一種機電混合動力自動變速箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種新型機電混合動力自動變速箱。它沒有單獨功能的分開獨立的發(fā)電機和電動機，它的特征是在電動機中內(nèi)部放置同心發(fā)動機，發(fā)電機和電動機共用一電磁環(huán)或永久磁體環(huán)。它有無級變速、效率高、動力密度高、成本低、能回收制動能量、釋放電池能等優(yōu)點，能廣泛應(yīng)用于各類汽車、工程機械、農(nóng)用機械等車輛，替換傳統(tǒng)變速箱。
【專利說明】 —種機電混合動力自動變速箱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】是機電混合動力自動變速箱領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在有很多種自動變速箱，如液力變扭器、CVT、AMT自動變速箱、它們分別有成本高、控制復(fù)雜、傳遞動力小、有級等缺點?，F(xiàn)有幾種機電混合動力自動變速箱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有分別的獨立功能的發(fā)電機和電動機成本非常高昂、控制復(fù)雜、效率低、對工況和發(fā)電機敏感等缺點。發(fā)電機和電動機沒有緊湊設(shè)計，須分開通過多級齒輪或行星輪系連接，體積龐大，發(fā)動機和電動機分別有自己的定子和轉(zhuǎn)子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明設(shè)計和使用了一種新型電能和機械轉(zhuǎn)換裝置，其特征是電動機中內(nèi)部放置同心發(fā)電機，發(fā)電機和電動機共用一電磁環(huán)或永久磁體，外環(huán)是固定環(huán)、是電動機的電磁線圈，中環(huán)是電動機和發(fā)電機的共用一電磁環(huán)或永久磁體環(huán)，內(nèi)環(huán)是發(fā)電機的電磁線圈，外環(huán)和中環(huán)組成電動機，中環(huán)和內(nèi)環(huán)組成發(fā)電機，中環(huán)和內(nèi)環(huán)能各自同心旋轉(zhuǎn)，外、中、內(nèi)環(huán)之間用軸承連接，有兩個旋轉(zhuǎn)自由度，電動機和發(fā)電機功能根據(jù)工況能互換。
[0004]機電混合動力自動變速箱，其特征是有前置行星輪系與中環(huán)和內(nèi)環(huán)連接:行星輪系外齒圈和中環(huán)連接；前置行星輪系太陽輪和內(nèi)環(huán)連接；動力輸入軸與前置行星架連接。前置行星輪系的外圈或中環(huán)和行星架或輸入軸之間有摩擦片離合器或電磁離合器，根據(jù)工況可以鎖止，動力可直接輸出，提高效率。
[0005]機電混合動力自動變速箱可選擇有后置一級行星、或組合行星排，從而有直接擋和多檔速比的輸出，例如采用一級行星，中環(huán)和后置一級太陽輪連接，輸出軸通過花鍵滑動接合齒或片式離合器分別與太陽輪、行星架、空缺部分、殼體分別形成直接檔、低檔，空檔和停駐檔；如果采用組合行星排，將有超過兩個前進檔的動力輸出。
[0006]機電混合動力自動變速箱，其特征是:踩剎車時，改變外環(huán)線圈的電動機功能為發(fā)電機，產(chǎn)生反向制動扭矩，也有緩速器和制動器的功能，將電能儲存在電池中，車輪不會抱死，有防抱死防車輛側(cè)滑功能；倒車時，外環(huán)線圈和中環(huán)變?yōu)殡妱訖C，外環(huán)線圈產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場推動中環(huán)反轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)快速旋轉(zhuǎn)發(fā)電，后置行星換成低檔。
[0007]機電混合動力自動變速箱，其特征是車輛油門或加速控制電池線路連接，釋放電瓶或電池的能量到車輛加速或上坡的過程中。自動變速箱的電機不論在車輛停駐還是行駛中都能有電能的動力輸出，不須要另外的機械齒輪取力器。
[0008]當(dāng)車輛啟動時，掛前進檔，后置行星離合器接低檔，輸出軸開始轉(zhuǎn)動，內(nèi)燃機帶動輸入軸和前置行星架轉(zhuǎn)動，太陽輪高速旋轉(zhuǎn)發(fā)電，發(fā)的電輸入外部數(shù)控電機控制盒，經(jīng)過整流，匯合電池的電能，根據(jù)中環(huán)轉(zhuǎn)速，將之逆變成一定頻率的交流電，輸入外環(huán)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，推動中環(huán)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)加油門時，同樣將電池的電能變?yōu)橹协h(huán)旋轉(zhuǎn)的機械能，匯同內(nèi)燃機的機械能，提供車輛的加速能量。隨著速度增加后置行星輪系或組和輪系由低檔跳向高檔。當(dāng)車輛到一定速度穩(wěn)定行駛時，前置行星輪系的離合器啟動，中環(huán)、內(nèi)環(huán)一起同速運轉(zhuǎn)，變速箱達到最大效率，外環(huán)線圈可斷開，沒有電磁任何損耗。
[0009]當(dāng)車輛需制動時，外環(huán)變?yōu)榘l(fā)電機，產(chǎn)生反向扭矩，根據(jù)車速，后置行星輪系或組和輪系換為低速檔，中環(huán)速度提高，發(fā)電機制動扭矩更大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1:機電混合動力自動變速箱原理簡圖【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明采用特殊新型的有兩自由度的電機，該電機有外環(huán)，可旋轉(zhuǎn)的中環(huán)和內(nèi)環(huán)。實現(xiàn)和行星輪系的連接。外、中，內(nèi)環(huán)可有液體循環(huán)制冷系統(tǒng)，設(shè)計緊湊。
