CN114750588A - 一种电驱动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电驱动系统及车辆，该电驱动系统包括：驱动电机、输入轴、输出轴、中间轴、设于输入轴与中间轴之间的第一传动齿轮副、设于中间轴与输出轴之间的第二传动齿轮副及第三传动齿轮副、第一离合器及第二离合器。通过采用两个离合器换档，换档无动力中断和换档冲击，保证换档柔和，同时将第一离合器及第二离合器分别设置于中间轴及输出轴的一侧，使整车设计中轴向空间尺寸紧凑，便于整车布置，通过将连接输入轴与中间轴的第一传动齿轮副中的惰轮，作为连接中间轴与输出轴的第三传动齿轮副中的共用齿轮，并省去了同步器、换档机构等零部件，降低驱动系统及整车生产所需成本的同时，大幅减小了占用空间，利于整车布置及轻量化设计。

Description

一种电驱动系统及车辆

技术领域

本发明涉及电驱动技术领域，特别涉及一种电驱动系统及车辆。

背景技术

目前市场上现有电动汽车基本都是使用固定速比的单级减速器。使用单级的减速器能够基本满足一般行驶要求但是，只采用单级的减速器无法同时满足低速大扭矩和较高车速的要求，往往导致车辆低速的驱动力降低，不能达到理想的最高车速。对于高性能的纯电动车，这一问题尤为突出。

现有技术中，通常使用一个较大功率/扭矩的电机来同时满足车辆的高速性能和加速性能，或者采用前、后两个电机来满足动力性能要求；可是，较大驱动电机意味着电机的高效区域可能更远离日常驾驶所对应的运行区域，降低了车辆的经济性；前后两个电机将占用底盘空间，而且整车成本会大大增加，同时，目前市场上现有的两档减速器，因存在动力中断问题，严重影响驾乘舒适性，并未匹配在纯电动乘用车上，仅仅匹配在混合动力车型及对驾乘舒适性能要求不高的纯电动商用车或客车上。双离合两档减速器因电机和离合器直接连接，不能直接匹配高速电机(转速>10000r/min)。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电驱动系统及车辆，旨在解决现有技术中，驱动系统的成本较高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来实现的：一种电驱动系统，包括：驱动电机、输入轴、输出轴及设于所述输入轴及所述输出轴之间的中间轴，所述驱动电机连接所述输入轴，所述输入轴、所述输出轴及所述中间轴相互平行设置；设于所述输入轴与所述中间轴之间的第一传动齿轮副，所述第一传动齿轮副包括固定于所述输入轴上的输入轴齿轮及固定于所述中间轴上的惰轮；设于所述中间轴与所述输出轴之间的第二传动齿轮副，所述中间轴与所述第二传动齿轮副之间设有第一离合器，所述第一离合器用于将所述中间轴与所述第二传动齿轮副接合或断开；设于所述中间轴与所述输出轴之间的第三传动齿轮副，所述第三传动齿轮副包括空套于所述输出轴上的二档从动齿轮，及所述惰轮，所述二档从动齿轮与所述输出轴之间设有第二离合器，所述第二离合器用于将所述输出轴与所述二档从动齿轮接合或断开。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过设置两个电机档位，在车辆行驶时，针对不同的工况，可以采用不同的档位，保证电机在高效率区间运转，高速工况续航能力好，同时采用了两个离合器换档，换档无动力中断和换档冲击，保证换档柔和，同时将第一离合器及第二离合器分别设置于中间轴及输出轴的一侧，使整车设计中轴向空间尺寸紧凑，便于整车布置，同时通过将连接输入轴与中间轴的第一传动齿轮副中的惰轮，作为连接中间轴与输出轴的第三传动齿轮副中的共用齿轮，并省去了同步器、换档机构等零部件，降低驱动系统及整车生产所需成本的同时，大幅减小了占用空间，利于整车布置及轻量化设计。

