[发明专利]双转子电机的轮式载重车辆用机电复合无级传动装置

说明书

技术领域

本发明属于动力传动技术领域，涉及一种复合无级传动装置，特别涉及一种双转子电机的轮式载重车辆用机电复合无级传动装置。

背景技术

在现有的技术中，机电复合无级传动可实现无级调速，优化发动机工作状态，使车辆获得最佳的动力性能及燃油经济性能，在动力电池组配合下，可实现多运行工况，如电动工况、复合驱动工况、制动能量回收工况、对外供电工况、电池辅助加速工况等。相对于小轿车，载重车辆需要更宽的传动比范围，以满足低速大转矩爬坡和高速公路行驶工况。发动机加双转子电机直接输出的机电复合传动在一定电机功率的前提下，所能实现的传动比调节范围难以满足载重车辆的要求。现有的解决途径是提高电机的功率等级，这会带来大体积重量及成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提出了一种适用于20吨级载重轮式车辆用的多运行模式的机电复合无级传动装置，保持电机功率等级不变，通过离合器制动器等元件连接不同行星排，形成多运行模式衔接，扩大传动比范围，附带可实现多个机械挡位，可以发挥机械挡在不同工况行驶高效的优势。

本发明的技术方案是：双转子电机的轮式载重车辆用机电复合无级传动装置，包括发动机、双转子电机、k1行星排、k2行星排、k3行星排、输出轴、双转子电机电缆、电机控制器、动力电池组和六个操纵元件；

其中，双转子电机由双转子电机内转子、双转子电机外转子和双转子电机定子组成；六个操纵元件分别是闭锁离合器、离合器a、离合器b、制动器a、制动器b和制动器c；k1行星排由k1行星排行星架、k1行星排齿圈、k1行星排行星轮、k1行星排太阳轮组成；k2行星排由k2行星排太阳轮、k2行星排行星轮、k2行星排行星架、k2行星排齿圈组成；k3行星排由k3行星排齿圈、k3行星排行星轮、k3行星排行星架、k3行星排太阳轮组成；

其位置关系在于：闭锁离合器、离合器a、离合器b依次并列位于双转子电机和k1行星排之间；

其连接关系在于：双转子电机内转子的两端分别与发动机和闭锁离合器相连，双转子电机外转子与闭锁离合器、离合器a、离合器b、k1行星排太阳轮连接，所述离合器a与k2行星排太阳轮、k3行星排太阳轮相连，离合器b与k2行星排行星架、k3行星排齿圈、制动器c相连，k1行星排齿圈和制动器a相连，k1行星排行星架与k2行星排齿圈、制动器b相连，双转子电机通过双转子电机电缆与电机控制器相连，动力电池组与电机控制器相连，k3行星排行星架和输出轴相连。

工作原理：整个传动装置以一个双转子电机、三个行星排、六个操纵元件组成。双转子电机将发动机与负载隔离，利用双转子电机的特性，根据负载的变化输出调节转矩与转速，使发动机工作于最佳燃油经济性工况或最佳动力性工况处。根据电机的运行特点，传动系统能够工作于纯电动工况、混合动力工况、纯机械工况、驻车充电工况；行星机构可以实现六个前进档和一个倒档，根据换挡原理，在各个工况内实现部分机械挡位，具有连续无级变速、良好的起步特性、高传动效率的特点，满足载重车辆高传动比范围的要求。

本发明的优点和有益效果：一、利用双转子电机作为传动构件，能够实现传统汽车的无级变速、离合器、起动及发电等功能，不仅简化了汽车动力传动系统的结构，而且兼具串联式HEV和并联式HEV的优点，又避免了混联式HEV结构复杂，成本高和控制策略不成熟的缺陷。二、双转子电机可以实现多种运行模式，而且串联一个机械变速箱，通过离合器或制动器的切换，扩大了传动比，实现了较大范围内的无级变速，充分利用电传动与机械传动的优点，同时结构简单。三、起步阶段可以利用双转子电机的助力，具有零速输出和较好的起步特性，无需起步离合器，起步性能好。四、通过离合器与制动器的操纵，可实现七个机械挡位，包括三个减速挡，一个直接挡，两个增速挡和一个倒档，可把机械挡位匹配到常用车速范围，可提高传动效率。此时双转子电机可用于助力输出或者制动能量回收。五、输入轴、输出轴、电机、离合器、制动器及行星排都可以同轴布置，节省空间，提高功率密度；只需要两层套轴结构，结构简单，工艺方便。六、可以通过合理的匹配，降低电机或者发动机的功率等级。

附图说明

图1三段式机电复合无级传动装置传动简图。