CN104709059A - 用于纯电动车辆的电动力总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于纯电动车辆的电动力总成，包括两个驱动电机、变速箱体和设于变速箱体内的中间轴、输出轴、两个输入轴和至少两个离合传动单元；两个驱动电机布置在变速箱体的同一侧，输出轴布置在另一侧；两个驱动电机各经传动部件分别连接到两个输入轴；两个输入轴通过轴承同轴转动联接，并通过输入轴同步器实现两个输入轴之间的离合，离合传动单元包括主动齿轮、从动齿轮、轴轮同步器，两个输入轴各经离合传动单元连接到中间轴，中间轴通过齿轮啮合传动于输出轴。本发明可增大车辆轴向排布空间，缩短径向排布空间，实现动力总成的纵置，能够更好的适应于客车或货车等对动力总成径向空间紧凑，轴向空间富裕且驱动桥具有差速器的电动车辆。

Description

用于纯电动车辆的电动力总成

技术领域

本发明涉及车辆传动系统技术，特别是涉及一种用于纯电动车辆的电动力总成。

背景技术

在纯电动汽车的动力总成中，由于电机本身具有调速性能，通常采用单电机与减速器构成电动力总成。这种结构仅能满足在良好路面上行驶的电动车辆。

为了扩大纯电动车辆的适应性，出现了单电机与多挡变速器构成的电动力总成。这种结构虽然在一定程度上扩大了电动车辆的适应性，但有级的调速仅相对的提高了动力总成的效率，却无法使得动力总成实时调整以使效率最优化。同时，多挡变速器存在换挡动力中断的问题，降低了整车的舒适性。

同时，由于纯电动车辆的动力电池成本高昂，如何提高电动力总成的效率是目前电动车辆亟待解决的问题。专利文献号为CN201310672475.0的中国专利公开了一种双电机驱动的多挡位电动力总成方案，该方案解决了动力总成为横置的纯电动车辆的问题，但对于绝大部分的客车和货车而言，其装配有带差速器的驱动桥，其动力总成应布置为纵置，即动力总成的轴线与驱动桥轴线垂直，而该方案的动力总成的轴线与驱动桥轴线平行，因此不能应用于装配带差速器的驱动桥的电动车辆。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种动力性好、性价比高的用于装配有带差速器的驱动桥的纯电动车辆的电动力总成。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于纯电动车辆的电动力总成，包括第一驱动电机、第二驱动电机、变速装置；所述变速装置包括变速箱体和设于所述变速箱体内的第一输入轴、对应所述第一输入轴的至少一第一离合传动单元、第二输入轴、对应所述第二输入轴的至少一第二离合传动单元、中间轴和输出轴；

所述第一驱动电机、所述第二驱动电机布置在所述变速箱体的同一侧，所述输出轴布置在所述变速箱体的另一侧；

所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述中间轴均可转动的安装在所述变速箱体上，且所述第二输入轴平行于所述中间轴，所述第一输入轴布置在所述第二输入轴外侧，并与所述第二输入轴通过轴承同轴转动联接，所述第二输入轴上固设有一个能与所述第一输入轴接合且能与所述第一输入轴分离的输入轴同步器；

所述第一驱动电机的动力输出轴经传动部件连接到所述第一输入轴，所述第二驱动电机的动力输出轴经传动部件连接到第二输入轴；

所述第一离合传动单元能够控制所述第一输入轴与所述中间轴之间的离合，所述第二离合传动单元能够控制所述第二输入轴与所述中间轴之间的离合，所述中间轴通过齿轮啮合传动于所述输出轴。

作为本发明的进一步改进，设有一个所述第一离合传动单元和一个所述第二离合传动单元。

作为本发明的进一步改进，设有两个所述第一离合传动单元和两个所述第二离合传动单元。

作为本发明的进一步改进，所述第一离合传动单元包括一个第一主动齿轮、一个与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮和一个能与所述第一主动齿轮接合且能与所述第一主动齿轮分离的第一轴轮同步器；所述第二离合传动单元包括一个第二主动齿轮、一个与所述第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮和一个能与所述第二主动齿轮接合且能与所述第二主动齿轮分离的第二轴轮同步器。

作为本发明的进一步改进，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮之间具有齿差，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮之间具有齿差，所述第一主动齿轮与所述第二主动齿轮之间具有齿差，所述第一从动齿轮与所述第二从动齿轮之间具有齿差。

