CN111572339B - 一种纯电动变速装置、变速箱及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯动力变速装置、变速箱及车辆，所述装置包括驱动电机、发电机、减速组件、差速器、行星组件，第一制动器、第二制动器、第一离合器和第二离合器；发电机通过减速组件与差速器连接，驱动电机与行星组件连接；第一制动器和第二制动器均与所述行星组件连接；第一离合器通过所述行星组件与第一制动器连接，第二离合器与第二制动器连接；第一离合器和第二离合器均与减速组件连接；通过控制述第一制动器或第二制动器的闭合以实现不同工作模式或不同档位动力输出，本发明能两个不同传动比转换，从而实现两个速比之间的切换，利用两个单向离合器，辅助动力传递，并实现倒挡，提高了驾驶体验。

Description

一种纯电动变速装置、变速箱及车辆

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力领域，特别涉及一种纯电动变速装置、变速箱及车辆。

背景技术

纯电动新能源汽车的推广，三电技术是基础（电机、电池、电控），但传动系统的匹配仍然在很大程度上影响着整车的性能，因为虽然电机的最佳功率覆盖范围远超出传统的内燃机，不需要多档位的变速箱，但在实际应用中，仍然很难同时保证纯电动汽车的在低速和高速时的动力性。

目前大部分纯电动新能源车辆采用的都是单级减速箱，动力从驱动电机到车轮，只能通过一个固定速比传递，这就要求驱动电机在整车起步等工况下，能够提供足够的驱动扭矩，在整车高速运行工况下，能够提供足够的转速。目前的电机很难同时满足低速的扭矩要求和高速的转速要求，部分新能源减速器通过拨叉、同步器等零件实现两个档位，但动力传递过程中存在中断现象，影响驾驶感受。而如果匹配传统的自动变速箱，又因为结构复杂、档位冗余，导致整车质量、成本等过高。因此如何实现新能源车辆的多档位自动变速是当前比较亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，能够解决现有技术中新能源汽车不能实现多个档位之间变换的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一方面，本发明提供一种纯电动变速装置，包括驱动电机、发电机、减速组件和差速器，还包括行星组件，第一制动器、第二制动器、第一离合器和第二离合器；

所述发电机通过所述减速组件与所述差速器连接，所述驱动电机与所述行星组件连接；

所述第一制动器和所述第二制动器均与所述行星组件连接；

所述第一离合器通过所述行星组件与所述第一制动器连接，所述第二离合器与所述第二制动器连接；

所述第一离合器和所述第二离合器均与所述减速组件连接；

通过控制所述第一制动器或所述第二制动器的闭合以实现不同工作模式或不同档位动力输出。

进一步地，所述行星组件包括行星轮、太阳轮和齿圈；所述行星轮分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合；所述驱动电机与所述行星轮连接，所述第一制动器通过所述太阳轮与所述第一离合器连接，所述第二离合器通过所述第一制动器与所述齿圈连接，通过行星组件能够实现驱动电机的动力有两个输出路径，从而根据不同的传动比实现变速。

进一步地，所述行星组件还包括行星架，所述驱动电机通过所述行星架与所述行星轮连接。

进一步地，所述减速组件包括第一减速齿轮和第二减速齿轮；所述第一减速齿轮和所述第二减速齿轮啮合，所述发电机的发电机齿轮与所述第一减速齿轮啮合，所述第二减速齿轮与所述差速器连接。

作为优选地，所述第一离合器的输出轴和所述第二离合器的输出轴相耦合，并与所述第一减速齿轮连接。

具体地，所述第一离合器和所述第二离合器均为单向离合器，所述第一离合器的主动件与所述太阳轮连接，所述第二离合器的主动件与所述第二制动器连接，其中当所述单向离合器的从动件转速大于主动件转速时，单向离合器的主动件和从动件可独立旋转，当主动件转速大于从动件转速时，单向离合器的转动件和从动件锁住，此时单向离合器能作为动力传输的组件。

