CN106080184A

CN106080184A - 同转臂干式四速纯电动动力系统

Info

Publication number: CN106080184A
Application number: CN201610702258.5A
Authority: CN
Inventors: 段福海; 王豫; 陈军
Original assignee: Guangzhou Xinyu Power Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xinyu Power Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2036-08-22
Also published as: CN106090149A; CN106090149B; CN106114204B; CN106114203B; CN106114203A; CN106195161A; CN106183797A; CN106195161B; CN106166946A; CN106183797B; CN106114204A; CN105857062A; CN106080184B; CN106166946B

Abstract

本发明公开了同转臂干式四速纯电动动力系统，其电机分别与输入星型机构、中间星型机构连接；输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构均与转臂连接；输入星型机构与II档换档盘连接；双行星星型机构与III档换档盘、IV档换档盘连接；中间星型机构与单向离合器、I档换档盘连接；单向离合器的外圈与箱体连接；转臂与输出过渡齿轮组连接；输出过渡齿轮组与差速器连接，I档换档盘与I档换档机构、II档换档盘与II档换档机构、III档换档盘与III档换档机构、IV档换档盘与IV档换档机构均配合连接。本发明低速爬坡能力强、电系统负荷冲击小、电机极限转速低、运行效率高、体积小、维护成本低，实现了多档传动，有效提升了传动性能和整机品质。

Description

同转臂干式四速纯电动动力系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及适用于纯电动汽车的同转臂干式四速纯电动动力系统。

背景技术

随着电动汽车最高车速的不断提高、爬坡性能、加速性能和续航里程需求的不断提升，以及成本持续下降发展趋势，高效多档自动动力传动系统总成成为解决上述问题的关键环节。在电动汽车诞生早期，设计者规划了采用多档变速器来辅助电机驱动车辆，以期降低电机转矩、控制器电流、提升系统效能、提升车辆动力性能、延长续航里程、保护电池包、减小系统重量。然而，由于国际燃油价格和供应量问题，电动汽车发展受到了制约，电动汽车用变速箱也随之被搁置了将近一个世纪。近15年来，电动汽车以低速大齿轮速比动力总成为主，车辆最高车速低于50Km/h，以巡逻车、高尔夫球车、旅游观光车、场地车、老年代步车为主。同时，受低速电动两轮车和三轮车的发展思路影响，电动汽车不需要变速箱的指导发展思路统领了将近12年。直接采用驱动电机进行驱动，以功率在3-8Kw，转速在3600rpm直流有刷电机或低压异步电机为主。

随着特斯拉等高速长续航里程电动汽车的诞生和动力电池性能的快速提升，环境问题的日益严重化和高速轨道交通的快速发展，使得政府和消费者对电动汽车的发展进行了重新诠释。电动汽车的最高车速已超过200Km/h，续航里程也超过了500Km，百公里加速时间达到5s以下。电机功率超过了100Kw，电机转速也超过了10000rpm。该时期受早期电动汽车动力总成的发展惯性，一大部分设计者和决策者认为通过提升电机转速和功率(如达到20000rpm和200Kw)而不采用自动变速箱。然而，忽视了一个很大优化问题——功率有效利用率，导致系统功率庞大，效能低下，成本居高不下，推广困难。多数汽车企业针对电动汽车的性能快速提升，认识到了电动汽车用变速动力总成(自动变速器)是必不可少的关键核心部件。并快速投入人力财力设计研发电动汽车用变速动力总成。

对于无特殊用途的乘用车而言，当最高车速小于50Km/h时，采用固定速比动力总成基本能够满足要求；当最高车速不超过100Km/h但高于80Km/h时，采用两速动力总成基本能够满足要求；当最高车速不超过150Km/h但高于120Km/h时，采用三速动力总成基本能够满足要求。对于商业用途的商用车而言，最好采用多档自动变速动力来获得最佳的整车性能。通过采用多档自动变速动力总成，对降低系统电峰值参数，提升系统动力性、效率、安全性和可靠性，降低振动噪音及成本，同等电量下延长续航里程等具有重要作用。但是，现有的动力传动系还存在固定速比传动、低速爬坡能力弱、电系统负荷冲击大、电机极限转速高、系统运行效率低、体积大及维护成本高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于纯电动汽车的多速比传动、低速爬坡能力强、电系统负荷冲击小、电机极限转速低、系统运行效率高、体积小及维护成本低的同转臂干式四速纯电动动力系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

同转臂干式四速纯电动动力系统，包括电机、输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘、I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构、输出过渡齿轮组、差速器、箱体；所述电机的输出轴分别与输入星型机构、中间星型机构连接；所述输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构均与转臂连接；所述输入星型机构还与II档换档盘连接；所述双行星星型机构还分别与III档换档盘、IV档换档盘连接；所述中间星型机构还分别与单向离合器、I档换档盘连接；所述单向离合器的外圈与箱体连接；在所述输入星型机构与中间星型机构之间的转臂外侧与输出过渡齿轮组连接；所述输出过渡齿轮组与差速器连接，所述I档换档盘还与I档换档机构配合连接；所述II档换档盘还与II档换档机构配合连接；所述III档换档盘还与III档换档机构配合连接；所述IV档换档盘还与IV档换档机构配合连接。

