CN110182047A - 一种电动汽车动力传动一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车动力传动一体化系统，包括驱动电机和变速器本体。所述变速器本体包括输入轴、输出轴、中间轴和倒挡轴，输入轴左端直接与驱动电机的电枢绕组固连，右端装设有单向离合器，单向离合器右侧设置有输入常啮合齿轮；输出轴左端通过轴承支撑在输入常啮合齿轮内孔内，输出轴上从左到右依次装有二档同步器、输出轴一档齿轮、一档倒档同步器、输出轴倒档齿轮；中间轴上从左到右依次固装有中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮；倒挡轴上固装有倒挡中间齿轮。本发明在驱动电机与变速器间设置有单向离合器，避免了无自动离合器式电动汽车动力传动系统的换挡困难，提升了换挡品质。

Description

一种电动汽车动力传动一体化系统

技术领域

本发明属于电动汽车动力传动技术领域，具体涉及一种电动汽车动力传动一体化系统。

背景技术

能源和环境问题是当今社会发展面临的两大主要问题，汽车作为目前能源需求和排放增长的主要贡献者之一，对其节能减排技术提出了更高的要求。电动汽车以节能环保的优点成为世界各国汽车产业的重要发展战略之一，其相关关键技术研究已成为当今研究热点。

电动汽车动力传动系统主要由驱动电机和变速器组成。作为电动汽车核心部件，其技术创新是我国汽车产业发展的关键之一，并直接影响到未来整车竞争格局。

驱动电机+单级减速器的动力传动系统是利用电机的调速特性进行车辆无级调速的一种典型的电动汽车动力传动技术方案，具有结构简单、易于控制的优点，但是存在车辆高速行驶时驱动电机工作效率下降、能量利用效率低、续驶里程短的问题。

目前，在纯电动汽车领域，一般通过装备多挡自动变速器来改善车辆的动力性和经济性。装备有多挡自动变速器的电动汽车动力传动系统不仅可以提高电机效率、延长续航里程，还可以降低对电机扭矩的需求，减少电机尺寸和重量，提高纯电动车辆动力性，特别是中、高速段的车辆动力性。

驱动电机输出轴和变速器输入轴一体化的驱动电机+两挡自动变速器结构方案，即无离合器式两挡电动汽车动力传动系统是目前的技术主流方案，但是由于驱动电机转子与变速器动力输入部分的刚性连接，导致转动惯量过大，存在换挡过程困难的问题。通过在驱动电机和变速器中间设置自动离合器可解决上述问题，但是加装自动离合器后的电动汽车动力传动系统结构复杂，零部件多，所需的安装空间较大，而且无法回避对自动离合器的控制难度大问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电动汽车动力传动一体化系统，通过该系统解决无自动离合器式电动汽车动力传动系统在换挡过程存在的换挡困难问题，提高车辆换挡品质。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动汽车动力传动一体化系统，包括驱动电机和变速器本体，所述变速器本体包括输入轴、输出轴、中间轴和倒挡轴，

输入轴左端直接与驱动电机的电枢绕组固连，右端装设有单向离合器，单向离合器的内圈通过花键与输入轴右端连接，单向离合器右侧设置有输入常啮合齿轮，输入常啮合齿轮与单向离合器的外圈固连；

输出轴左端通过轴承支撑在输入常啮合齿轮内孔内，输出轴上从左到右依次装有二档同步器、输出轴一档齿轮、一档倒档同步器、输出轴倒档齿轮，其中，输出轴一档齿轮、输出轴倒档齿轮通过轴承套装在输出轴上，二档同步器、一档倒档同步器通过花键与输出轴连接；

中间轴上从左到右依次固装有中间轴常啮合齿轮、中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮；

倒挡轴上固装有倒挡中间齿轮；

其中，输入常啮合齿轮和中间轴常啮合齿轮组成一对外啮合齿轮副，输出轴一档齿轮和中间轴一挡齿轮组成一对外啮合齿轮副，倒挡中间齿轮分别与输出轴倒档齿轮和中间轴倒挡齿轮组成一对外啮合齿轮副。

进一步，所述输入常啮合齿轮与单向离合器外圈为一体结构。

进一步，所述系统还包括变速器壳体，所述变速器本体设置于所述变速器壳体内，所述输出轴右端通过轴承支撑在变速器壳体上，所述中间轴通过两端轴承支撑在变速器壳体上，所述倒挡轴通过两端轴承支撑在变速器壳体上。

