專利名稱：一種電動汽車變速器及其變速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車變速器及變速方法，特別是涉及一種適合純電動汽車使用的變速器及其變速方法。
背景技術(shù)：
發(fā)展節(jié)能和新能源汽車已經(jīng)成為我國能源戰(zhàn)略的必然選擇，當(dāng)前重點是推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化，推廣 普及非插電式混合動力汽車、節(jié)能內(nèi)燃機汽車，提升我國汽車產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平。目前電動汽車的變速主要有以下幾種方案。方案一是采用固定減速比；方案二是采用一個兩檔變速器；方案三是采用傳統(tǒng)燃油車的變速器進行變速。由于電機本身具有高效率區(qū)間較廣的特點，傳統(tǒng)燃油車的變速器一般有四至七個檔位，將其用于純電動汽車的變速顯得大材小用。如果采用固定減速比，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是簡單了，但是會體現(xiàn)出加速性能和爬坡性能較差的缺陷。因此有人提出了兩檔變速器的方案，低速行駛時用大減速比，實現(xiàn)較好的起步性能，高速行駛時用小減速比，滿足最大車速的要求。例如，專利文獻CN101780768A公開了一種用于電動車輛的二速自動變速器。該電動汽車變速器包括輸入軸、中間軸、輸出軸、離合器、制動器、行星齒輪機構(gòu)和差速器。該變速器行星齒輪機構(gòu)的太陽輪與行星架分別連接輸入軸與中間軸，離合器和制動器均與行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈可拆卸連接，中間軸與輸出軸連接，輸出軸與差速器連接，動力通過差速器傳遞到車輪，驅(qū)動車輛行駛。該變速器通過一個行星齒輪機構(gòu)變換檔位，設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔。該變速器在一定程度上降低了電動車輛對電機的要求，增加了驅(qū)動電機在高效率區(qū)間運行的時間，提高了續(xù)駛里程。該電動汽車變速器的不足主要有以下兩點第一、換擋時電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量變化也較大，導(dǎo)致制動器與離合器的摩擦片的磨損也較大；第二、起步時電機工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，容易弓I起電機被燒壞。市場急需一種結(jié)構(gòu)簡單，能夠解決上述不足的電動汽車專用變速器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單、可靠的電動汽車變速器及其變速方法。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種電動汽車變速器，包括減速機構(gòu)、差速器，其結(jié)構(gòu)特點在于，還包括一具有鎖止功能的液力變矩器，所述液力變矩器一端與電動汽車的驅(qū)動電機相連，另一端與所述減速機構(gòu)的輸入齒輪相連接，所述減速機構(gòu)通過輸出軸與差速器連接，從而輸出動力到車輪。所述液力變矩器包括液力變矩器輸入軸，液力變矩器輸出軸，液力變矩器渦輪以及液力變矩器泵輪；其中，所述液力變矩器輸入軸一端與驅(qū)動電機相連接，另一端與所述液力變矩器泵輪相連接；所述液力變矩器輸出軸一端與所述液力變矩器渦輪相連接，另一端與減速機構(gòu)輸入齒輪相連接。 所述液力變矩器采用油泵提供解鎖壓力，所述油泵由油泵電機驅(qū)動，通過一控制器控制油泵電機可以實現(xiàn)對液力變矩器的解鎖控制。所述減速機構(gòu)可以采用齒輪組也可以采用行星齒輪機構(gòu)。一種利用上述電動汽車變速器實現(xiàn)電動汽車變速的方法，包括以下步驟①驅(qū)動電機的輸出轉(zhuǎn)矩從所述液力變矩器輸入軸傳到遞所述液力變矩器泵輪；②所述控制器根據(jù)采集到的信號數(shù)據(jù)判斷是否控制所述油泵電機驅(qū)動所述油泵解鎖或鎖止所述液力變矩器；③當(dāng)車輛處于低速爬坡或急加速起步等需要大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，通過控制器控制所述油泵電機驅(qū)動油泵，給液力變矩器提供解鎖壓力，使液力變矩器工作在解鎖狀態(tài)，傳動系工 作在變矩檔，作用在液力變矩器泵輪上的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過液力變矩后傳遞到液力變矩器渦輪，然后從液力變矩器輸出軸傳遞到減速機構(gòu)；④當(dāng)車輛行駛不需要大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，所述控制器控制所述油泵電機停止工作，釋放解鎖壓力，使液力變矩器工作在鎖止?fàn)顟B(tài)，作用在液力變矩器泵輪上的轉(zhuǎn)矩直接傳遞到液力變矩器渦輪，然后從液力變矩器輸出軸傳遞到減速機構(gòu)。以下對本發(fā)明所采用的技術(shù)方案做進一步敘述所述電動汽車變速器，包括帶鎖止功能的液力變矩器、油泵、油泵電機、控制器、減速機構(gòu)、差速器。