[实用新型]一种具有三档变速功能的电力无级变速器

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车交流电机及其控制技术领域，具体涉及一种具有双转子的电力无级变速器，应用于公路运输车辆上。

背景技术

为了使内燃机ICE能在整个运行工况下均保持最佳效率运行，同时又可以减少装置的复杂程度，采用双转子电机，双转子电机由内转子、外转子、定子三个主要部分组成，三个主要部分可以组成两个径向布置的电机，其中内转子与外转子构成内电机，外转子与定子组成外电机。一般情况下内转子与发动机轴连接，外转子与主减速器轴连接，形成电力无级变速器EVT。采用电力驱动控制两个转子的转矩与转速，可以实现转矩与转速比连续可调，具有较高的传动效率，无需通常的启动装置（如离合器或液力耦合器等）。当变速箱的无级变速与内燃机控制有效配合时，可大幅度提高汽车燃油效率。在动力调节方面，EVT可通过储能器有效的补充动力轮所需的驱动动力而无需改变对内燃机的动力要求，从而保持内燃机的工作状态不受或少受路况的影响。内燃机可始终工作在设定的最佳状态，以提高整车的效率。同时EVT还可回收制动时的动能，返送回储能器中。所有这些举措都大幅度地提高车辆的燃油效率。

但是电力无级变速器也存在一定程度上的缺陷：首先，相较于机械式或者液压式变速器可以在较紧凑的空间内实现较大的调速范围，由于空间尺寸的限制，电力无级变速器的调速范围也受到限制；其次，电力无级变速的输入轴一般与发动机轴固定连接，在需要给汽车施加动力时，不管是发动机单独驱动还是电机单独驱动汽车，发动机和电机都要转动，当只用电机单独驱动汽车或者电机发电回收制动时的动能时，电机都会带动发动机随之空转，造成浪费，并对发动机造成影响。在专利号200810223615.5、名称是“一种集成有双速比输出机构的电力无级变速器”与专利号200820123600.7，名称是“一种集成基于行星齿轮两档变速机构的电力无级变速器”中提出了有两个档位变化的无级变速器，但发动机与电力无级变速器的输入轴仍然为固定连接。专利号200710121112.2、名称是“一种电力无级变速器”通过一组行星齿轮结构与专利号是200710074741.4、名称是“混合动力汽车动力总成”通过离合器虽然解决了发动机与电力无极变速器的固定连接的问题，但是并不能扩大电力无级变速器的变速比范围。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种具有较大调速范围、较高传动效率和燃油效率、并能以并联混合动力、纯电动动力、全混合动力三种模式切换工作的电力无级变速器。

本实用新型采用的技术方案是：包括动力总成外壳、双转子电机和两组行星齿轮机构，在第一组行星齿轮机构和第二组行星齿轮机构之间设置双转子电机，发动机通过发动机输出轴连接第一组行星齿轮机构的输入轴内转子轴；所述双转子电机是同轴心布置的三层结构，最外层是定子，中间是外转子，最内层是内转子，内转子轴固接内转子，外转子固接外转子轴；所述第一组行星齿轮机构由太阳轮、行星架、齿圈组成，太阳轮与内转子固接；齿圈与发动机输出轴固接，齿圈上设有第一制动器摩擦片，第一制动器设置在动力总成外壳上，行星架上设有第二制动器摩擦片与第一离合器第一摩擦片，在动力总成壳体与行星架之间设有第二制动器，太阳轮上设有第一离合器第二摩擦片，第三摩擦片设置在动力总成外壳上，第四摩擦片设置在外转子上；第二组行星齿轮机构由另一太阳轮、另一行星架、另一齿圈组成，另一太阳轮固接太阳轮轴，第二组行星齿轮机构的输入轴是外转子轴，外转子轴通过第二离合器与另一齿圈连接或通过第三离合器与另一行星架连接，输出轴太阳轮轴与主减速器连接，动力总成壳体上固定有第三制动器与第四制动器，外转子轴与太阳轮轴在同一条轴线上；内转子轴上设有滑环，滑环通过导线依次电连接主交直流转换器、蓄电池、副交直流转换器连接，副交直流转换器通过导线电连接内转子的电枢绕组。

本实用新型有机结合了双转子电机与行星齿轮机构的优点，第一组与第二组行星齿轮机构分别起到动力模式切换与改变传动比的作用，通过这两组行星齿轮机构实现了三个功能：第一，电力无级变速器的内转子转速增高，使得双转子电机传递的转矩下降，由于双转子电机的体积与传递的转矩成正比关系，所以可以减小双转子电机的体积，提高功率密度；第二，传统的电力无级变速的输入轴与发动机输出轴固定连接，限制汽车只能工作在全混合动力模式下，本实用新型采用一组行星齿轮机构使得汽车可以工作在并联混合动力模式下和纯电动动力模式下，还可以实现制动时能量的回收；第三，采用一组行星齿轮机构实现三档变速，扩大了电力无极变速器的传动比范围。