作为本发明的进一步改进，所述中间轴上同轴固接有一中间齿轮，所述输出轴上同轴固接有一个输出齿轮，所述中间齿轮与所述输出齿轮啮合。

作为本发明的进一步改进，所述输出轴的轴线和所述第二输入轴的轴线相互重合。

本发明的有益效果是：本发明提供一种用于纯电动车辆的电动力总成，通过将第一、第二驱动电机设于变速装置的变速箱体的同一侧，将变速装置中的输出轴布置在变速箱体的另一侧；且将第一输入轴同轴布置在第二输入轴外侧并与第二输入轴通过轴承同轴转动联接，能实现动力总成的纵置，即动力总成的轴线与驱动桥轴线垂直，进而能够增大轴向排布空间，缩短径向排布空间，从而能够更好的适应于客车或货车等对动力总成径向空间紧凑，轴向空间富裕且驱动桥具有差速器的电动车辆。通过输入轴同步器、第一、第二轮轴同步器能够实现第一输入轴、第二输入轴、中间轴之间的离合，实现第一、第二驱动电机的切换，进而能实现至少5挡的动力输出，且两个驱动电机能够通过调整转矩分配的方式调整电机效率，使得电动力总成始终处于高效区域运行，具有动力性好，性价比高的特点。另外，发明提供的用于纯电动车辆的电动力总成还根据不同车辆的负载需求，通过增设离合传动单元的方式增加挡位数量，具有很好的扩展性。

附图说明

图1为本发明用于纯电动车辆的电动力总成实施例1的结构原理图；

图2是本发明用于纯电动车辆的电动力总成实施例2的结构原理图。

结合附图，作以下说明：

10——第一驱动电机        11——第一输入轴

12、13——第一主动齿轮    20——第二驱动电机

21——第二输入轴          22、23——第二主动齿轮

31——中间轴              32、34——第一从动齿轮

33、35——第二从动齿轮    39——中间齿轮

41——输出轴              42——输出齿轮

51——输入轴同步器        52、54——第一轴轮同步器

53、55——第二轴轮同步器  90——变速箱体

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种用于纯电动车辆的电动力总成，包括第一驱动电机10、第二驱动电机20、变速装置。

所述变速装置包括变速箱体90和设于所述变速箱体内的第一输入轴11、对应所述第一输入轴的一个第一离合传动单元、第二输入轴21、对应所述第二输入轴的一个第二离合传动单元、中间轴31和输出轴41。

第一离合传动单元包括一个第一主动齿轮12、一个与第一主动齿轮12啮合的第一从动齿轮32和一个能与所述第一从动齿轮32接合且能与所述第一从动齿轮32分离的第一轴轮同步器52。

第二离合传动单元包括一个第二主动齿轮22、一个与第二主动齿轮22啮合的第二从动齿轮33和一个能与所述第二从动齿轮33接合且能与所述第二从动齿轮33分离的第二轴轮同步器53；

所述第一驱动电机10、所述第二驱动电机20布置在所述变速箱体的同一侧，所述输出轴41布置在所述变速箱体的另一侧；

所述第一输入轴11、所述第二输入轴21和所述中间轴31均可转动的安装在所述变速箱体上，较佳的，所述第二输入轴11经轴承安装在变速箱体90上，且所述第二输入轴平行于所述中间轴，所述第一输入轴布置在所述第二输入轴外侧，并与所述第二输入轴通过轴承同轴转动联接，所述第二输入轴21上同轴固接有一个能与所述第一输入轴11接合且能与所述第一输入轴11分离的输入轴同步器51；

所述第一驱动电机10的动力输出轴经传动部件连接到所述第一输入轴，所述第二驱动电机的动力输出轴经传动部件连接到第二输入轴；较佳的，所述第一驱动电机10的动力输出轴为第一输入轴11、第二驱动电机20的动力输出轴为第二输入轴21，所述第一输入轴11同轴的布置在第二输入轴21外侧；

