本实用新型涉及汽车领域，特别是关于一种混合动力车用电子机械无级变速器及混合动力汽车。
背景技术：
车辆行驶性能的好坏不仅取决于发动机，而且很大程度上与变速器以及变速器与发动机的匹配合理性有关。汽车变速器能够适应汽车起步、加速以及克服各种障碍条件下对驱动车轮牵引力和车速的不同要求，其是影响汽车性能的关键部件之一。
随着科技的发展，无级变速器(CVT，Continuously Variable Transmission)是车辆理想的传动系统，具有连续改变传动比的能力，理论上可以使发动机始终在理想的工作区间运行，以提高车辆的动力性和经济性。经过多年的研究，无级变速器已经成功商业化，但是节能效果并未达到预期水平，导致消费者对无级变速器的接受程度不高，如何改进无级变速系统的经济性和动力性已经成为该领域最重要的研究课题之一。采用无级变速器的混合动力汽车的油耗有可能减少30％，排放量有可能降低50％，所以无级变速器是混合动力汽车最理想的传动装置。
技术实现要素：
本实用新型为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种混合动力车用电子机械无级变速器及混合动力汽车，该无级变速器速比能够连续变化、速比变化范围大且不需要单独的前进倒挡机构。
为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：一种混合动力车用电子机械无级变速器，其特征在于：它包括驱动电机、发动机、单排行星齿轮机构、主动轮、钢带、从动轮、动力输出轴和速比电机；其中，所述驱动电机和所述发动机分别连接所述单排行星齿轮机构，所述单排行星齿轮机构的输出轴上连接所述主动轮，所述主动轮通过所述钢带连接所述从动轮，所述从动轮连接所述动力输出轴，所述动力输出轴分别连接差速器和主减速器；所述单排行星齿轮机构包括行星架、行星轮、太阳轮和齿圈，且所述齿圈上设置输出轴，该输出轴为所述单排行星齿轮机构的输出轴；其中，所述太阳轮周向啮合多个所述行星轮，所述行星轮外围啮合在一个所述齿圈内，且所述行星轮的轮轴连接所述行星架，且所述行星架通过电机动力输入轴连接所述驱动电机，所述驱动电机通过所述行星架为所述单排行星齿轮机构提供动力；所述太阳轮与所述发动机的动力输入轴连接；所述主动轮左端面紧压主动轮动盘平面轴承右端面，所述主动轮动盘平面轴承左端面紧压主动轮动盘丝杠齿轮中心右端面，且所述主动轮动盘丝杠齿轮和主动轮动盘螺旋丝杠连接；所述从动轮右端面紧压从动轮动盘平面轴承左端面，所述从动轮动盘平面轴承右端面紧压从动轮动盘丝杠齿轮中心左端面，且所述从动轮动盘丝杠齿轮和从动轮动盘螺旋丝杠连接；所述速比电机的输出轴上间隔设置速比控制轴左齿轮和速比控制轴右齿轮，所述速比控制轴左齿轮与所述主动轮动盘丝杠齿轮啮合，所述速比控制轴右齿轮与所述从动轮动盘丝杠齿轮啮合。
所述齿圈与所述太阳轮齿数比为2：1。
所述主动轮包括主动轮定盘和主动轮动盘，二者间隔设置，且所述主动轮定盘刚性连接所述单排行星齿轮机构的输出轴，所述主动轮动盘空套在所述单排行星齿轮机构的输出轴上，且所述主动轮定盘和所述主动轮动盘之间设置所述钢带；所述主动轮动盘左端面紧压所述主动轮动盘平面轴承右端面，所述主动轮动盘平面轴承左端面紧压所述主动轮动盘丝杠齿轮中心右端面，且所述主动轮动盘丝杠齿轮和所述主动轮动盘螺旋丝杠连接，且所述主动轮动盘平面轴承和所述主动轮动盘丝杠齿轮也空套在所述单排行星齿轮机构的输出轴上。
