CN104776201A - 一种电动车用三挡驱动装置及其换挡控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车传动技术领域，具体的说是一种电动车用三挡驱动装置及其换挡控制方法。包括电动机和机械式自动变速器，换挡离合器摩擦片可与换挡离合器壳结合或分离；换挡离合器壳空套在输入轴上，换挡离合器摩擦片与输入轴连接；电动机与输入轴固连；第一齿轮和第三齿轮空套在输入轴上；第一结合套在第一齿轮和第三齿轮之间并套接固定在输入轴上；第五齿轮空套在换挡离合器壳上；第二结合套在第三齿轮和第五齿轮之间并套接固定在输入轴上；第六齿轮、第四齿轮、第二齿轮均与输出轴连接。本发明在换挡过程中通过对换挡离合器摩擦片、换挡离合器壳和第一、二结合套的控制，采用相邻挡位助力，能够实现无动力中断换挡，滑磨损失小。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车传动技术领域，具体的说是一种电动车用三挡驱动装置及其换挡控制方法。
背景技术
机械式自动变速箱(AMT)以手动变速箱为基础，通过增加选换挡执行机构和离合器执行机构及相应的传感器和控制单元，实现自动换挡。机械式自动变速箱有效解决了手动变速器不能自动换挡以及自动变速器传动效率低的问题，结构简单，成本低，传动效率高。但换挡过程中动力中断的固有缺陷并没有得到根本的解决，而且带来了换挡过程中换挡冲击以及起步不平顺的问题，影响车辆的动力性和乘坐的舒适性，严重制约了其发展及产业化空间。
动力中断是AMT结构性的固有缺陷，仅仅通过控制算法的改进无法从本质上解决。双离合器自动变速器(DCT)技术的出现为传动系统带来了曙光，是对AMT技术的一种升级，可以实现动力换挡，而且换挡舒适性也得到极大地提高，但该系统结构复杂，关键零部件对设计、加工制造技术要求非常高，导致DCT技术门槛以及成本很高，限制了其广泛应用的潜力。
为了消除动力中断，hitachi公司提出了带assist clutch的AMT，换挡过程中，通过assist clutch的滑摩，补偿中断的驱动动力。然而这种机构补偿能力有限：以5挡变速器为例，如果对所有的换挡过程均能有效补偿动力，动力补偿离合器需安装于最高挡位5挡，使其在所有换挡过程中主动盘转速高于被动盘转速，从而为换挡过程提供驱动力矩(而不是拖动力矩)。然而最高挡位的动力补偿对低挡换挡的补偿能力是较弱的，如果5挡速比为1，1挡速比为4，那么对于1挡—2挡之间的切换，补偿动力大约为四分之一，而且此时的动力补偿离合器的转速差非常大，增加补偿扭矩意味着滑摩功的急剧上升。
LuK公司基于AMT的混合动力传动系统开发出换挡动力不中断变速器。该传动方案类似DCT的"双离合器系统"，采用两个离合器，一个起步离合器，一个换挡离合器，并且两离合器采用一个执行器，换挡过程中无需分离起步离合器。通过换挡离合器实现换挡过程中动力补偿。
DTI公司提出一种B-IST结构，增加换挡离合器以及行星排齿轮，通过制动太阳轮，使得在换挡过程中，发动机的一部分扭矩通过行星排齿轮传递到变速器输出轴，使得换挡过程中避免动力中断。但同样会产生较大滑磨损失。
公开号为CN102700407A，名称为“2档机械自动变速器的纯电动汽车的横置式动力驱动装置”的专利，提出了一种2档机械自动变速器的纯电动汽车的横置式动力驱动装置，然而此发明只能为发动机提供两个有效档位。
公开号为CN103939535A，名称为“电动车用双电机两档变速器及其换挡控制方法”的专利，提出了一种电动车用双电机两档变速器及其换挡控制方法，此发明只能为电动机提供2个档位，同时采用两个电动机驱动，成本更高。
公开号为CN102943846A，名称为“一种电动汽车用两档自动变速器”的专利，提出了一种电动汽车用两档自动变速器，采用两个离合器设置，可以实现2个档位无间断的传递动力。
发明内容
本发明提供了一种电动车用三挡驱动装置及其换挡控制方法，这种驱动装置和换挡控制方法可以为电动机提供三个挡位，同时可以保证在换挡过程中驱动装置可以输出连续扭矩，不会发生动力中断现象。本发明换挡过程中采用相邻高挡位助力方式，这种助力方式在保证换挡过程中无动力中断的情况下，换挡离合器壳与换挡离合器摩擦片的转速差小，因此换挡过程中滑磨损失小。同时可以回收部分制动能量，节省部分电能量损失，克服了现有电动车用驱动装置及其换挡控制方法的上述不足。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种电动车用三挡驱动装置，该装置包括电动机1和机械式自动变速器，机械式自动变速器包括由第一齿轮2和第二齿轮12啮合组成的一挡齿轮对、由第三齿轮4和第四齿轮11啮合组成的二挡齿轮对、由第五齿轮6和第六齿轮10啮合组成的三挡齿轮对、第一结合套3、第二结合套5、输入轴13、输出轴9和换挡离合器；其中所述的换挡离合器包括换挡离合器壳8和设置在换挡离合器壳8内的换挡离合器摩擦片7，换挡离合器摩擦片7可与换挡离合器壳8结合或分离；所述的换挡离合器壳8空套在输入轴13上，换挡离合器摩擦片7与输入轴13连接；所述的电动机1的输出轴与输入轴13固连；第一齿轮2和第三齿轮(4)空套在输入轴13上；第一结合套3设置在第一齿轮2和第三齿轮4之间并套接固定在输入轴13上；第五齿轮6空套在换挡离合器壳8上；第二结合套5设置在第三齿轮4和第五齿轮6之间并套接固定在输入轴13上；第六齿轮10、第四齿轮11、第二齿轮12均与输出轴9连接。