所述第一离合传动单元能够控制所述第一输入轴与所述中间轴之间的离合，即第一离合传动单元以中间轴31及第一输入轴11作为对应本单元的两个布设轴，其中的一个布设轴(第一输入轴11)与本单元的第一主动齿轮12同轴固接，另一个布设轴(中间轴31)与本单元的第一轴轮同步器52同轴固接，且该轴(中间轴31)与本单元的第一从动齿轮32以转动配合方式同轴套接；所述第二离合传动单元能够控制所述第二输入轴与所述中间轴之间的离合，即第二离合传动单元以中间轴31及第二输入轴21作为对应本单元的两个布设轴，其中的一个布设轴(第二输入轴21)与本单元的第二主动齿轮22同轴固接，另一个布设轴(中间轴31)与本单元的第二轴轮同步器53同轴固接，且该轴(中间轴31)与本单元的第二从动齿轮33以转动配合方式同轴套接。所述中间轴通过齿轮啮合传动于所述输出轴，即所述中间轴上同轴固接有一中间齿轮39，所述输出轴上同轴固接有一个输出齿轮42，所述中间齿轮与所述输出齿轮啮合。

该实施例1中，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮之间具有齿差，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮之间具有齿差，所述第一主动齿轮与所述第二主动齿轮之间具有齿差，所述第一从动齿轮与所述第二从动齿轮之间具有齿差。

上述结构中，通过将第一、第二驱动电机设于变速装置的变速箱体的同一侧，将变速装置中的输出轴布置在变速箱体的另一侧；且将第一输入轴同轴布置在第二输入轴外侧并与第二输入轴通过轴承同轴转动联接，能实现动力总成的纵置，即动力总成的轴线与驱动桥轴线垂直，进而能够增大轴向排布空间，缩短径向排布空间，从而能够更好的适应于客车或货车等对动力总成径向空间紧凑，轴向空间富裕且驱动桥具有差速器的电动车辆。

本发明该实施例1中，所述输入轴同步器51、第一轴轮同步器52、第二轴轮同步器53均为现有技术，具体采用的是依靠摩擦作用实现同步的惯性同步器，本发明其它实施例中也可以采用其它结构的同步器。通过输入轴同步器、第一、第二轮轴同步器能够实现第一输入轴、第二输入轴、中间轴之间的离合，实现第一、第二驱动电机的切换，可实现5挡的动力输出，且两个驱动电机能够通过调整转矩分配的方式调整电机效率，使得电动力总成始终处于高效区域运行，具有动力性好，性价比高的特点。

本发明实施例1所提供的用于纯电动车辆的电动力总成5个挡位动力输出的工作原理如下：

5个挡位定义为：挡位1、挡位2、挡位3、挡位4、挡位5。

电动力总成处于挡位1时，第一离合传动单元中的第一轴轮同步器52与第一从动齿轮32接合，中间轴31与第一从动齿轮32建立动力连接；输入轴同步器51与第二输入轴21接合，第一输入轴11与第二输入轴21建立动力连接；第二离合传动单元中的第二轴轮同步器42与第二从动齿轮33分离，中间轴31与第二从动齿轮33断开动力连接，此时第一驱动电机10的动力传输至第一输入轴11，第二驱动电机20的动力通过第二输入轴21传输至第一输入轴11，第一输入轴11上耦合了第一驱动电机10及第二驱动电机20的动力，第一输入轴11上耦合的两个驱动电机的动力通过第一离合传动单元中的第一主动齿轮12、第一从动齿轮32、第一轴轮同步器52传输至中间轴31，中间轴31再通过中间齿轮39、输出齿轮42将动力输出至输出轴41，最后通过输出轴41输出动力给变速箱体外部的驱动桥的差速器。

电动力总成处于挡位2时，第一离合传动单元中的第一轴轮同步器52与第一从动齿轮32接合，中间轴31与第一从动齿轮32建立动力连接；输入轴同步器51与第二输入轴21分离，第一输入轴11与第二输入轴21断开动力连接，第二离合传动单元中的第二轴轮同步器42与第二从动齿轮33接合，中间轴31与第二从动齿轮33建立动力连接，此时第一驱动电机10的动力通过第一离合传动单元中的第一主动齿轮12、第一从动齿轮32、第一轴轮同步器52传输至中间轴31；第二驱动电机20的动力通过第二离合传动单元中的第二主动齿轮22、第二从动齿轮33、第二轴轮同步器53传输至中间轴31，中间轴31耦合两个驱动电机的动力后通过中间齿轮39、输出齿轮42将动力输出至输出轴41，最后通过输出轴41输出动力给变速箱体外部的驱动桥的差速器。