进一步，所述系统还包括电机外壳，所述驱动电机设置在电机外壳内。

进一步，所述电机外壳通过螺钉与变速器壳体连接装配；或者，所述电机外壳与变速器壳体为一体结构。

进一步，所述系统由系统控制单元控制，所述系统控制单元用于控制二档同步器与输入常啮合齿轮的啮合或脱离啮合、一档倒档同步器与输出轴一档齿轮和输出轴倒档齿轮的啮合或脱离啮合，以及控制驱动电机转速使单向离合器内外圈分离。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）本发明提出的电动汽车动力传动一体化系统具有2个前进档和1个倒档，通过速比的合理匹配和优化，既可有效满足车辆不同工况下的动力性需求，又可提高车辆能量利用效率和续驶里程，还能降低车辆对驱动电机和电池的要求；

2）本发明提出的电动汽车动力传动一体化系统在驱动电机与变速器间设置有单向离合器，在驱动电机转速低于单向离合器动力输出部分时，单向离合器动力输入、输出部分处于分离状态，实现动力切断，减小变速器动力输入部分转动惯量，避免换档困难，进而提升换挡品质；在驱动电机驱动车辆行驶时，单向离合器动力输入、输出部分处于接合状态，实现动力传递；

3）本发明提出的电动汽车动力传动一体化系统的单向离合器与输入常啮合齿轮为一体化结构，有利于节省安装空间，提高系统集成度；

4）本发明提出的电动汽车动力传动一体化系统可通过合理的控制方法实现对系统的协调一体化控制，进一步减少换挡动力中断时间，提高系统换挡品质。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电动汽车动力传动一体化系统结构原理图；

图2为本发明实施例的一种电动汽车动力传动一体化系统一档动力传递路线图；

图3为本发明实施例的一种电动汽车动力传动一体化系统二档动力传递路线图；

图4为本发明实施例的一种电动汽车动力传动一体化系统倒档动力传递路线图。

图中：1驱动电机、2单向离合器、3输入常啮合齿轮、4二档同步器、5 输出轴一档齿轮、6一档倒档同步器、7输出轴倒档齿轮、8输出轴、9中间轴倒档齿轮、10中间轴、11倒档轴、12倒档中间齿轮、13一档中间轴齿轮、14中间轴常啮合齿轮、15变速器壳体、16变速器本体、17输入轴、18电枢绕组、19电机外壳。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，是本发明实施例的一种电动汽车动力传动一体化系统。该系统包括驱动电机1、变速器本体16、电机外壳19和变速器壳体15。驱动电机1设置于电机外壳19内，变速器本体16设置于变速器壳体15内。

变速器本体16由单向离合器2、输入常啮合齿轮3、二档同步器4、输出轴一档齿轮5、一档倒档同步器6、输出轴倒档齿轮7、输出轴8、中间轴倒挡齿轮9、中间轴10、倒挡轴11、倒挡中间齿轮12、中间轴一挡齿轮13、中间轴常啮合齿轮14及输入轴17连接装配而成。

输入轴17与驱动电机1的电枢绕组18固连，同时也是驱动电机1的动力输出轴，其右端加工有外花键。

单向离合器2内圈加工有内花键，与输入轴17右端加工的外花键通过花键连接。

输入常啮合齿轮3与单向离合器2外圈固连，也可以形成为一体结构，输入常啮合齿轮3位于单向离合器2的右侧。

输出轴8上从左到右依次装有二档同步器4、输出轴一档齿轮5、一档倒档同步器6、输出轴倒档齿轮7。其中，输出轴一档齿轮5、输出轴倒档齿轮7通过轴承套装在输出轴8上，二档同步器4、一档倒档同步器6通过花键与输出轴8联接。输出轴8左端通过轴承支撑在输入常啮合齿轮3内孔内，右端通过轴承支撑在变速器壳体15上。

中间轴10上从左到右依次固装有中间轴常啮合齿轮14、中间轴一挡齿轮13、中间轴倒挡齿轮9。中间轴10通过两端轴承支撑在变速器壳体15上。

倒挡轴11通过两端轴承支撑在变速器壳体15上，倒挡轴11上固装有倒挡中间齿轮12。

输入常啮合齿轮3和中间轴常啮合齿轮14组成一对外啮合齿轮副；输出轴一档齿轮5和中间轴一挡齿轮13组成一对外啮合齿轮副；输出轴倒档齿轮7、中间轴倒挡齿轮9和倒挡中间齿轮12组成两对外啮合齿轮副。

在本发明实施例中，变速器壳体15通过螺钉与电机外壳19连接装配。在本发明其它实施例中，变速器壳体15与电机外壳19为一体结构。

下面参照图2至4，对本发明实施例的电动汽车动力传动一体化系统的动力传递路线和工作原理进行说明，具体如下：

①空档。变速器档位开关处于空档档位，松开电门踏板，驱动电机1不工作，无动力输出，同时各同步器不与任何档位齿轮啮合，处于空档位置。踩下电门踏板，驱动电机1动力由输入轴17经单向离合器2传递至输入常啮合齿轮3，再依次经过中间轴常啮合齿轮14、中间轴10，各同步器不与任何档位齿轮啮合，动力不能传递给输出轴8，处于空档位置。