[0012]數(shù)控電機控制盒能根據(jù)發(fā)電機工況和車速、油門、制動信息、扭矩信息控制外環(huán)，內(nèi)環(huán)中的電池線圈的斷開和接通，也能完成保括內(nèi)環(huán)、外環(huán)發(fā)電機和電動機的變換，和交流、直流互變，變頻變速，以及控制前行星輪系和后置行星輪系的離合器的開合。效率高，體積小。
[0013]前置行星輪系有較高的傳動比，中環(huán)不動時，內(nèi)環(huán)可達10000轉(zhuǎn)每分鐘或更高的轉(zhuǎn)速，提高了發(fā)電機功率，通過電機控制盒給外環(huán)提供高額前進扭矩。前置行星輪系將發(fā)電機能量分為電能和機械能，電能通過數(shù)控電機控制盒整流和電池的電能合并給外環(huán)提供合適頻率的交流電驅(qū)動中環(huán)。制動時，機電混合自動變速箱先用反向扭矩制動將機械能轉(zhuǎn)化為電能，若車輛須要停駐，最后啟動車輛傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)如制動盤。倒車時，外環(huán)線圈和中環(huán)變?yōu)殡妱訖C，外環(huán)線圈產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場推動中環(huán)反轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)快速旋轉(zhuǎn)發(fā)電，后置行星換低檔。
【權(quán)利要求】
1.一種機電混合動力自動變速箱，其特征是在電動機中內(nèi)部放置同心發(fā)電機，發(fā)電機和電動機共用一電磁環(huán)或永久磁體環(huán):外環(huán)是固定環(huán)是電動機的電磁線圈，中環(huán)是電動機和發(fā)電機的共用一電磁環(huán)或永久磁體環(huán)，內(nèi)環(huán)是發(fā)電機的電磁線圈，外環(huán)和中環(huán)組成電動機，中環(huán)和內(nèi)環(huán)組成發(fā)電機，中環(huán)和內(nèi)環(huán)能同心各自旋轉(zhuǎn)，中、內(nèi)，外環(huán)殼體之間用軸承連接，有兩個旋轉(zhuǎn)自由度，電動機和發(fā)電機功能根據(jù)工況能互換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機電混合動力自動變速箱，其特征是有前置行星輪系與中環(huán)和內(nèi)環(huán)連接:前置行星輪系的外齒圈和中環(huán)連接；前置行星輪系的太陽輪和內(nèi)環(huán)連接；動力輸入軸與前置行星架連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機電混合動力自動變速箱，其特征是前置行星輪系的外齒圈或中環(huán)和行星架或輸入軸之間有摩擦片式離合器或電磁離合器，特定工況時，離合器鎖止，動力能直接輸出，不用轉(zhuǎn)化成電能提高自動變速箱的效率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機電混合動力自動變速箱，其特征是可選擇有后置一級行星、或后置組合行星排，從而有直接擋和多檔速比的輸出:如果采用一級行星，中環(huán)和后置太陽輪連接，輸出軸通過花鍵滑動接合齒或片式離合器分別與太陽輪、行星架上、空缺部分、殼體連接分別形成直接檔、低檔，空檔和停駐檔；如果采用組合行星排，將有超過兩個前進檔的動力輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機電混合動力自動變速箱，其特征是:踩剎車時，改變外環(huán)線圈和中環(huán)組成的電動機功能為發(fā)電機，產(chǎn)生制動扭矩，也有緩速器和制動器的功能，將電能儲存在電池中，車輪不會抱死，有防抱死防車輛側(cè)滑功能；倒車時，外環(huán)線圈和中環(huán)變?yōu)殡妱訖C，外環(huán)線圈產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場推動中環(huán)反轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)快速旋轉(zhuǎn)發(fā)電為電動機供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機電混合動力自動變速箱，其特征是:車輛油門或加速控制能納入電池電能，能釋放電池的能量用于車輛的加速或上坡的過程中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機電混合動力自動變速箱，其特征是自動變速箱的電機不論在車輛停駐還是行駛中都能有電能的動力輸出，不須要另外的變速箱的機械齒輪取力器和與內(nèi)燃機的飛輪連接的發(fā)電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機電混合動力自動變速箱，其特征是包括數(shù)控電機控制盒:能根據(jù)發(fā)動機工況和車速、油門、制動、扭矩信息、改變外環(huán)，內(nèi)環(huán)中的電池線圈的斷開和接通，也能完成包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)發(fā)電機和電動機的變換，以及交流、直流互變，變頻變速，以及控制前置行星輪系和后置行星輪系的離合器的開合。
【文檔編號】F16H3/44GK103470701SQ201310423513
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】彭敖勇 申請人:彭敖勇