CN110594408B - 车辆、动力传动系统、换档执行机构及其换档方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开换档执行机构及其换档方法，该换档执行机构包括第一切换组件、第二切换组件、第三切换组件和操作组件，操作组件包括同步环，换档执行机构具有至少三种工作位置，在第一工作位置，操作组件连接第一切换组件与第三切换组件，在第二工作位置，操作组件连接第二切换组件与第三切换组件，在第三工作位置，同步环连接第一切换组件和第三切换组件，并连接第二切换组件和第三切换组件。换档时，在第一切换组件(或第二切换组件)摘档之前，可先将第二切换组件(或第一切换组件)挂档，从而使得摘档与挂档过程能够重叠，避免换档过程发生动力中断，提高换档平顺性和驾乘舒适性。本发明还公开车辆及其动力传动系统。

Description

车辆、动力传动系统、换档执行机构及其换档方法

技术领域

本发明涉及车辆动力传动技术领域，特别涉及车辆、动力传动系统、换档执行机构及其换档方法。

背景技术

为了解决汽车发展中所面临的能源和环保的双重压力，电动汽车已成为汽车工业发展和研究的重点与热点。电驱动力传动系统是纯电动汽车、插电式混合动力汽车、非插电式混合动力汽车、增程式电动汽车以及各种燃料电池汽车等不同类型电动汽车的关键，但目前缺乏统一、通用性的电驱动力传动系统设计布置，致使各类电动汽车的电驱动力传动系统的研发处于割裂状态，研发成本高、系统结构复杂、体积大、重量大、集成度不高、成本高。

目前，纯电动汽车的动力传动系统大多具有低档位和高档位，行驶过程中，通过换档装置实现各档位之间的切换，从低档位切换至高档位时，首先进行低档位的摘档，然后进行高档位的挂档。

但是，上述档位切换过程中，该动力传动系统在低档位摘档后高档位挂档前存在动力中断，导致换档的平顺性较差，车辆的驾乘舒适性也较差。

有鉴于此，如何提供一种电动汽车的动力传动系统，能够降低换档时的动力中断，从而提高换档的平顺性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供换档执行机构，包括第一切换组件、第二切换组件、第三切换组件和操作组件，所述第一切换组件、所述第二切换组件和所述第三切换组件用于与动力传动系统的部件相连，所述操作组件包括同步环；

所述换档执行机构具有至少三种工作位置，在第一工作位置，所述操作组件连接所述第一切换组件与所述第三切换组件，在第二工作位置，所述操作组件连接所述第二切换组件与所述第三切换组件，在第三工作位置，所述同步环连接所述第一切换组件和所述第三切换组件，并连接所述第二切换组件和所述第三切换组件，所述第一切换组件、所述第二切换组件和所述第三切换组件三者的转速不全相同，且所述第一切换组件与所述第二切换组件中，一者的转速增大时，另一者的转速减小。

本发明中，由于该换档执行机构的第一切换组件与第二切换组件可同时处于在档状态，换档过程中，在第一切换组件(或第二切换组件)摘档之前，可先将第二切换组件(或第一切换组件)挂档，从而使得摘档与挂档过程能够重叠，避免换档过程发生动力中断，提高换档平顺性和驾乘舒适性。

可选地，所述第一切换组件包括第一齿圈，所述第二切换组件包括第二齿圈，所述第三切换组件包括第一花键毂和第二花键毂，所述操作组件包括第一结合套、第二结合套和执行部件，所述执行部件包括相互独立的第一执行部件和第二执行部件，所述第一执行部件用于控制所述第一结合套动作，所述第二执行部件用于控制所述第二结合套动作；

在所述第一工作位置，所述第一结合套连接所述第一齿圈与所述第一花键毂，在所述第二工作位置，所述第二结合套连接所述第二齿圈与所述第二花键毂，在所述第三工作位置，所述第一结合套连接所述第一齿圈与所述第一花键毂，且所述第二结合套连接所述第二齿圈与所述第二花键毂。