所述机械式自动变速器为电动机1的动力输出提供了3个挡位，通过对电动机1和机械式自动变速器的耦合，可实现3个有效挡位的转换，3个挡位分别为一挡、二挡和三挡。
电动车用三挡驱动装置在一挡模式下的控制方法包括的步骤为：第一结合套3处于向左滑动结合状态，第二结合套5处于中间位置状态，第一结合套3与第一齿轮2结合，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8分离，第一齿轮2与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第一齿轮2、第二齿轮12，由输出轴9输出。
电动车用三挡驱动装置在二挡模式下的控制方法包括的步骤为：第一结合套3处于向右滑动结合状态，第二结合套5处于中间位置状态，第一结合套3与第三齿轮4结合，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8分离，第三齿轮4与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出。
电动车用三挡驱动装置在三挡模式下的控制方法包括的步骤为：第一结合套3处于中间位置状态，第二结合套5于向右滑动结合状态，第一齿轮2、第三齿轮4均空套在输入轴13上，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合，第五齿轮6与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第五齿轮6、第六齿轮10，由输出轴9输出。
电动车用三挡驱动装置从一挡升为二挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要升入二挡时，第二结合套5向左滑动结合，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐结合，电动机1输出的一部分动力通过一挡动力传递路线传递到输出轴9，另一部分动力通过输入轴13、换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第三齿轮4、第四齿轮11、输出轴9输出；
步骤二、随着换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合程度的增加，通过第一齿轮2、第二齿轮12传递的动力越来越少，通过第三齿轮4、第四齿轮11传递的动力越来越多，当通过第一齿轮2、第二齿轮12传递的动力减小到零时，第一结合套3滑向中间位置，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8完全结合；
步骤三、第一结合套3向右滑动，第二结合套5滑向中间位置，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐分离；
步骤四、第一结合套3与第三齿轮4结合，第二结合套5处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8彻底分离，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出，变为二挡。
电动车用三挡驱动装置从二挡升为三挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要升入三挡时，第二结合套5向右滑动结合，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐结合，电动机1输出的一部分动力通过二挡动力传递路线传递到输出轴9，另一部分动力通过输入轴13、换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第五齿轮6、第六齿轮10、输出轴9输出；
步骤二、随着换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合程度的增加，通过第三齿轮4、第四齿轮11传递的动力越来越少，通过第五齿轮6、第六齿轮10传递的动力越来越多，当通过第三齿轮4、第四齿轮11传递的动力减小到零时，第一结合套3滑向中间位置，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8完全结合；
步骤三、第二结合套5处于向右滑动结合状态，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第五齿轮6、第六齿轮10，由输出轴9输出，变为三挡。
电动车用三挡驱动装置从三挡降为二挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要降到二挡时，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐分离，电动机1的转速逐渐上升，输入轴13的转速与第三齿轮4的转速相同时，第一结合套3向右滑动结合，电动机1输出动力一部分通过输入轴13，换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5，第五齿轮6、第六齿轮10传递到输出轴9上，另一部分通过输出轴13，第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11传递到输出轴9上；
