一种无级变速器总成及汽车的制作方法

本发明涉及无级变速器技术领域，特别是涉及一种无级变速器总成及汽车。

背景技术：

随着汽车销量的较快增长，能源和环境污染日益严重。开发节能环保的汽车是解决以上两个问题的有效途径之一。

无级变速器能够连续变换速比，具有很好的舒适性和动力性；且能保证发动机工作在最佳燃油经济曲线上，节油效果明显。

目前，单电机加发动机组成简单的混合动力系统，以及双电机加发动机的混合动力系统，混合动力扭矩大，效率高，可实现更多模式及工况。但由于机构普遍较为复杂，导致双电机控制也过于复杂，难度及成本较高。

而且通过发动机与电机串联，使无级变速器处于纯电动模式或者混合动力模式下，电池电量只能一直处于消耗状态，在城市道路或高速路堵车情况下，电池电量不能得到及时补充，影响汽车的正常行驶。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无级变速器总成及汽车，解决了现有技术中无级变速器的结构及控制复杂，成本高，且电池电量得不到及时补充的问题，通过对行星机构的设计，使得其结构简单，控制方便，可实现电池电量的有效补充且降低成本。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的一种无级变速器总成，包括：

总成壳体；

所述总成壳体内包括：多个减速齿轮、行星机构、多个离合器、差速器和多个电机，以及

与所述电机电连接的电机控制器；其中

所述行星机构包括：与所述差速器连接的行星架、设置于所述行星架上的行星轮，分别与所述行星轮连接的第一太阳轮以及第二太阳轮；

所述离合器分别设置于所述行星机构与所述总成壳体之间、所述行星机构与所述减速齿轮之间以及所述减速齿轮与汽车发动机之间；

所述无级变速器总成的工作状态包括：所述电机通过所述行星机构驱动汽车车轮转动的纯电动工作状态；

所述电机与汽车发动机均通过所述行星机构共同驱动所述汽车车轮转动的混合动力工作状态；或

所述电机通过所述汽车发动机的能量供给驱动所述汽车车轮转动的复合工作状态。

其中，所述减速齿轮包括：第一减速齿轮和第二减速齿轮；所述第一减速齿轮与所述第二减速齿轮相啮合。

其中，所述离合器包括：第一离合器、第二离合器以及第三离合器；

所述第一离合器设置于所述第一减速齿轮与汽车发动机之间，所述第一离合器闭合时，所述第一减速齿轮与所述汽车发动机接触连接；

所述第二离合器设置于所述第二减速齿轮与所述第一太阳轮之间，所述第二离合器闭合时，所述第二减速齿轮与所述第一太阳轮接触连接；

所述第三离合器设置于所述第一太阳轮与所述总成壳体之间，所述第三离合器闭合时，所述第一太阳轮与所述总成壳体接触连接。

其中，所述电机包括：第一电机和第二电机；

所述第一电机与所述第二减速齿轮可拆卸连接；

所述第二电机与所述第二太阳轮可拆卸连接。

其中，所述无级变速器总成的纯电动工作状态包括：单电机工作状态和双电机工作状态；

在所述无级变速器总成处于单电机工作状态时，所述第一离合器与所述第二离合器松开，且所述第三离合器闭合，所述第一太阳轮与所述总成壳体接触连接且所述第二电机转动；

在所述无级变速器总成处于双电机工作状态时，所述第一离合器与所述第三离合器松开，且所述第二离合器闭合，所述第二减速齿轮与所述第一太阳轮 接触连接且所述第一电机与所述第二电机均转动。

其中，在所述无级变速器总成处于混合动力工作状态时，所述第一离合器与所述第二离合器闭合，且所述第三离合器松开，所述汽车发动机与所述第一减速齿轮接触连接且所述第二减速齿轮与所述第一太阳轮接触连接。

其中，所述无级变速器总成处于混合动力工作状态时，所述第一离合器与所述第三离合器闭合，且所述第二离合器松开，所述汽车发动机与所述第一减速齿轮接触连接且所述第一太阳轮与所述总成壳体接触连接。

其中，所述第一减速齿轮的直径大小小于所述第二减速齿轮的直径大小。

其中，所述第一太阳轮的直径大小与所述第二太阳轮的直径大小相等，所述第一太阳轮的齿数与所述第二太阳轮的齿数相同。

其中，在所述无级变速器总成处于双电机工作状态时，所述第一电机与所述第二电机的输出转速及扭矩相同。

本发明实施例还提供一种汽车，包括如上述所述的无级变速器总成。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的上述方案中，通过对行星机构的设计，以及电机控制器对电机的控制，实现对无级变速器总成的各工作状态之间的转换，使得无线变速器总成结构简单，控制方便，可实现电机的电池电量的有效控制且降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例的无级变速器总成的结构示意图；