可选地，还具有第四工作位置，在所述第四工作位置，所述第一切换组件和所述第二切换组件均不与所述第三切换组件相连。

可选地，所述第三切换组件包括双作用花键毂，所述第一花键毂与所述第二花键毂设于所述双作用花键毂。

同时，本发明还提供换档执行机构的换档方法，所述换档执行机构为以上所述的换档执行机构；

所述换档执行机构从所述第一工作位置切换至所述第二工作位置时，所述换档方法包括下述步骤：

S11：控制所述第二切换组件与所述第三切换组件通过所述同步环相连，所述第一切换组件与所述第二切换组件的转速不同，且所述第一切换组件的转速减小，所述第二切换组件的转速增大；

S12：所述第一切换组件传递的转矩减小到第一预定转矩时，断开所述第一切换组件与所述第三切换组件；

所述换档执行机构从所述第二工作位置切换至所述第一工作位置时，所述换档方法包括下述步骤：

S21：控制所述第一切换组件与所述第三切换组件通过所述同步环相连，所述第一切换组件与所述第二切换组件的转速不同，且所述第二切换组件的转速减小，所述第一切换组件的转速增大；

S22：所述第二切换组件传递的转矩减小到第二预定转矩时，断开所述第二切换组件与所述第三切换组件。

另外，本发明还提供动力传动系统，包括动力源、车轮、连接于所述车轮的输出轴以及换档执行机构，所述换档执行机构为以上所述的换档执行机构；

还包括与所述输出轴相连的第一轮系和至少一个第二轮系，所述第二轮系输出端的转速小于输入端的转速，所述第一切换组件与所述动力源的输出端相连，所述第二切换组件与所述第二轮系相连，所述第三切换组件与所述第一轮系相连。

可选地，所述第一轮系包括太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、内齿圈和行星架，所述内齿圈固定，所述第一行星轮与所述太阳轮啮合，所述第二行星轮与所述内齿圈啮合，所述第一行星轮与所述第二行星轮相连，所述行星架与差速器的壳体相连；

所述第二轮系包括第一齿轮副、第二齿轮副和平行轴，所述第一齿轮副包括第一主动轮和第一从动轮，所述第二齿轮副包括第二主动轮和第二从动轮，所述第一主动轮与所述动力源的输出端相连；

还包括驱动电机和差速器，所述驱动电机的驱动轴与所述第一轮系、所述第二轮系及所述差速器同轴。

可选地，还包括控制组件，用于根据换档信号控制所述换档执行机构和所述动力源。

进一步地，本发明还提供车辆，包括车身、车轮和第一动力传动系统，所述第一动力传动系统连接于所述车轮，所述第一动力传动系统为以上所述的动力传动系统。

可选地，还包括第二传动系统，驱动电机为所述第一传动系统的动力源，发动机为所述第二传动系统的动力源，所述第一传动系统与所述第二传动系统分别连接于所述车辆的前轮和后轮。

附图说明

图1为本发明所提供换档执行机构在一种具体实施例中的结构示意图；

图2为本发明所提供动力传动系统在低档位时的结构示意图；

图3为图2中第一轮系、第二轮系与换档执行机构配合的结构示意图；

图4为本发明所提供动力传动系统在高档位时的结构示意图；

图5为图4中第一轮系、第二轮系与换档执行机构配合的结构示意图；

图6为本发明所提供动力传动系统在空档位时的结构示意图；

图7为本发明所提供动力传动系统用于混合动力车辆时的结构示意图；

图8为本发明所提供换档执行机构的换档方法在第一种具体实施例中的流程图；

图9为本发明所提供换档执行机构的换档方法在第二种具体实施例中的流程图。

图1-7中：

1换档执行机构、11第一切换组件、111第一齿圈、112第一连接端、12第二切换组件、121第二齿圈、122第二连接端、13第三切换组件、131第三连接端、132第一花键毂、133第二花键毂、14第一结合套、15第一执行部件、16第二结合套、17第二执行部件；