进一步地，所述输入星型机构包括输入太阳轮、输入行星轮、行星轮轴、输入行星轮轴承、II档内齿圈，所述输入太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接，输入太阳轮与输入行星轮外啮合连接；所述输入行星轮通过输入行星轮轴承与行星轮轴连接；所述输入行星轮与II档内齿圈内啮合连接；所述II档内齿圈通过II档内齿圈连接轴与位于电机与箱体之间的II档换档盘连接；所述行星轮轴两端分别与转臂连接。

进一步地，所述中间星型机构包括第一太阳轮、第一行星轮、行星轮轴、I档内齿圈，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接；所述第一行星轮与I档内齿圈内啮合连接，第一行星轮通过花键副与行星轮轴连接；所述第一太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接；所述I档内齿圈通过I档内齿圈连接轴与I档换档盘连接；所述I档内齿圈连接轴在箱体处还与单向离合器的内圈连接。

进一步地，所述双行星星型机构包括第二太阳轮、中间行星轮、中间行星轮轴、中间行星轮轴承、行星轮轴、第二行星轮、III档内齿圈，所述第二太阳轮与中间行星轮外啮合连接；所述中间行星轮与第二行星轮外啮合连接；所述中间行星轮通过中间行星轮轴承与中间行星轮轴连接；所述第二行星轮通过花键副与行星轮轴连接；所述第二行星轮与III档内齿圈内啮合连接；所述中间行星轮轴与转臂连接。

进一步地，所述III档内齿圈通过III档内齿圈连接轴与箱体外侧的III档换档盘连接；所述第二太阳轮通过第二太阳轮连接轴与电机外侧的IV档换档盘连接。

进一步地，所述转臂的左端与II档内齿圈连接固定，转臂的右端与III档内齿圈连接固定；所述III档内齿圈安装在I档内齿圈内；所述电机、输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘均同轴心安装；所述电机的输出轴还安装连接有电机测速传感器。

进一步地，所述输出过渡齿轮组包括第一输出齿轮、第二输出齿轮、第三输出齿轮、第四输出齿轮、中间轴，所述第一输出齿轮与转臂固定连接、或第一输出齿轮与转臂一体成型形成；所述第一输出齿轮与第二输出齿轮外啮合连接；所述第二输出齿轮与第三输出齿轮均与中间轴连接；所述中间轴的两端分别通过轴承与箱体连接；所述第三输出齿轮与第四输出齿轮外啮合连接；所述第四输出齿轮与差速器连接；所述差速器的右输出端与右输出半轴连接，差速器的左输出端与左输出半轴连接。

进一步地，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构的结构均相同，均包括执行器、储液器、换档主缸、高压换档液管、钳体保持架、换档活塞、内摩擦块、外摩擦块，所述换档主缸分别与执行器、储液器、高压换档液管连接；所述高压换档液管的另一端与换档活塞连接；所述换档活塞、外摩擦块均与钳体保持架连接；所述换档活塞与内摩擦块连接；所述内摩擦块、外摩擦块相对设置；且所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘其中任一项位于内摩擦块、外摩擦块中间并间隙配合连接。

进一步地，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构其中任一项还包括低压报警器、测速传感器，所述低压报警器安装在换档主缸高压油液输出端；所述测速传感器安装在钳体保持架上。

进一步地，所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘其中任一项的圆周上还加工有均匀分布的测速齿；在靠近所述转臂与输出过渡齿轮组配合连接的箱体上还安装有箱体输出测速传感器。

采用上述技术方案，由于使用了电机、输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘、I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构、输出过渡齿轮组、差速器、箱体等技术特征；将输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构与转臂连接；输入星型机构与箱体外侧的II档换档盘连接；双行星星型机构与箱体外侧的III档换档盘、IV档换档盘连接；中间星型机构与单向离合器、箱体外侧的I档换档盘连接；单向离合器的外圈与箱体连接。I档换档盘与I档换档机构配合连接；II档换档盘与II档换档机构配合连接；III档换档盘与III档换档机构配合连接；IV档换档盘与IV档换档机构配合连接。使得本发明实现了多档传动、低速爬坡能力强、电系统负荷冲击小、电机极限转速低、系统运行效率高、体积小及维护成本低。本发明具有结构紧凑，传动效率更高，无动力间断换档，自动电子驻车，任意档位切换，换档响应迅速、平顺、可靠性高，换档机构与内部传动结构完全分开，换档过程产生的热、粉尘、微粒不会影响传动内部，维护方便，可线性化控制，成本低等优点。

