純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)及其驅(qū)動總成的制作方法

本實(shí)用新型涉及電動車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽車作為現(xiàn)代人的重要交通工具，在全世界有很大的保有量。汽車傳統(tǒng)上使用的能源為汽油或者柴油。由于汽油和柴油均來自石油這樣的不可再生資源，而且在燃燒時會排放一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、二氧化硫等各種氣體污染物，人們一直希望能夠以其他更為清潔的能源代替汽油和柴油。純電動汽車就是其中的一種新能源汽車，它僅需使用電能，而無需使用汽油或柴油。

隨著電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，近年來已經(jīng)出現(xiàn)了商業(yè)化的純電動汽車。然而目前純電動汽車仍然面臨許多影響普及的問題。例如，因電池容量的限制，純電動汽車的續(xù)航里程較短，引起所謂“里程焦慮”問題。在電池技術(shù)暫時難以逾越的瓶頸下，如何提高電能的使用效率，成為純電動汽車領(lǐng)域的一個重要課題。

目前純電動汽車普遍采用的電驅(qū)動方式是由電機(jī)驅(qū)動固定減速器和差速器。根據(jù)這一驅(qū)動方式，電機(jī)在恒速比驅(qū)動下運(yùn)行。由于復(fù)雜工況對轉(zhuǎn)矩的要求不同，恒速比驅(qū)動方式是通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來輸出不同轉(zhuǎn)矩的。舉例來說，對于大轉(zhuǎn)矩，需要電機(jī)增大轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，而增大轉(zhuǎn)速需要電池在更大的電流下放電。

盡管已經(jīng)認(rèn)識到純電動汽車不采用變速器可能的缺點(diǎn)，例如車輛的加速時間和最高車速性能往往相互制約。但是通常認(rèn)為通過合理設(shè)計(jì)電機(jī)特性曲線，匹配減速器減速比，大部分純電動汽車最高車速也可以設(shè)計(jì)在時速150公里以上，基本上能夠滿足市場需求。由此得出從性能角度來看，純電動車沒有必要加裝變速器的觀點(diǎn)。

具體來說，大部分常規(guī)混合動力汽車一般加裝內(nèi)燃機(jī)并匹配相應(yīng)的變速器，是認(rèn)為發(fā)動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、負(fù)荷下的工作效率差別很大。通過加裝變速器，可以使發(fā)動機(jī)工作在高效區(qū)，其效率提高的幅度明顯大于加裝變速器帶來傳動系統(tǒng)效率降低幅度，從而使車輛動力傳動系統(tǒng)總體效率提高，提高車輛燃油經(jīng)濟(jì)性總體水平。但是同時也注意到電動機(jī)高效區(qū)效率可達(dá)到95％以上，而其低效區(qū)效率也可以達(dá)到70％以上，因此電動機(jī)在其效率場內(nèi)效率變化沒有發(fā)動機(jī)那么明顯，其高效區(qū)比例遠(yuǎn)大于發(fā)動機(jī)高效區(qū)比例，從而認(rèn)為純電動汽車不是非常必要加裝變速器。

然而實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)已知恒速比驅(qū)動方式通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來輸出不同扭矩的做法存在著嚴(yán)重的弊端。對于大轉(zhuǎn)矩來說，需要電機(jī)增大轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。增大轉(zhuǎn)速需要電池在更大的電流下放電，這容易對電池造成損害。極端情況下，需要利用電機(jī)峰值功率和峰值扭矩和峰值大電流驅(qū)動電機(jī)材能獲得相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩以滿足實(shí)際工況的需要。這種做法造成的后果包括：電機(jī)發(fā)熱，使用效率下降；使有限并珍貴的電池組電容量急劇下降，同時峰值大電流放電使電池急劇升溫、升溫引起電芯內(nèi)阻急劇增大，電池受到極大的沖擊；充電循環(huán)次數(shù)快速減少、蓄電容量和電芯壽命銳減、放電持續(xù)時間下降，不符合動力電池組的放電特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)及其驅(qū)動總成，能實(shí)現(xiàn)智能無級平順無頓挫變速，進(jìn)而減少電池的電量消耗和所受損害。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種純電動汽車的驅(qū)動總成，包括無刷直流電機(jī)和鋼帶式無級變速器，該鋼帶式無級變速器包括：