步骤二、换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8继续分离直至完全分离，第一结合套3与第三齿轮4结合，此时，第二结合套5滑向中间位置，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出，变为二挡。
车用三挡驱动装置从二挡降为一挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要降到一挡时，第一结合套3滑向中间位置，第二结合套5向左滑动结合，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐分离，电动机1转速逐渐上升，当输入轴13转速与第一齿轮2转速相同时，第一结合套3向左滑动结合，电动机1输出动力一部分通过输入轴13、换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5，第三齿轮4、第四齿轮11、传递到输出轴9上，另一部分通过输入轴13、第一结合套3、第一齿轮(2)、第二齿轮12传递到输出轴9上；
步骤二、换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8继续分离直至完全分离，第二结合套5滑向中间位置，此时，第一结合套3与第一齿轮2连接，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第一齿轮2、第二齿轮12，由输出轴9输出，变为一挡。
当电动车用三挡驱动装置在一挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力传递路线为：动力通过输出轴9传入，通过第二齿轮12、第一齿轮2、第一结合套3、输入轴13，传递到电动机1，通过电动机1发电；
当电动车用三挡驱动装置在二挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力通过输出轴9传入，通过第四齿轮11、第三齿轮4、第二结合套3、输入轴13，传递到电动机1，通过电动机1发电；
当电动车用三挡驱动装置在三挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力通过输出轴9传入，通过第六齿轮10、第五齿轮6、第二结合套5、换挡离合器壳8、换挡离合器摩擦片7、输入轴13、传递到电动机1，通过电动机1发电。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过齿轮传动，无液力变矩器，传动效率高。
2、本发明换挡过程中可以输出连续扭矩，无动力中断，动力性舒适性好。
3、本发明只有一个离合器，在无动力中断情况下可以为电动机提供三个有效挡位，速比范围更大，因此可以使得电动机更容易工作在高效区间，本发明与公开号为CN102700407A的专利相比，如果达到同样的速比范围，换挡过程中换挡离合器滑磨损失更小。
4、本发明可以回收制动能量，即输出端为原输入端，即电动机；输入端为原输出端，即车轮的转速，并且电动机由驱动状态变为发电状态，能量从车轮到电机，实现制动能量回收，存储在电池中。这样可以降低电池的能量损失，也可以降低电池成本，提高电动车的续驶里程。
5、本发明结构简单，制造成本低。
6、本发明换挡过程中采用相邻挡位助力，换挡离合器摩擦片与换挡离合器壳转速差小，滑磨损失小。
附图说明
图1为本发明的三挡结构示意图；
图2为本发明在一挡模式下动力传递路线图；
图3为本发明在二挡模式下动力传递路线图；
图4为本发明在三挡模式下动力传递路线图；
图5本发明从一挡模式换为二挡模式过程中步骤一的动力传递路线图；
图6本发明从一挡模式换为二挡模式过程中步骤二的动力传递路线图；
图7本发明从二挡模式换为三挡模式过程中步骤一的动力传递路线图；
图8为本发明一挡模式下制动时动力传递路线图；
图9为本发明二挡模式下制动时动力传递路线图；
图10为本发明三挡模式下制动时动力传递路线图。
图中：
1、电动机；2、第一齿轮；3、第一结合套；4、第三齿轮；5、第二结合套；6、第五齿轮；7、换挡离合器摩擦片；8、换挡离合器壳；9、输出轴；10、第六齿轮；11、第四齿轮；12、第二齿轮；13、输入轴。
具体实施方式
参阅图1，本发明提供了一种电动车用三挡驱动装置，包括电动机1和机械式自动变速器，机械式自动变速器包括由第一齿轮2和第二齿轮12啮合组成的一挡齿轮对、由第三齿轮4和第四齿轮11啮合组成的二挡齿轮对、由第五齿轮6和第六齿轮10啮合组成的三挡齿轮对、第一结合套3、第二结合套5、输入轴13、输出轴9和换挡离合器；其中所述的换挡离合器包括换挡离合器壳8和设置在换挡离合器壳8内的换挡离合器摩擦片7，换挡离合器摩擦片7可与换挡离合器壳8可以通过摩擦实现结合或分离；所述的换挡离合器壳8空套在输入轴13上，换挡离合器摩擦片7与输入轴13连接；所述的电动机1的输出轴与输入轴13固连；第一齿轮2和第三齿轮4空套在输入轴13上；第一结合套3设置在第一齿轮2和第三齿轮4之间并套接固定在输入轴13上；第五齿轮6空套在换挡离合器壳8上；第二结合套5设置在第三齿轮4和第五齿轮6之间并套接固定在输入轴13上；第六齿轮10、第四齿轮11、第二齿轮12均与输出轴9连接。