附图说明

图1为发明机构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，同转臂干式四速纯电动动力系统，其电机1的输出轴2为空心轴，输出轴2的一端分别通过花键副与输入星型机构的输入太阳轮3、中间星型机构的第一太阳轮4连接；电机1的输出轴2的另一端连接安装电机测速传感器5；电机1通过法兰与箱体6连接安装。

输入行星机构的输入太阳轮3与输入行星轮7外啮合连接；输入行星轮7通过独立的输入行星轮轴承8与行星轮轴9连接；行星轮轴9的两端分别通过轴承与转臂10连接，实现轴向和径向定位；输入行星轮7与II档内齿圈11内啮合连接。II档内齿圈11通过II档内齿圈连接轴12与位于电机1与箱体6之间的II档换档盘13连接。

中间星型机构的第一太阳轮4与第一行星轮14外啮合连接；第一行星轮14通过花键副与行星轮轴9；第一行星轮14与I档内齿圈15外啮合连接；I档内齿圈15通过I档内齿圈连接轴16与I档换档盘17连接；在箱体6处，I档内齿圈连接轴16与单向离合器18的内圈连接；单向离合器18的外圈与箱体6固定连接。

双行星星型机构的第二太阳轮19通过第二太阳轮输出轴20穿过电机1的输出轴2与位于电机1外侧的IV档换档盘21连接。第二太阳轮19与中间行星轮22外啮合连接，中间行星轮22与第二行星轮23外啮合连接；中间行星轮22通过独立的支撑轴承24安装在中间行星轮轴25上；中间行星轮轴25通过轴承安装在转臂10上，实现轴向和径向定位。第二行星轮23通过花键副安装在行星轮轴9上；第二行星轮23与III档内齿圈26内啮合连接；III档内齿圈26通过III档内齿圈连接轴27与箱体6外侧的III档换档盘28安装连接。具体实施中，行星轮轴9的数量为大于或等于二的整数，本案具体实施中采用了四个行星轮轴9。转臂10左端通过轴承与II档内齿圈11固定连接；转臂10的右端通过轴承与III档内齿圈26固定连接；III档内齿圈26通过花键副安装在I档内齿圈15内。具体实施过程中，电机1、输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构、转臂10、单向离合器18、I档换档盘17、II档换档盘13、III档换档盘28、IV档换档盘21均同轴心安装；在靠近转臂10与输出过渡齿轮组连接位置的箱体6上安装有箱体输出测速传感器30。

在位于输入星型机构与中间星型机构之间的转臂10的外侧通过花键副与第一输出齿轮31连接，或者直接在转臂10上一体加工形成第一输出齿轮31；本案具体实施过程中采用在转臂10上一体加工形成第一输出齿轮31。第一输出齿轮31与第二输出齿轮32外啮合连接，第二输出齿轮32与第三输出齿轮33均安装在中间轴29上，中间轴29的两端分别通过轴承安装在箱体6上，实现轴向和径向定位。第三输出齿轮33与第四输出齿轮34外啮合连接，第四输出齿轮34通过花键副与差速器35连接。差速器35的右输出端连接右输出半轴36，差速器35的左输出端连接左输出半轴37。

I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构的结构均相同。

具体实施中，I档换档机构包括I档执行器38、I档储液器39、I档换档主缸40、I档高压换档液管41、I档钳体保持架42、I档换档活塞43、I档内摩擦块44、I档外摩擦块45。I档换档主缸40分别与I档执行器38、I档储液器39、I档高压换档液管41连接；I档高压换档液管41的另一端与I档换档活塞43连接；I档换档活塞43、I档外摩擦块45均安装在I档钳体保持架42上。I档换档活塞43与I档内摩擦块44固定连接；I档换档盘17与I档内摩擦块44、I档外摩擦块45间隙地配合连接。在I档执行器38不执行时，I档换档活塞43不动作时I档换档盘17可在I档内摩擦块44、I档外摩擦块45之间自由转动。在I档换档主缸40高压油液输出端安装I档低压报警器46，在I档钳体保持架42上安装有I档测速传感器47，I档测速传感器47正对I档换档盘17，为了提高I档测速传感器47的检测灵敏度以及精度，在I档换档盘17的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中I档执行器38采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动I档换档主缸40动作产生高压液体，驱动I档换档活塞43逐渐动作实现对I档换档盘17的夹紧固定。