液力變矩器或離合器，該無刷直流電機(jī)的輸出端與該液力變矩器或離合器的輸入端固定連接；

鋼帶傳動組合，包括主動帶輪、從動帶輪及連接該主動帶輪和該從動帶輪的傳動鋼帶，該液力變矩器或離合器的輸出端連接該主動帶輪以驅(qū)動該主動帶輪轉(zhuǎn)動；

減速器，包括主減速器和差速器，該主減速器連接驅(qū)動該差速器，該主減速器包括齒輪組，該從動帶輪的輸出軸連接該齒輪組。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述無刷直流電機(jī)的電機(jī)座通過螺栓固定在所述鋼帶式無級變速器的外殼上。

本實(shí)用新型還提供了一種純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機(jī)驅(qū)動器、整車控制器(VCU)、電機(jī)控制器(MCU)、變速控制器(TCU)、以及前述的驅(qū)動總成，其中，

該電機(jī)驅(qū)動器電連接該無刷直流電機(jī)，該鋼帶式無級變速器的輸出端連接驅(qū)動輪的輪軸；

該無刷直流電機(jī)內(nèi)設(shè)有分別用以測量以下至少部分參數(shù)的第一組傳感器：轉(zhuǎn)速、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩，該電機(jī)控制器的輸入端連接該第一組傳感器；

該電機(jī)驅(qū)動器的信號輸入端連接該電機(jī)控制器的控制信號輸出端；

該整車控制器的信號輸入端分別與該純電動汽車的加速踏板主驅(qū)動信號輸出端和該純電動汽車的制動信號輸出端連接；

該鋼帶式無級變速器內(nèi)設(shè)有換檔執(zhí)行器和分別用以測量以下至少部分參數(shù)的第二組傳感器：離合、該主動帶輪和該從動帶輪轉(zhuǎn)速和壓力、檔位位置開關(guān)，該變速控制器的輸入端連接該第二組傳感器，該變速控制器的輸出端與該換檔執(zhí)行器輸入端連接；

該整車控制器、電機(jī)控制器以及變速控制器經(jīng)車載通信總線相連；

其中該整車控制器同時和該變速控制器及該電機(jī)控制器通過該車載通信總線雙向通信實(shí)時獲得包含車速信號、加速踏板主驅(qū)動信號、制動信號、電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩負(fù)載電流的一組參數(shù)，根據(jù)該組參數(shù)確定該純電動汽車所處的工況，及該工況對應(yīng)的變速比和變扭矩，指令該變速控制器控制該換檔執(zhí)行器執(zhí)行。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，該工況包括啟動、正常行駛、慢速、中速、快速、上坡、坡道起步。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，該第一組傳感器還測量以下參數(shù)：溫度。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，該第二組傳感器還測量以下參數(shù)：油壓、油溫。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，該無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0-3500rmp/min。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，各個工況對應(yīng)不同的檔位，最大變速比0-10km/h，最小變速比為60-70km/h的車速。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，退檔對應(yīng)的車速值小于進(jìn)檔對應(yīng)的車速值，進(jìn)、退換檔響應(yīng)速度為小于10ms。

本實(shí)用新型提供的一種純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，利用無刷直流電機(jī)串聯(lián)驅(qū)動鋼帶式無級變速器，能實(shí)現(xiàn)智能無級平順無頓挫變速，進(jìn)而減少電池的電量消耗和所受損害。

附圖說明

包括附圖是為提供對本實(shí)用新型進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與本說明書一起起到解釋本實(shí)用新型原理的作用。附圖中：

圖1示出了本實(shí)用新型的驅(qū)動總成的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了本實(shí)用新型的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標(biāo)記來表示相同或相似的部分。此外，盡管本實(shí)用新型中所使用的術(shù)語是從公知公用的術(shù)語中選擇的，但是本實(shí)用新型說明書中所提及的一些術(shù)語可能是申請人按他或她的判斷來選擇的，其詳細(xì)含義在本文的描述的相關(guān)部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實(shí)際術(shù)語，而是還要通過每個術(shù)語所蘊(yùn)含的意義來理解本實(shí)用新型。

純電動汽車主要用于城市交通，車輛大部分時間處于啟動、加速、制動的工作狀態(tài)，因此電驅(qū)動總成的起步性能、啟動轉(zhuǎn)矩、啟動電流、加速性、低速時的效率、制動及滑行時的能量再生能力、電驅(qū)動總成的過載能力，和全工況節(jié)能驅(qū)動是衡量電動汽車技術(shù)發(fā)展成熟度的極為重要的依據(jù)和標(biāo)志。