根据上述技术方案的一方面，所述第二传动齿轮副包括空套于所述中间轴上的一档主动齿轮及固定于所述输出轴上的一档从动齿轮。

根据上述技术方案的一方面，所述第一离合器包括固定于所述中间轴上的第一离合器输入毂，及设于所述一档主动齿轮与所述第一离合器输入毂之间的第一离合器输出毂。

根据上述技术方案的一方面，所述第二离合器包括固定于所述输出轴上的第二离合器输入毂，及设于所述二档从动齿轮与所述第二离合器输入毂之间的第二离合器输出毂。

根据上述技术方案的一方面，所述电驱动系统还包括设于所述输出轴一侧的差速器，所述差速器与所述输出轴之间设有第四传动齿轮副。

根据上述技术方案的一方面，所述第四传动齿轮副包括固定设于所述输出轴上的输出轴齿轮，及设于所述差速器上的减速器齿轮，所述差速器用于连接车辆的两个半轴，将所述驱动电机的动力传递给半轴上的车轮。

根据上述技术方案的一方面，所述驱动电机与所述输入轴花键连接。

根据上述技术方案的一方面，所述电驱动系统还包括连接所述驱动电机的电池包。

根据上述技术方案的一方面，所述电池包与所述驱动电机之间设有逆变器。

本发明的另一方面还提供了一种车辆，包括上述技术方案中的电驱动系统。

附图说明

图1为本发明第一实施例中电驱动系统的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中电驱动系统在纯电一档驱动模式下的动力传递示意图；

图3为本发明第一实施例中电驱动系统在纯电二档驱动模式下的动力传递示意图；

图4为本发明第一实施例中电驱动系统在一档制动能量回收模式下的动力传递示意图；

图5为本发明第一实施例中电驱动系统在二档制动能量回收模式下的动力传递示意图；

图6为本发明第一实施例中电驱动系统在倒档模式下的动力传递示意图；

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图6，所示为本发明第一实施例中的电驱动系统，包括：驱动电机1、输入轴10、输出轴18及设于所述输入轴10及所述输出轴18之间的中间轴13，所述驱动电机1连接所述输入轴10，所述输入轴10、所述输出轴18及所述中间轴13相互平行设置。

在本实施例中，上述驱动电机1的驱动轴与输入轴10通过花键连接，可以理解地，在本发明的其他实施例中，上述驱动轴还可通过齿轮副与输入轴10进行连接。

具体来说，所述电驱动系统还包括设于所述输入轴10与所述中间轴13之间的第一传动齿轮副，所述第一传动齿轮副包括固定于所述输入轴10上的输入轴齿轮11及固定于所述中间轴13上的惰轮12，在本实施例中，上述输入轴齿轮11与输入轴10为一体式成型设置。

进一步地，所述电驱动系统还包括设于所述中间轴13与所述输出轴18之间的第二传动齿轮副，所述中间轴13与所述第二传动齿轮副之间设有第一离合器，所述第一离合器用于将所述中间轴13与所述第二传动齿轮副接合或断开；

更近一步地，所述电驱动系统还包括设于所述中间轴13与所述输出轴18之间的第三传动齿轮副，所述第三传动齿轮副包括空套于所述输出轴18上的二档从动齿轮20，及所述惰轮12，所述二档从动齿轮20与所述输出轴18之间设有第二离合器，所述第二离合器用于将所述输出轴18与所述二档从动齿轮20接合或断开。

具体来说，本实施例中的电驱动系统，通过设置两个电机档位，在车辆行驶时，针对不同的工况，可以采用不同的档位，保证电机在高效率区间运转，高速工况续航能力好，同时采用了两个离合器换档，换档无动力中断和换档冲击，保证换档柔和，同时将第一离合器及第二离合器分别设置于中间轴13及输出轴18的一侧，使整车设计中轴向空间尺寸紧凑，便于整车布置，同时通过将连接输入轴10与中间轴13的第一传动齿轮副中的惰轮12，作为连接中间轴13与输出轴18的第三传动齿轮副中的共用齿轮，并省去了同步器、换档机构等零部件，降低驱动系统及整车生产所需成本的同时，大幅减小了占用空间，利于整车布置及轻量化设计。

在本实施例中，上述第二传动齿轮副包括空套于所述中间轴13上的一档主动齿轮14及固定于所述输出轴18上的一档从动齿轮21，所述第一离合器包括固定于所述中间轴13上的第一离合器输入毂15，及设于所述一档主动齿轮14与所述第一离合器输入毂15之间的第一离合器输出毂16。

