技术不仅保留了《一种电力无级变速器》专利所具有的优点，而且具有如下 的特点1. 具有多种动力模式；可以在不同模式中自由切换；2. 第二种混联混合动力模式中发动机的大部分能量由行星齿轮传递到外转子，这种机 械的能量传递相比内外电机的电磁耦合效率高很多；3. 第二种混联混合动力模式中发动机转矩一部分通过行星齿轮机械的传递到外转子， 因此内转子上通过电磁耦合传递的功率减小，这样，内电机的设计转矩可以的更小，相应 的体积可以更小；4. 第二种混联混合动力模式中，发动机传递到内转子上通过电磁耦合转化为电能的功 率减小，这样，此装置的机电能量转化的损耗减小，效率提高。附图说明图l是本专利技术及其在搭载车辆上的混合动力系统方案一连接图，图中l双机械端口电 机的定子，2双机械端口电机的内转子，3双机械端口电机的外转子，4离合器的主动盘，5 第二制动器，6行星齿轮的齿圈，7行星齿轮的太阳轮，8行星齿轮的行星架，9第一制动 器，IO第一过渡盘，ll绕组，12第二过渡盘，13电刷，14动力总成壳体，15输出链轮， 16钢链，17发动机，18减速齿轮组合，19差速器，20驱动轮，21发动机轴，27集电环；图2是本专利技术提出的新型电力无级变速器方案一中行星齿轮部分放大图，图中22第 一摩擦片，23第二摩擦片，2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力无级变速器，包括双机械端口电机和行星齿轮；双机械端口电机为同心布置的三层结构，最外层是定子（１），中间是外转子（３），最内层是内转子（２）；行星齿轮由行星架（８）、太阳轮（７）和齿圈（６）组成，其特征在于行星架（８）与发动机轴（２１）固连，行星齿轮的太阳轮（７）与双机械端口电机的内转子（２）固连；行星齿轮的齿圈（６）和动力总成壳体（１４）之间装有第一制动器（９），通过控制第一制动器（９）的制动和松开完成齿圈（６）的制动和自由运动，发动机轴（２１）与动力总成壳体（１４）之间装有第二制动器（５）；通过控制第二制动器（５）的制动与松开完成发动机（１７）的制动和自由运动；齿圈（６）与第一过渡盘（１０）固连，外转子（３）与第二过渡盘（１２）固连；离合器主动盘（４）固定在动力总成壳体（１４）上，主动盘（４）动作时，把两个过渡盘（１０、１２）吸合在一起，使两个过渡盘（１０、１２）以相同的转速旋转；输出链轮（１５）与外转子（３）固连；通过啮合在输出链轮（１５）上的钢链（１６），把外转子（３）上的动力传递到减速齿轮组（１８），经由差速器（１９）最终传递到驱动轮（２０），推动车辆行驶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，温旭辉，陈静薇，范涛，郭希铮，郭新华，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[]