第一结合套3可以处于三种位置状态，即中间位置状态、向左滑动结合状态和向右滑动结合状态。当第一结合套3处于向左滑动结合状态时，第一齿轮2与输入轴13连接；当第一结合套3处于向右滑动状态时，第三齿轮4与输入轴13连接；第一结合套处于中间位置状态时，第一齿轮2空套在输入轴13上。
第二结合套5同样可以处于三种位置状态，即中间位置状态、向左滑动结合状态和向右滑动结合状态。当第二结合套5处于向左滑动结合状态时，第三齿轮4与换挡离合器壳8连接；当第二结合套5处于向右滑动结合状态时，第五齿轮6与换挡离合器壳8连接；当第二结合套5处于中间位置状态时，第五齿轮6空套在换挡离合器壳8上。当第一结合套3不处于向右滑动结合状态，同时第二结合套5不处于向左滑动结合状态时，此时，第三齿轮4空套在输入轴13上。
所述机械式自动变速器为电动机1的动力输出提供了3个挡位，通过对电动机1和机械式自动变速器的耦合，可实现3个有效挡位的转换，3个挡位分别为一挡、二挡和三挡。
参阅图2，本发明在一挡模式下工作时，第一结合套3处于向左滑动结合状态，第二结合套5处于中间位置状态；即第一结合套3与第一齿轮2结合，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8分离，第一齿轮2与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第一齿轮2、第二齿轮12，由输出轴9输出。
参阅图3，本发明在二挡模式下工作时，第一结合套3处于向右滑动结合状态，第二结合套5处于中间位置状态，即第一结合套3与第三齿轮4结合，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8分离，第三齿轮4与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出。
参阅图4，本发明在三挡模式下工作时，第一结合套3处于中间位置状态，第二结合套5处于向右滑动结合状态，即第一齿轮2、第三齿轮4均空套在输入轴13上，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合，第五齿轮6与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第五齿轮6、第六齿轮10，由输出轴9输出。
参阅图2、图3、图5、图6，本发明从一挡模式升入二挡模式的换挡过程为：
步骤一、一挡模式工作时，第一结合套3处于向左滑动结合状态，第二结合套5处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8处于分开状态。电动机1输出动力通过输入轴13、第一结合套3、第一齿轮2、第二齿轮12传递到输出轴9。当需要升入二挡时，第二结合套5向左滑动结合，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐结合，电动机1输出的一部分动力通过一挡动力传递路线传递到输出轴9，另一部分动力通过输入轴13、换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第三齿轮4、第四齿轮11、输出轴9输出；
步骤二、随着换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合程度的增加，通过第一齿轮2、第二齿轮12传递的动力越来越少，通过第三齿轮4、第四齿轮11传递的动力越来越多，当通过第一齿轮2、第二齿轮12传递的动力减小到零时，第一结合套3滑向中间位置，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8完全结合；
步骤三、第一结合套3向右滑动结合，第二结合套5滑向中间位置，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐分离；
步骤四、第一结合套3与第三齿轮4结合，第二结合套5处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8彻底分离，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出，变为二挡。
可以看出完成一挡升入二挡，在换挡过程中采用相邻挡位助力，整个换挡过程中没有动力中断。
参阅图3、图4、图7，本发明从二挡模式升入三挡模式的换挡过程为：
步骤一、二挡工作模式时，第一结合套3处于向右滑动结合状态，第二结合套5处于中间位置状态，第一结合套3与第三齿轮4结合，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8分离，第三齿轮4与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出。当需要升入三挡时，第二结合套5向右滑动结合，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐结合，电动机1输出的一部分动力通过二挡动力传递路线传递到输出轴9，另一部分动力通过输入轴13、换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第五齿轮6、第六齿轮10、输出轴9输出；