II档换档机构包括II档执行器48、II档储液器49、II档换档主缸50、II档高压换档液管51、II档钳体保持架52、II档换档活塞53、II档内摩擦块54、II档外摩擦块55。II档换档主缸50分别与II档执行器48、II档储液器49、II档高压换档液管51连接；II档高压换档液管51的另一端与II档换档活塞53连接；II档换档活塞53、I档外摩擦块32均安装在II档钳体保持架52上。II档换档活塞53与II档内摩擦块54固定连接；II档换档盘13与II档内摩擦块54、II档外摩擦块55间隙地配合连接。在II档执行器48不执行时，II档换档活塞53不动作时II档换档盘13可在II档内摩擦块54、II档外摩擦块55之间自由转动。在II档换档主缸50高压油液输出端安装II档低压报警器56，在II档钳体保持架52上安装有II档测速传感器57，II档测速传感器57正对II档换档盘13，为了提高II档测速传感器57的检测灵敏度以及精度，在II档换档盘13的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中II档执行器48采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动II档换档主缸50动作使液体产生高压，驱动II档换档活塞53动作，逐渐夹紧II档换档盘13。

III档换档机构包括III档执行器58、III档储液器59、III档换档主缸60、III档高压换档液管61、III档钳体保持架62、III档换档活塞63、III档内摩擦块64、III档外摩擦块65。III档换档主缸60分别与III档执行器58、III档储液器59、III档高压换档液管61连接；III档高压换档液管61的另一端与III档换档活塞63连接；III档换档活塞63、III档外摩擦块65均安装在III档钳体保持架62上。III档换档活塞63与III档内摩擦块64固定连接；III档换档盘28与III档内摩擦块64、III档外摩擦块65间隙地配合连接。在III档执行器58不执行时，III档换档活塞63不动作时III档换档盘28可在III档内摩擦块64、III档外摩擦块65之间自由转动。在III档换档主缸60高压油液输出端安装III档低压报警器66，在III档钳体保持架62上安装有III档测速传感器67，III档测速传感器67正对III档换档盘28，为了提高III档测速传感器67的检测灵敏度以及精度，在III档换档盘28的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中III档执行器58采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动III档换档主缸60动作使液体产生高压，驱动III档换档活塞63动作，逐渐夹紧III档换档盘28。

IV档换档机构包括IV档执行器68、IV档储液器69、IV档换档主缸70、IV档高压换档液管71、IV档钳体保持架72、IV档换档活塞73、IV档内摩擦块74、IV档外摩擦块75。IV档换档主缸70分别与IV档执行器68、IV档储液器69、IV档高压换档液管71连接；IV档高压换档液管71的另一端与IV档换档活塞73连接；IV档换档活塞73、IV档外摩擦块75均安装在IV档钳体保持架72上。IV档换档活塞73与IV档内摩擦块74固定连接；IV档换档盘21与IV档内摩擦块74、IV档外摩擦块75间隙地配合连接。在IV档执行器68不执行时，IV档换档活塞73不动作时IV档换档盘21可在IV档内摩擦块74、IV档外摩擦块75之间自由转动。在IV档换档主缸70高压油液输出端安装IV档低压报警器76，在IV档钳体保持架72上安装有IV档测速传感器77，IV档测速传感器77正对IV档换档盘21，为了提高I档测速传感器47的检测灵敏度以及精度，在IV档换档盘21的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中IV档执行器68采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动IV档换档主缸70动作产生高压液体，驱动IV档换档活塞73逐渐动作实现对IV档换档盘21的夹紧固定。

上述技术方案，将输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构与转臂10连接；输入星型机构与箱体6外侧的II档换档盘13连接；双行星星型机构与箱体6外侧的III档换档盘28、IV档换档盘21连接；中间星型机构与单向离合器18、箱体6外侧的I档换档盘17连接；单向离合器18的外圈与箱体6连接。箱体6外的I档换档盘17与I档换档机构配合连接；箱体6外的II档换档盘13与II档换档机构配合连接；箱体6外的III档换档盘28与III档换档机构配合连接；箱体6外的IV档换档盘21与IV档换档机构配合连接。使得本发明实现了多档传动、低速爬坡能力强、电系统负荷冲击小、电机极限转速低、系统运行效率高、体积小及维护成本低。本发明具有结构紧凑，传动效率更高，无动力间断换档，自动电子驻车，任意档位切换，换档响应迅速、平顺、可靠性高，换档机构与内部传动结构完全分开，换档过程产生的热、粉尘、微粒不会影响传动内部，维护方便，可线性化控制，成本低等优点。有效提升了现有技术中纯电动汽车动力传动系统的性能，提升了纯电动汽车整机品质。

