CN106314136B - 一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法，包括：壳体；电机，其设置在壳体内一侧，并包括驱动电机轴；两挡变速机构，其固定在壳体内并连接驱动电机轴，所述两挡变速机构对电机输出动力进行变速；差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。本发明的电驱动桥系统具有零件数量较少，结构紧凑，便于安装，并且传动过程中啮合的齿轮数较少，有效提高传动效率的优点。

Description

一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及驱动领域，具体涉及一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法。

背景技术

电动汽车是新型、节能、环保车辆，尤其是在当今空气污染严重的大环境下，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。电动汽车使用电动机取代了传统汽车的发动机，电动机可带载启动，并且通过合理的配置满足汽车使用要求，这是与发动机的很大区别。在电动车上使用多挡变速器已经不合适，但若取消变速传动装置，则难于兼顾汽车爬坡和高速行驶等要求，特别是中小型汽车，有必要针对电动机的工作特性重新设计电动汽车的动力系统。

目前的电动汽车用电驱动系统越来越受到人们的青睐，与传统的驱动系统相比，电动汽车用电驱动系统有着很大的优点，尤其体现在对环境保护方面。现有电动车两挡变速器的布置形式多采用平行轴式和行星排式，采用平行轴式布置形式的两挡变速器，多通过同步器或离合器来实现挡位的切换，若采用同步器等实现挡位的切换具有如下缺点，就需要单独安装换挡执行机构，使驱动系统体积增大，不便于整车的布置，且换挡过程中存在动力中断的情况；对于采用行星排式布置形式的两挡变速器，多是通过离合器或者制动器组合来实现挡位的切换，但具有如下缺点：换挡执行元件较分散，变速器和差速器的尺寸大，导致驱动系统不够紧凑，而且存在输出动力的转速无法匹配的情况。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电驱动桥系统，将电机输出通过两挡变速机构传输至差速器，差速器通过两输出轴进行输出，壳体将电机、两挡变速机构和差速器集成为一体式结构，结构紧凑并提高传动效率。

本发明还有一个目的是提供一种两挡变速机构，行星排、离合器和制动器进行合理匹配实现两挡变速控制，行星排配合离合器和制动器对输出轴进行增速，从而达到两挡变速的目的。

本发明还有一个目的是提供一种减速器机构，包括一级主减速器和两个副减速器，一级主减速器对驱动电机轴进行减速，两个副减速器分别对第一输出轴和第二输出轴进行减速控制，从而实现转速匹配和转矩传递。

本发明还有一个目的是提供一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法，通过精确控制离合器、制动器和驱动电机，实现快速升挡过程。

本发明还有一个目的是提供一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，电驱动桥系统通过精确控制油门踏板、驱动电机、制动器和离合器，实现快速降挡过程。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，包括：

壳体；

电机，其设置在壳体内一侧，并包括驱动电机轴；

两挡变速机构，其固定在壳体内并连接驱动电机轴，所述两挡变速机构对电机输出动力进行变速；

差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。

优选的是，所述两挡变速机构包括：

行星排，其行星排内齿圈固定连接驱动电机轴，其行星排行星架一端固定连接差速器壳体；

离合器，其设置在行星排内齿圈和行星排行星架之间，选择性的使所述行星排内齿圈和行星排行星架结合或分离；

制动器，其设置在所述壳体和行星排太阳轮之间，选择性的使所述壳体和行星排太阳轮之间进行结合和分离；当制动器分离，行星排太阳轮转动；当制动器结合，所述壳体和行星排太阳轮结合；

一挡时，制动器结合、离合器分离；二挡时，制动器分离、离合器结合。

优选的是，所述差速器包括：

差速器壳，其与行星排行星架连接，用于将行星排行星架的动力传输至差速器内；

差速器行星齿轮轴，其与所述差速器壳连接，所述差速器行星齿轮轴用于带动差速器行星齿轮进行公转和自转；

第一差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第一输出轴，所述第一差速器锥齿轮用于带动第一输出轴转动；

第二差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第二输出轴，所述第二差速器锥齿轮用于带动第二输出轴转动；

当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转，第一输出轴和第二输出轴进行等速输出；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转和自转，第二输出轴和第二输出轴进行差速输出。