已知純電動汽車的電機(jī)是在恒速比驅(qū)動下運(yùn)行。盡管復(fù)雜工況對轉(zhuǎn)矩的要求不同，但由于電機(jī)可以根據(jù)需要輸出不同扭矩，因此通常認(rèn)為恒速比驅(qū)動是更適合于純電動汽車的。恒速比驅(qū)動方式是通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來輸出不同轉(zhuǎn)矩的。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提出一種使用無級變速器的純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)及其驅(qū)動總成。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例所提出純電動車驅(qū)動系統(tǒng)和方法，它既符合電池組的放電特性，又符合車輛負(fù)載特性，還符合整車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

圖1示出了本實(shí)用新型的驅(qū)動總成的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1所示，一種純電動汽車的驅(qū)動總成100包括無刷直流電機(jī)110和鋼帶式無級變速器(CVT)120。驅(qū)動總成100利用無刷直流電機(jī)110串聯(lián)驅(qū)動鋼帶式無級變速器120。

鋼帶式無級變速器120包括液力變矩器或離合器130、鋼帶傳動組合140和減速器150。其中無刷直流電機(jī)110的輸出端與液力變矩器或離合器130的輸入端固定連接。具體來說，無刷直流電機(jī)110的輸出軸花鍵插入液力變矩器或離合器130的連接盤同心軸套內(nèi)固定連接為一體。鋼帶傳動組合140包括主動帶輪141、從動帶輪142及連接主動帶輪141和從動帶輪142的傳動鋼帶143。液力變矩器或離合器130的輸出端連接主動帶輪141以驅(qū)動主動帶輪141轉(zhuǎn)動。減速器150包括主減速器160和差速器170。主減速器150連接并驅(qū)動差速器170。主減速器150包括齒輪組161，從動帶輪142的輸出軸連接齒輪組161。

鋼帶式無級變速器120的驅(qū)動輸出孔兩端內(nèi)的軸花鍵套與左右兩根半軸相對插入固接。左右半軸外端外花鍵軸分別插入左、右驅(qū)動輪180中心的內(nèi)花鍵套內(nèi)緊固。在一實(shí)施例中，無刷直流電機(jī)110的電機(jī)座可由螺栓固接在鋼帶無級變速器120的外殼對應(yīng)的螺紋孔內(nèi)。

圖2示出了本實(shí)用新型的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖2和圖1所示，一種純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)200，包括電機(jī)驅(qū)動器210、前述的驅(qū)動總成100、電池組220、配電箱230、電機(jī)控制器(MCU)241、電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)242、整車控制器(VCU)243以及變速控制器(TCU)244。

電池組220的供電輸出端與配電箱230的輸入端經(jīng)絕緣高壓導(dǎo)線相連通，配電箱230的輸出端與電機(jī)驅(qū)動器210的輸入端經(jīng)絕緣高壓導(dǎo)線相連通。

電機(jī)驅(qū)動器210電連接無刷直流電機(jī)110。舉例來說，無刷直流電機(jī)110的高壓輸入端和電機(jī)驅(qū)動器210的高壓輸出端相對應(yīng)，經(jīng)絕緣高壓導(dǎo)線相連通。無級變速器120的輸出端連接驅(qū)動輪的輪軸。

在一實(shí)施例中，無刷直流電機(jī)110的特性為低轉(zhuǎn)速/大扭矩，其轉(zhuǎn)速為0-3500rmp/min。

無刷直流電機(jī)110內(nèi)可設(shè)有分別用以測量以下參數(shù)的第一組傳感器(圖中未示)：溫度、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、以及轉(zhuǎn)矩?？梢岳斫猓@些參數(shù)可以根據(jù)需要來選定一部分或者全部。

無級變速器120內(nèi)設(shè)有換擋執(zhí)行器170和分別用以測量以下參數(shù)的第二組傳感器(圖中未示)：油壓、油溫、離合、主動和從動輪轉(zhuǎn)速和壓力、檔位位置開關(guān)?？梢岳斫?，這些參數(shù)可以根據(jù)需要來選定一部分或者全部。

電機(jī)控制器241的輸入端連接無刷直流電機(jī)110內(nèi)的第一組傳感器，以獲取所需的電機(jī)的各種參數(shù)。電機(jī)控制器241的一個控制信號輸出端則連接電機(jī)驅(qū)動器210的信號輸入端。電機(jī)驅(qū)動器210受電機(jī)控制器241的程序管理控制。

