CN108189665A - 一种电动汽车驱动系统构型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车驱动系统构型，包括驱动电机、变速车桥，所述的变速车桥中包括主减速器和差速器，所述的主减速器为多速比主减速器。所述的多速比主减速器具有两种或两种以上速比。本发明所涉及的一种电动汽车驱动系统构型，与固定速比的直驱式驱动系统相比具有更强动力，爬坡能力强劲，加速性能强，轻松适应山区、立交桥、大坡度等各种路况，地域适用广泛。采用多速比主减速器，使驱动电机长期工作于高效率区域，有效降低整车能耗，同等条件下增加车辆续航里程10%~15%。与变速箱式驱动系统相比，不需要变速箱，结构简单，成本低，可靠性好，车辆总体重量较小总体尺寸较小，方便车辆整体布置。

Description

一种电动汽车驱动系统构型

技术领域

本发明涉及电动汽车动力系统技术领域，尤其是一种电动汽车驱动系统构型。

背景技术

现有的电动汽车驱动系统包括直驱式与变速箱式两种类型。参见图1，直驱式以驱动电机直接带动车桥中的主减速器，然后经过差速器将动力传递给车轮，直驱式驱动系统从驱动电机到车轮的速比是固定不变的。参见图2，变速箱式以驱动电机带动变速箱输入轴，变速箱输出轴带动车桥中的主减速器，然后经过差速器将动力传递给车轮，变速箱式驱动系统从驱动电机到车轮的速比是可以变化的。

直驱式驱动系统结构简单，成本低，可靠性好。但是由于直驱式驱动系统速比不可调节，采用直驱式驱动系统的电动汽车存在着低速时车辆爬坡能力不足，高速时驱动电机转速过高而导致电机效率低与噪声大等问题，车辆的动力性与经济性无法兼顾。

变速箱式驱动系统由于速比可以调节，采用变速箱式驱动系统的电动汽车动力性与经济性较好。但是变速箱的存在大幅提高了电动汽车的成本并且增加了驱动系统的复杂度与重量。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车驱动系统构型，融合直驱式驱动系统与变速箱式驱动系统两者的优点，并克服两者的缺点。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：

本发明所涉及的一种电动汽车驱动系统构型，包括驱动电机、变速车桥，所述的变速车桥中包括主减速器和差速器，所述的主减速器为多速比主减速器。

作为上述方案的进一步说明，所述的多速比主减速器具有两种或两种以上速比。

作为上述方案的进一步说明，所述的多速比主减速器包括壳体、输入轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、接合套、第一齿圈、短齿接合圈、行星架、行星齿轮、长齿接合圈、第二齿圈、拔叉、控制器、第一输出轴、第二输出轴、离合器；

所述的接合套外套在第一输出轴上，其上固定设置有短齿接合圈和长齿接合圈；所述的第一齿圈与壳体相固定连接，可与短齿接合圈相接合或分离；所述的长齿接合圈可与行星齿轮相啮合；所述的离合器一侧与接合套相固定连接，另一侧通过行星架与差速器外壳相固定；所述的第二齿圈与一支撑架相固定，所述的支撑架与主动锥齿轮相固定连接；所述的控制器固定在壳体上，通过控制拔叉带动接合套沿第一输出轴轴向移动。

作为上述方案的进一步说明，所述的输入轴上安装有输入轴转速传感器，第一输出轴、第二输出轴上安装有输出轴转速传感器。

作为上述方案的进一步说明，所述的长齿接合圈齿长为短齿接合圈齿长的1.5-3倍。

本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种电动汽车驱动系统构型，与现在有的技术相比具有以下优点：

（1）提高动力性

与固定速比的直驱式驱动系统相比具有更强动力，爬坡能力强劲，加速性能强，动力因数相比增加50%，整车爬坡能力提高40%以上，轻松适应山区、立交桥、大坡度等各种路况，地域适用广泛。

（2）提高经济性

与固定速比的直驱式驱动系统相比更高效节能，采用多速比主减速器，使驱动电机长期工作于高效率区域，有效降低整车能耗，同等条件下增加车辆续航里程10%~15%，同时具备高性能和高经济性。

（3）降低成本

与变速箱式驱动系统相比，不需要变速箱，结构简单，成本低，可靠性好。

（4）减小车重

与变速箱式驱动系统相比，不需要变速箱，车辆总体重量较小.