优选的是，还包括一级减速器：

所述驱动电机轴固定连接一级减速器主动齿轮轴，一级减速器主动齿轮与一级减速器从动齿轮啮合，一级减速器从动齿轮轴与行星排内齿圈固定连接。

优选的是，还包括：柔性盘，其一端连接驱动电机轴，另一端连接一级减速器主动齿轮轴。

优选的是，还包括第一副减速器和第二副减速器：

第一副减速器主动齿轮轴固定连接所述第一输出轴，第一副减速器主动齿轮与第一副减速器从动齿轮啮合，第一副减速器从动齿轮轴伸出所述壳体；

第二副减速器主动齿轮轴固定连接所述第二输出轴，第二副减速器主动齿轮与第二副减速器从动齿轮啮合，第二副减速器从动齿轮轴伸出所述壳体。

本发明的目的还可通过一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法来实现，升挡过程包括：

制动器压力以第一预设变化率下降，离合器压力以第二预设变化率上升；

当驱动电机轴的转速下降时，分离制动器，行星排太阳轮转动，离合器的滑差转速下降，同时电机转矩减小了第一转矩预设值；

当离合器滑差转速下降至第一离合滑差转速预设值，降低离合器滑差转速的变化率；

当离合器滑差转速小于第一离合结合阈值，电机转矩增加了第一转矩预设值。

本发明的目的还可通过一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法来实现，包括：

当油门踏板开度不小于第一开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度小于第一开度预设值，判断驱动电机转矩是否小于第二转矩预设值；

当驱动电机转矩不小于第二转矩预设值，执行第一降挡过程；当驱动电机转矩小于第二转矩预设值，判断油门踏板开度变化率是否小于第二开度预设值；

当油门踏板开度变化率不小于第二开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度变化率小于第二开度预设值，执行第二降挡过程。

优选的是，第二降挡过程包括：

离合器压力以第三预设变化率下降，制动压力以第四预设变化率上升；

当驱动电机轴转速上升时，分离离合器，制动器滑差转速下降，同时电机转矩增加了第三转矩预设值；

当制动器滑差转速降至第一制动滑差转速预设值，制动器滑差转速的变化率减小；

当制动器滑差转速小于第一制动结合阈值，电机转矩减少了第三转矩预设值。

优选的是，第一降挡过程包括：

减小离合器压力，增大驱动电机轴转速，同时驱动电机转矩增加了第三转矩预设值；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第一电机轴转速预设值，继续减小离合器压力，降低驱动电机轴转速的变化率；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第二电机轴转速预设值时，制动器压力以第五预设变化率上升，离合器压力以第六预设变化率下降；

当离合器分离，同时制动器滑差转速小于第二制动结合阈值，驱动电机转矩减小了第三转矩预设值。

本发明至少包括以下有益效果：1、电驱动系统由驱动电机，一个单行星轮行星排、离合器、制动器、减速器和差速器组成，零件数量较少，结构紧凑，便于安装，并且传动过程中啮合的齿轮数较少，有效提高传动效率。2、采用永磁同步驱动电机、两挡变速器集和差速器成为一体，减少原材料的使用量，有效降低电驱动系统的成本，也降低了对电机的性能要求，减少了控制系统的复杂程度，提高了电机运行效率，增加了电动车的续驶里程。3、驱动电机可以实现反转，所以通过电机反转来实现倒挡，取消了倒挡的换挡执行机构，结构更加紧凑，且倒挡控制简单，易实现。4、驱动电机存在电动机和发电机两种工作模式，当整车处于制动工况时，驱动电机转换为发电机模式，起到制动能量回收，提高整车能量的利用率，达到节约能源的效果。5、利用减速器机构对驱动电机轴、第一输出轴和第二输出轴的输出动力进行减速，实现匹配转速和传递转矩的优点。6、电驱动桥系统的升挡控制方法可以实现快速升挡过程和快速降挡过程。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明的基于两挡变速器的电驱动桥系统的一种实现结构示意图。

图2是本发明的电驱动桥系统的升挡控制策略流程图。

图3是本发明的电驱动桥系统的降挡控制策略流程图。

图4是本发明的电驱动桥系统的Power-off降挡控制策略流程图。

图5是本发明的电驱动桥系统的Power-on降挡控制策略流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示的基于两挡变速器的电驱动桥系统包括：壳体100、电机200、两挡变速机构、差速器。电机200、两挡变速机构和差速器合理且结构紧凑的布设在所述壳体100内，电机200的输出动力经两挡变速机构进行动力变速后传输至差速器，所述两挡变速机构实现一挡、二挡、倒挡和空挡变速，所述差速器将动力实现两轴输出并实现差速效果。

