電動(dòng)無級變速器以及包括它的車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于車輛的電動(dòng)無級變速器。并且，本發(fā)明還涉及一種包括該電 動(dòng)無級變速器的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，混合動(dòng)力變速器具有單個(gè)的電動(dòng)馬達(dá)和單個(gè)的行星齒輪組，所述混合動(dòng)力 變速器能夠?qū)τ诎l(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變速比，由此其也被稱作電動(dòng)無級變速器（electric Continuously Vari油le Transmission:eCVT)。所述電動(dòng)無級變速器具有多種驅(qū)動(dòng)模式， 例如純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、純電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模式等。
[0003] 豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)燈oyota Hybrid System:T服）作為混合動(dòng)力系統(tǒng)的代表是已 知的并且被廣泛應(yīng)用在混合動(dòng)力領(lǐng)域中。圖1示出了 T服的動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0004] 如圖1所示，T服是一種高效的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其具有一個(gè)行星齒輪組和兩個(gè)電動(dòng) 馬達(dá)，其中一個(gè)是電動(dòng)機(jī)，另一個(gè)稱為發(fā)電機(jī)。在該T服中，發(fā)動(dòng)機(jī)連接到行星齒輪架，發(fā)電 機(jī)連接到太陽輪，且電動(dòng)機(jī)連接到齒圈，并且該T服將動(dòng)力從齒圈輸出到車輪。
[0005] 圖2示出了 T服的分離系統(tǒng)的工作原理。通過兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)的速度調(diào)節(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī) 能夠總是在最高效區(qū)域中工作。
[0006] 然而，T服的結(jié)構(gòu)決定了在高速（車速高于lOOkph)行駛的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)必須起 動(dòng)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)不起動(dòng)，則連接到太陽輪的發(fā)電機(jī)將超過設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速，所WTHS不能實(shí)現(xiàn)高 速純電驅(qū)動(dòng)。因此，對于插電式混合動(dòng)力車輛和增程式電動(dòng)車，THS不能滿足高速純電驅(qū)動(dòng) 的要求，如圖3所示。
[0007] 進(jìn)一步，T服使用兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，即連接到太陽輪的發(fā)電機(jī)和連接到齒圈的電動(dòng) 機(jī)，兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)的總功率超過lOOkw，而在單個(gè)電動(dòng)馬達(dá)情況下，能夠使用僅僅20kw的電 動(dòng)馬達(dá)就能達(dá)到電驅(qū)動(dòng)下的相同車輛性能。顯見，與單個(gè)電動(dòng)馬達(dá)相比，THS產(chǎn)生來自于電 動(dòng)馬達(dá)和功率電子裝置的附加成本。
[0008] 進(jìn)一步，通常意義上，直接機(jī)械能量路徑（燃料一發(fā)動(dòng)機(jī)一車輪）的能量效率總是 高于另一路徑（燃料一發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)一電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置一車輪）的能量效率。但是， 在多數(shù)驅(qū)動(dòng)情況下THS總是含有一定比例的后一條路徑，送降低了系統(tǒng)效率，請見圖4。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種高效的混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其能夠在不同的運(yùn)行條件 下保持發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)在高效區(qū)域中運(yùn)行，并且其能夠用于從全混合到插電式混合直到 增程式電動(dòng)車的車輛動(dòng)力混合。
[0010] 上述目的通過根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的電動(dòng)無級變速器和根據(jù)本發(fā)明的包括該 電動(dòng)無級變速器的車輛來實(shí)現(xiàn)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種電動(dòng)無級變速器，其特征在于包括；電動(dòng)馬達(dá)；連接外部的 第一離合器；行星齒輪組，所述行星齒輪組布置在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述第一離合器之間，并 且包括太陽輪、行星架和齒圈；第二離合器，所述第二離合器布置在所述第一離合器和所述 齒圈之間；第Η離合器，所述第Η離合器布置在所述第一離合器和所述太陽輪之間；制動(dòng) 器，所述制動(dòng)器固定連接到所述電動(dòng)無級變速器的殼體，用于鎖定或釋放所述齒圈，和換檔 執(zhí)行器，所述換檔執(zhí)行器固定連接到所述太陽輪，并且可斷開地連接到所述電動(dòng)馬達(dá)W從 所述電動(dòng)馬達(dá)輸出動(dòng)力或者將動(dòng)力輸入到電動(dòng)馬達(dá)。
[0012] 由此，本發(fā)明中，通過電動(dòng)馬達(dá)和多個(gè)離合器的組合實(shí)現(xiàn)大于lOOkph的高速電驅(qū) 動(dòng)，從而滿足插電式混合動(dòng)力車輛和增程式電動(dòng)車的要求。本發(fā)明中，使用行星齒輪組、離 合器和制動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)用于發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩者的換檔動(dòng)力轉(zhuǎn)移，由此實(shí)現(xiàn)了混 合動(dòng)力車輛的無動(dòng)力中斷換檔。此外，通過本發(fā)明的電動(dòng)無級變速器，能夠在沒有外部起動(dòng) 器的情況下利用離合器控制實(shí)現(xiàn)所有發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。對于靜止起動(dòng)或駕駛期間的發(fā)動(dòng)機(jī)起 動(dòng)，都能夠容易地通過離合器起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而不需要外部起動(dòng)器。此外，在變速器中，還容易 實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)W及發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷點(diǎn)轉(zhuǎn)移。