图2为本发明实施例的无级变速器总成的单电机工作状态示意图；

图3为本发明实施例的无级变速器总成的双电机工作状态示意图；

图4为本发明实施例的无级变速器总成的混合动力工作状态示意图；

图5为本发明实施例的无级变速器总成的复合工作状态示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中级变速器的结构及控制复杂，成本高，且电池电量 得不到及时补充的问题，提供一种无级变速器总成及汽车，通过对行星机构的设计，使得其结构简单，控制方便，可实现电池电量的有效补充且降低成本。

如图1所示，本发明实施例提供一种无级变速器总成，包括：总成壳体1，该总成壳体1内包括：多个减速齿轮。行星机构、多个离合器、差速器2和多个电机，以及与该电机电连接电机控制器3。

具体地，该行星机构包括：与该差速器2连接的行星架4、设置于该行星架4上的行星轮5、分别与该行星轮5连接的第一太阳轮6以及第二太阳轮7。更具体地，第一太阳轮6的直径大小与该第二太阳轮7的直径大小相等，该第一太阳轮6的齿数与该第二太阳轮7的齿数相同。

该离合器分别设置与该行星机构与该总成壳体1之间、该行星机构与该减速齿轮之间易于该减速齿轮与汽车发动机8之间。

该无级变速器总成的工作状态包括：该电机通过该行星机构驱动汽车车轮9转动的纯电动工作状态；该电机与汽车发动机8均通过该行星机构共同驱动该汽车车轮9转动的混合动力工作状态；或该电机通过该汽车发动机8的能量供给驱动该汽车车轮9转动的复合工作状态。

具体地，如图1所示，该减速齿轮包括：第一减速齿轮10和第二减速齿轮11，该第一减速齿轮10与该第二减速齿轮11相啮合。

更具体地，该第一减速齿轮10的直径大小小于该第二减速齿轮11的直径大小。

该离合器包括：第一离合器12、第二离合器13以及第三离合器14。

更具体地，该第一离合器12设置于该第一减速齿轮10与汽车发动机8之间。这里，在第一离合器12闭合时，该第一减速齿轮10与该汽车发动机8接触连接。

该第二离合器13设置于该第二减速齿轮11与该第一太阳轮6之间。这里，在该第二离合器13闭合时，该第二减速齿轮11与该第一太阳轮6接触连接。此时，该第二减速齿轮11的动力直接传送至该第一太阳轮6。

该第三离合器14设置于该第一太阳轮6与该总成壳体1之间。这里，在该第三离合器14闭合时，该第一太阳轮6与该总成壳体1接触连接。此时，该第一太阳轮6锁止。

具体地，该电机包括：第一电机15和第二电机16。该第一电机15与该第二减速齿轮11可拆卸连接；该第二电机16与该第二太阳轮7可拆卸连接。

这里需要说明的是，电机控制器3电连接控制该第一电机15和第二电机16的工作与否以及工作时的转速及扭矩，电路简单，控制方便。

下面结合图2～图5来分别说明无级变速器总成处于不同工作状态下的工作原理。

首先需要说明的是，该无级变速器总成的纯电动工作状态包括：单电机工作状态和双电机工作状态。

如图2所示，在该无级变速器总成处于单电机工作状态时，此时，该第一离合器12与该第二离合器13松开，且该第三离合器14闭合，也就是说，该第一太阳轮6与该总成壳体1接触连接且该第二电机16转动。

这里需要说明的是，第一太阳轮6锁止，电机控制器3控制第二电机16工作，第一电机15不工作。第二电机16的电池电量处于消耗中。第二电机16传递扭矩至第二太阳轮7，经过行星轮5，将动力传递至行星架4，再由行星架4驱动差速器2带动汽车车轮9转动。

这里，该工作状态适于汽车低速行驶在城市道路上，此时，汽车车轮9的输出转速为nout＝n2/2，输出扭矩tout＝2*t2；其中n2表示第二电机16的转速，t2表示第二电机16的扭矩。

如图3所示，在该无级变速器总成处于双电机工作状态时，此时，该第一离合器12与第三离合器14松开，且该第二离合器13闭合，该第二减速齿轮11与该第一太阳轮6接触连接且该第一电机15与该第二电机16均转动。