壳体100包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室之间设置内壁，所述第一腔室内布设电机200，第二腔室内布设两挡变速机构和差速器，其中，所述电机200的驱动电机轴230穿过内壁进入第二腔室并连接两挡变速机构；其中，壳体100上开设通孔，所述差速器的两输出轴穿过通孔伸出至壳体100外部，实现两轴输出。

电机200包括：驱动电机定子210、驱动电机转子220和驱动电机轴230，其中，驱动电机定子210通过过盈配合与壳体100的第一腔室连接，驱动电机转子220通过过盈配合与驱动电机轴230一端连接，驱动电机轴230为空心轴，其输出端穿过壳体100的内壁进入第二腔室。

两挡变速机构包括：行星排太阳轮310、行星排行星齿轮320、行星排内齿圈330、行星排行星架340、制动器350、离合器360，所述两挡变速机构用于对电机200输出动力进行变速，即实现一挡、二挡、倒挡和空挡变速。所述驱动电机轴230固定连接行星排内齿圈330，驱动电机轴230带动行星排内齿圈330转动，将电机200的动力传输至两挡变速机构；行星排内齿圈330与行星排行星齿轮320啮合，从而带动行星排行星齿轮320转动，行星排行星齿轮320将动力传递至与其啮合的行星排太阳轮310，同时，行星排行星齿轮320也将动力传递至与其固定连接的行星排行星架340。

制动器350包括制动器盘和制动毂，如图1所示，制动器350的制动器盘与壳体100连接，制动毂选择性连接行星排太阳轮310；当制动器350分离时，其制动器盘和制动毂分离，行星排太阳轮310能够转动；当制动器350结合时，制动器盘和制动毂结合，行星排太阳轮310通过制动器350与壳体100连接，即行星排太阳轮310制动。

离合器360包括离合器盘和从动盘，所述离合器盘与行星排内齿圈330连接，从动盘和行星排行星架340连接。离合器360处于常开状态，离合器盘和从动盘分离，行星排内齿圈330和行星排行星架340分离；当离合器360结合，即离合器盘和从动盘结合，行星排内齿圈330和行星排行星架340结合，即同步运动。

一挡时，制动器350结合、离合器360分离，即行星排太阳轮310制动、行星排内齿圈330和行星排行星架340分离；二挡时，制动器350分离、离合器360结合，即行星排太阳轮310能够转动、行星排内齿圈330和行星排行星架340结合；

差速器包括差速器壳体410、2个差速器行星齿轮轴420、2个差速器行星锥齿轮430、第一差速器锥齿轮440、第二差速器锥齿轮450、第一输出轴460、第二输出轴470，差速器壳体410内侧面布设锥形齿圈，行星排行星架340与锥形齿圈啮合，带动差速器壳体410转动；差速器壳体410两端面上对称开设中心通孔，所述中心通孔用于穿过第一输出轴460和第二输出轴470，差速器壳体410相对于锥形齿圈的内圈上、下面对称固定2个支撑架，支撑架上开设通孔，一个差速器行星齿轮轴420上端通过通孔与一个支撑架旋转连接，下端与一个差速器行星锥齿轮430固定连接，使差速器壳体410通过支撑架带动差速器行星锥齿轮430和差速器行星齿轮轴420进行公转，并且差速器行星齿轮轴420能够带动第一差速器锥齿轮440进行自转；同时，另一支撑架与另一个差速器行星齿轮轴420上端旋转连接，差速器行星齿轮轴420的下端与另一个差速器行星锥齿轮430固定连接，使差速器壳体410通过支撑架带动差速器行星锥齿轮430和差速器行星齿轮轴420进行公转，并且差速器行星齿轮轴420能够带动差速器行星锥齿轮430进行自转。其中，2个差速器行星锥齿轮430对称设置并且齿轮端指向差速器壳体410的中心通孔，第一输出轴460的一端与第一差速器锥齿轮440连接，另一端通过差速器壳体410的中心通孔穿出至外部，第二输出轴470的一端与第二差速器锥齿轮450连接，另一端通过差速器壳体410的中心通孔穿出至外部，其中，第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450同时与2个差速器行星锥齿轮430啮合；当动力从差速器壳体410穿入，其带动差速器行星齿轮轴420同步转动，从而带动与差速器行星齿轮轴420连接的差速器行星锥齿轮430转动，差速器行星锥齿轮430带动与其啮合的第一差速器锥齿轮440、第二差速器锥齿轮450转动，使第一差速器锥齿轮440带动与其连接的第一输出轴460转动，使第二差速器锥齿轮450带动与其连接的第二输出轴470转动，从而实现差速器双轴等速输出；当车辆进行转弯时，第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450进行公转的同时进行自转，从而使第一输出轴460、第二输出轴470的输出速度不同，从而实现差速效果。