2第一轮系、21太阳轮、22第一行星轮、23第二行星轮、24内齿圈、25行星架；

3第二轮系、31第一主动轮、32第一从动轮、33第二主动轮、34第二从动轮、35平行轴；

4电机、41驱动轴、5差速器、6车轮、61第一输出轴、62第二输出轴、63第三输出轴、64第四输出轴、7发动机、71变速器与减速器总成。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考附图1-9，其中，图1为本发明所提供换档执行机构在一种具体实施例中的结构示意图；图2为本发明所提供动力传动系统在低档位时的结构示意图；图3为图2中第一轮系、第二轮系与换档执行机构配合的结构示意图；图4为本发明所提供动力传动系统在高档位时的结构示意图；图5为图4中第一轮系、第二轮系与换档执行机构配合的结构示意图；图6为本发明所提供动力传动系统在空档位时的结构示意图；图7为本发明所提供动力传动系统用于混合动力车辆时的结构示意图；图8为本发明所提供换档执行机构的换档方法在第一种具体实施例中的流程图；图9为本发明所提供换档执行机构的换档方法在第二种具体实施例中的流程图

在一种具体实施例中，本发明提供一种换档执行机构1，用于车辆动力传动系统的换档过程，如图1所示，该换档执行机构1包括第一切换组件11、第二切换组件12、第三切换组件13和操作组件，且第一切换组件11具有用于与外接部件相连的第一连接端112，第二切换组件12具有用于与外接部件相连的第二连接端122，第三切换组件13具有用于与外接部件相连的第三连接端131，同时，操作部件包括同步环。

该换档执行机构1至少具有三种工作位置，在第一工作位置，操作组件能够连接第一切换组件11与第三切换组件13、并断开第二切换组件12与第三切换组件13之间的连接，从而连接第一连接端112与第三连接端131、断开第二连接端122与第三连接端131之间的连接；在第二工作位置，该操作组件能够连接第二切换组件12与第三切换组件13、断开第一切换组件11与第三切换组件13之间的连接，从而连接第二连接端122与第三连接端131，并断开第一连接端112与第三连接端131之间的连接。

在第三工作位置，该操作组件能够通过同步环连接第一切换组件11与第三切换组件13，并连接第二切换组件12与第三切换组件13，连接后，第一切换组件11、第二切换组件12与第三切换组件13三者的转速不全相同，且第一切换组件11与第二切换组件12两者中，一者的转速增大时，另一者的转速减小，从而使得第一切换组件11、第二切换组件12通过同步环与第三切换组件13之间形成滑磨状态，即滑动连接状态。因此，该换档执行机构1能够连接第一连接端112与第三连接端131，并连接第二连接端122与第三连接端131，虽然第一连接端112与第二连接端122的转速并不相同。

如图8所示，当该换档执行机构1从第一工作位置切换至第二工作位置，即动力传动系统从第一档位(低档位)切换至第二档位(高档位)时，该换档执行机构1的换档方法包括下述步骤：

S11：控制第二切换组件12与第三切换组件13通过同步环相连；

此时，第一切换组件11与第二切换组件12的转速不同，且第一切换组件11的转速减小，第二切换组件12的转速增大，即第一切换组件11逐渐退出与第三切换组件13的连接，第二切换组件12逐渐实现与第三切换组件13的完全连接(完全连接指的是二者转速相同时的连接)，从而实现从第一档位至第二档位的重叠换档过程。

S12：判断第一切换组件11传递的转矩是否小于第一预定转矩，若是，执行步骤S13；

S13：断开第一切换组件11与第三切换组件13之间的连接。

该步骤中，通过断开第一切换组件11与同步环之间的滑动连接即可断开其与第三切换组件13之间的连接。

当换档执行机构1处于第一档位时，通过操作组件连接第一切换组件11与第三切换组件13，动力传动系统从第一档位切换至第二档位过程中，在断开第一切换组件11与第三切换组件13之间的连接之前，首先将第二切换组件12与第三切换组件13相连，且二者通过同步环实现可相对滑动的连接，此时，第一切换组件11与第二切换组件12均在档，即该换档执行机构1处于第三工作位置，且随着第二切换组件12传递的转矩逐渐增大，第一切换组件11传递的转矩逐渐减小。

当第一切换组件11传递的转矩减小至第一预定转矩时，该第一预定转矩为能够对第一切换组件11进行摘挡操作的转矩，达到该第一预定转矩时，操作组件断开第一切换组件11与第三切换组件13之间的连接，仅第二切换组件12与第三切换组件13相连，此时，该换档执行机构1处于第二档位。