当需要由空档变至前进档时，变速器档位开关由空档档位变至前进档档位，系统控制单元控制一档倒档同步器6与输出轴一档齿轮5啮合。

当需要由空档变至倒档时，变速器档位开关由空档档位变至倒档档位，系统控制单元控制一档倒档同步器6与输出轴倒档齿轮7啮合。

②一档。变速器档位开关处于前进档档位，踩下电门踏板，驱动电机1输出动力由输入轴17经单向离合器2传递至输入常啮合齿轮3，再依次经过中间轴常啮合齿轮14、中间轴10、中间轴一档齿轮13、输出轴一档齿轮5、一档倒档同步器6，由输出轴8输出。

当需要由一档升至二档时，系统控制单元控制驱动电机1转速使单向离合器2内外圈分离，摆脱驱动电机1的电枢绕组18部分转动惯量，同时控制一档倒档同步器6与输出轴一档齿轮5脱离啮合，二档同步器4与输入常啮合齿轮3啮合。

③二档。驱动电机1输出动力由单向离合器2传递至输入常啮合齿轮3，再经二档同步器4，由输出轴8输出。

当需要由二档降至一档时，控制驱动电机1转速使单向离合器2内外圈分离，摆脱驱动电机1的电枢绕组18部分转动惯量，同时控制二档同步器4与输入常啮合齿轮3脱离啮合，一档倒档同步器6与输出轴一档齿轮5啮合。

④倒挡。变速器档位开关处于倒档档位，踩下电门踏板，驱动电机1输出动力由单向离合器2传递至输入常啮合齿轮3，再依次经过中间轴常啮合齿轮14、中间轴10、中间轴倒挡齿轮9、倒挡中间齿轮12、输出轴倒档齿轮7、一档倒档同步器6，由输出轴8输出。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电动汽车动力传动一体化系统，其特征在于，包括驱动电机（1）和变速器本体（16），所述变速器本体（16）包括输入轴（17）、输出轴（8）、中间轴（10）和倒挡轴（11），

输入轴（17）左端直接与驱动电机（1）的电枢绕组（18）固连，右端装设有单向离合器（2），单向离合器（2）的内圈通过花键与输入轴（17）右端连接，单向离合器（2）右侧设置有输入常啮合齿轮（3），输入常啮合齿轮（3）与单向离合器（2）的外圈固连；

输出轴（8）左端通过轴承支撑在输入常啮合齿轮（3）内孔内，输出轴（8）上从左到右依次装有二档同步器（4）、输出轴一档齿轮（5）、一档倒档同步器（6）、输出轴倒档齿轮（7），其中，输出轴一档齿轮（5）、输出轴倒档齿轮（7）通过轴承套装在输出轴（8）上，二档同步器（4）、一档倒档同步器（6）通过花键与输出轴（8）连接；

中间轴（10）上从左到右依次固装有中间轴常啮合齿轮（14）、中间轴一挡齿轮（13）和中间轴倒挡齿轮（9）；

倒挡轴（11）上固装有倒挡中间齿轮（12）；

其中，输入常啮合齿轮（3）和中间轴常啮合齿轮（14）组成一对外啮合齿轮副，输出轴一档齿轮（5）和中间轴一挡齿轮（13）组成一对外啮合齿轮副，倒挡中间齿轮（12）分别与输出轴倒档齿轮（7）和中间轴倒挡齿轮（9）组成一对外啮合齿轮副。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力传动一体化系统，其特征在于，所述输入常啮合齿轮（3）与单向离合器（2）外圈为一体结构。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力传动一体化系统，其特征在于，所述系统还包括变速器壳体（15），所述变速器本体（16）设置于所述变速器壳体（15）内，所述输出轴（8）右端通过轴承支撑在变速器壳体（15）上，所述中间轴（10）通过两端轴承支撑在变速器壳体（15）上，所述倒挡轴（11）通过两端轴承支撑在变速器壳体（15）上。

4.根据权利要求3所述的电动汽车动力传动一体化系统，其特征在于，所述系统还包括电机外壳（19），所述驱动电机（1）设置在电机外壳（19）内。

5.根据权利要求4所述的电动汽车动力传动一体化系统，其特征在于，所述电机外壳（19）通过螺钉与变速器壳体（15）连接装配。

6.根据权利要求4所述的电动汽车动力传动一体化系统，其特征在于，所述电机外壳（19）与变速器壳体（15）为一体结构。

7.根据权利要求1所述的电动汽车动力传动一体化系统，其特征在于，所述系统由系统控制单元控制，所述系统控制单元用于控制二档同步器（4）与输入常啮合齿轮（3）的啮合或脱离啮合、一档倒档同步器（6）与输出轴一档齿轮（5）和输出轴倒档齿轮（7）的啮合或脱离啮合，以及控制驱动电机（1）转速使单向离合器（2）内外圈分离。