具体来说，上述第二离合器包括固定于所述输出轴18上的第二离合器输入毂17，及设于所述二档从动齿轮20与所述第二离合器输入毂17之间的第二离合器输出毂19。

此外，在本实施例中，所述电驱动系统还包括设于所述输出轴18一侧的差速器24，所述差速器24与所述输出轴18之间设有第四传动齿轮副。具体来说，上述第四传动齿轮副包括固定设于所述输出轴18上的输出轴齿轮22，及设于所述差速器24上的减速器齿轮23，所述差速器24用于连接车辆的两个半轴6，将所述驱动电机1的动力经输出轴18传递给半轴6上的车轮7。

进一步地，本实施例中的电驱动系统还包括连接所述驱动电机1的电池包3，电池包3与所述驱动电机1之间设有逆变器5。可以理解地，当车辆处于制动状态时，上述驱动电机1处于发电状态，在发电时驱动电机1产生的交流电通过线束输入至逆变器5，经过逆变器5转换成直流电，传输并储存至电池包3内，进行能量回收。

基于上述结构，本实施例当中的电驱动系统具有多种工作模式，具体包括：空档模式、电驱动模式、制动能量回收模式及倒档模式。其中，上述电驱动模式包括纯电一档驱动模式及纯电二档驱动模式；上述制动能量回收模式包括一档制动能量回收模式及二档制动能量回收模式。

上述这些工作模式靠同步器和/或双离合器的结合或分离来实现切换。具体地，请参阅下表一，所示为本实施例当中的电驱动系统在各种工作模式(即工况)下，其双离合器的接合/分离状态、以及驱动电机1的状态：

表一：

当车辆处于空档模式时，驱动电机1为自由状态，第一离合器分离，一档主动齿轮14空转，第二离合器分离，二档从动齿轮20空转，无动力传递至差速器24及车轮7。

具体来说，请参阅图2，当车辆处于纯电一档驱动模式时，电池包3通过第一线束2将电能传递给逆变器5，经逆变器5的能量转换后，逆变器5通过第二线束4将转化后的电能传递给驱动电机1，使上述驱动电机1的驱动轴转动(驱动轴与输入轴10花键连接)，带动输入轴10转动，输入轴10上的输入轴齿轮11转动，输入轴齿轮11与惰轮12啮合(惰轮12与中间轴13花键连接)，带动惰轮12及中间轴13转动(第一离合器输入毂15与中间轴13花键连接)，中间轴13带动第一离合器输入毂15转动，当第一离合器输出毂16将第一离合器输入毂15与一档主动齿轮14接合时，带动一档主动齿轮14转动，一档主动齿轮14与一档从动齿轮21啮合(一档从动齿轮21与输出轴18花键连接)，从而带动一档从动齿轮21、输出轴18及输出轴齿轮22转动，输出轴齿轮22与减速器齿轮23啮合，将动力传递给差速器24，车辆的两个半轴6与差速器24花键连接，将驱动电机1的动力传递给车轮7。

具体来说，请参阅图3，当车辆处于纯电二档驱动模式时，电池包3通过第一线束2将电能传递给逆变器5，经逆变器5的能量转换后，逆变器5通过第二线束4将转化后的电能传递给驱动电机1，使上述驱动电机1的驱动轴转动(驱动轴与输入轴10花键连接)，带动输入轴10转动，输入轴10上的输入轴齿轮11转动，输入轴齿轮11与惰轮12啮合(惰轮12与中间轴13花键连接)，带动惰轮12及中间轴13转动，惰轮12与二档从动齿轮20啮合，带动二档从动齿轮20转动，此时由于二档从动齿轮20空套于输出轴18上，输出轴18及第二离合器输入毂17不动，当第二离合器输出毂19将第二离合器输入毂17与二档从动齿轮20接合时，带动第二离合器输入毂17转动，输出轴齿轮22与减速器齿轮23啮合，将动力传递给差速器24，车辆的两个半轴6与差速器24花键连接，将驱动电机1的动力传递给车轮7。

具体来说，请参阅图4，当车辆处于一档制动能量回收模式时，第一离合器输入毂15与第一离合器输出毂16接合；第二离合器输入毂17与第二离合器输出毂19分离，驱动电机1处于发电状态，在发电时驱动电机1产生的交流电通过线束输入至逆变器5，经过逆变器5转换成直流电，传输并储存至电池包3内，进行能量回收。