所述液力變矩器的泵輪與電動車驅(qū)動電機的輸出軸相連，液力變矩器的渦輪與減速機構(gòu)相連，減速機構(gòu)與差速器相連。電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩經(jīng)過液力變矩器后傳遞到減速機構(gòu)，再經(jīng)過差速器后驅(qū)動車輛行駛。所述液力變矩器是帶有鎖止功能的液力變矩器，液力變矩器鎖止時，泵輪與渦輪連接在一起實現(xiàn)直接傳動，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩經(jīng)過液力變矩器，傳遞至減速機構(gòu)，傳動效率高，大部分的純電動行駛用此方式傳動。在緩加速的過程中和大部分行駛的時候控制液力變矩器鎖止，以實現(xiàn)高效率的純電動行駛。同時，液力變矩器可以根據(jù)行駛過程中的需要進行解鎖操作。當(dāng)液力變矩器解鎖后，對輸入的電機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩有升扭功能，提高了轉(zhuǎn)矩，從而提升爬坡能力和改善起步性能，同時也可避免電機工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，減少了電機的發(fā)熱，避免了電機被燒壞，提高了電動汽車動力與傳動系統(tǒng)的可靠性。相對于無變速機構(gòu)的電動汽車，采用本方案變速器只增加了一個具有鎖止功能的液力變矩器，卻可以很好地解決起步和爬坡的問題。相對于兩檔式變速器其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，運行可靠性高。本發(fā)明較好地利用了液力變矩器的變矩功能，在爬坡時解除鎖止?fàn)顟B(tài)后，通過液力變矩器將轉(zhuǎn)矩提升，提高了電動車的爬坡性能。在急加速起步時，通過液力變矩器將轉(zhuǎn)矩提升，提高了電動車的起步加速性能。在經(jīng)常狀態(tài)下，液力變矩器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，整個傳動系統(tǒng)效率高。通過解鎖功能的采用，避免了電機工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，提高了整車可靠性。


圖I為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明變速器的工作流程示意圖。在附圖中I-液力變矩器輸入軸；2_液力變矩器輸出軸；3_液力變矩器渦輪；4_液力變矩器泵輪；5-油泵；6-控制器；7-油泵電機；8-減速機構(gòu)；9_差速器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步描述。參照附圖I所示，本發(fā)明所描述的一種電動汽車變速器，包括液力變矩器輸入軸I ;液力變矩器輸出軸2 ;液力變矩器渦輪3 ;液力變矩器泵輪4 ;油泵5 ;控制器6 ;油泵電機7 ;減速機構(gòu)8 ;差速器9。所述液力變矩器輸入軸I 一端與驅(qū)動電機相連接，另一端與液力變矩器泵輪4相連接；所述液力變矩器輸出軸2 —端與液力變矩器渦輪3相連接，另一端與減速機構(gòu)8輸入齒輪相連接；減速機構(gòu)輸出軸與差速器9連接。電機的輸出轉(zhuǎn)矩從液力變矩器輸入軸I傳遞到液力變矩器泵輪4，當(dāng)液力變矩器鎖止時，作用在液力變矩器泵輪4上的轉(zhuǎn)矩直接傳遞到液力變矩器渦輪3，然后從液力變矩器輸出軸2傳遞到減速機構(gòu)8 ;當(dāng)液力變矩器解鎖時， 作用在液力變矩器泵輪4上的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過液力變矩傳遞后到液力變矩器渦輪3，經(jīng)過液力變矩器輸出軸2傳遞到減速機構(gòu)8。傳遞到減速機構(gòu)8的轉(zhuǎn)矩通過齒輪傳動傳遞到差速器9，經(jīng)過差速器9后輸出以驅(qū)動車輛行駛。所述液力變矩器采用油泵5給液力變矩器解鎖/鎖止控制動作的執(zhí)行提供油壓，通過油泵電機7驅(qū)動油泵5給油路提供壓力。所述減速機構(gòu)8可以用如附圖I所示的齒輪傳動實現(xiàn)，也可以用行星齒輪機構(gòu)實現(xiàn)。當(dāng)車輛處于低速爬坡或急加速起步等需要大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，通過控制器6控制油泵電機7轉(zhuǎn)動，帶動油泵5工作給液力變矩器提供解鎖壓力，使液力變矩器解鎖后工作在變矩狀態(tài)，提升了驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，改善整車爬坡性能和加速性能。當(dāng)車輛行駛不需要大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，使液力變矩器工作在鎖止?fàn)顟B(tài)，傳動系工作在直接檔，通過直接傳動，提高了傳動效率。變速器工作流程如附圖2所示，程序開始后，采集加速踏板信號、車速、電機轉(zhuǎn)速、電機溫度等參數(shù)，然后判斷是否處于急加速起步工況，若是則控制液力變矩器解鎖，若不是則判斷是否處于低速爬坡工況，若是則控制液力變矩器解鎖，若不是則控制液力變矩器在鎖止?fàn)顟B(tài)，重復(fù)進行上述步驟直至結(jié)束。