进一步地，所述工作模式包括变速模式、能量回收模式和倒挡模式；

所述变速模式的控制方式包括：控制所述驱动电机工作，控制所述第一制动器或所述第二制动器贴合以实现不同档位动力输出，所述变速模式的能量传输方向依次为：驱动电机、行星组件、减速组件、差速器和车轮；

所述能量回收模式的控制方式包括：控制所述驱动电机停止工作，所述能量回收模式的能量传输方向依次为：车轮、差速器、减速组件和发电机；

所述倒挡模式的控制方式包括：控制所述发电机工作，控制所述驱动电机不工作，所述倒挡模式的能量传输方向依次为：发电机、减速组件、差速器和车轮。

进一步地，所述不同档位包括第一档位和第二档位；

所述第一档位的控制方式为：控制所述驱动电机工作，控制所述第一制动器贴合，所述第二制动器松开，所述第一档位的动力传输路径为：驱动电机、行星轮、齿圈、第二离合器、减速组件、差速器和车轮；

所述第二档位的控制方式为：控制所述驱动电机工作，控制所述第二制动器贴合，所述第一制动器松开，所述第二档位的动力传输路径为：驱动电机、行星轮、太阳轮、第一离合器、减速组件、差速器和车轮。

另一方面，本发明还提供一种变速箱，所述变速箱包括：整车控制器，和，

上述所述的纯电动变速装置。

进一步地，所述整车控制器用于接收驾驶员的操作信息，控制所述纯电动变速装置工作。

最后，本发明还提供一种车辆，所述车辆为纯电动汽车，所述车辆包括上述所述的变速箱。

采用上述技术方案，本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆具有如下有益效果：

1.本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过行星组件的设置，实现了纯电动车辆中不同的传动比，满足不同的变速需求。

2.本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过设置两个制动器，可以实现两个速比之间的切换。

3.本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过设置两个单向离合器，辅助实现动力的不同传递路径，同时实现能量回收和倒挡等工作模式。

4.本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过行星组件、制动器和离合器的设置，实现变速过程中的动力不中断，保证了新能源汽车在不同速度下的动力性，提高了驾驶的体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图 1 本发明所述的一种纯电动变速装置的结构示意图。

图中：1-驱动电机，2-发电机，3-减速组件，4-差速器，5-行星组件，6-第一制动器，7-第二制动器，8-第一离合器，9-第二离合器，10-车轮，21-发电机齿轮，31-第一减速齿轮，32-第二减速齿轮，51-行星轮，52-太阳轮，53-齿圈，54- 行星架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例 1

现有的新能源减速器通常只有一个档位，速比固定不变。这就要求驱动电机在整车起步等工况下，能够提供足够的驱动扭矩，在整车高速运行工况下，能够提供足够的转速。目前的电机很难同时满足低速的扭矩要求和高速的转速要求。部分新能源减速器通过拨叉、同步器等零件实现两个档位，但动力传递过程中存在中断现象，影响驾驶感受。

为了解决上述问题，本说明书实施例提供一种纯电动变速装置，该装置能够实现两个档位的切换，并且在动力传递过程中不存在中断的现象。

具体地，如图 1 所示，所述装置包括驱动电机 1、发电机 2、减速组件 3 和差速器 4、行星组件 5，第一制动器 6、第二制动器 7、第一离合器 8 和第二离合器 9；

所述发电机 2 通过所述减速组件3 与所述差速器 4 连接，所述驱动电机 1与所述行星组件 5 连接；

所述第一制动器 6 和所述第二制动器 7 均与所述行星组件 5 连接；

所述第一离合器 8 通过所述行星组件 5 与所述第一制动器 6 连接，所述第二离合器 9 与所述第二制动器 7 连接；

所述第一离合器 8 和所述第二离合器 9 均与所述减速组件 3 连接；

通过控制所述第一制动器 6 或所述第二制动器 7 的闭合以实现不同工作模式或不同档位动力输出。

通过行星组件 5 能够实现驱动电机 1 的动力沿不同的传递路径传递，具体地，可以通过控制第一制动器 6 和第二制动器 7 的贴合或松开，进而控制动力的传输，而所述行星组件 5 可以调节不同动力传递路径的传动比，这样就能实现换挡变速的要求。