本发明主要控制策略和运行过程包括以下几个方面：

I档工作模式：当电机1接受到主控制器指令时(如无特别说明，本文均规定电机正向转动视为车辆正向前进行驶，电机反向转动视为车辆倒车行驶)，从储能电源处得到能量通过输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3与输入行星轮7发生外啮合关系，带动输入行星轮7反向转动；由于输入行星轮7采用独立的输入行星轮轴承8安装在行星轮轴9上，因此，输入行星轮7的运动不会影响到第一行星轮14和第二行星轮23；由于输入行星轮7与II档内齿圈11内啮合，因此，II档内齿圈11在输入行星轮7带动下反向转动；II档内齿圈11通过II档内齿圈连接轴12与II档换档盘13连接，进而II档换档盘13反向转动；II档执行器48保持初始状态，即II档换档盘13与II档内摩擦块54和II档外摩擦块55保持一定间隙，II档内齿圈11处于自由释放状态，输入星型机构不起动力传动作用，处于II档退出模式。第一太阳轮4同样安装在输出轴2上，将该正向动力传递给第一行星轮14，由于第一行星轮14与第一太阳轮4为外啮合关系，因此第一行星轮14反向转动；第一行星轮14与I档内齿圈15为内啮合关系，I档内齿圈15反向转动；I档内齿圈15通过I档内齿圈连接轴16与I档换档盘17连接；I档执行器38保持初始状态，即I档换档盘17与I档内摩擦块44和I档外摩擦块45保持一定间隙，I档内齿圈15处于自由释放状态；然而，在I档内齿圈连接轴16上固定安装有单向离合器18的内圈，单向离合器18的外圈安装在箱体6内；单向离合器18对I档内齿圈15具有逆向(相对第一太阳轮4转向)锁止功能；进而，I档内齿圈15被单向离合器18制动，行星变速器进入I档工作模式；由于第一行星轮14与第二行星轮23同轴固定连接，第一行星轮14与第二行星轮23按相同转速转动；第二行星轮23通过内啮合关系带动III档内齿圈26同向转动，III档内齿圈26通过III档内齿圈连接轴27与III档换档盘28连接，进而III档换档盘28同向转动；III档执行器58保持初始状态，即III档换档盘28与III档内摩擦块64和III档外摩擦块65保持一定间隙，III档内齿圈26处于自由释放状态，双行星星型机构不起动力传动作用，处于III档退出模式。第二行星轮23通过外啮合传动带动中间行星轮22反向转动，中间行星轮22具有与第一太阳轮4转向相同的转动趋势；中间行星轮22通过外啮合传动带动第二太阳轮19反向转动，第二太阳轮19具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势；第二太阳轮19通过第二太阳轮输出轴20与IV档换档盘21连接，进而带动IV档换档盘21同向转动；IV档执行器68保持初始状态，即IV档换档盘21与IV档内摩擦块74和IV档外摩擦块75保持一定间隙，第二太阳轮19处于自由释放状态，处于IV档退出模式。变速器将以I档速比由转臂10输出动力；转臂10通过其上的第一输出齿轮31通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮32，第二输出齿轮32将动力传递给共同安装在中间轴29上的第三输出齿轮33，第三输出齿轮33通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮34，第四输出齿轮34将动力传递给固定安装的差速器35，差速器35将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴37和右输出半轴36驱动车辆前进。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入行星轮7的齿数Z1、II档内齿圈11的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮14的齿数Z4，第二行星轮23的齿数Z5，第二太阳轮19的齿数Z6，I档内齿圈15的齿数Z7，III档内齿圈26的齿数Z8，第一输出齿轮31的齿数Z9，第二输出齿轮32的齿数Z10、第三输出齿轮33的齿数Z11、第四输出齿轮34的齿数Z12，则总成按速比为(1+Z7/Z3)*Z10*Z12/Z9*Z11完成I档工作模式。