电动力总成处于挡位3时，第一离合传动单元中的第一轴轮同步器52与第一从动齿轮32分离，中间轴31与第一从动齿轮32断开动力连接，输入轴同步器51与第二输入轴21接合，第一输入轴11与第二输入轴21建立动力连接，第二离合传动单元中的第二轴轮同步器42与第二从动齿轮33接合，中间轴31与第二从动齿轮33建立动力连接；此时第一驱动电机10的动力通过第一输出轴11传递至第二输入轴21，第二驱动电机20的动力传输至第二输入轴21，第二输入轴21上耦合了第一驱动电机10及第二驱动电机20的动力，第二输入轴21上耦合的两个驱动电机的动力通过第二离合传动单元中的第二主动齿轮22、第二从动齿轮33、第二轴轮同步器53传输至中间轴31，中间轴31再通过中间齿轮39、输出齿轮42将动力输出至输出轴41，最后通过输出轴41输出动力给变速箱体外部的驱动桥的差速器。

电动力总成处于挡位4时，第一离合传动单元中的第一轴轮同步器52与第一从动齿轮32接合，中间轴31与第一从动齿轮32建立动力连接；输入轴同步器51与第二输入轴21分离，第一输入轴11与第二输入轴21断开动力连接，第二离合传动单元中的第二轴轮同步器42与第二从动齿轮33分离，中间轴31与第二从动齿轮33断开动力连接，此时第一驱动电机10的动力传输至第一输入轴11，第一输入轴11通过第一离合传动单元中的第一主动齿轮12、第一从动齿轮32、第一轴轮同步器52传输至中间轴31，中间轴31再通过中间齿轮39、输出齿轮42将动力输出至输出轴41，最后通过输出轴41输出动力；此时第二驱动电机20不工作，其转子可以处于静止状态，能降低系统惯量及减少损耗。

电动力总成处于挡位5时，第一离合传动单元中的第一轴轮同步器52与第一从动齿轮32分离，中间轴31与第一从动齿轮32断开动力连接，输入轴同步器51与第二输入轴21分离，第一输入轴11与第二输入轴21断开动力连接，第二离合传动单元中的第二轴轮同步器42与第二从动齿轮33接合，中间轴31与第二从动齿轮33建立动力连接，此时第二驱动电机20的动力传输至第二输入轴21，第二输入轴21通过第二离合传动单元中的第二主动齿轮22、第二从动齿轮33、第二轴轮同步器53传输至中间轴31，中间轴31再通过中间齿轮39、输出齿轮42将动力输出至输出轴41，最后通过输出轴41输出动力；此时第一驱动电机10不工作，其转子可以处于静止状态，能降低系统惯量及减少损耗。

电动力总成处于挡位1时，中间轴31获得的最大输入转矩为：

中间轴最大输入转矩＝(第一驱动电机最大转矩+第二驱动电机最大转矩)×挡位1速比；

由此可见，整车获得最大的转矩是第一驱动电机最大转矩与第二驱动电机最大转矩之和乘以最大的齿数比，即第一驱动电机与第二驱动电机完全输出了各自的最大转矩，使得整车获得的动力最大化，有效的提高了整车的动力性能。

当电动力总成处于挡位4或挡位5时，仅有1个驱动电机在输出动力，由于驱动电机在低负载区的效率随负载的降低而降低，因此在相同的负载下，由一个驱动电机单独输出动力的负载率比两个驱动电机同时输出动力的负载率要大，效率也更高，有效的提高了低负载工况下电动力总成的效率，增加了纯电动车辆的经济性能，提高了纯电动车辆的续驶里程。

实施例2

如图2所示，本实施例2包括实施例1中的所有技术特征，其区别在于：对应第一输入轴设了两个第一离合传动单元，对应第二输入轴设了两个第二离合传动单元；即包括两个第一主动齿轮12、13、两个与对应的第一主动齿轮12、13啮合的第一从动齿轮32、34和两个能与对应的第一从动齿轮32、34接合且能与对应的第一从动齿轮32、34分离的第一轴轮同步器52、54；还包括两个第二主动齿轮22、23、两个与对应的第二主动齿轮22、23啮合的第二从动齿轮33、35和两个能与对应的第二从动齿轮33、35接合且能与对应的第二从动齿轮33、35分离的第二轴轮同步器53；