（5）方便布置

与变速箱式驱动系统相比，不需要变速箱，总体尺寸较小，方便车辆整体布置。

附图说明

图1是现有直驱式驱动系统结构示意图；

图2是现有变速箱式驱动系统结构示意图；

图3是本发明所涉及的驱动系统结构示意图；

图4是两速比驱动系统结构示意图；

图5是现有的主减速器；

图6是多速比主减速器低速档工作状态结构示意图；

图7是多速比主减速器高速档工作状态结构示意图；

图8是三速比驱动系统结构示意图；

图9是四速比驱动系统结构示意图。

图中标记说明如下：1-壳体；2-输入轴；3-主动锥齿轮；4-从动锥齿轮；5-接合套；6-第一齿圈；7-短齿接合圈；8-行星架；9-行星齿轮；10-长齿接合圈；11-第二齿圈；12-拔叉；13-控制器；14-第一输出轴；15-第二输出轴；16-离合器；17-输出轴转速传感器；18-输入轴转速传感器；19-差速器；20-差速器外壳；21-支撑架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

本发明所涉及的一种电动汽车驱动系统构型，包括驱动电机、变速车桥，变速车桥中包括主减速器和差速器。主减速器为多速比主减速器。多速比主减速器具有至少两种速比。参见图3，本发明所涉及的驱动系统中没有变速箱，驱动电机直接带动车桥中的主减速器，然后经过差速器将动力传递给车轮。本方案中使用的主减速器不是普通的单一速比主减速器，而是具有变速功能的多速比主减速器，多速比主减速器与差速器一起集成在差速器壳体内。多速比主减速器的速比通过行星齿轮调节，可以实现多个不同的速比。

实施例一

结合图4、5、6、7，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的电动汽车驱动系统构型，包括驱动电机、变速车桥，变速车桥中包括主减速器和差速器。主减速器为多速比主减速器。参见图4，本实施例所涉及的多速比主减速器具有高速档和低速档两种速比。

参见图5，现有的主减速器包括壳体1、输入轴2、主动锥齿轮3、从动锥齿轮4、第一输出轴14和第二输出轴15，差速器外壳20与从动锥齿轮4可相固定连接，输入轴2通过主动锥齿轮3将动力传输至从动锥齿轮4，从动锥齿轮4带动减速器进行动力传递，直驱式驱动系统结构简单，成本低，可靠性好。但是由于直驱式驱动系统速比不可调节，采用直驱式驱动系统的电动汽车存在着低速时车辆爬坡能力不足，高速时驱动电机转速过高而导致电机效率低与噪声大等问题，车辆的动力性与经济性无法兼顾。

本实施例所涉及的多速比主减速器，包括壳体1、输入轴2、主动锥齿轮3、从动锥齿轮4、接合套5、第一齿圈6、短齿接合圈7、行星架8、行星齿轮9、长齿接合圈10、第二齿圈11、拔叉12、控制器13、第一输出轴14、第二输出轴15、离合器16。

主动锥齿轮3固定在输入轴2上，与从动锥齿轮4相啮合，将输入轴2上的动力传递至从动锥齿轮4。从动锥齿轮4呈内凹型，所形成的凹槽内部设置有差速器19。差速器19向第一输出轴14和第二输出轴15传递动力。

接合套5外套在第一输出轴14上。在进行动力输出时第一输出轴14可在接合套5内转动。接合套5上固定设置有短齿接合圈7和长齿接合圈10。长齿接合圈10的齿长为短齿接合圈7步长的1.5-3倍长度，优选为2倍。

第一齿圈6与壳体1相固定连接，可与短齿接合圈7相接合或分离，当第一齿圈6与短齿接合圈7相接合时，接合套5即与壳体1连接一体。长齿接合圈10可与行星齿轮9相啮合。离合器16一侧与接合套5相固定连接，另一侧通过行星架8与差速器外壳20相固定。第二齿圈11与一支撑架21相固定，支撑架21与主动锥齿轮3相固定连接。

控制器13固定在壳体1上，控制器13通过气压或电动操作可转到拔叉12，拔叉12的运动可带动接合套5沿第一输出轴14轴向移动，接合套5沿第一输出轴14移动，可带动短齿接合圈7与第一齿圈6的分离和接合，以及离合器16的分离和结合。

输入轴2上安装有输入轴转速传感器18；第一输出轴14、第二输出轴15上均安装有输出轴转速传感器17。输入轴转速传感器18用于检测输入轴2转速，输出轴转速传感器17用于检测第一输出轴14和第二输出轴15的转速，通过输入轴2的转速与输出轴的转速用于检测本发明所涉及的电控自动变速主减器与差速器19是否处于正常工作状态。

