一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置的製作方法

2023-04-25 05:19:41

專利名稱：一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車動力與傳動部件技術領域，具體涉及一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置。
背景技術：
電動汽車結構各式各樣，為降低研發成本，目前的電動汽車主要是以發展成熟的燃油汽車車體和車架為基礎來進行設計製造的。電動汽車與燃油汽車的主要區別在於它們的驅動系統不同，燃油汽車採用發動機驅動，電動汽車採用電動機驅動。燃油汽車的發動機通過離合器與變速器連接，而電動機由於其特有的調速及堵轉特性，以及自動變速控制的應用，電動汽車可以省去燃油汽車的離合器。因此，如何實現電動機與變速器的有效連接以及自動變速的控制，是發展電動汽車亟待解決的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種電動汽車動力驅動與傳動總成，以解決目前電動汽車設計製造上的存在的上述問題，這種總成結構一方面能有效的實現電動機和變速器的匹配，另一方面在原有固定軸式齒輪變速器的基礎上，把選、換擋的操縱控制自動化，該總成具有生產繼承性好、改造費用低、裝配簡單、傳動效率高的優點。
本發明的目的是這樣實現的電動機輸出軸和變速器輸入軸採用內花鍵套筒連接，採用四擋機械式變速器，低三擋用於匹配交流電動機，高三擋用於匹配直流電動機，同時在變速器基礎上增加了電子控制單元(ECU)和控制執行機構，控制對象是電動機、步進電機和變速器。


附圖1是電機驅動與傳動裝置結構圖；附圖2是花鍵軸的機構尺寸圖；附圖3是電子控制單元的結構原理圖；附圖4是自動變速控制原理圖。
圖1中1-電動機，2-電動機輸出軸，3-螺栓，4-聯接件，5-套筒，6-螺栓，7-變速器輸入軸，8-變速器，9-變速器輸出軸，10-執行機構，11-電子控制單元。
具體實施例方式
現結合附圖作進一步說明。
本發明是由電動機1，聯接件4，套筒5和機械式自動變速器組成。機械式自動變速器由變速器8、執行機構10和電子控制單元11組成。電動機輸出軸2和變速器輸入軸7都加工有花鍵，兩軸通過內花鍵套筒5連接，電動機的輸出動力由電動機輸出軸2、套筒5、變速器輸入軸7傳入變速器8。聯接件4用於連接電動機1的殼體和變速器8的殼體，其兩端分別通過螺栓3和6固定在電動機1和變速器8殼體的端面。變速器8有四個擋位，其I擋、II擋、III擋、IV擋的傳動比依次為4.41、2.45、1.48、1，交流電動機或直流電動機都可與其匹配。當採用交流電動機時，選用I擋、II擋、III擋，以適應交流電動機高轉速、低轉矩的特性，當採用直流電動機時，選用II擋、III擋、IV擋，以適應直流電動機低轉速、高轉矩的特性。整個系統的結構原理如圖1所示。電動機輸出軸2及變速器輸入軸7的尺寸如圖2所示，花鍵規格EXT30Zx1.5Mx30Rx6h。
電子控制單元11是自動控制部分的核心，由電源電路、輸入單元、單片機、電動機油門控制單元、變速執行機構驅動單元組成，具有存儲、運算、收發信號的功能。採用摩託羅拉的MC68HC9S12DP256單片機，輸入單元分為PWM信號輸入單元、模擬信號輸入單元、開關信號輸入單元、數位訊號輸入單元。PWM信號即脈衝信號，包括車速信號、電動機轉速信號和變速器輸出軸9的轉速信號；模擬信號包括加速踏板開度信號、制動踏板開度信號、蓄電池電壓電流信號；開關信號包括擋位開關信號、剎車開關信號；數位訊號包括蓄電池的荷電狀態值。變速執行機構用於將電子控制單元的電信號指令變成相應的機械動作，從而實現自動換擋，電動機油門執行機構所需功率較小，採用步進電機驅動，變速器執行機構採用液壓系統實現。電子控制單元的結構原理如圖3所示。
自動變速控制原理駕駛員根據電動車輛的當前行駛狀態、行駛環境及目標狀態來控制加速踏板或制動踏板的開度，踏板開度信號以及其它採集到的信號輸入電子控制單元11，電子控制單元11以當前這些量為參考，按照設定好的邏輯和算法，得出下一步控制策略，再通過電控制信號操縱相應的執行機構，對電動機和變速器進行控制，從而實現起步、換擋、再生制動的自動化控制。再生制動時電動機11工作在發電狀態下，將制動能量這一機械能轉化為電能，給蓄電池充電，從而將制動能量儲存在蓄電池中。變速控制原理如圖4所示。
從以上結構和控制原理可以看出，電機驅動及傳動裝置結構緊湊，裝配方便，在現有機械變速器的基礎上把選、換擋的操縱控制自動化了，還能夠匹配交、直流兩種不同類型的電動機，具有生產繼承性好、改造費用低、裝配簡單、配置靈活的優點。
權利要求
1.本發明涉及一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置，其結構特徵由電動機(1)，聯接件(4)，套筒(5)和機械式自動變速器組成，機械式自動變速器由變速器(8)、執行機構(10)和電子控制單元(11)組成。
2.本發明涉及一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置，其特徵在於所述裝置還包括一電動機輸出軸(2)、一變速器輸入軸(7)，電動機輸出軸(2)和變速器輸入軸(7)都加工有花鍵，兩軸通過內花鍵套筒(5)連接，電動機的輸出動力由電動機輸出軸(2)、套筒(5)、變速器輸入軸(7)輸入所述變速器(8)。
3.本發明涉及一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置，其特徵在於所述裝置還包括螺栓(3)和(6)，所述電動機(1)的殼體和變速器(8)的殼體通過聯接件(4)固定連接，聯接件(4)兩端面分別通過螺栓(3)和(6)固定在所述電動機(1)和變速器(8)殼體的端面。
4.本發明涉及一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置，其特徵在於所述變速器(8)為四擋變速器，其I擋、II擋、III擋、IV擋的傳動比依次為4.41、2.45、1.48、1，當採用交流電動機時，選用I擋、II擋、III擋；當採用直流電動機時，選用II擋、III擋、IV擋。
5.本發明涉及一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置，其特徵在於電子控制單元(11)以脈衝信號、模擬信號、開關信號和數位訊號為參考，按照設定好的邏輯和算法，得出下一步控制策略，再通過電控制信號操縱相應的執行機構，對電動機和變速器進行控制，從而實現起步、換擋、再生制動的自動化控制。
全文摘要
為實現電動汽車用電動機與變速器的有效連接以及自動變速的控制，本發明提供了一種電動汽車用電機驅動與傳動裝置，由電動機1，聯接件4，套筒5和機械式自動變速器8組成，電動機輸出軸2和變速器輸入軸7採用內花鍵套筒5連接，採用四檔機械式變速器8，低三檔用於匹配交流電動機，高三檔用於匹配直流電動機，同時在變速器基礎上增加了電子控制單元和控制執行機構，控制對象是電動機、步進電機和變速器，能實現選、換檔自動控制，本發明裝置具有生產繼承性好、改造費用低、裝配簡單、配置靈活的優點。
文檔編號B60K1/00GK1876419SQ200610083928
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月6日 優先權日2006年6月6日
發明者孫逢春, 林程, 魏躍遠, 席軍強 申請人:北京理工大學