如图9所示，当该换档执行机构1从第二工作位置切换至第一工作位置，即动力传动系统从第二档位(高档位)切换至第一档位(低档位)时，该换档执行机构1的换档方法包括下述步骤：

S21：控制第一切换组件11与第三切换组件13通过同步环相连；

此时，第二切换组件12与第一切换组件11的转速不同，且第二切换组件12的转速逐渐减小，第一切换组件11的转速逐渐增大，即第二切换组件12逐渐退出与第三切换组件13的连接，第一切换组件11逐渐实现与第三切换组件13的完全连接(完全连接指的是二者转速相同时的连接)，从而实现从第二档位至第一档位的重叠换档过程。

S22：判断第二切换组件12传递的转矩是否小于第二预定转矩，若是，执行步骤S23；

S23：断开第二切换组件12与第三切换组件13之间的连接。

该步骤中，通过断开第二切换组件12与同步环之间的滑动连接即可实现其与第三切换组件13之间的连接。

本发明中，由于该换档执行机构1的第一切换组件11与第二切换组件12可同时处于在档状态，换档过程中，在第一切换组件11(或第二切换组件12)摘档之前，可将第二切换组件12(或第一切换组件11)挂档，从而使得摘档与挂档过程能够重叠，避免换档过程发生动力中断，提高驾乘舒适性。

需要说明的是，本发明中，该同步环能够连接两转速不同的部件，且连接后各部件不会损坏，并能够实现两部件转速的变化。

具体地，如图1所示，该第一切换组件11包括第一齿圈111，第二切换组件12包括第二齿圈121，第三切换组件13包括第一花键毂132和第二花键毂133，操作组件包括第一结合套14、第二结合套16和执行部件。

如图2和图3所示，该换档执行机构1在第一工作位置，第一结合套14连接第一齿圈111与第一花键毂132，第二结合套16不与第二齿圈121和第二花键毂133相连，即第一切换组件11在档；如图4和图5所示，该换档执行机构1在第二工作位置，第二结合套16连接第二齿圈121与第二花键毂133，第一结合套14不与第一齿圈111和第一花键毂132相连，即第二切换组件12在档；该换档执行机构1第三工作位置，第一结合套14连接第一齿圈111与第一花键毂132，且第二结合套16连接第二齿圈121与第二花键毂133，即第一切换组件11和第二切换组件12均在档。

当然，上述换档执行机构1的结构并非仅限于此，也可为本领域的其它结构，例如，第一切换组件11包括第一齿轮，第二切换组件12包括第二齿轮，第三切换组件13包括第三齿轮，该操作组件还可包括同步套和操作部件，在该操作部件的驱动下，同步套能够连接第一齿轮和第三齿轮，或者连接第二齿轮和第三齿轮，或者连接第一齿轮和第三齿轮，同时连接第二齿轮和第三齿轮。

进一步地，如图6所示，该换档执行机构1还具有第四工作位置，在第四工作位置，第一切换组件11和第二切换组件12均不与第三切换组件13相连，此时，该换档执行机构1处于空档档位。

具体地，如图1所示，上述执行部件包括相互独立的第一执行部件15和第二执行部件17，其中，第一执行部件15用于控制第一结合套14动作，以控制第一切换组件11挂档或摘档，第二执行部件17用于控制第二结合套16动作，以控制第二切换组件12挂档或摘档。

本实施例中，当第一执行部件15与第二执行部件17相互独立时，能够更加方便地实现对第一结合套14和第二结合套16的独立控制，以便实现重叠换档过程。另外，两执行部件可为手动控制、电-液控制、气-电控制、液压控制或气压控制。

更具体地，如图1所示，上述第三切换组件13包括双作用花键毂，其中，第一花键毂132与第二花键毂133设于双作用花键毂。

本实施例中，第一花键毂132与第二花键毂133之间相互固定，二者的转速相同，当两切换组件中仅一者在档时，通过该双作用花键毂，能够实现动力的双向传动。

另外，本发明中，第一齿圈111、第一结合套14和第一花键毂132形成第一同步器，第二齿圈121、第二结合套16和第二花键毂133形成第二同步器，且第一同步器与第二同步器沿轴向分布，二者可为常压式同步器或惯性式同步器或增力式同步器。