在另一实施例中，基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统还包括一级减速器，所述一级减速器设置在驱动电机轴230和两挡变速机构之间，用于对电机200输出动力进行减速后输出至两挡变速机构；一级减速器包括一级减速器主动齿轮511和一级减速器从动齿轮512，所述驱动电机轴230固定连接一级减速器主动齿轮511，一级减速器主动齿轮511和一级减速器从动齿轮512啮合，一级减速器从动齿轮512的轴与行星排内齿圈330固定连接。驱动电机轴230将动力传输至一级减速器主动齿轮511，通过与一级减速器主动齿轮511啮合的一级减速器从动齿轮512对动力减速后，进一步传输至行星排内齿圈330，即实现将电机200的动力减速传输至两挡变速机构。

在另一实施例中，基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统还包括第一副减速器，所述第一副减速器设置在所述壳体100和差速器之间，用于将差速器的第一输出轴460的动力进行减速后输出至壳体100外部。所述第一副减速器包括第一副减速器主动齿轮521、第一副减速器从动齿轮522、第一第一副减速器从动齿轮轴523，所述第一输出轴460固定连接第一副减速器主动齿轮521，第一副减速器主动齿轮521和第一副减速器从动齿轮522啮合，第一副减速器从动齿轮522与第一副减速器从动齿轮轴523固定连接，第一副减速器从动齿轮轴523通过壳体100的通孔伸出至壳体100的外部。第一输出轴460将动力传输至第一副减速器主动齿轮521，通过与第一副减速器主动齿轮521啮合的第一副减速器从动齿轮522对动力减速后，第一副减速器从动齿轮轴523将动力传输至壳体100外部，即实现将第一输出轴460的动力减速传输至壳体100的外部。

在另一实施例中，基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统还包括第二副减速器，所述第二副减速器设置在所述壳体100和差速器之间，用于将差速器的第二输出轴470的动力进行减速后输出至壳体100外部。所述第二副减速器包括第二副减速器主动齿轮531、第二副减速器从动齿轮532、第二副减速器从动齿轮轴533，所述第二输出轴470固定连接第二副减速器主动齿轮531，第二副减速器主动齿轮531和第二副减速器从动齿轮轴533啮合，第二副减速器从动齿轮轴533与第一副减速器从动齿轮轴523固定连接，第一副减速器从动齿轮轴523通过壳体100的通孔伸出至壳体100的外部。第二输出轴470将动力传输至第二副减速器主动齿轮531，通过与第二副减速器主动齿轮531啮合的第二副减速器从动齿轮轴533对动力减速后，第一副减速器从动齿轮轴523将动力传输至壳体100外部，即实现将第二输出轴470的动力减速传输至壳体100的外部。

在另一实施例中，基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统还包括柔性盘600，其一端连接驱动电机轴230，另一端连接一级减速器主动齿轮511，利于对驱动电机轴230和一级减速器主动齿轮511进行连接，使传动效果更好。