所述从动轮包括从动轮定盘和从动轮动盘，二者间隔设置，且所述从动轮定盘刚性连接所述动力输出轴，所述从动轮动盘空套在所述动力输出轴上，且所述从动轮定盘和所述从动轮动盘之间设所述钢带；所述从动轮动盘的右端面紧压所述从动轮动盘平面轴承左端面，所述从动轮动盘平面轴承右端面紧压所述从动轮动盘丝杠齿轮中心左端面，所述从动轮动盘丝杠齿轮和所述从动轮动盘螺旋丝杠连接，且所述从动轮动盘平面轴承和所述从动轮动盘丝杠齿轮空套在所述动力输出轴上。
一种混合动力汽车，其特征在于：所述混合动力汽车中的无级变速器为一种混合动力车用电子机械无级变速器。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型通过速比电机驱动调速齿轮(速比控制轴左齿轮和速比控制轴右齿轮)，经过螺旋丝杠(主动轮动盘螺旋丝杠和从动轮动盘螺旋丝杠)减速，当动盘主动轮动盘和从动轮动盘到达预定位置时由于螺旋丝杠(主动轮动盘螺旋丝杠和从动轮动盘螺旋丝杠)的自锁提供动盘主动轮动盘和从动轮动盘所需的夹紧力，以保证CVT的动力传输效率，使钢带不打滑，从而使得能够与液压泵实现的功能一致，且减少无级变速器的占用空间和能源消耗。2、本实用新型采用驱动电机和发动机为单排行星齿轮机构提供动力，通过对发动机及驱动电机的共同控制，实现控制单排行星齿轮机构中的太阳轮转速和行星架的转速，从而控制齿圈的输出转速，进而可以无级控制单排行星齿轮机构的速比范围，使单排行星齿轮机构的速比在很宽的范围内，整个传动系统的速比范围是CVT的速比与行星齿轮机构速比之积，因此扩大了无级变速器的速比调节范围。3、本实用新型采用将驱动电机反转，发动机停止运转，使得与发动机相连的太阳轮固定，齿圈在驱动电机的带动下反转，从而使得单排行星齿轮机构的输出轴反转，单排行星齿轮机构的输出轴的反转带动主动盘反转，主动盘带动从动盘，再经动力输出轴将动力输出，由于动力输出轴连接差速器和主减速器，因此实现车辆的倒挡功能，采用以上设置取消了复杂的前进倒挡机构，使得无级变速器的结构更加紧凑，且减小了制造成本和故障率。4、本实用新型在车辆处于减速、下坡或制动工况时，发动机停机或处于怠速工况，由动力输出轴拖动从动轮，从动轮经钢带拖动主动轮，主动轮经行星齿轮机构拖动驱动电机反向转动，驱动电机反转即变为发电机，给混合动力车辆的蓄电池充电。鉴于以上理由，本实用新型可以广泛用于汽车领域。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的结构原理图；
图中：1是驱动电机、2是发动机、3是单排行星齿轮机构、4是主动轮、5是钢带、6是从动轮、7是动力输出轴、8是主动轮动盘平面轴承、9是主动轮动盘丝杠齿轮、10是主动轮动盘螺旋丝杠、11是从动轮动盘平面轴承、12是从动轮动盘丝杠齿轮、13是从动轮动盘螺旋丝杠、14是速比电机、15是速比控制轴左齿轮、16是速比控制轴右齿轮、31是行星架、32是行星轮、33是太阳轮、34是齿圈、41是主动轮定盘、42是主动轮动盘、61是从动轮定盘和62是从动轮动盘。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型包括驱动电机1、发动机2、单排行星齿轮机构3、主动轮4、钢带5、从动轮6、动力输出轴7和速比电机14。
其中，驱动电机1和发动机2分别连接单排行星齿轮机构3，单排行星齿轮机构3的输出轴即传统CVT输入轴上连接主动轮4，主动轮4通过钢带5连接从动轮6，从动轮6连接动力输出轴7，动力输出轴7分别连接差速器(图中未示出)和主减速器(图中未示出)。
