[发明专利]一种电力无级变速器及其动力模式

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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发明专利中出现。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实用新型专利《一种车辆用的具有直接传动功能的电动自动变速器》，又如国外的发明专利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。

发明内容

本发明在专利《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。

本发明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。

本发明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，将外齿圈制动，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。