在另一实施例中，所述电机200包括电动机模式和发电机模式，驱动时，驱动电机处于电动机模式，在车制动时电机切换成发电机模式。

电驱动桥系统的挡位切换由两挡变速机构内的制动器350、离合器360的分离和结合来实现，电驱动桥系统的换挡执行元件按照表一进行。

表一电驱动桥系统的挡位切换表

其中，“○”表示分离，“●”表示结合,B表示制动器350，Cl表示离合器360(常开)。

当选择一挡时，电机200正转(实现整车前进的电机转动方向为正转方向)，制动器350结合、离合器360分离。行星排太阳轮310制动、行星排内齿圈330和行星排行星架340分离。电机200的动力通过驱动电机轴230传递到柔性盘600，再通过柔性盘600传递到一级减速器主动齿轮511，再经一级减速器从动齿轮512传递到行星排内齿圈330，然后经行星排行星齿轮320传递到行星排行星架340，最后经行星排行星架340传到差速器壳体410，转动的差速器壳体410带动与其连接的差速器锥齿轮轴420转动，通过滚针轴承安装在差速器锥齿轮轴420上的差速器行星锥齿轮430随差速器锥齿轮轴420公转，并且随第一输出轴460、第二输出轴470转速不同发生自转，起到差速效果，并且差速器行星锥齿轮430将动力传递到与其啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450上，第一差速器锥齿轮440带动第一输出轴460转动，第一输出轴460将动力传递到与其啮合的第一副减速器主动齿轮521，第一副减速器主动齿轮521传递的动力经第一副减速器从动齿轮522传到第一副减速器从动齿轮轴523，同理，第二差速器锥齿轮450带动第二输出轴470转动，第二输出轴470将动力传递到与其啮合的第二副减速器主动齿轮531，第二副减速器主动齿轮531传递的动力经第二副减速器从动齿轮532传到第二副减速器从动齿轮轴533，实现动力的传递。

选择二挡时，制动器350分离、离合器360结合，即行星排太阳轮310能够转动、行星排内齿圈330和行星排行星架340结合。电机200的动力通过驱动电机轴230传递到柔性盘600，再通过柔性盘600传递到一级减速器主动齿轮511，再经一级减速器从动齿轮512传递到行星排内齿圈330，然后经行星排行星齿轮320传递到行星排行星架340，最后经行星排行星架340传到差速器壳体410，转动的差速器壳体410带动与其连接的差速器锥齿轮轴420转动，通过滚针轴承安装在差速器锥齿轮轴420上的差速器行星锥齿轮430随差速器锥齿轮轴420公转，并且随第一输出轴460、第二输出轴470转速不同发生自转，起到差速效果，并且差速器行星锥齿轮430将动力传递到与其啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450上，第一差速器锥齿轮440带动第一输出轴460转动，第一输出轴460将动力传递到与其啮合的第一副减速器主动齿轮521，第一副减速器主动齿轮521传递的动力经第一副减速器从动齿轮522传到第一副减速器从动齿轮轴523，同理，第二差速器锥齿轮450带动第二输出轴470转动，第二输出轴470将动力传递到与其啮合的第二副减速器主动齿轮531，第二副减速器主动齿轮531传递的动力经第二副减速器从动齿轮532传到第二副减速器从动齿轮轴533，实现动力的传递。

一挡升二挡时，通过换挡控制单元实现制动器350由结合切换到分离状态，离合器360(常开)由分离状态切换到结合状态。电机200的动力通过驱动电机轴230传递到柔性盘600，再通过柔性盘600传递到一级减速器主动齿轮511，再经一级减速器从动齿轮512传递到行星排内齿圈330，然后经行星排行星齿轮320传递到行星排行星架340，最后经行星排行星架340传到差速器壳体410，转动的差速器壳体410带动与其连接的差速器锥齿轮轴420转动，通过滚针轴承安装在差速器锥齿轮轴420上的差速器行星锥齿轮430随差速器锥齿轮轴420公转，并且随第一输出轴460、第二输出轴470转速不同发生自转，起到差速效果，并且差速器行星锥齿轮430将动力传递到与其啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450上，第一差速器锥齿轮440带动第一输出轴460转动，第一输出轴460将动力传递到与其啮合的第一副减速器主动齿轮521，第一副减速器主动齿轮521传递的动力经第一副减速器从动齿轮522传到第一副减速器从动齿轮轴523，同理，第二差速器锥齿轮450带动第二输出轴470转动，第二输出轴470将动力传递到与其啮合的第二副减速器主动齿轮531，第二副减速器主动齿轮531传递的动力经第二副减速器从动齿轮532传到第二副减速器从动齿轮轴533，实现动力的传递。

二挡降一挡过程，通过换挡控制单元实现制动器350由不工作状态切换到工作状态，离合器360(常开)由工作状态切换到不工作状态。电机200的动力通过驱动电机轴230传递到行星排太阳轮310，再经第二行星排行星齿轮332传递到第二行星排行星架333，由于第二行星排行星架333与差速器壳410连接，差速器壳410随第二行星排行星架333转动，转动的差速器壳410带动与其连接的差速器行星齿轮轴420转动，差速器行星齿轮轴420带动差速器行星锥齿轮430旋转，差速器行星锥齿轮430带动与之啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450旋转，并且随第一输出轴460、第二输出轴470转速不同发生自转，起到差速效果，第一差速器锥齿轮440的动力从第一输出轴460输出，第二差速器锥齿轮450的动力从第二输出轴470输出，实现动力的传递。