在本说明书实施例中，所述行星组件 5 可以包括行星轮 51、太阳轮 52 和齿圈53；所述行星轮 51 分别与所述太阳轮 52 和所述齿圈 53 啮合；作为可选地，可以调节太阳轮 52 和所述齿圈 53 尺寸的大小，从而实现所述行星轮 51 带动太阳轮 52 和齿圈53 转动时不同的传动。

在本说明书实施例中，所述驱动电机 1 与所述行星轮 51 连接，用于给行星轮51 提供动力，所述第一制动器 6 通过所述太阳轮 52 与所述第一离合器 8 连接，所述第二离合器 9 通过所述第一制动器 6 与所述齿圈 53 连接，这样通过第一制动器 6 能够控制太阳轮 52 动力输出情况，进而控制第一离合器 8 动力输出情况，相应地，第二制动器 7 能够控制第二离合器 9 的动力输出情况。

在一些其他实施例中，行星组件 5 还可以设置行星架 54，通过行星架 54 将驱动电机 1 和行星轮 51 连接在一起。

在本说明书实施例中，可以将第一离合器 8的输出轴和所述第二离合器 9的输出轴相耦合，具体地，第一离合器 8 输出端和第二离合器 9 输出端耦合并与减速组件 3 连接。

其中，减速组件 3 还可以包括第一减速齿轮 31 和第二减速齿轮 32，第一减速齿轮 31 与第二减速齿轮 32 啮合，作为可选地，第一减速齿轮 31 和第二减速齿轮 32根据不同的变速要求设计。另外发电机 2 的发电机齿轮 21 与第一减速齿轮 31 啮合，即发电机输出齿轮也能控制第一减速齿轮 31 的转动。

为了避免能量的逆向传递，第一离合器 8 和第二离合器 9 均为单向离合器，第一离合器 8 的主动件与所述太阳轮 52 连接，所述第二离合器 9 的主动件与所述第二制动器 7 连接。

这样当所述单向离合器的从动件转速大于主动件转速时，单向离合器的主动件和从动件可独立旋转，当主动件转速大于从动件转速时，单向离合器的转动件和从动件锁住，此时单向离合器能作为动力传输的组件，因此通过第一制动器 6 和第一离合器 8、第二制动器 7 和第二离合器 9 就能实现动力的单向传递，避免出现反拖扭矩时对变速装置造成破坏。

需要说明的是，所述变速装置还可以设置制动控制器，用于连接所述第一制动器6 和所述第二制动器 7，在需要进行换挡操作时，整车控制器接收到驾驶员的操作信息，并将信号通过 CAN 总线传递给制动控制器，制动控制器根据控制指令选择贴合第一制动器6 或第二制动器 7，一般情况下，所述第一制动器 6或第二制动器 7 初始状态均为同时贴合或同时松开，这样在进行制动器控制时，只需控制其中一个即可。

根据车辆不同的工作状态，可以实现不同的工作模式：变速模式、能量回收模式和倒挡模式；

所述变速模式的控制方式包括：控制所述驱动电机 1 工作，控制所述第一制动器6 或所述第二制动器 7 贴合以实现不同档位动力输出，所述变速模式的能量传输方向依次为：驱动电机 1、行星组件 5、减速组件 3、差速器 4和车轮10；

所述能量回收模式的控制方式包括：控制所述驱动电机 1 停止工作，所述能量回收模式的能量传输方向依次为：车轮 10、差速器 4、减速组件 3 和发电机 2；

所述倒挡模式的控制方式包括：控制所述发电机 2 工作，控制所述驱动电机 1不工作，所述倒挡模式的能量传输方向依次为：发电机 2、减速组件 3、差速器 4和车轮10。