[0013] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)無級變速器包括單個(gè)的電動(dòng)馬達(dá)。
[0014] 本發(fā)明中，僅僅使用單個(gè)電動(dòng)馬達(dá)由此降低了系統(tǒng)成本，通過單個(gè)電動(dòng)馬達(dá)實(shí)現(xiàn) 大于lOOkph的高速電驅(qū)動(dòng)，從而滿足插電式混合動(dòng)力車輛和增程式電動(dòng)車的要求。此外， 本發(fā)明優(yōu)選使用單個(gè)的行星齒輪組，W進(jìn)一步降低了系統(tǒng)成本。
[0015] 優(yōu)選地，所述換檔執(zhí)行器是單個(gè)的兩側(cè)面卡爪離合器，所述兩側(cè)面卡爪離合器的 一個(gè)側(cè)面能夠與所述電動(dòng)無級變速器的殼體接合，而另一個(gè)側(cè)面能夠與所述電動(dòng)馬達(dá)接 合。
[0016] 本發(fā)明中，使用單個(gè)的兩側(cè)面卡爪離合器。由此，簡化了對電動(dòng)馬達(dá)的控制。由于 卡爪離合器可W斷開電機(jī)的連接，從而使得車輛附件如空調(diào)，轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)在任意車輛工況 下，都可W通過電動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而不影響車輛本身的運(yùn)行。
[0017] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)無級變速器具有兩個(gè)純電驅(qū)動(dòng)檔位，并且為了實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)純 電驅(qū)動(dòng)檔位中的第一檔位，所述第一離合器、所述第二離合器和所述第Η離合器都脫開，所 述制動(dòng)器接合并且所述換檔執(zhí)行器接合到所述電動(dòng)馬達(dá)，并且為了實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)純電驅(qū)動(dòng) 檔位中的第二檔位，所述第一離合器脫開，所述第二離合器和所述第Η離合器接合，所述制 動(dòng)器脫開并且所述換檔執(zhí)行器接合到所述電動(dòng)馬達(dá)。
[0018] 本發(fā)明中，僅通過電動(dòng)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)車輛的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)馬達(dá)能夠向前轉(zhuǎn)動(dòng)或者反轉(zhuǎn)，從 而實(shí)現(xiàn)車輛的前進(jìn)或后退。
[0019] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)無級變速器具有Η個(gè)純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)檔位，并且為了實(shí)現(xiàn)所述Η 個(gè)純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)檔位中的第一檔位，所述第一離合器接合，所述第二離合器脫開，所述第Η 離合器接合，所述制動(dòng)器接合并且所述換檔執(zhí)行器處于中間位置，為了實(shí)現(xiàn)所述Η個(gè)純發(fā) 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)檔位中的第二檔位，所述第一離合器和所述第二離合器接合，所述第Η離合器脫 開，所述制動(dòng)器脫開并且所述換檔執(zhí)行器接合到所述電動(dòng)無級變速器的殼體，并且為了實(shí) 現(xiàn)所述Η個(gè)純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)檔位中的第Η檔位，所述第一離合器、所述第二離合器和所述第 Η離合器接合，所述制動(dòng)器脫開并且所述換檔執(zhí)行器位于中間位置。
[0020] 本發(fā)明中，僅通過發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器元件協(xié)作實(shí)現(xiàn)車輛的純發(fā)動(dòng)機(jī)起步W及驅(qū)動(dòng)。 送在電池具有極低的荷電狀態(tài)或者電池部件出現(xiàn)故障時(shí)尤為有利。進(jìn)一步，純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)能夠完全與系統(tǒng)斷開，由此降低了總的慣性質(zhì)量。
[0021] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)無級變速器具有電動(dòng)無級變速模式，并且為了實(shí)現(xiàn)所述電動(dòng)無 級變速模式，所述第一離合器和所述第二離合器接合而所述第Η離合器脫開，所述制動(dòng)器 脫開并且所述換檔執(zhí)行器接合到所述電動(dòng)馬達(dá)。
[0022] 在電動(dòng)無級變速模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更好地進(jìn)行負(fù)荷點(diǎn)轉(zhuǎn)移，由此使得發(fā)動(dòng)機(jī)在 最優(yōu)或最高效區(qū)域中運(yùn)行。
[0023] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)無級變速器具有兩個(gè)混合驅(qū)動(dòng)檔位，并且為了實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)混 合驅(qū)動(dòng)檔位中的第一檔位，所述第一離合器接合，所述第二離合器脫開，所述第Η離合器接 合，所述制動(dòng)器接合并且所述換檔執(zhí)行器接合到所述電動(dòng)馬達(dá)，并且為了實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)混 合驅(qū)動(dòng)檔位中的第二檔位，所述第一離合器、所述第二離合器和所述第Η離合器都接合，所 述制動(dòng)器脫開并且所述換檔執(zhí)行器接合到所述電動(dòng)馬達(dá)。
[0024] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)無級變速器具有停車發(fā)電模式，并且為了實(shí)現(xiàn)所述停車發(fā)電模 式，所述第一離合器接合，所述第二離合器脫開，所述第Η離合器接合，所述制動(dòng)器脫開并 且所述換檔執(zhí)行器接合到所述電動(dòng)馬達(dá)。
[0025] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)無級變速器具有駐車模式，并且為了實(shí)現(xiàn)所述駐車模式，所述第 一離合器、所述第二離合器和所述第Η離合器都脫開，所述制動(dòng)器接合并且所述換檔執(zhí)行 器接合到所述電動(dòng)無級變速器的殼體。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，還提供一種車輛，所述車輛包括主動(dòng)力源和電動(dòng)無級變速器，所述電 動(dòng)無級變速器布置在所述主動(dòng)力源和車輪之間，其特征在于，所述電動(dòng)無級變