倒挡时，电机200反转(与正转方向相反)，制动器350结合、离合器360分离。行星排太阳轮310制动、行星排内齿圈330和行星排行星架340分离。电机200的动力通过驱动电机轴230传递到柔性盘600，再通过柔性盘600传递到一级减速器主动齿轮511，再经一级减速器从动齿轮512传递到行星排内齿圈330，然后经行星排行星齿轮320传递到行星排行星架340，最后经行星排行星架340传到差速器壳体410，转动的差速器壳体410带动与其连接的差速器锥齿轮轴420转动，通过滚针轴承安装在差速器锥齿轮轴420上的差速器行星锥齿轮430随差速器锥齿轮轴420公转，并且随第一输出轴460、第二输出轴470转速不同发生自转，起到差速效果，并且差速器行星锥齿轮430将动力传递到与其啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450上，第一差速器锥齿轮440带动第一输出轴460转动，第一输出轴460将动力传递到与其啮合的第一副减速器主动齿轮521，第一副减速器主动齿轮521传递的动力经第一副减速器从动齿轮522传到第一副减速器从动齿轮轴523，同理，第二差速器锥齿轮450带动第二输出轴470转动，第二输出轴470将动力传递到与其啮合的第二副减速器主动齿轮531，第二副减速器主动齿轮531传递的动力经第二副减速器从动齿轮532传到第二副减速器从动齿轮轴533，实现动力的传递，使整车倒向行驶。

空挡时，制动器350分离，离合器360(常开)分离，使得驱动电机轴230与第一输出轴460和第二输出轴470处于分离状态，切断了动力的传递。

当整车以一挡行驶需制动时，电机200由电动机模式切换到发电机模式，对传动系统起到拖动作用，将整车的行驶动能转换为电能。

当整车以二挡行驶需制动时，电机200由电动机模式切换到发电机模式，制动器350工作，离合器360(常开)工作，对传动系统起到拖动作用，提高制动能量的回收效率。

本发明还提供一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法，升挡过程包括：

如图2所示，一挡升二挡的过程分为五个阶段：预充油阶段、制动器B和离合器C1转矩交换阶段、滑差转速控制阶段、滑差转速斜率控制阶段和离合器C1同步阶段。

预充油阶段：对离合器C1进行预充油控制，同时减小制动器B的控制压力，使制动器B进入微滑摩状态。当离合器充油完成，则进入制动器B和离合器C1转矩交换阶段。

转矩交换阶段：控制制动器B的压力以第一预设变化率0.8～1.2bar/s下降，离合器C1的压力以第二预设变化率0.8～1.2bar/s上升，即进行制动器B和离合器C1的转矩交换。在转矩交换阶段，通过驱动电机轴的转速传感器判断转速是否下降，当转速传感器检测到驱动电机轴的转速下降时，迅速分离制动器B进入滑差转速控制阶段，当分离制动器时，行星排太阳轮转动。

滑差转速控制阶段：在此阶段通过控制离合器C1的压力使滑差转速较快地下降，同时通过CAN通信向驱动电机发送转矩降低的请求，将驱动电机转矩减小了第一转矩预设值，当滑差转速下降到第一离合滑差转速预设值50rpm以内后，则进入滑差转速变化率控制阶段。

其中，第一转矩预设值＝换挡前的转矩×(一挡速比-二挡速比)；

其中，滑差转速＝驱动电机轴转速－输出轴转速×二挡速比；

滑差转速变化率控制阶段：在此阶段控制离合器C1的压力使滑差转速的变化率快速下降，直到C1离合器主从动端的转速同步，即滑差转速接近第一离合结合阈值10rpm以内，此时进入离合器C1转矩交换阶段。

离合器C1同步阶段：离合器主从动端转速同步时，将驱动电机转矩迅速恢复到换挡前的转矩，并将离合器C1完全结合。

如图3所示，两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法包括：

步骤一：判断油门踏板开度是否小于第一开度预设值30％，当油门踏板开度小于第一开度预设值则进入下一步；当油门踏板开度不小于第一开度预设值则进入第一降挡过程(Power-on降挡过程)；