本发明该实施例2中，同一离合传动单元中的主动齿轮与从动齿轮之间具有齿差，各主动齿轮之间具有齿差，各从动齿轮之间具有齿差。

本发明实施例2相对实施例1增设了两个离合传动单元后，电动力总成的挡位数量可增加至11个，对于负载变化很大的电动车辆亦能具有优异的动力性和经济性。

本发明其它实施例中，离合传动单元的数量也可以是大于2的任意数量，挡位数量也随离合传动单元的数量的多少相应的增减；输入轴同步器可以同轴固接在第一输入轴上，能与第二输入轴接合且能与第二输入轴分离；第一离合传动单元的第一轴轮同步器可以同轴固接在本单元对应的第一输入轴上；第二离合传动单元的第二轴轮同步器可以同轴固接在本单元对应的第二输入轴上。

设：以中间轴及第一输入轴作为布设轴的离合传动单元为A类离合传动单元，以中间轴及第二输入轴作为布设轴的离合传动单元为B类离合传动单元，则本发明各实施例中的离合传动单元的数量和挡位数量的关系为：

挡位数量＝A类离合传动单元的数量×B类离合传动单元的数量+2×(A类离合传动单元的数量+B类离合传动单元的数量)；

由此可见，本发明各实施例中，随着离合传动单元的数量的增加，挡位数量增加的倍数越多，而挡位数量的增加，使得驱动电机处于最佳效率区的可能性更大，使得纯电动汽车的经济性能越好。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于纯电动车辆的电动力总成，包括第一驱动电机(10)、第二驱动电机(20)、变速装置；其特征在于：所述变速装置包括变速箱体(90)和设于所述变速箱体内的第一输入轴(11)、对应所述第一输入轴的至少一第一离合传动单元、第二输入轴(21)、对应所述第二输入轴的至少一第二离合传动单元、中间轴(31)和输出轴(41)；

所述第一驱动电机、所述第二驱动电机布置在所述变速箱体的同一侧，所述输出轴布置在所述变速箱体的另一侧；

所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述中间轴均可转动的安装在所述变速箱体上，且所述第二输入轴平行于所述中间轴，所述第一输入轴布置在所述第二输入轴外侧，并与所述第二输入轴通过轴承同轴转动联接，所述第二输入轴上固设有一个能与所述第一输入轴接合且能与所述第一输入轴分离的输入轴同步器(51)；

所述第一驱动电机的动力输出轴经传动部件连接到所述第一输入轴，所述第二驱动电机的动力输出轴经传动部件连接到第二输入轴；

所述第一离合传动单元能够控制所述第一输入轴与所述中间轴之间的离合，所述第二离合传动单元能够控制所述第二输入轴与所述中间轴之间的离合，所述中间轴通过齿轮啮合传动于所述输出轴。

2.根据权利要求1所述的用于纯电动车辆的电动力总成，其特征在于：设有一个所述第一离合传动单元和一个所述第二离合传动单元。

3.根据权利要求1所述的用于纯电动车辆的电动力总成，其特征在于：设有两个所述第一离合传动单元和两个所述第二离合传动单元。

4.根据权利要求2或3所述的用于纯电动车辆的电动力总成，其特征在于：所述第一离合传动单元包括一个第一主动齿轮(12)、一个与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮(32)和一个能与所述第一主动齿轮接合且能与所述第一主动齿轮分离的第一轴轮同步器(52)；所述第二离合传动单元包括一个第二主动齿轮(22)、一个与所述第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮(33)和一个能与所述第二主动齿轮接合且能与所述第二主动齿轮分离的第二轴轮同步器(53)。

5.根据权利要求4所述的用于纯电动车辆的电动力总成，其特征在于：所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮之间具有齿差，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮之间具有齿差，所述第一主动齿轮与所述第二主动齿轮之间具有齿差，所述第一从动齿轮与所述第二从动齿轮之间具有齿差。

6.根据权利要求1所述的用于纯电动车辆的电动力总成，其特征在于：所述中间轴上同轴固接有一中间齿轮(39)，所述输出轴上同轴固接有一个输出齿轮(42)，所述中间齿轮与所述输出齿轮啮合。

7.根据权利要求1所述的用于纯电动车辆的电动力总成，其特征在于：所述输出轴的轴线和所述第二输入轴的轴线相互重合。