CN115875410A - 一种重卡专用的纯电多挡电驱系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重卡专用的纯电多挡电驱系统包括：驱动电机，提供动力输入，转速7000rpm以上；输入轴，与驱动电机连接，安装多个齿轮，进行不同速比的对外动力输送；取力器轴，连接齿轮箱、离合器、控制器，空挡停车和一挡时工作；第一中间轴，连接有S1同步器、S2同步器，通过与S1同步器配合的两个齿轮组与输入轴形成不同速比的传动，且通过齿轮组与输出轴连接；一挡中间轴，与输入轴通过齿轮组传动，通过S2同步器与第一中间轴连接或断开；输出轴，通过齿轮副、第一双中间轴、第二双中间轴，与第一中间轴连接。本发明采用主副箱的形式，通过主箱内的两个同步器，实现三个挡位的切换。三个挡位变换时，只有一个同步器进行调节，换挡响应速度更快。

Description

一种重卡专用的纯电多挡电驱系统

技术领域

本发明属于电动卡车动力系统技术领域，具体涉及一种满足重卡重卡的最大爬坡度以及最高车速要求的纯电多挡电驱系统。

背景技术

纯电动卡车指的是完全依靠电力驱动的卡车，电动重卡在诸多方面具有比传统重卡更多的优势。排放方面，电动重卡依托电驱动，实现了零排放；驾驶体验方面，电动重卡依靠电机驱动，具备噪降低、换挡便利、振动减小等优势，改善了司机的驾乘环境；使用成本方面，“油电差”的存在，使电动重卡在特定的应场景中使用成本远远低于燃油重卡，经济效益十分明显；车辆管理方面，电动重卡在车辆数据采集及上传分析处理方面更容易，更利于智能化操作，特别是在封闭场景中(如矿、港口)，可以应用无人驾驶技术，降低甚至消除安全事故隐忧。

现有的新能源纯电重卡一般采用重卡专用低速电机，设置四挡至六挡的电驱系统，换挡的次数较多，系统效率和系统可靠性较低，控制系统也很复杂。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明目的是提供一种新的重卡专用的纯电多挡电驱系统，解决传统重卡电驱系统挡位过多，控制复杂的问题。采用更高转速的电机，通过换挡轴系的配合，减少挡位，满足重卡的爬坡及车速要求。

为了实现上述目的，本发明提供一种重卡专用的纯电多挡电驱系统，包括：

驱动电机，提供动力输入，转速7000rpm以上，

输入轴，与驱动电机连接，安装多个齿轮，进行不同速比的对外动力输送，

取力器轴，连接齿轮箱、离合器、控制器，空挡停车和一挡时工作，

第一中间轴，连接有S1同步器、S2同步器，通过与S1同步器配合的两个齿轮组与输入轴形成不同速比的传动，且通过齿轮组与输出轴连接，

一挡中间轴，与输入轴通过齿轮组传动，通过S2同步器与第一中间轴连接或断开，

输出轴，通过齿轮副、第一双中间轴、第二双中间轴，与第一中间轴连接。

进一步地，所述输入轴上从左至右依次连接有G1齿轮、G5齿轮、G7齿轮，所述第一中间轴上连接有G11齿轮，且套接有G2齿轮、G3齿轮、G6齿轮、G8齿轮、G10齿轮，所述G2齿轮、G3齿轮为双联齿套；所述一挡中间轴上从左至右依次连接有G4齿轮、G9齿轮，所述第一双中间轴上从左至右依次连接有G12A齿轮、G13A齿轮，所述第二双中间轴上从左至右依次连接有G12B齿轮、G13B齿轮，所述输出轴上连接有G14齿轮，取力器轴上连接有G15齿轮，

G1齿轮与G2齿轮啮合，G5齿轮与G6齿轮啮合，G15齿轮与G6齿轮啮合，G7齿轮与G8齿轮啮合，G3齿轮与G4齿轮啮合，G9齿轮与G10齿轮啮合，G11齿轮与G12A、G12B齿轮啮合，G14齿轮与G13A、G13B齿轮啮合，