步骤二：判断驱动电机转矩是否小于第二转矩预设值100Nm，当驱动电机转矩小于第二转矩预设值则进入下一步；当驱动电机转矩不小于第二转矩预设值则进入第一降挡过程(Power-on降挡过程)；

步骤三：判断油门踏板开度变化率是否小于第二开度预设值；当油门踏板开度变化率小于第二开度预设值，则进入第二降挡过程(Power-off降挡过程)；当油门踏板开度变化率不小于第二开度预设值，则进入第一降挡过程(Power-on降挡过程)。

其中，油门踏板开度变化率＝当前采样时间油门开度-上一采样时间油门开度；第二开度预设值为15％。

第二降挡过程包括(Power-off的降挡过程)：

如图4所示分为五个阶段：预充油阶段、制动器B和离合器C1转矩交换阶段、滑差转速控制阶段、滑差转速斜率控制阶段和制动器B同步阶段。

预充油阶段：对制动器B进行预充油控制，同时减小离合器C1的控制压力，使离合器C1进入微滑摩状态。当制动器充油完成进入下一步

制动器B和离合器C1转矩交换阶段：控制离合器C1的压力以第三预设变化率0.8-1.2bar/s下降，制动器B的压力以第四预设变化率0.8-1.2bar/s上升，即进行制动器B和离合器C1的转矩交换。在此阶段，通过驱动电机轴的转速传感器判断转速是否上升。当转速传感器检测到驱动电机轴的转速上升时，迅速分离制动器C1并进入滑差转速控制阶段。

滑差转速控制阶段：通过控制制动器B的压力使滑差转速较快地下降，同时通过CAN通信向驱动电机发送转矩降低的请求，将驱动电机转矩增加了一个第三转矩预设值。当滑差转速下降到第一制动滑差转速预设值50rpm后，进入滑差转速变化率控制阶段。

其中，第三转矩预设值＝换挡前的转矩×(一挡速比-二挡速比)；

滑差转速变化率控制阶段：控制制动器B的压力使滑差转速的变化率快速下降，直到制动器B主从动端的转速同步，即滑差转速接近第一制动结合阈值10rpm，进入制动器B同步阶段。

制动器B同步阶段：将驱动电机转矩迅速恢复到换挡前的转矩，并将制动器B完全结合。

第一降挡过程包括(Power-on的降挡过程)：

如图5所示，分为五个阶段，制动器B预充油阶段、驱动电机轴转速快速上升阶段、驱动电机轴转速变化率快速下降阶段、制动器B和离合器C1转矩交换阶段和制动器B同步阶段。

制动器B预充油阶段：对制动器B进行预充油控制，同时减小离合器C1的控制压力，使离合器C1进入微滑摩状态。当制动器充油完成进入驱动电机轴转速快速上升阶段；

驱动电机轴转速快速上升阶段：通过减小离合器C1的控制压力，减小驱动电机的载荷，使驱动电机轴的转速迅速增加，同时通过CAN通信向驱动电机发送转矩增加的请求，将驱动电机转矩增加了第三转矩预设值。当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第一电机轴转速预设值后，则进入驱动电机轴转速变化率快速下降阶段，其中第一电机轴转速预设值等于50rpm。

驱动电机轴转速变化率快速下降阶段：控制离合器C1的压力继续减小，使驱动电机轴转速的变化率快速下降。当驱驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第二电机轴转速预设值时，进入制动器B和离合器C1转矩交换阶段，其中第二电机轴转速预设值等于10rpm。

制动器B和离合器C1转矩交换阶段：控制制动器B的压力以第五预设变化率上升，离合器C1的压力以第六预设变化率下降，即进行制动器B和离合器C1的转矩交换；其中，第五预设变化率在0.8-1.2bar/s之间，第六预设变化率在0.8-1.2bar/s之间。当离合器C1分离时，进入制动器B同步阶段。

制动器B同步阶段：当制动器滑差转速小于第二制动结合阈值，将驱动电机转矩迅速恢复到换挡前的转矩，并将制动器B完全结合；其中第二制动结合阈值为10rpm。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，包括：