步骤二、随着换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合程度的增加，通过第三齿轮4、第四齿轮11传递的动力越来越少，通过第五齿轮6、第六齿轮10传递的动力越来越多，当通过第三齿轮4、第四齿轮11传递的动力减小到零时，第一结合套3滑向中间位置，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8完全结合；
步骤三、第二结合套5处于向右滑动结合状态，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第五齿轮6、第六齿轮10，由输出轴9输出，变为三挡。
可以看出完成二挡升入三挡，在换挡过程中采用相邻挡位助力，整个换挡过程中没有动力中断。
参阅图3、图4、图6、图7，本发明从三挡模式降入二挡模式的换挡过程为：
步骤一、三挡工作模式时，第一结合套3处于中间位置状态，第二结合套5处于向右滑动结合状态，第一齿轮2、第三齿轮4均空套在输入轴13上，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8结合，第五齿轮6与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5、第五齿轮6、第六齿轮10，由输出轴9输出。当需要降到二挡时，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐分离，电动机1的转速逐渐上升，输入轴13的转速与第三齿轮4的转速相同时，第一结合套3向右滑动结合，电动机1输出动力一部分通过输入轴13，换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5，第五齿轮6、第六齿轮10传递到输出轴9上，另一部分通过输出轴13，第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11传递到输出轴9上；
步骤二、换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8继续分离直至完全分离，第一结合套3与第三齿轮4结合，此时，第二结合套5滑向中间位置，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出，变为二挡。
可以看出完成三挡降入二挡，在换挡过程中采用相邻挡位助力，整个换挡过程中没有动力中断。
参阅图2、图3、图5，本发明从二挡模式降入一挡模式的换挡过程为：
步骤一、二挡工作模式时，第一结合套3处于向右滑动结合状态，第二结合套5处于中间位置状态，第一结合套3与第三齿轮4结合，换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8分离，第三齿轮4与输入轴13连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第三齿轮4、第四齿轮11，由输出轴9输出。当需要降到一挡时，第一结合套3滑向中间位置，第二结合套5向左滑动结合，然后换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8逐渐分离，电动机1转速逐渐上升，当输入轴13转速与第一齿轮2转速相同时，第一结合套3向左滑动结合，电动机1输出动力一部分通过输入轴13、换挡离合器摩擦片7、换挡离合器壳8、第二结合套5，第三齿轮4、第四齿轮11、传递到输出轴9上，另一部分通过输入轴13、第一结合套3、第一齿轮2、第二齿轮12传递到输出轴9上；
步骤二、换挡离合器摩擦片7与换挡离合器壳8继续分离直至完全分离，第二结合套5滑向中间位置，此时，第一结合套3与第一齿轮2连接，最终由电动机1输出的动力，经输入轴13、第一结合套3、第一齿轮2、第二齿轮12，由输出轴9输出，变为一挡。
可以看出完成二挡降入一挡，在换挡过程中采用相邻挡位助力，整个换挡过程中没有动力中断。
从上述换挡过程可以看出本发明换挡过程中采用相邻挡位助力方式，这种助力方式在保证换挡过程中无动力中断的情况下，换挡离合器壳8与换挡离合器摩擦片7的转速差小，因此换挡过程中滑磨损失小。
当车辆制动时，一部分制动能量可以回收。
参阅图8，当电动车用三挡驱动装置在一挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力传递路线为：动力通过输出轴9传入，通过第二齿轮12、第一齿轮2、第一结合套3、输入轴13，传递到电动机1，通过电动机1发电；
参阅图9，当电动车用三挡驱动装置在二挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力通过输出轴9传入，通过第四齿轮11、第三齿轮4、第二结合套3、输入轴13，传递到电动机1，通过电动机1发电；
参阅图10，当电动车用三挡驱动装置在三挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力通过输出轴9传入，通过第六齿轮10、第五齿轮6、第二结合套5、换挡离合器壳8、换挡离合器摩擦片7、输入轴13、传递到电动机1，通过电动机1发电。
Claims (10)