本發(fā)明變速器使用直接檔時，電動汽車具有較高的傳動效率，由于車輛的實際行駛過程中大部分時候是工作在直接檔的，本發(fā)明的采用可提高電動汽車的傳動效率，延長續(xù)駛里程。本發(fā)明變速器使用變矩檔時，既可以實現(xiàn)提升轉(zhuǎn)矩的功能，同時又可以避免電機被堵轉(zhuǎn)。在改善爬坡性能和加速性能的同時，提高了電動汽車的可靠性，延長了使用壽命?？偟膩碚f，本發(fā)明電動汽車變速器能夠?qū)崿F(xiàn)直接檔和液力變矩檔兩種傳動模式，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，并且能夠較好的滿足電動汽車對加速性能、爬坡性能、續(xù)駛里程的要求，尤其適合用于低速純電動汽車。上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車變速器，包括減速機構(gòu)(8)、差速器(9)，其特征在于，還包括一具有鎖止功能的液力變矩器，所述液力變矩器一端與電動汽車的驅(qū)動電機相連，另一端與所述減速機構(gòu)(8 )的輸入齒輪相連接，所述減速機構(gòu)(8 )通過輸出軸與差速器(9 )連接，從而輸出動力到車輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動汽車變速器，其特征在于，所述液力變矩器包括液力變矩器輸入軸(1)，液力變矩器輸出軸(2)，液力變矩器渦輪(3)以及液力變矩器泵輪(4);其中，所述液力變矩器輸入軸(I) 一端與驅(qū)動電機相連接，另一端與所述液力變矩器泵輪(4)相連接；所述液力變矩器輸出軸(2) —端與所述液力變矩器渦輪(3)相連接，另一端與減速機構(gòu)(7)輸入齒輪相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動汽車變速器，其特征在于，所述液力變矩器采用油泵(5)提供解鎖壓力，所述油泵(5)由油泵電機(7)驅(qū)動，通過一控制器(6)控制油泵電機(7)可以實現(xiàn)對液力變矩器的解鎖控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電動汽車變速器，其特征在于，所述減速機構(gòu)(8)可以采用齒輪組也可以采用行星齒輪機構(gòu)。
5.一種利用權(quán)利要求I 4中任意一項所述的電動汽車變速器實現(xiàn)電動汽車變速的方法，其特征在于，包括以下步驟 ①驅(qū)動電機的輸出轉(zhuǎn)矩從所述液力變矩器輸入軸傳到遞所述液力變矩器泵輪； ②所述控制器(6)根據(jù)采集到的信號數(shù)據(jù)判斷是否控制所述油泵電機(7)驅(qū)動所述油泵(5)解鎖或鎖止所述液力變矩器； ③當(dāng)車輛處于低速爬坡或急加速起步等需要大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，通過控制器(6)控制所述油泵電機(7)驅(qū)動油泵(5)，給液力變矩器提供解鎖壓力，使液力變矩器工作在解鎖狀態(tài)，傳動系工作在變矩檔，作用在液力變矩器泵輪(4)上的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過液力變矩后傳遞到液力變矩器渦輪(3 )，然后從液力變矩器輸出軸(2 )傳遞到減速機構(gòu)(8 ); ④當(dāng)車輛行駛不需要大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，所述控制器(6)控制所述油泵電機(7)停止工作，釋放解鎖壓力，使液力變矩器工作在鎖止?fàn)顟B(tài)，作用在液力變矩器泵輪(4)上的轉(zhuǎn)矩直接傳遞到液力變矩器渦輪(3)，然后從液力變矩器輸出軸(2)傳遞到減速機構(gòu)(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動汽車變速器及其變速方法，包括帶鎖止功能的液力變矩器、油泵、油泵電機、控制器、減速機構(gòu)、差速器。所述液力變矩器包括泵輪、渦輪、輸入軸、輸出軸等部分，驅(qū)動電機通過輸入軸與泵輪連接、渦輪與輸出軸連接。所述電動汽車變速器在大部分情況下，液力變矩器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，電機的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過液力變矩器時是直接傳動，傳動效率高；當(dāng)電動汽車處于低速爬坡或急加速起步時，控制液力變矩器于解鎖狀態(tài)，液力變矩器具有液力變矩功能，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩得到提升，提高爬坡性能和加速性能的同時，避免電機工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。本發(fā)明電動汽車變速器結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，可以提高電動汽車的爬坡性能和加速性能，增強汽車可靠性。
文檔編號B60K17/06GK102862475SQ201210384849
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者張軍 申請人:湖南大學(xué)