同时，本发明还提供一种动力传动系统，如图2所示，该动力传动系统包括动力源、两车轮6、分别连接于两车轮6的第一输出轴61和第二输出轴62，还包括换档执行机构1，用于切换该动力传动系统的档位。

由于该换档执行机构1具有上述技术效果，包括该换档执行机构1的动力传动系统也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。

进一步地，如图2所示，该动力传动系统还包括与两输出轴相连的第一轮系2，该第一轮系2能够改变动力源驱动轴41的转速和扭矩，从而起到变速的作用。同时，该动力传动系统还包括至少一个第二轮系3，其中，该第二轮系3输出端的转速小于输入端的转速，即该第二轮系3能够起到减速的作用，且该换档执行机构1的第一连接端112与动力源的输出端相连，第二连接端122与第二轮系3相连，第三连接端131与第一轮系2相连。

本发明中，当换档执行机构1处于第一工作位置时，如图2和图3所示，通过操作组件能够连接第二轮系3与第一轮系2，此时，第一切换组件11在档，动力源通过第二轮系3与第一轮系2间接相连，动力源输出端输出的转速能够经过第二轮系3减速，从而增大第一轮系2的转矩，此时，该动力传动系统处于第一档位(低档位)，与现有技术相比，本发明中的动力传动系统通过在低档时增加第二轮系3减速，能够提高速比，从而提高低档时的动力性能，满足车辆起步、爬坡时的要求。

当换档执行机构1处于第二工作位置时，如图4和图5所示，操作组件能够连接第二切换组件12与第三切换组件13，从而使得动力源的输出端与第一轮系2直接相连，此时，第二切换组件12在档，该动力传动系统处于第二档位(高档位)，使得第一轮系2输出的转速较高，从而能够满足车辆在高速行驶时的要求。

当第一切换组件11和第二切换组件12均在档时，通过换档执行机构1能够将第一切换组件11和第二切换组件12连接为一体。

因此，本发明中，通过增设第二轮系3和换档执行机构1，能够满足车轮在低速、爬坡、高速行驶工况时的要求，从而提高车辆的动力性能。

以上各实施例中，如图1-3所示，第一轮系2包括若干相连的行星轮系，即该第一轮系2为复合行星轮系。

具体地，如图2-6所示，该第一轮系2包括太阳轮21、第一行星轮22、第二行星轮23、内齿圈24和行星架25，其中，内齿圈24固定，第一行星轮22与太阳轮21啮合，第二行星轮23与内齿圈24啮合，第一行星轮22与第二行星轮23相连，行星架25与差速器5的壳体相连，因此，该第一轮系2中，太阳轮21为主动件，行星架25为从动件，从而通过行星架25输出该第一轮系2的动力。

更具体地，如图2-6所示，上述第三切换套13与太阳轮21的齿轮轴相连。

本实施例中，该第一轮系2为复合行星轮系，且两行星轮系共用行星架25和内齿圈24，与现有技术中多排行星轮系串联相比，能够降低速比级差，同时，通过控制第二轮系3的传动比，能够进一步降低该动力传动系统在低档和高档时的速比极差，例如小于2，使得换挡过程中的动力中断时间短、动力冲击小，从而提高车辆的驾乘舒适性，并降低车轮百公里加速所需的时间，并使得高档速比可以较大，进而使高档时的驱动能力增强，因此，该动力传动系统在高档运行而使驱动电机4在高效率区间运行的频次增加，并结合系统传动效率高的特点，车辆能耗显著降低。

另一方面，如图2-6所示，上述第二轮系3为定轴轮系，具体包括第一齿轮副、第二齿轮副和平行轴35，其中，第一齿轮副包括相互啮合的第一主动轮31和第一从动轮32，第二齿轮副包括相互啮合的第二主动轮33和第二从动轮34，第一主动轮31与动力源的驱动轴41相连，第二从动轮34套装于太阳轮21的齿轮轴，因此，该第一主动轮31为第二轮系3的输入端，第二从动轮34为第二轮系3的输出端。

