[实用新型]一种机电混合动力自动变速箱

说明书

技术领域

本发明的技术领域是机电混合动力自动变速箱领域。

背景技术

现在有很多种自动变速箱，如液力变扭器、CVT、AMT自动变速箱、它们分别有成本高、控制复杂、传递动力小、有级等缺点。现有几种机电混合动力自动变速箱，结构复杂，有分别的独立功能的发电机和电动机成本非常高昂、控制复杂、效率低、对工况和发电机敏感等缺点。发电机和电动机没有紧凑设计，须分开通过多级齿轮或行星轮系连接，体积庞大，发动机和电动机分别有自己的定子和转子。

发明内容

本发明设计和使用了一种新型电能和机械转换装置，其特征是电动机中内部放置同心发电机，发电机和电动机共用一电磁环或永久磁体，外环是固定环、是电动机的电磁线圈，中环是电动机和发电机的共用一电磁环或永久磁体环，内环是发电机的电磁线圈，外环和中环组成电动机，中环和内环组成发电机，中环和内环能各自同心旋转，外、中、内环之间用轴承连接，有两个旋转自由度，电动机和发电机功能根据工况能互换。

机电混合动力自动变速箱，其特征是有前置行星轮系与中环和内环连接：行星轮系外齿圈和中环连接；前置行星轮系太阳轮和内环连接；动力输入轴与前置行星架连接。前置行星轮系的外圈或中环和行星架或输入轴之间有摩擦片离合器或电磁离合器，根据工况可以锁止，动力可直接输出，提高效率。

机电混合动力自动变速箱可选择有后置一级行星、或组合行星排，从而有直接挡和多档速比的输出，例如采用一级行星，中环和后置一级太阳轮连接，输出轴通过花键滑动接合齿或片式离合器分别与太阳轮、行星架、空缺部分、壳体分别形成直接档、低档，空档和停驻档；如果采用组合行星排，将有超过两个前进档的动力输出。

机电混合动力自动变速箱，其特征是：踩刹车时，改变外环线圈的电动机功能为发电机，产生反向制动扭矩，也有缓速器和制动器的功能，将电能储存在电池中，车轮不会抱死，有防抱死防车辆侧滑功能；倒车时，外环线圈和中环变为电动机，外环线圈产生反向旋转磁场推动中环反转，内环快速旋转发电，后置行星换成低档。

机电混合动力自动变速箱，其特征是车辆油门或加速控制电池线路连接，释放电瓶或电池的能量到车辆加速或上坡的过程中。自动变速箱的电机不论在车辆停驻还是行驶中都能有电能的动力输出，不须要另外的机械齿轮取力器。

当车辆启动时，挂前进档，后置行星离合器接低档，输出轴开始转动，内燃机带动输入轴和前置行星架转动，太阳轮高速旋转发电，发的电输入外部数控电机控制盒，经过整流，汇合电池的电能，根据中环转速，将之逆变成一定频率的交流电，输入外环，产生旋转磁场，推动中环旋转。当加油门时，同样将电池的电能变为中环旋转的机械能，汇同内燃机的机械能，提供车辆的加速能量。随着速度增加后置行星轮系或组和轮系由低档跳向高档。当车辆到一定速度稳定行驶时，前置行星轮系的离合器启动，中环、内环一起同速运转，变速箱达到最大效率，外环线圈可断开，没有电磁任何损耗。

当车辆需制动时，外环变为发电机，产生反向扭矩，根据车速，后置行星轮系或组和轮系换为低速档，中环速度提高，发电机制动扭矩更大。

附图说明

图1：机电混合动力自动变速箱原理简图

具体实施方式

本发明采用特殊新型的有两自由度的电机，该电机有外环，可旋转的中环和内环。实现和行星轮系的连接。外、中，内环可有液体循环制冷系统，设计紧凑。

数控电机控制盒能根据发电机工况和车速、油门、制动信息、扭矩信息控制外环，内环中的电池线圈的断开和接通，也能完成保括内环、外环发电机和电动机的变换，和交流、直流互变，变频变速，以及控制前行星轮系和后置行星轮系的离合器的开合。效率高，体积小。

前置行星轮系有较高的传动比，中环不动时，内环可达10000转每分钟或更高的转速，提高了发电机功率，通过电机控制盒给外环提供高额前进扭矩。前置行星轮系将发电机能量分为电能和机械能，电能通过数控电机控制盒整流和电池的电能合并给外环提供合适频率的交流电驱动中环。制动时，机电混合自动变速箱先用反向扭矩制动将机械能转化为电能，若车辆须要停驻，最后启动车辆传统的制动系统如制动盘。倒车时，外环线圈和中环变为电动机，外环线圈产生反向旋转磁场推动中环反转，内环快速旋转发电，后置行星换低档。