壳体，包括第一腔室和第二腔室；所述第一腔室内布设电机，所述第二腔室内布设两挡变速机构和差速器；

所述电机，其设置在壳体内一侧，并包括驱动电机轴；

所述两挡变速机构，其连接驱动电机轴并固定在壳体内中部，所述两挡变速机构对电机输出动力进行变速；

所述差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出；

所述差速器包括：

差速器壳，其与行星排行星架连接，用于将行星排行星架的动力传输至差速器内；

差速器行星齿轮轴，其与所述差速器壳连接，所述差速器行星齿轮轴用于带动差速器行星齿轮进行公转和自转；

第一差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第一输出轴，所述第一差速器锥齿轮用于带动第一输出轴转动；

第二差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第二输出轴，所述第二差速器锥齿轮用于带动第二输出轴转动；

当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转，第一输出轴和第二输出轴进行等速输出；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转和自转，第一输出轴和第二输出轴进行差速输出。

2.如权利要求1所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述两挡变速机构包括：

行星排，其行星排内齿圈连接驱动电机轴，其行星排行星架一端固定连接差速器壳体；

离合器，其设置在行星排内齿圈和行星排行星架之间，选择性的使所述行星排内齿圈和行星排行星架结合或分离；

制动器，其设置在所述壳体和行星排太阳轮之间，选择性的使所述壳体和行星排太阳轮之间进行结合和分离；当制动器分离，行星排太阳轮转动；当制动器结合，所述壳体和行星排太阳轮结合；

一挡时，制动器结合、离合器分离；二挡时，制动器分离、离合器结合。

3.如权利要求2所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，还包括一级减速器：

所述驱动电机轴固定连接一级减速器主动齿轮轴，一级减速器主动齿轮与一级减速器从动齿轮啮合，一级减速器从动齿轮轴与行星排内齿圈固定连接。

4.如权利要求3所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，还包括：

柔性盘，其一端连接驱动电机轴，另一端连接一级减速器主动齿轮轴。

5.如权利要求4所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，还包括第一副减速器和第二副减速器：

第一副减速器主动齿轮轴固定连接所述第一输出轴，第一副减速器主动齿轮与第一副减速器从动齿轮啮合，第一副减速器从动齿轮轴伸出所述壳体；

第二副减速器主动齿轮轴固定连接所述第二输出轴，第二副减速器主动齿轮与第二副减速器从动齿轮啮合，第二副减速器从动齿轮轴伸出所述壳体。

6.一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法，使用如权利要求1-5所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，

制动器压力以第一预设变化率下降，离合器压力以第二预设变化率上升；

当驱动电机轴的转速下降时，分离制动器，行星排太阳轮转动，离合器的滑差转速下降，同时电机转矩减小了第一转矩预设值；

当离合器滑差转速下降至第一离合滑差转速预设值，降低离合器滑差转速的变化率；

当离合器滑差转速小于第一离合结合阈值，电机转矩增加了第一转矩预设值。

7.一种基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，使用如权利要求1-5所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，

当油门踏板开度不小于第一开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度小于第一开度预设值，判断驱动电机转矩是否小于第二转矩预设值；

当驱动电机转矩不小于第二转矩预设值，执行第一降挡过程；当驱动电机转矩小于第二转矩预设值，判断油门踏板开度变化率是否小于第二开度预设值；

当油门踏板开度变化率不小于第二开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度变化率小于第二开度预设值，执行第二降挡过程。

8.如权利要求7所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，其特征在于，第二降挡过程包括：

离合器压力以第三预设变化率下降，制动压力以第四预设变化率上升；

当驱动电机轴转速上升时，分离离合器，制动器滑差转速下降，同时电机转矩增加了第三转矩预设值；

当制动器滑差转速降至第一制动滑差转速预设值，制动器滑差转速的变化率减小；

当制动器滑差转速小于第一制动结合阈值，电机转矩减少了第三转矩预设值。

9.如权利要求8所述的基于单行星排两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，其特征在于，第一降挡过程包括：

减小离合器压力，增大驱动电机轴转速，同时驱动电机转矩增加了第三转矩预设值；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第一电机轴转速预设值，继续减小离合器压力，降低驱动电机轴转速的变化率；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第二电机轴转速预设值时，制动器压力以第五预设变化率上升，离合器压力以第六预设变化率下降；

当离合器分离，同时制动器滑差转速小于第二制动结合阈值，驱动电机转矩减小了第三转矩预设值。