同时，该第二轮系3为减速轮系，即其输出端的转速小于输入端的转速。

综上，第一轮系2、第二轮系3以及换档执行机构1相当于该动力传动系统的变速器，且该动力传动系统中，驱动电机4、变速器和差速器5的轴线在一条直线上，从而使得该动力传动系统与现有技术相比，集成度较高、体积小、重量轻，有利于实现整车集成和轻量化，且有利于电池布置，传动更加平稳。

如图1所示，当该动力传动系统处于第一档位(低档位)时，动力传递路径为：驱动轴41→第二轮系3的第一齿轮副→第二轮系3的平行轴35→第二轮系3的第二齿轮副→换档执行机构1的第一齿圈111→换档执行机构1的第一花键毂132→换档执行机构1的第三连接端131→第一轮系3的太阳轮21、第一行星轮22、第二行星轮23、内齿圈24→第一轮系3的行星架25→差速器5→第一输出轴61、第二输出轴62→车轮6。此时，该动力传动系统的传动速比为：

其中，Z₃₁、Z₃₂分别为第二轮系3的第一齿轮副中第一主动轮31和第一从动轮32的齿数，Z₃₃、Z₃₄分别为第二轮系3的第二齿轮副中第二主动轮33和第二从动轮34的齿数，Z₂₁、Z₂₂、Z₂₃、Z₂₄分别为第一轮系2中太阳轮21、第一行星轮22、第二行星轮23和齿圈24的齿数。

从公式(1)中可知，通过改变第二轮系3各齿轮的齿数，能够改变该动力传动系统在第一档位时的速比，即能够使其在低档位时具有较高的速比。

如图2所示，当该动力传动系统处于第二档位(高档位)时，动力传递路径为：驱动轴41→换档执行机构1的第二齿圈121→换档执行机构1的第二花键毂133→换档执行机构1的第三连接端131→太阳轮21的齿轮轴→第一轮系3的太阳轮21、第一行星轮22、第二行星轮23、齿圈24→第一轮系3的行星架25→差速器5→第一输出轴61、第二输出轴62→车轮6。此时，该动力传动系统的传动速比为：

其中，Z₂₁、Z₂₂、Z₂₃、Z₂₄分别为第一轮系2中太阳轮21、第一行星轮22、第二行星轮23和齿圈24的齿数。

以上各实施例中，动力源可包括驱动电机4，该驱动电机4的驱动轴41与第二轮系3的第一主动轮31相连。

具体地，该动力传动系统的参数可设置为：驱动电机4的功率≥车辆运行所需的功率，驱动电机4的峰值转矩×第二轮系3的传动速比×第一轮系2的传动比≥车辆动力性指标要求的最大转矩，驱动电机1的最高转矩÷第一轮系2的传动比≥车辆最高车速指标要求的车轮6转速；第二轮系3的传动速比为1.5～2；第一轮系2的传动比为7～8。

当然，上述参数仅为示例，也可根据实际需要设置该动力传动杆系统各部件的参数。

以上各实施例中，该动力传动系统还包括控制组件，用于控制驱动电机4与换档执行机构1进行协调控制，并用于整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据通讯、标定监测等，且该控制模块可集成于车辆的电子控制装置，也可独立设置。

以从低档(第一档位，图2和图3)切换到高档(第二档位，图4和图5)为例，该动力传动系统换档过程如下：

在低档时，如图2和图3所示，换档执行机构1的第一切换组件11将第二轮系3的第二从动轮34与第一轮系2相连，第二切换组件12断开驱动电机4的驱动轴41与第一轮系2之间的连接。

当该动力传动系统从低档切换至高档时，首先通过换档执行机构1的第二执行部件17驱动第二结合套16移动，此时，第二齿圈121与第二结合套16之间处于滑磨状态而能够传递驱动电机4的部分转矩，随着第二结合套16逐渐向右移动(与第二齿圈121与第二花键毂133逐渐啮合)，第二切换组件12传递的转矩逐渐增大，第一切换组件11传递的转矩逐渐减小。

然后，当左第一切换组件11传递的扭矩小到可将第一结合套14向右移动时(即减小到第一预定转矩)时，通过第一执行部件15控制第一结合套14向右移动(进行摘挡操作)，此时，第一结合套14与第一齿圈111之间处于滑磨状态且传递的转矩继续减小，该过程中，第二结合套16与第二齿圈121也处于滑磨状态，但随着第二结合套16不断向右移动，第二切换组件12传递的转矩继续逐渐增大。