具体来说，请参阅图5，当车辆处于二档制动能量回收模式时，第一离合器输入毂15与第一离合器输出毂16分离；第二离合器输入毂17与第二离合器输出毂19接合，驱动电机1处于发电状态，在发电时驱动电机1产生的交流电通过线束输入至逆变器5，经过逆变器5转换成直流电，传输并储存至电池包3内，进行能量回收。

具体来说，请参阅图6，当车辆处于倒档模式时，其双离合器及驱动电机1的状态与纯电一档驱动模式基本相同，区别仅在于驱动电机1为反转，在此不多赘述。

综上，本发明上述实施例当中的电驱动系统，通过设置两个电机档位，在车辆行驶时，针对不同的工况，可以采用不同的档位，保证电机在高效率区间运转，高速工况续航能力好，同时采用了两个离合器换档，换档无动力中断和换档冲击，保证换档柔和，同时将第一离合器及第二离合器分别设置于中间轴13及输出轴18的一侧，使整车设计中轴向空间尺寸紧凑，便于整车布置，同时通过将连接输入轴10与中间轴13的第一传动齿轮副中的惰轮12，作为连接中间轴13与输出轴18的第三传动齿轮副中的共用齿轮，并省去了同步器、换档机构等零部件，降低驱动系统及整车生产所需成本的同时，大幅减小了占用空间，利于整车布置及轻量化设计。

本发明的第二实施例提供了一种车辆，具体来说，上述车辆包括上述实施例中的电驱动系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电驱动系统，其特征在于，包括：驱动电机、输入轴、输出轴及设于所述输入轴及所述输出轴之间的中间轴，所述驱动电机连接所述输入轴，所述输入轴、所述输出轴及所述中间轴相互平行设置；

设于所述输入轴与所述中间轴之间的第一传动齿轮副，所述第一传动齿轮副包括固定于所述输入轴上的输入轴齿轮及固定于所述中间轴上的惰轮；

设于所述中间轴与所述输出轴之间的第二传动齿轮副，所述中间轴与所述第二传动齿轮副之间设有第一离合器，所述第一离合器用于将所述中间轴与所述第二传动齿轮副接合或断开；

设于所述中间轴与所述输出轴之间的第三传动齿轮副，所述第三传动齿轮副包括空套于所述输出轴上的二档从动齿轮，及所述惰轮，所述二档从动齿轮与所述输出轴之间设有第二离合器，所述第二离合器用于将所述输出轴与所述二档从动齿轮接合或断开。

2.根据权利要求1所述的电驱动系统，其特征在于，所述第二传动齿轮副包括空套于所述中间轴上的一档主动齿轮及固定于所述输出轴上的一档从动齿轮。

3.根据权利要求2所述的电驱动系统，其特征在于，所述第一离合器包括固定于所述中间轴上的第一离合器输入毂，及设于所述一档主动齿轮与所述第一离合器输入毂之间的第一离合器输出毂。

4.根据权利要求1所述的电驱动系统，其特征在于，所述第二离合器包括固定于所述输出轴上的第二离合器输入毂，及设于所述二档从动齿轮与所述第二离合器输入毂之间的第二离合器输出毂。

5.根据权利要求1所述的电驱动系统，其特征在于，所述电驱动系统还包括设于所述输出轴一侧的差速器，所述差速器与所述输出轴之间设有第四传动齿轮副。

6.根据权利要求5所述的电驱动系统，其特征在于，所述第四传动齿轮副包括固定设于所述输出轴上的输出轴齿轮，及设于所述差速器上的减速器齿轮，所述差速器用于连接车辆的两个半轴，将所述驱动电机的动力传递给半轴上的车轮。

7.根据权利要求1所述的电驱动系统，其特征在于，所述驱动电机与所述输入轴花键连接。

8.根据权利要求1所述的电驱动系统，其特征在于，所述电驱动系统还包括连接所述驱动电机的电池包。

9.根据权利要求8所述的电驱动系统，其特征在于，所述电池包与所述驱动电机之间设有逆变器。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电驱动系统。

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