整車控制器243的信號輸入端分別與純電動汽車的加速踏板的主驅(qū)動信號輸出端以及純電動汽車的制動信號輸出端連接。變速控制器244的輸入端經(jīng)線束對應(yīng)連通第二組傳感器的信號輸出端。變速控制器244的輸出端與無級變速器120的換檔執(zhí)行器170的輸入端連接。

電機(jī)控制器241、整車控制器243以及變速控制器244經(jīng)車載通信總線相連。車載通信總線例如是現(xiàn)場總線(CAN總線)。

根據(jù)一實(shí)施例，由整車控制器243同時和變速控制器244及電機(jī)控制器241通過車載總線雙向通信實(shí)時獲得包含車速信號、加速踏板主驅(qū)動信號、制動信號、電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩負(fù)載電流等信號參數(shù)，整車控制器243根據(jù)該信息參數(shù)確定該純電動汽車所處的工況，及該工況對應(yīng)的變速比和變扭矩，指令變速控制器244控制換檔執(zhí)行器170執(zhí)行。

更具體地說，整車控制器243同時和變速控制器244及電機(jī)控制器241通過車載總線雙向通信實(shí)時獲得包含車速信號、加速踏板主驅(qū)動信號、制動信號、電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩負(fù)載電流等信號參數(shù)，整車控制器243可以根據(jù)車速信號使變速點(diǎn)(檔)與車速(km/h)在變速比范圍內(nèi)，全工況實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)伺服變速比變扭矩。作為舉例而非限制，各種工況可包括啟動、正常行駛、慢速、中速、快速、上坡、坡道起步等。

另外，需要設(shè)定汽車在各種工況下變速比。舉例來說，1檔為最大變速比，對應(yīng)0-10km/h的車速；10檔為最小變速比，對應(yīng)為60-70km/h的車速。其余的變速點(diǎn)(檔)可以按車速值等分相對應(yīng)，依序進(jìn)檔。退檔對應(yīng)的車速值小于進(jìn)檔車速值。舉例來說，進(jìn)、退換檔響應(yīng)速度為小于10ms。因此，實(shí)現(xiàn)了智能自學(xué)習(xí)循環(huán)變速比控制。

整車控制器243經(jīng)車載通信總線車載網(wǎng)絡(luò)與電機(jī)控制器241、變速控制器244、BMS 242相連通，各司其職，協(xié)同實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)雙向交換通信和資源共享。整車控制器243可以根據(jù)電機(jī)外特性實(shí)時伺服動態(tài)匹配輸出，通過驅(qū)動總成100在不中斷動力情況下實(shí)現(xiàn)智能無級平順無頓挫變速，使電機(jī)工作在最佳經(jīng)濟(jì)高效轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩區(qū)內(nèi)，以達(dá)到增強(qiáng)電機(jī)驅(qū)動總成100的轉(zhuǎn)矩和效率。換句話說，在滿足整車動力性要求的前提下，由整車控制器243、電機(jī)控制器241、變速控制器244伺服匹配控制的驅(qū)動總成100在全工況內(nèi)放大了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，節(jié)能驅(qū)動，使電機(jī)始終工作在最佳高效轉(zhuǎn)矩區(qū)內(nèi)，徹底杜絕克服了電機(jī)以峰值功率、峰值扭矩、峰值大電流高速高能耗的驅(qū)動方式和工作狀態(tài)，從而提高了整車經(jīng)濟(jì)性和動力性。

本實(shí)用新型提供的純電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)的工作過程如下：

1.啟動進(jìn)入怠速工況(650轉(zhuǎn)/分～700轉(zhuǎn)/分)；

2.踩制動踏板到底，選擇PRNDL檔位；

3.松開制動手剎；

4.緩松制動踏板至完全移開，車輛自動進(jìn)入蠕動緩行狀態(tài)(1～8km/h時速)；

5.踩加速踏板車輛按駕駛員的意圖根據(jù)實(shí)時車速在不中斷動力情況下實(shí)現(xiàn)智能無級變速，平順無頓挫的行駛各工況節(jié)能驅(qū)動。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見，可對本實(shí)用新型的上述示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，旨在使本實(shí)用新型覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對本實(shí)用新型的修改和變型。