单排行星齿轮机构3包括行星架31、行星轮32、太阳轮33和齿圈34，且齿圈34上设置输出轴，该输出轴为单排行星齿轮机构3的输出轴。
其中，太阳轮33周向啮合多个行星轮32行星轮数量根据具体应用情况而定，行星轮32外围啮合在一个齿圈34内，且行星轮32的轮轴连接行星架31，且行星架31通过电机动力输入轴连接驱动电机1，通过行星架31为单排行星齿轮机构3提供动力，从而实现通过驱动电机1的转动带动行星轮32转动，行星轮32转动带动齿圈34转动，齿圈34转动实现单排行星齿轮机构3的输出轴转动。
上述太阳轮33与发动机的动力输入轴连接，实现通过发动机的动力输入轴转动带动与之连接的太阳轮33转动，太阳轮33转动带动与之啮合的行星轮32转动，行星轮32转动带动齿圈34转动，齿圈34转动实现单排行星齿轮机构3的输出轴转动。
通过以上设置实现混合动力电动机和驱动电机驱动，省去了持续耗能的液压泵，减少无级变速器的占用空间和能源消耗。
其中，主动轮4包括主动轮定盘41和主动轮动盘42，二者间隔设置，且主动轮定盘41刚性连接单排行星齿轮机构3的输出轴，主动轮动盘42空套在单排行星齿轮机构3的输出轴上，且主动轮定盘41和主动轮动盘42之间设置钢带5；
上述主动轮动盘42左端面紧压主动轮动盘平面轴承8右端面，主动轮动盘平面轴承8左端面紧压主动轮动盘丝杠齿轮9中心右端面，且主动轮动盘丝杠齿轮9和主动轮动盘螺旋丝杠10连接，且主动轮动盘平面轴承8和主动轮动盘丝杠齿轮9也空套在单排行星齿轮机构3的输出轴上。
其中，从动轮6包括从动轮定盘61和从动轮动盘62，二者间隔设置，且从动轮定盘61刚性连接动力输出轴7，从动轮动盘62空套在动力输出轴7上，且从动轮定盘61和从动轮动盘62之间设上述钢带5，实现通过钢带5连接主动轮4和从动轮6。
上述从动轮动盘62的右端面紧压从动轮动盘平面轴承11左端面，从动轮动盘平面轴承11右端面紧压从动轮动盘丝杠齿轮12中心左端面，从动轮动盘丝杠齿轮12和从动轮动盘螺旋丝杠13连接，且从动轮动盘平面轴承11和从动轮动盘丝杠齿轮12也空套在动力输出轴7上。
速比电机14的输出轴上间隔设置速比控制轴左齿轮15和速比控制轴右齿轮16，速比控制轴左齿轮15与主动轮动盘丝杠齿轮9啮合，速比控制轴右齿轮16与从动轮动盘丝杠齿轮12啮合，动力输出轴7连接差速器图中未示出和主减速器图中未示出。上述速比电机14用于调节速比，其可以采用包括但不限于步进电机。
根据车辆的不同行驶工况，ECU(Electronic Control Unit)，电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等利用传感器的反馈信号对发动机2、驱动电机1以及速比电机14进行综合控制，从而实现混合动力车辆的性能最优化。发动机2曲轴转动方向与驱动电机1正转方向相同，单排行星齿轮机构3中太阳轮33转速、行星架31转速、齿圈34转速关系如下：
ω1-(1+α)ω2+αω2＝0
其中，ω1太阳轮33转速，ω2行星架31转速，ω2齿圈34转速；α为齿圈34齿数与太阳轮33齿数之比；普通CVT的速比范围为0.5-3，本实用新型所设计的齿圈34与太阳轮33齿数比为2：1，通过控制单排行星齿轮机构3的太阳轮33转速和行星架31的转速，从而控制齿圈34的输出转速，进而可以无级控制单排行星齿轮机构3的速比范围，使单排行星齿轮机构3的速比在很宽的范围内，整个传动系统的速比范围是CVT的速比与行星齿轮机构速比之积，因此扩大了无级变速器的速比调节范围。