示例性地，能量回收模式的工作原理为：当整车车速折算到单向离合器从动件的转速大于主动件转速时，单向离合器接触锁止，减速组件 3 与驱动电机 1 之间的动力传输路径断开。即整车的反拖扭矩不能通过单向离合器传递到驱动电机 1 上。反拖扭矩可以通过发电机齿轮 21 传递至发电机 1 上，发电机通过反拖扭矩的作用发电。

示例性地，倒挡模式的工作原理为：当驾驶员进行倒挡操作时，驱动电机 1转速为零，可以理解驱动电机 1 此时不工作，发电机 2 顺时针旋转输出扭矩，扭矩依次经发电机齿轮 21、减速齿轮 31，减速齿轮 32 传递至差速器 4 处，差速器 4 顺时针方向旋转，整车实现倒挡。

通过行星组件 5 可以实现车辆不同传动比，从而进行档位的控制，具体地，本说明书实施例中，能实现两个档位的控制：第一档位和第二档位。

其中所述第一档位的控制方式为：控制所述驱动电机 1 工作，控制所述第一制动器 6 贴合，所述第二制动器 7 松开，所述第一档位的动力传输路径为：驱动电机 1、行星轮 51、齿圈 53、第二离合器 9、减速组件 3、差速器 4 和车轮。

其中所述第二档位的控制方式为：控制所述驱动电机 1 工作，控制所述第二制动器 7 贴合，所述第一制动器 6 松开，所述第二档位的动力传输路径为：驱动电机 1、行星轮 51、太阳轮 52、第一离合器 8、减速组件 3、差速器4 和车轮。

示例性地，如图 1 所示，第一档位的工作原理为：动力从驱动电机 1 传出，旋转方向为顺时针（从左往右看），通过行星轮 51 分别传递给太阳轮 52 和齿圈 53。当第一制动器 6 贴合，第二制动器 7 松开时，太阳轮 52 被固定住，其转速为零，动力经过齿圈 53传递到第二离合器 9 上。这里第一离合器 8 和第二离合器 9 都被配置为单向离合器，进而将单向离合器设置为：从动件转速-主动件转速＞0 时（顺时针方向为正），单向离合器主、从动环可独立旋转，否则主、从动环锁住。所以，当动力从齿圈 53 传递出来后，第二离合器 9 锁住，动力可传递到第一减速齿轮 31 上。经过第一减速齿轮 31 和第二减速齿轮32 的传递，到达差速器 4 上，再分配到两个车轮 10 上。

因为太阳轮 52 被第一制动器 6 锁住，其转速为 0，第一减速齿轮 31 为顺时针旋转，第二离合器 9 的主、从动环转速差大于 0，不能被锁住，所以太阳轮52 扭矩无法传递到第一减速齿轮 31 上。

第二档位的工作原理为：

动力从驱动电机 1 传出，旋转方向为顺时针（从左往右看），通过行星轮51 分别传递给太阳轮 52 和齿圈 53。当第二制动器 7 贴合，第一制动器 6 松开时，齿圈 53 被固定住，其转速为零，动力经过太阳轮 52 传递到第一离合器 8上。这时第二离合器 9 不能锁住。动力经过第一离合器 8 传递到第一减速齿轮31 上。经过第一减速齿轮 31 和第二减速齿轮 32 的传递，到达差速器 4 上，再分配到两个车轮 10 上。

在上述提供的纯电动变速装置的基础上，本说明书实施例还提供一种变速箱，该变速箱配置有上述提供的纯电动变速装置和整车控制器，整车控制器用于接收驾驶员的操作信息，并控制纯电动变速装置工作。

另外，本说明书实施例还提供一种车辆，所述车辆为新能源汽车，该新能源汽车配置上述提供的变速箱。

通过上述提供的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，可以取得如下有益效果：

1）本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过行星组件的设置，实现了纯电动车辆中不同的传动比，满足不同的变速需求。

2）本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过设置两个制动器，可以实现两个速比之间的切换。

3）本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过设置两个单向离合器，辅助实现动力的不同传递路径，同时实现能量回收和倒挡等工作模式。

4）本发明所述的一种纯电动变速装置、变速箱及车辆，通过行星组件、制动器和离合器的设置，实现变速过程中的动力不中断，保证了新能源汽车在不同速度下的动力性，提高了驾驶的体验感