II档工作模式：当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到II档设定阈值时，控制器向II档执行器48发出指令，II档执行器48推动II档换档主缸50将产生的高压油液通过II档高压换档液管51进入II档换档活塞53，II档换档活塞53在高压油液的作用下推动II档内摩擦块54和II档外摩擦块55夹紧制动II档换档盘13，II档换档盘13被制动。由于II档换档盘13通过II档内齿圈连接轴12与II档内齿圈11连接，进而II档内齿圈11被制动；输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3。输入太阳轮3与输入行星轮7发生外啮合关系，带动输入行星轮7反向转动。由于输入行星轮7采用独立的输入行星轮轴承8安装在行星轮轴9上，因此，输入行星轮7的运动不会影响到第一行星轮14和第二行星轮23；由于输入行星轮7与II档内齿圈11内啮合，因此，II档内齿圈11在输入行星轮7带动下具有反向转动趋势；由于II档内齿圈11被制动，因此，该反向运动转化为转臂10的正向运动输出，处于II档工作模式。输出轴2将同样转速的动力传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4将该正向动力传递给第一行星轮14，由于第一行星轮14与第一太阳轮4为外啮合关系，因此第一行星轮14反向转动；第一行星轮14与I档内齿圈15为内啮合关系，I档内齿圈15反向转动。此时，转臂10和第一太阳轮4经第一行星轮14共同带动I档内齿圈15转动，由于转臂10转速高于I档内齿圈15制动时由第一太阳轮4产生的转速，进而I档内齿圈15将具有正向转动趋势(与第一太阳轮4同向)。此时，I档执行器38保持初始状态，即I档换档盘17与I档内摩擦块44和I档外摩擦块45保持一定间隙，I档内齿圈15处于自由释放状态。由于单向离合器18对I档内齿圈15仅具有逆向(相对第一太阳轮4转向)锁止功能，因此，处于II档工作模式时，单向离合器18不再对I档内齿圈15具有制动作用，处于I档退出模式。由于第一行星轮14与第二行星轮23同轴固定连接，第一行星轮14与第二行星轮23按相同转速转动；第二行星轮23通过内啮合关系带动III档内齿圈26同向转动，III档内齿圈26通过III档内齿圈连接轴27与III档换档盘28连接，进而III档换档盘28同向转动。III档执行器58保持初始状态，即III档换档盘28与III档内摩擦块64和III档外摩擦块65保持一定间隙，III档内齿圈26处于自由释放状态，双行星星型机构不起动力传动作用，处于III档退出模式。第二行星轮23通过外啮合传动带动中间行星轮22反向转动，中间行星轮22具有与第一太阳轮4转向相同的转动趋势；中间行星轮22通过外啮合传动带动第二太阳轮19反向转动，第二太阳轮19具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势；第二太阳轮19通过第二太阳轮输出轴20与IV档换档盘21连接，进而带动IV档换档盘21同向转动。IV档执行器68保持初始状态，即IV档换档盘21与IV档内摩擦块74和IV档外摩擦块75保持一定间隙，第二太阳轮19处于自由释放状态，处于IV档退出模式。行星变速器将以II档速比由转臂10输出动力；转臂10通过安装在其上的第一输出齿轮31通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮32，第二输出齿轮32将动力传递给共同安装在中间轴29上的第三输出齿轮33，第三输出齿轮33通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮34，第四输出齿轮34将动力传递给固定安装的差速器35，差速器35将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴37和右输出半轴36驱动车辆前进。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入行星轮7的齿数Z1、II档内齿圈11的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮14的齿数Z4，第二行星轮23的齿数Z5，第二太阳轮19的齿数Z6，I档内齿圈15的齿数Z7，III档内齿圈26的齿数Z8，第一输出齿轮31的齿数Z9，第二输出齿轮32的齿数Z10、第三输出齿轮33的齿数Z11、第四输出齿轮34的齿数Z12，则总成按速比为(1+Z2/Z0)*Z10*Z12/Z9*Z11完成II档工作模式。

III档工作模式：当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到III档设定阈值时，控制器向III档执行器58发出指令，III档执行器58推动III档换档主缸60将产生的高压油液通过III档高压换档液管61进入III档换档活塞63，III档换档活塞63在高压油液的作用下推动III档内摩擦块64和III档外摩擦块65夹紧制动III档换档盘28，III档换档盘28被制动。由于III档换档盘28通过III档内齿圈连接轴27与III档内齿圈26连接，进而III档内齿圈26被制动，行星变速器进入III档工作模式。II档执行器48保持初始状态，即II档换档盘13与II档内摩擦块54和II档外摩擦块55保持一定间隙，II档内齿圈11处于自由释放状态，输入星型机构不起动力传动作用，处于II档退出模式。即输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3输入太阳轮3带动输入行星轮7反向转动，由于输入行星轮7采用独立的输入行星轮轴承8安装在行星轮轴9上，因此，输入行星轮7的运动不会影响到第一行星轮14和第二行星轮23。输入行星轮7带动II档内齿圈11同向转动，由于II档内齿圈11处于自由释放状态，因此，处于II档退出模式。输出轴2将同样转速的动力传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4将该正向动力传递给第一行星轮14；第一行星轮14与第一太阳轮4为外啮合关系，因此第一行星轮14反向转动。由于第一行星轮14与第二行星轮23同轴固定连接，第一行星轮14与第二行星轮23按相同转速转动；第二行星轮23通过内啮合关系带动III档内齿圈26同向转动。由于III档内齿圈26被制动，因此，该反向运动转化为转臂10的正向运动输出，处于III档工作模式。此时，转臂10和第一太阳轮4经第一行星轮14共同带动I档内齿圈15转动，由于转臂10转速高于I档内齿圈15制动时由第一太阳轮4产生的转速，进而I档内齿圈15将具有正向转动趋势(与第一太阳轮4同向)。此时，I档执行器38保持初始状态，即I档换档盘17与I档内摩擦块44和I档外摩擦块45保持一定间隙，I档内齿圈15处于自由释放状态。由于单向离合器18对I档内齿圈15仅具有逆向(相对第一太阳轮4转向)锁止功能，因此，处于III档工作模式时，单向离合器18不再对I档内齿圈15具有制动作用，处于I档退出模式。第二行星轮23通过外啮合传动带动中间行星轮22反向转动，中间行星轮22具有与第一太阳轮4转向相同的转动趋势；中间行星轮22通过外啮合传动带动第二太阳轮19反向转动，第二太阳轮19具有与第一太阳轮4转向相反的转动趋势。第二太阳轮19通过第二太阳轮输出轴20与IV档换档盘21连接，进而带动IV档换档盘21同向转动；IV档执行器68保持初始状态，即IV档换档盘21与IV档内摩擦块74和IV档外摩擦块75保持一定间隙，第二太阳轮19处于自由释放状态，处于IV档退出模式。行星变速器将以III档速比由转臂10输出动力；转臂10通过安装在其上的第一输出齿轮31通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮32，第二输出齿轮32将动力传递给共同安装在中间轴29上的第三输出齿轮33，第三输出齿轮33通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮34，第四输出齿轮34将动力传递给固定安装的差速器35，差速器35将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴37和右输出半轴36驱动车辆前进。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入行星轮7的齿数Z1、II档内齿圈11的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮14的齿数Z4，第二行星轮23的齿数Z5，第二太阳轮19的齿数Z6，I档内齿圈15的齿数Z7，III档内齿圈26的齿数Z8，第一输出齿轮31的齿数Z9，第二输出齿轮32的齿数Z10、第三输出齿轮33的齿数Z11、第四输出齿轮34的齿数Z12，则总成按速比为(1+Z4*Z8/Z3*Z5)*Z10*Z12/Z9*Z11完成III档工作模式。