这里需要说明的是，该第一电机15与该第一太阳轮6直接连接，该第二电机16与该第二太阳轮7直接连接。电机控制器3控制第一电机15以及第二电机16均工作。此时，第一电机15和第二电机16可直接将动力传送至行星轮5，再由行星轮5带动行星架4转动，最后由行星架4驱动差速器2带动汽车车轮9转动。这里，第一电机15与第二电机16分别以一比一的速比传递给第一太阳轮6与第二太阳轮7。

这里需要说明的是，该第一电机15与该第二电机16的速比可由电机控制器3控制确定。也就是说，电机控制器3可输出相同的电信号同时控制第一电 机15与第二电机16的转速及扭矩，因此，该双电机工作状态下，该第一电机15与该第二电机16输出的转速及扭矩相同。

这里，该工作状态适于汽车高速行驶在道路上，此时，汽车车轮9的输出转速为nout＝(n1+n2)/2＝n1＝n2，输出扭矩tout＝t1+t2＝2*t1＝2*t2；其中n1表示第一电机15的转速，n2表示第二电机16的转速；t1表示第一电机15的扭矩，t2表示第二电机16的扭矩。

这里，该双电机工作状态与单电机工作状态相比，在获得相同车速的情况下，第二电机16的转速比单电机工作状态时的转速更低，这样，会使电机在更高的经济效率下行驶且提高里程数。而且，无级变速器总成处于双电机工作状态时，控制简单，电机控制器3仅需输出两路相同信号控制第一电机15以及第二电机16的转速和扭矩即可，不需复杂的控制策略匹配。

如图4所示，在该无级变速器总成处于混合动力工作状态时，此时，该第一离合器12与第二离合器13闭合，且该第三离合器14松开，该汽车发动机8与该第一减速齿轮10接触连接且该第二减速齿轮11与该第一太阳轮6接触连接。

这里，该无级变速器总成处于该工作状态时，该汽车发动机8与该第一减速齿轮10接触连接，汽车发动机8的转速和扭矩通过第一减速齿轮10传送至第二减速齿轮11，通过该第二减速齿轮11再传递至第一太阳轮6，之后传送至行星轮5上；与此同时，第二电机16传递扭矩至第二太阳轮7，之后传送至行星轮5上，这里需要说明的是，汽车发动机8的扭矩和转速以及第二电机16的扭矩和转速都经过行星轮5，通过叠加最后传递至行星架4，最后由行星架4驱动差速器2带动汽车车轮9转动。

这里，该工作状态适于汽车长途行驶的情况，若第一减速齿轮10与第二减速齿轮11的传动比为k，此时，汽车车轮9的输出转速为nout＝(neng/k+n2)/2，tout＝kteng+t2；其中neng表示汽车发动机8的转速，teng表示汽车发动机8的扭矩。

这里需要说明的是，该工作状态下，无级变速器总成可使汽车发动机8在最佳燃油经济下驱动行驶，节省燃油。由于汽车发动机8的加入，可使电机电池的续航里程更长。这里，由于第二电机16需一直供电，当汽车上的电池 管理系统检测到第二电机16的电池电量低于预设阈值时，第一电机15可作为发电机工作，为第二电机16提供电能。

如图5所示，在该无级变速器总成处于复合工作状态时，此时，该第一离合器12与该第三离合器14闭合，且该第二离合器13松开，该汽车发动机8与该第一减速齿轮10接触连接且该第一太阳轮6与该总成壳体1接触连接。

这里，该第一太阳轮6与该总成壳体1接触连接，第一太阳轮6锁止。第二电机16的工作状态与无级变速器总成处于单电机工作状态时一样，而且，第二电机16的输出转速及扭矩与单电机工作状态相同。汽车车轮9的输出转速以及输出扭矩与单电机工作状态时的输出转速及输出扭矩相同。

汽车发动机8的转速和扭矩通过第一减速齿轮10传送至第二减速齿轮11驱动第一电机15发电，提供电能给第二电机16，这样，能够有效防止电池的过度充电，也可使电池保持在电池管理系统最低电量以上。

需要说明的是，该复合工作状态是单电机工作状态的拓展，当汽车低速行驶在城市市区道路上时，且在遇到严重堵车等特殊情况时，第二电机16的电池电量不一定能得到及时补充，也就是，当电池管理系统检测到电机的电池电量低于预设阈值时，此时，闭合第一离合器12，使无级变速器总成转换到该复合工作状态，通过汽车发动机8驱动第一电机15发电，为第二电机16提供电能，第二电机16的电池电量得到及时补充，保证汽车的正常行驶。

这里需要说明的是，该无级变速器总成可匹配汽车发动机的怠速启停系统，制动能量回收系统，均可通过整车控制软件的编程来实现。

本发明的实施例还提供一种汽车，该汽车包括如上述实施例所述的无级变速器总成。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。