1.一种电动车用三挡驱动装置，该装置包括电动机(1)和机械式自动变速器、其特征在于，机械式自动变速器包括由第一齿轮(2)和第二齿轮(12)啮合组成的一挡齿轮对、由第三齿轮(4)和第四齿轮(11)啮合组成的二挡齿轮对、由第五齿轮(6)和第六齿轮(10)啮合组成的三挡齿轮对、第一结合套(3)、第二结合套(5)、输入轴(13)、输出轴(9)和换挡离合器；其中所述的换挡离合器包括换挡离合器壳(8)和设置在换挡离合器壳(8)内的换挡离合器摩擦片(7)，换挡离合器摩擦片(7)可与换挡离合器壳(8)结合或分离；所述的换挡离合器壳(8)空套在输入轴(13)上，换挡离合器摩擦片(7)与输入轴(13)连接；所述的电动机(1)的输出轴与输入轴(13)固连；第一齿轮(2)和第三齿轮(4)空套在输入轴(13)上；第一结合套(3)设置在第一齿轮(2)和第三齿轮(4)之间并套接固定在输入轴(13)上；第五齿轮(6)空套在换挡离合器壳(8)上；第二结合套(5)设置在第三齿轮(4)和第五齿轮(6)之间并套接固定在输入轴(13)上；第六齿轮(10)、第四齿轮(11)、第二齿轮(12)均与输出轴(9)连接。
2.按照权利要求1所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，所述机械式自动变速器为电动机(1)的动力输出提供了3个挡位，通过对电动机(1)和机械式自动变速器的耦合，可实现3个有效挡位的转换，3个挡位分别为一挡、二挡和三挡。
3.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，电动车用三挡驱动装置在一挡模式下的控制方法包括的步骤为：第一结合套(3)处于向左滑动结合状态，第二结合套(5)处于中间位置状态，第一结合套(3)与第一齿轮(2)结合，换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)分离，第一齿轮(2)与输入轴(13)连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机(1)输出的动力，经输入轴(13)、第一结合套(3)、第一齿轮(2)、第二齿轮(12)，由输出轴(9)输出。
4.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，电动车用三挡驱动装置在二挡模式下的控制方法包括的步骤为：第一结合套(3)处于向右滑动结合状态，第二结合套(5)处于中间位置状态，第一结合套(3)与第三齿轮(4)结合，换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)分离，第三齿轮(4)与输入轴(13)连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机(1)输出的动力，经输入轴(13)、第一结合套(3)、第三齿轮(4)、第四齿轮(11)，由输出轴(9)输出。
5.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，电动车用三挡驱动装置在三挡模式下的控制方法包括的步骤为：第一结合套(3)处于中间位置状态，第二结合套(5)处于向右滑动结合状态，第一齿轮(2)、第三齿轮(4)均空套在输入轴(13)上，换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)结合，第五齿轮(6)与输入轴(13)连接；该模式下的动力传递路线为：由电动机(1)输出的动力，经输入轴(13)、挡离合器摩擦片(7)、换挡离合器壳(8)、第二结合套(5)、第五齿轮(6)、第六齿轮(10)，由输出轴(9)输出。
6.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，电动车用三挡驱动装置从一挡升为二挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要升入二挡时，第二结合套(5)向左滑动结合，然后换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)逐渐结合，电动机(1)输出的一部分动力通过一挡动力传递路线传递到输出轴(9)，另一部分动力通过输入轴(13)、换挡离合器摩擦片(7)、换挡离合器壳(8)、第二结合套(5)、第三齿轮(4)、第四齿轮(11)、输出轴(9)输出；
步骤二、随着换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)结合程度的增加，通过第一齿轮(2)、第二齿轮(12)传递的动力越来越少，通过第三齿轮(4)、第四齿轮(11)传递的动力越来越多，当通过第一齿轮(2)、第二齿轮(12)传递的动力减小到零时，第一结合套(3)滑向中间位置，然后换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)完全结合；
步骤三、第一结合套(3)向右滑动，第二结合套(5)滑向中间位置，换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)逐渐分离；
步骤四、第一结合套(3)与第三齿轮(4)结合，第二结合套(5)处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)彻底分离，最终由电动机(1)输出的动力，经输入轴(13)、第一结合套(3)、第三齿轮(4)、第四齿轮(11)，由输出轴(9)输出，变为二挡。