S1同步器中断或与G6齿轮结合或与G8齿轮结合，S2同步器中断或与G10齿轮结合。

进一步地，所述第一中间轴与G11齿轮通过花键连接，第一中间轴为花键轴且与G11齿轮中间花键孔配合。

本发明的有益效果：

1、本发明相较于当前市场上四挡至六挡的电驱系统，通过更少的挡位，在电驱系统的正常运转中，能够大幅度的降低换挡的次数，增加系统效率和系统可靠性，并且可以让控制系统变得更为简单；

2、变速器采用主副箱的形式，通过主箱内的两个同步器，实现三个挡位的切换。三个挡位变换时，只有一个同步器进行调节，换挡响应速度更快；

3、变速箱主箱一挡采用第一中间轴加一挡专用中间轴结构，二、三挡采用第一中间轴结构，可以紧凑结构，降低工艺难度，增大可实现性；

4、变速器换挡采用单电机加转毂的形式，可以做到成本更低、控制更加简单。

附图说明

图1为本发明所述的重卡专用的纯电多挡电驱系统的原理示意图；

图2为本发明所述的重卡专用的纯电多挡电驱系统在空挡模式的动力传递示意图；

图3为本发明所述的重卡专用的纯电多挡电驱系统在一挡模式的动力传递示意图；

图4为本发明所述的重卡专用的纯电多挡电驱系统在二挡模式的动力传递示意图；

图5为本发明所述的重卡专用的纯电多挡电驱系统在三挡模式的动力传递示意图。

图中：1、驱动电机；2、输入轴；3、第一中间轴；4、取力器轴；5、一挡中间轴；6、S1同步器；7、S2同步器；8、第一双中间轴；9、第二双中间轴；10、输出轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种重卡专用的纯电多挡电驱系统，包括：驱动电机1、输入轴2、取力器轴4、第一中间轴3、一挡中间轴5、输出轴10。驱动电机1提供动力输入，转速7000rpm以上，优选轴向磁通电机。输入轴2与驱动电机1连接，安装多个齿轮，进行不同速比的对外动力输送。取力器轴4连接齿轮箱、离合器、控制器，在空挡停车和一挡时工作。第一中间轴3，连接有S1同步器6、S2同步器7，通过与S1同步器6配合的两个齿轮组与输入轴2形成不同速比的传动，且通过齿轮组与输出轴10连接。一挡中间轴5，与输入轴2通过齿轮组传动，通过S2同步器7与第一中间轴3连接或断开，所述S1同步器6、S2同步器7采用的换挡电机有一个，换挡电机连接转毂，转毂受驱动转动，转毂上的换挡槽带动拨叉推动S1同步器6、S2同步器7的接合套移动进行结合齿轮的切换。

输出轴10，通过齿轮副、第一双中间轴8、第二双中间轴9，与第一中间轴3连接。

所述输入轴2上从左至右依次连接有G1齿轮、G5齿轮、G7齿轮。所述第一中间轴3上连接有G11齿轮，且套接有G2齿轮、G3齿轮、G6齿轮、G8齿轮、G10齿轮且不连接，所述G2齿轮、G3齿轮为双联齿套。所述一挡中间轴5上从左至右依次连接有G4齿轮、G9齿轮，所述第一双中间轴8上从左至右依次连接有G12A齿轮、G13A齿轮，所述第二双中间轴9上从左至右依次连接有G12B齿轮、G13B齿轮，所述输出轴10上连接有G14齿轮，取力器轴4上连接有G15齿轮。

G1齿轮与G2齿轮啮合，G5齿轮与G6齿轮啮合，G15齿轮与G6齿轮啮合，G7齿轮与G8齿轮啮合，G3齿轮与G4齿轮啮合，G9齿轮与G10齿轮啮合，G11齿轮与G12A、G12B齿轮啮合，G14齿轮与G13A、G13B齿轮啮合。S1同步器6中断或与G6齿轮结合或与G8齿轮结合，S2同步器7中断或与G10齿轮结合。