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种纯电动变速装置，包括驱动电机（1）、发电机（2）、减速组件（3） 和差速器（4），其特征在于，还包括行星组件（5），第一制动器（6）、第二制动器（7）、第一离合器（8）和第二离合器（9）；

所述发电机（2）通过所述减速组件（3）与所述差速器（4）连接，所述驱动电机（1）与所述行星组件（5）连接；

所述行星组件（5）包括行星轮（51）、太阳轮（52）和齿圈（53）；所述行星轮（51）分别与所述太阳轮（52）和所述齿圈（53）啮合；所述驱动电机（1）与所述行星轮（51）连接；

所述第一制动器（6）通过所述太阳轮（52）与所述第一离合器（8）连接，所述第二离合器（9）通过所述第一制动器（6）与所述齿圈（53）连接；

所述第一离合器（8）的输出轴和所述第二离合器（9）的输出轴相耦合；

所述第一离合器（8）和所述第二离合器（9）均为单向离合器，所述第一离合器（8）的主动件与所述太阳轮（52）连接，所述第二离合器（9）的主动件与所述第二制动器（7） 连接。

2.根据权利要求 1 所述的纯电动变速装置，其特征在于，所述行星组件（5） 还包括行星架（54），所述驱动电机（1）通过所述行星架（54）与所述行星轮（51）连接。

3.根据权利要求 1 所述的纯电动变速装置，其特征在于，所述减速组件（3） 包括第一减速齿轮（31）和第二减速齿轮（32）；所述第一减速齿轮（31）和所述第二减速齿轮（32）啮合，所述发电机（2）的发电机齿轮（21）与所述第一减速齿轮（31）啮合，所述第二减速齿轮（32）与所述差速器（4）连接。

4.根据权利要求 3所述的纯电动变速装置，其特征在于，所述第一离合器（8）的输出轴和所述第二离合器（9）的输出轴相耦合，并与所述第一减速齿轮（31）连接。

5.根据权利要求 1 所述的纯电动变速装置，其特征在于，通过控制所述装置以实现不同的工作模式，所述工作模式包括变速模式、能量回收模式和倒挡模式；

所述变速模式的控制方式包括：控制所述驱动电机（1）工作，控制所述第一制动器（6）或所述第二制动器（7）贴合以实现不同档位动力输出，所述变速模式的能量传输方向依次为：驱动电机（1）、行星组件（5）、减速组件（3）、差速器（4）和车轮（10）；

所述能量回收模式的控制方式包括：控制所述驱动电机（1）停止工作，所述能量回收模式的能量传输方向依次为：车轮（10）、差速器（4）、减速组件（3）和发电机（2）；

所述倒挡模式的控制方式包括：控制所述发电机（2）工作，控制所述驱动电机（1）不工作，所述倒挡模式的能量传输方向依次为：发电机（2）、减速组件（3）、差速器（4）和车轮（10）。

6.根据权利要求 5所述的纯电动变速装置，其特征在于，所述不同档位包括第一档位和第二档位；

所述第一档位的控制方式为：控制所述驱动电机（1）工作，控制所述第一制动器（6）贴合，所述第二制动器（7）松开，所述第一档位的动力传输路径为：驱动电机（1）、行星轮（51）、齿圈（53）、第二离合器（9）、减速组件（3）、差速器（4）和车轮；

所述第二档位的控制方式为：控制所述驱动电机（1）工作，控制所述第二制动器（7）贴合，所述第一制动器（6）松开，所述第二档位的动力传输路径为：驱动电机（1）、行星轮（51）、太阳轮（52）、第一离合器（8）、减速组件（3）、差速器（4）和车轮。

7.一种变速箱，其特征在于，所述变速箱包括： 整车控制器，和如权利要求 1 至 6任一项所述的纯电动变速装置。

8.一种车辆，所述车辆为纯电动汽车，其特征在于，所述车辆包括权利要求 7所述的变速箱。

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