最后，在第一结合套14与第一齿圈111即将结束滑磨而分离前，通过第二执行部件17控制第二结合套16动作，以使第二切换组件12处于在档状态，即将驱动电机4的输出端与第二花键毂133相结合的状态，并通过第一执行部件15控制第一结合套14动作，使第一切换组件11处于摘挡状态，即第二从动轮34与第一花键毂132分离的状态，从而实现从低档到高档的切换控制。

在上述档位切换过程中，驱动电机4的输出扭矩无需中断，第一切换组件11与第二切换组件12通过滑磨使其第一齿圈111与第二齿圈121的转速可以不同，从而能够实现低档摘档与高档挂档过程的重叠，即实现无动力中断换挡。同时，由于在换档过程中无需固定任何传动部件或连接行星齿轮系不同构件，换挡过程的动力冲击小。因此，实现了无动力中断的平顺换档，保证较现有技术更好的车辆驾乘舒适性。

另外，本发明还提供一种车辆，包括车身和动力传动系统，该动力传动杆系统用于将动力传递至车轮，其中，该动力传动系统为以上任一实施例中所述的动力传动系统，由于该动力传动系统具有以上技术效果，包括该动力传动系统的车辆也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。

上述动力传动系统能够用于电动汽车，即驱动电机4为其动力源，也可用于混合动力汽车，如图4所示，动力源还包括发动机7，即上述动力传动系统还可用于混合动力汽车。该混合动力汽车包括第一动力传动系统和第二动力传动系统，其中，第一动力传动系统为以上任一实施例中所述的动力传动系统，第二动力传动系统的动力源为发动机7，其通过变速器与减速器总成71连接于第三输出轴63和第四输出轴64，两动力传动系统形成混合动力汽车的前桥驱动和后桥驱动。

本发明实现了变速器、差速器5、驱动电机4的一体集成和同轴设计,与现有技术相比比，集成度高、尺寸体积小、重量轻，有利于整车集成、轻量化和电池等的布置，传动也更加平稳。同时，采用变形2K-H高速比行星齿轮系的第一轮系2，与现有多排行星齿轮系串联的系统相比，避免了速比级差过大的问题以及动力中断时间长、动力冲击大、车辆驾乘舒适性不佳等问题，使得换挡平顺，同时传动效率更高、电耗低。另外，相对于固定速比的动力驱动系统，车辆动力性显著提高，并可降低车辆能耗10％，有效延长车辆续航里程和动力电池使用寿命，且该动力传动系统可方便地应用于现有内燃机汽车，形成前后轴并联驱动的(插电式)混合动力系统，不仅可节省大量研发费用，降低车辆能耗，还可实现四轮驱动，提高车辆动力性、通过性能等。

以上对本发明所提供的车辆、动力传动系统、换档执行机构及其换档方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.换档执行机构，其特征在于，包括第一切换组件（11）、第二切换组件（12）、第三切换组件（13）和操作组件，所述第一切换组件（11）、所述第二切换组件（12）和所述第三切换组件（13）用于与动力传动系统的部件相连，所述操作组件包括同步环；

所述换档执行机构（1）具有至少三种工作位置，在第一工作位置，所述操作组件连接所述第一切换组件（11）与所述第三切换组件（13），在第二工作位置，所述操作组件连接所述第二切换组件（12）与所述第三切换组件（13），在第三工作位置，所述同步环连接所述第一切换组件（11）和所述第三切换组件（13），并连接所述第二切换组件（12）和所述第三切换组件（13），所述第一切换组件（11）、所述第二切换组件（12）和所述第三切换组件（13）三者的转速不全相同，且所述第一切换组件（11）与所述第二切换组件（12）中，一者的转速增大时，另一者的转速减小；

所述第一切换组件（11）包括第一齿圈（111），所述第二切换组件（12）包括第二齿圈（121），所述第三切换组件（13）包括第一花键毂（132）和第二花键毂（133），所述操作组件包括第一结合套（14）、第二结合套（16）和执行部件，所述执行部件包括相互独立的第一执行部件（15）和第二执行部件（17），所述第一执行部件（15）用于控制所述第一结合套（14）动作，所述第二执行部件（17）用于控制所述第二结合套（16）动作；