IV档工作模式：当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到IV档设定阈值时，控制器向IV档执行器68发出指令，IV档执行器68推动IV档换档主缸70将产生的高压油液通过IV档高压换档液管71进入IV档换档活塞73，IV档换档活塞73在高压油液的作用下推动IV档内摩擦块74和IV档外摩擦块75夹紧制动IV档换档盘21，IV档换档盘21。由于IV档换档盘21通过第二太阳轮输出轴20与第二太阳轮19连接，进而第二太阳轮19被制动，行星变速器进入IV档工作模式。II档执行器48保持初始状态，即II档换档盘13与II档内摩擦块54和II档外摩擦块55保持一定间隙，II档内齿圈11处于自由释放状态，输入星型机构不起动力传动作用，处于II档退出模式。即输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3带动输入行星轮7反向转动，由于输入行星轮7采用独立的输入行星轮轴承8安装在行星轮轴9上，因此，输入行星轮7的运动不会影响到第一行星轮14和第二行星轮23。输入行星轮7带动II档内齿圈11同向转动，由于II档内齿圈11处于自由释放状态，因此，处于II档退出模式。输出轴2将同样转速的动力传递给第一太阳轮4，第一太阳轮4将该正向动力传递给第一行星轮14；第一行星轮14与第一太阳轮4为外啮合关系，因此第一行星轮14反向转动；由于第一行星轮14与第二行星轮23同轴固定连接，第一行星轮14与第二行星轮23按相同转速转动。第二行星轮23通过外啮合传动带动中间行星轮22反向转动，中间行星轮22具有与第一太阳轮4转向相同的转动趋势。中间行星轮22通过外啮合传动带动第二太阳轮19反向转动；由于第二太阳轮19被制动，因此，第一太阳轮4经第一行星轮14、第二行星轮23、中间行星轮22和第二太阳轮19的速度合成，将电机1的动力传递给转臂10。此时，转臂10和第一太阳轮4经第一行星轮14共同带动I档内齿圈15转动，由于转臂10转速高于I档内齿圈15制动时由第一太阳轮4产生的转速，进而I档内齿圈15将具有正向转动趋势(与第一太阳轮4同向)。此时，I档执行器38保持初始状态，即I档换档盘17与I档内摩擦块44和I档外摩擦块45保持一定间隙，I档内齿圈15处于自由释放状态。由于单向离合器18对I档内齿圈15仅具有逆向(相对第一太阳轮4转向)锁止功能，因此，处于III档工作模式时，单向离合器18不再对I档内齿圈15具有制动作用，处于I档退出模式。III档执行器58保持初始状态，即III档换档盘28与III档内摩擦块64和III档外摩擦块65保持一定间隙，III档内齿圈26处于自由释放状态，双行星星型机构不起动力传动作用，处于III档退出模式。行星变速器将以IV档速比由转臂10输出动力；转臂10通过安装在其上的第一输出齿轮31通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮32，第二输出齿轮32将动力传递给共同安装在中间轴29上的第三输出齿轮33，第三输出齿轮33通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮34，第四输出齿轮34将动力传递给固定安装的差速器35，差速器35将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴37和右输出半轴36驱动车辆前进。定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入行星轮7的齿数Z1、II档内齿圈11的齿数Z2、第一太阳轮4的齿数Z3、第一行星轮14的齿数Z4，第二行星轮23的齿数Z5，第二太阳轮19的齿数Z6，I档内齿圈15的齿数Z7，III档内齿圈26的齿数Z8，第一输出齿轮31的齿数Z9，第二输出齿轮32的齿数Z10、第三输出齿轮33的齿数Z11、第四输出齿轮34的齿数Z12，则总成按速比为(1+Z4*Z6/Z3*Z5)*Z10*Z12/Z9*Z11完成IV档工作模式。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，包括电机、输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘、I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构、输出过渡齿轮组、差速器、箱体；所述电机的输出轴分别与输入星型机构、中间星型机构连接；所述输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构均与转臂连接；所述输入星型机构还与II档换档盘连接；所述双行星星型机构还分别与III档换档盘、IV档换档盘连接；所述中间星型机构还分别与单向离合器、I档换档盘连接；所述单向离合器的外圈与箱体连接；在所述输入星型机构与中间星型机构之间的转臂外侧与输出过渡齿轮组连接；所述输出过渡齿轮组与差速器连接，所述I档换档盘还与I档换档机构配合连接；所述II档换档盘还与II档换档机构配合连接；所述III档换档盘还与III档换档机构配合连接；所述IV档换档盘还与IV档换档机构配合连接。