本发明涉及的电控自动变速主减速器包括两种工作状态，低速档和高速档。

（1）低速档

当车辆处于起步或低速行驶状态时，行驶条件要求有较大的牵引力，控制器13控制主减器用低速档传动。其工作过程如下：控制器13通过气压或电动操作系统转动拔叉12，将接合套5沿着第一输出轴14向右移动，使得离合器16处于分离状态。此时固定于接合套5上的短齿接合圈7与第一齿圈6相接合，可使得接合套5与壳体1相固定，接合套5处理于固定状态，也使得固定于其上的上齿接合圈也是处于固定状态，在本实施例中长齿接合圈10为行星机构的太阳轮。此时接合套5上的设置的长齿接合圈10与行星轮是处于啮合状，而太阳轮处于被固定的状态。输入轴2与主动锥齿轮3相固定，主动锥齿轮3的转动可带动从动锥齿轮4转动，第二齿圈11通过支撑架21与从动锥齿轮4相固定。此时，第二齿轮是主动件，与差速器外壳20连在一起的行星轮是作为从动件，行星齿轮9能够起到减速作用。行星轮可通过行星架8带动差速器外壳20转动，进行通过差速器19将动力输送至第一输出轴14和第二输出轴15。整个电控自动变速主减速器的主传动比为圆锥齿轮副的传动比与行星齿轮9机构传动比之乘积。

（2）高速档

当车辆处于中高速行驶状态时，行驶条件要求有较小的传动比，控制器13控制电控自动变速主减速器用高速档传动。此时，控制器13通过气压或电气操纵系统转动拔叉12，将接合套5沿着第一输出轴14向左移动，固定于接合套5上的短齿接合圈7与第一齿圈6相分离，离合器16处于结合状态。离合器16处于结合状态使得，接合套5与行星架8相固定结合，同时长齿接合圈10与行星齿轮9处于啮合状态，可使得行星齿轮9不能自转，则行星齿轮9不能起到减速作用。此时输入轴2通过主动锥齿轮3、从动锥齿轮4、支撑架21及第二齿圈11带动差速器外壳20转动。由于从动锥齿轮4与支撑架21相固定，且行星齿轮9不能自转，使得差速器外壳20与从动锥齿轮4的以相同的转速转动。可知，高速档时电控自动变速主减速器的传动比为从动锥齿轮4齿数与主动锥齿轮3齿数的之比。

实施例二

对于重量较大的电动汽车，比如5吨以上的电动汽车，使用两种速比的变速机构还不能满足电动汽车的动力性与经济性要求，这时候就需要使用三种速比或者三种以上速比的变速机构。使用本发明的多速电动汽车驱动系统如下图所示，系统使用多速主减速器实现多速车桥，从而实现无变速箱的多速驱动系统。多速比主减速器的速比通过行星齿轮调节，可以实现多个不同的速比。参见图8，本实施例中多速比主减速器具有三种速比。

实施例三

对于重量较大的电动汽车，比如5吨以上的电动汽车，使用两种速比的变速机构还不能满足电动汽车的动力性与经济性要求，这时候就需要使用三种速比或者三种以上速比的变速机构。使用本发明的多速电动汽车驱动系统如下图所示，系统使用多速主减速器实现多速车桥，从而实现无变速箱的多速驱动系统。多速比主减速器的速比通过行星齿轮调节，可以实现多个不同的速比。参见图9，本实施例中多速比主减速器具有四种速比。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电动汽车驱动系统构型，其特征在于，包括驱动电机、变速车桥，所述的变速车桥中包括主减速器和差速器，其特征在于，所述的主减速器为多速比主减速器。

2.如权利要求1所述的电动汽车驱动系统构型，其特征在于，所述的多速比主减速器具有两种或两种以上速比。

3.如权利要求1所述的电动汽车驱动系统构型，其特征在于，所述的多速比主减速器包括壳体、输入轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、接合套、第一齿圈、短齿接合圈、行星架、行星齿轮、长齿接合圈、第二齿圈、拔叉、控制器、第一输出轴、第二输出轴、离合器；

所述的接合套外套在第一输出轴上，其上固定设置有短齿接合圈和长齿接合圈；所述的第一齿圈与壳体相固定连接，可与短齿接合圈相接合或分离；所述的长齿接合圈可与行星齿轮相啮合；所述的离合器一侧与接合套相固定连接，另一侧通过行星架与差速器外壳相固定；所述的第二齿圈与一支撑架相固定，所述的支撑架与主动锥齿轮相固定连接；所述的控制器固定在壳体上，通过控制拔叉带动接合套沿第一输出轴轴向移动。

4.如权利要求3所述的电动汽车驱动系统构型，其特征在于，所述的输入轴上安装有输入轴转速传感器，第一输出轴、第二输出轴上安装有输出轴转速传感器。

5.如权利要求3所述的电控自动变速主减速器，其特征在于，所述的长齿接合圈齿长为短齿接合圈齿长的1.5-3倍。