本实用新型工作时：
当驾驶者挂入倒挡时，ECUElectronic Control Unit，电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等控制驱动电机1反转，发动机2停止运转，与发动机2相连的太阳轮33固定，使得齿圈34反转，从而使得单排行星齿轮机构3的输出轴反转，单排行星齿轮机构3的输出轴带动主动盘反转，主动盘带动从动盘，再经动力输出轴7将动力输出，由于动力输出轴7连接差速器和主减速器，因此实现车辆的倒挡功能，采用以上设置从而取消了复杂的前进倒挡机构。
当速比电机14正转时，带动速比控制轴左齿轮15和速比控制轴右齿轮16正向转动，速比控制轴左齿轮15带动主动轮动盘丝杠齿轮9转动，经过主动轮动盘螺旋丝杠10的作用，推动主动轮动盘平面轴承8和主动轮动盘42向右移动，挤压钢带5，使得主动轮4工作半径增大，同时速比控制轴右齿轮16带动从动轮动盘丝杠齿轮12转动，经过从动轮动盘螺旋丝杠13的作用，推动从动轮动盘平面轴承11和从动轮动盘62向右移动，钢带5被放松，使得从动轮6工作半径减小，从而使得速比减小。
当速比电机14反转时，带动速比控制轴左齿轮15和速比控制轴右齿轮16反向转动，速比控制轴左齿轮15带动主动轮动盘丝杠齿轮9转动，经过主动轮动盘螺旋丝杠10的作用，推动主动轮动盘平面轴承8和主动轮动盘42向左移动，使得主动轮4工作半径减小，同时速比控制轴右齿轮22带动从动轮动盘丝杠齿轮12转动，经过从动轮动盘螺旋丝杠13的作用，推动从动轮动盘平面轴承11和从动轮动盘62向左移动，钢带5被挤压，从动轮6工作半径增大，从而使得速比增大。
综上可知，通过速比电机14驱动调速齿轮(速比控制轴左齿轮15和速比控制轴右齿轮16)，经过螺旋丝杠(主动轮动盘螺旋丝杠10和从动轮动盘螺旋丝杠13)减速，当动盘主动轮动盘42和从动轮动盘62到达预定位置时由于螺旋丝杠(主动轮动盘螺旋丝杠10和从动轮动盘螺旋丝杠)的自锁提供动盘主动轮动盘42和从动轮动盘62所需的夹紧力，以保证CVT的动力传输效率，使钢带不打滑，从而使得能够与液压泵实现的功能一致，且减少无级变速器的占用空间和能源消耗。
当车辆电子控制单元ECU，Electronic Control Unit监测到驾驶者想缓慢起步时，控制驱动电机1正转，发动机2不启动，起步只通过驱动电机1提供动力，当ECU监测到驾驶者想要急加速起步时，通过控制驱动电机1和发动机2同时工作，经过行星齿轮机构的变速，控制车辆起步。
当车辆处于缓慢加速工况时，ECU控制速比电机14正转，使得速比减小，当车辆处于急加速工况时，ECU控制发动机2和驱动电机1转速快速上升，同时速比电机14先反转，使得速比增大，之后速比电机14正转，速比减小，这种情况下能使得车辆的加速性能得到很大提升。
当车辆处于减速、下坡或制动工况时，发动机2停机或处于怠速工况，由动力输出轴7拖动从动轮6，从动轮6经钢带5拖动主动轮4，主动轮4经行星齿轮机构拖动驱动电机1转动，此时驱动电机1变为发电机驱动电机1反拖转动即可实现发电功能，给混合动力车辆的蓄电池充电。
进一步的，本示例实施方式还提供了一种混合动力汽车，该汽车包括本示例实施方式中的混合动力车用电子机械无级变速器。由于本实用新型的无级变速器具有无级变速器的特点，因此采用本实用新型的无级变速器所形成的汽车同样具有以上优点。
以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。