2.根据权利要求1所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述输入星型机构包括输入太阳轮、输入行星轮、行星轮轴、输入行星轮轴承、II档内齿圈，所述输入太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接，输入太阳轮与输入行星轮外啮合连接；所述输入行星轮通过输入行星轮轴承与行星轮轴连接；所述输入行星轮与II档内齿圈内啮合连接；所述II档内齿圈通过II档内齿圈连接轴与位于电机与箱体之间的II档换档盘连接；所述行星轮轴两端分别与转臂连接。

3.根据权利要求2所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述中间星型机构包括第一太阳轮、第一行星轮、行星轮轴、I档内齿圈，所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合连接；所述第一行星轮与I档内齿圈内啮合连接，第一行星轮通过花键副与行星轮轴连接；所述第一太阳轮通过花键副与电机的输出轴连接；所述I档内齿圈通过I档内齿圈连接轴与I档换档盘连接；所述I档内齿圈连接轴在箱体处还与单向离合器的内圈连接。

4.根据权利要求3所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述双行星星型机构包括第二太阳轮、中间行星轮、中间行星轮轴、中间行星轮轴承、行星轮轴、第二行星轮、III档内齿圈，所述第二太阳轮与中间行星轮外啮合连接；所述中间行星轮与第二行星轮外啮合连接；所述中间行星轮通过中间行星轮轴承与中间行星轮轴连接；所述第二行星轮通过花键副与行星轮轴连接；所述第二行星轮与III档内齿圈内啮合连接；所述中间行星轮轴与转臂连接。

5.根据权利要求4所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述III档内齿圈通过III档内齿圈连接轴与箱体外侧的III档换档盘连接；所述第二太阳轮通过第二太阳轮连接轴与电机外侧的IV档换档盘连接。

6.根据权利要求5所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述转臂的左端与II档内齿圈连接固定，转臂的右端与III档内齿圈连接固定；所述III档内齿圈安装在I档内齿圈内；所述电机、输入星型机构、中间星型机构、双行星星型机构、转臂、单向离合器、I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘均同轴心安装；所述电机的输出轴还安装连接有电机测速传感器。

7.根据权利要求1～6任一项所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述输出过渡齿轮组包括第一输出齿轮、第二输出齿轮、第三输出齿轮、第四输出齿轮、中间轴，所述第一输出齿轮与转臂固定连接、或第一输出齿轮与转臂一体成型形成；所述第一输出齿轮与第二输出齿轮外啮合连接；所述第二输出齿轮与第三输出齿轮均与中间轴连接；所述中间轴的两端分别通过轴承与箱体连接；所述第三输出齿轮与第四输出齿轮外啮合连接；所述第四输出齿轮与差速器连接；所述差速器的右输出端与右输出半轴连接，差速器的左输出端与左输出半轴连接。

8.根据权利要求7所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构的结构均相同，均包括执行器、储液器、换档主缸、高压换档液管、钳体保持架、换档活塞、内摩擦块、外摩擦块，所述换档主缸分别与执行器、储液器、高压换档液管连接；所述高压换档液管的另一端与换档活塞连接；所述换档活塞、外摩擦块均与钳体保持架连接；所述换档活塞与内摩擦块连接；所述内摩擦块、外摩擦块相对设置；且所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘其中任一项位于内摩擦块、外摩擦块中间并间隙配合连接。

9.根据权利要求8所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述I档换档机构、II档换档机构、III档换档机构、IV档换档机构其中任一项还包括低压报警器、测速传感器，所述低压报警器安装在换档主缸高压油液输出端；所述测速传感器安装在钳体保持架上。

10.根据权利要求9所述的同转臂干式四速纯电动动力系统，其特征在于，所述I档换档盘、II档换档盘、III档换档盘、IV档换档盘其中任一项的圆周上还加工有均匀分布的测速齿；在靠近所述转臂与输出过渡齿轮组配合连接的箱体上还安装有箱体输出测速传感器。