在所述第一工作位置，所述第一结合套（14）连接所述第一齿圈（111）与所述第一花键毂（132），在所述第二工作位置，所述第二结合套（16）连接所述第二齿圈（121）与所述第二花键毂（133），在所述第三工作位置，所述第一结合套（14）连接所述第一齿圈（111）与所述第一花键毂（132），且所述第二结合套（16）连接所述第二齿圈（121）与所述第二花键毂（133）；

还具有第四工作位置，在所述第四工作位置，所述第一切换组件（11）和所述第二切换组件（12）均不与所述第三切换组件（13）相连；

所述第三切换组件（13）包括双作用花键毂，所述第一花键毂（132）与所述第二花键毂（133）设于所述双作用花键毂。

2.换档执行机构的换档方法，其特征在于，所述换档执行机构（1）为权利要求1所述的换档执行机构（1）；

所述换档执行机构（1）从所述第一工作位置切换至所述第二工作位置时，所述换档方法包括下述步骤：

S11：控制所述第二切换组件（12）与所述第三切换组件（13）通过所述同步环相连，所述第一切换组件（11）与所述第二切换组件（12）的转速不同，且所述第一切换组件（11）的转速减小，所述第二切换组件（12）的转速增大；

S12：所述第一切换组件（11）传递的转矩减小到第一预定转矩时，断开所述第一切换组件（11）与所述第三切换组件（13）；

所述换档执行机构（1）从所述第二工作位置切换至所述第一工作位置时，所述换档方法包括下述步骤：

S21：控制所述第一切换组件（11）与所述第三切换组件（13）通过所述同步环相连，所述第一切换组件（11）与所述第二切换组件（12）的转速不同，且所述第二切换组件（12）的转速减小，所述第一切换组件（11）的转速增大；

S22：所述第二切换组件（12）传递的转矩减小到第二预定转矩时，断开所述第二切换组件（12）与所述第三切换组件（13）。

3.动力传动系统，包括动力源、车轮（6）、连接于所述车轮（6）的输出轴以及换档执行机构（1），其特征在于，所述换档执行机构（1）为权利要求1所述的换档执行机构（1）；

还包括与所述输出轴相连的第一轮系（2）和至少一个第二轮系（3），所述第二轮系（3）输出端的转速小于输入端的转速，所述第一切换组件（11）与所述动力源的输出端相连，所述第二切换组件（12）与所述第二轮系（3）相连，所述第三切换组件（13）与所述第一轮系（2）相连。

4.根据权利要求3所述的动力传动系统，其特征在于，所述第一轮系（2）包括太阳轮（21）、第一行星轮（22）、第二行星轮（23）、内齿圈（24）和行星架（25），所述内齿圈（24）固定，所述第一行星轮（22）与所述太阳轮（21）啮合，所述第二行星轮（23）与所述内齿圈（24）啮合，所述第一行星轮（22）与所述第二行星轮（23）相连，所述行星架（25）与差速器（5）的壳体相连；

所述第二轮系（3）包括第一齿轮副、第二齿轮副和平行轴（35），所述第一齿轮副包括第一主动轮（31）和第一从动轮（32），所述第二齿轮副包括第二主动轮（33）和第二从动轮（34），所述第一主动轮（31）与所述动力源的输出端相连；

还包括驱动电机（4）和差速器（5），所述驱动电机（4）的驱动轴（41）与所述第一轮系（2）、所述第二轮系（3）及所述差速器（5）同轴。

5.根据权利要求4所述的动力传动系统，其特征在于，还包括控制组件，用于根据换档信号控制所述换档执行机构（1）和所述动力源。

6.车辆，包括车身、车轮（6）和第一动力传动系统，所述第一动力传动系统连接于所述车轮（6），其特征在于，所述第一动力传动系统为权利要求3-5中任一项所述的动力传动系统。

7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，还包括第二动力传动系统，驱动电机（4）为所述第一动力传动系统的动力源，发动机（7）为所述第二动力传动系统的动力源，所述第一动力传动系统与所述第二动力传动系统分别连接于所述车辆的前轮和后轮。

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