7.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，电动车用三挡驱动装置从二挡升为三挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要升入三挡时，第二结合套(5)向右滑动结合，然后换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)逐渐结合，电动机(1)输出的一部分动力通过二挡动力传递路线传递到输出轴(9)，另一部分动力通过输入轴(13)、换挡离合器摩擦片(7)、换挡离合器壳(8)、第二结合套(5)、第五齿轮(6)、第六齿轮(10)、输出轴(9)输出；
步骤二、随着换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)结合程度的增加，通过第三齿轮(4)、第四齿轮(11)传递的动力越来越少，通过第五齿轮(6)、第六齿轮(10)传递的动力越来越多，当通过第三齿轮(4)、第四齿轮(11)传递的动力减小到零时，第一结合套(3)滑向中间位置，然后换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)完全结合；
步骤三、第二结合套(5)处于向右滑动结合状态，换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)结合，最终由电动机(1)输出的动力，经输入轴(13)、挡离合器摩擦片(7)、换挡离合器壳(8)、第二结合套(5)、第五齿轮(6)、第六齿轮(10)，由输出轴(9)输出，变为三挡。
8.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，电动车用三挡驱动装置从三挡降为二挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要降到二挡时，换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)逐渐分离，电动机(1)的转速逐渐上升，输入轴(13)的转速与第三齿轮(4)的转速相同时，第一结合套(3)向右滑动结合，电动机(1)输出动力一部分通过输入轴(13)，换挡离合器摩擦片(7)、换挡离合器壳(8)、第二结合套(5)，第五齿轮(6)、第六齿轮(10)传递到输出轴(9)上，另一部分通过输出轴(13)，第一结合套(3)、第三齿轮(4)、第四齿轮(11)传递到输出轴(9)上；
步骤二、换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)继续分离直至完全分离，第一结合套(3)与第三齿轮(4)结合，此时，第二结合套(5)滑向中间位置，最终由电动机(1)输出的动力，经输入轴(13)、第一结合套(3)、第三齿轮(4)、第四齿轮(11)，由输出轴(9)输出，变为二挡。
9.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，车用三挡驱动装置从二挡降为一挡的换挡过程包括以下步骤：
步骤一、当需要降到一挡时，第一结合套(3)滑向中间位置，第二结合套(5)向左滑动结合，然后换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)逐渐分离，电动机(1)转速逐渐上升，当输入轴(13)转速与第一齿轮(2)转速相同时，第一结合套(3)向左滑动结合，电动机(1)输出动力一部分通过输入轴(13)、换挡离合器摩擦片(7)、换挡离合器壳(8)、第二结合套(5)，第三齿轮(4)、第四齿轮(11)、传递到输出轴(9)上，另一部分通过输入轴(13)、第一结合套(3)、第一齿轮(2)、第二齿轮(12)传递到输出轴(9)上；
步骤二、换挡离合器摩擦片(7)与换挡离合器壳(8)继续分离直至完全分离，第二结合套(5)滑向中间位置，此时，第一结合套(3)与第一齿轮(2)连接，最终由电动机(1)输出的动力，经输入轴(13)、第一结合套(3)、第一齿轮(2)、第二齿轮(12)，由输出轴(9)输出，变为一挡。
10.按照权利要求2所述的一种电动车用三挡驱动装置的换挡控制方法，其特征在于，
当电动车用三挡驱动装置在一挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力传递路线为：动力通过输出轴(9)传入，通过第二齿轮(12)、第一齿轮(2)、第一结合套(3)、输入轴(13)，传递到电动机(1)，通过电动机(1)发电；
当电动车用三挡驱动装置在二挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力通过输出轴(9)传入，通过第四齿轮(11)、第三齿轮(4)、第二结合套(3)、输入轴(13)，传递到电动机(1)，通过电动机(1)发电；
当电动车用三挡驱动装置在三挡模式驱动行驶时，踩动制动踏板进行制动，此时动力通过输出轴(9)传入，通过第六齿轮(10)、第五齿轮(6)、第二结合套(5)、换挡离合器壳(8)、换挡离合器摩擦片(7)、输入轴(13)、传递到电动机(1)，通过电动机(1)发电。
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