所述第一中间轴3与G11齿轮通过花键连接，第一中间轴3为花键轴且与G11齿轮中间花键孔配合。

本发明的工作原理：

本发明所述的动力总成系统适用于设计总质量为25t～49t的新能源纯电重卡。该动力总成系统搭载着一款相较于传统电机，转速更高(7000rpm)，体积更小，质量更轻，功率密度更大，高效区更广的新型电机和一款专用三挡变速器，可以满足重卡的最大爬坡度以及最高车速要求。

该三挡专用变速器采用主箱加副箱的形式，其中主箱内有两个同步器S1、S2，实现三个挡位的切换，在结构上，主箱一挡采用第一中间轴3+一挡专用中间轴结构，二、三挡采用第一中间轴3结构，紧凑更为结构，降低工艺难度，增大可实现性。副箱在结构上则直接采用双中间轴的常规方案，结构简单，成本较低。变速器的换挡机构采用单电机加转毂的形式，相比于传统的双电机选换挡方案，可以做到成本更低、控制更加简单。相对于传统的重卡专用低速电机，该电驱系统采用高速电机，可以在同等功率下，实现体积和重量的大幅度降低，并且在量产后可实现至少10％的成本节约。通过高速电机同三挡专用的电驱系统，可以实现重卡在满载的情况下的30％坡度的持续爬坡性能需求，并且可满足重卡的最高车速要求。

本发明所述的重卡专用的纯电多挡电驱系统提供以下挡位：

如图2所示，空挡：同步器S1、S2断开，动力传递路线：G5-G6-G15，此时取力器可以停车工作，其余齿轮副均为空转；

如图3所示，一挡：同步器S1断开，同步器S2与G10结合，动力传递路线：G1-G2/G3-G4/G9-G10/G11-G12A(G12B)/G13A(G13B)-G14；一挡可用于起步于爬坡。

如图4所示，二挡：同步器S1与G6结合，同步器S2断开，动力传递路线：G5-G6/G11-G12A(G12B)/G13A(G13B)-G14；二挡用于正常低速行驶。

如图5所示，三挡：同步器S1与G8结合，同步2v器S2断开，动力传递路线：G7-G8/G11-G12A(G12B)/G13A(G13B)-G14。三挡用于高速动力模式行驶。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种重卡专用的纯电多挡电驱系统，其特征在于：包括：

驱动电机(1)，提供动力输入，转速7000rpm以上，

输入轴(2)，与驱动电机(1)连接，安装多个齿轮，进行不同速比的对外动力输送，

取力器轴(4)，连接齿轮箱、离合器、控制器，空挡停车和一挡时工作，

第一中间轴(3)，连接有S1同步器(6)、S2同步器(7)，通过与S1同步器(6)配合的两个齿轮组与输入轴(2)形成不同速比的传动，且通过齿轮组与输出轴(10)连接，

一挡中间轴(5)，与输入轴(2)通过齿轮组传动，通过S2同步器(7)与第一中间轴(3)连接或断开，

输出轴(10)，通过齿轮副、第一双中间轴(8)、第二双中间轴(9)，与第一中间轴(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种重卡专用的纯电多挡电驱系统，其特征在于：所述输入轴(2)上从左至右依次连接有G1齿轮、G5齿轮、G7齿轮，所述第一中间轴(3)上连接有G11齿轮，且套接有G2齿轮、G3齿轮、G6齿轮、G8齿轮、G10齿轮，所述G2齿轮、G3齿轮为双联齿套；所述一挡中间轴(5)上从左至右依次连接有G4齿轮、G9齿轮，所述第一双中间轴(8)上从左至右依次连接有G12A齿轮、G13A齿轮，所述第二双中间轴(9)上从左至右依次连接有G12B齿轮、G13B齿轮，所述输出轴(10)上连接有G14齿轮，取力器轴(4)上连接有G15齿轮，

G1齿轮与G2齿轮啮合，G5齿轮与G6齿轮啮合，G15齿轮与G6齿轮啮合，G7齿轮与G8齿轮啮合，G3齿轮与G4齿轮啮合，G9齿轮与G10齿轮啮合，G11齿轮与G12A、G12B齿轮啮合，G14齿轮与G13A、G13B齿轮啮合，

S1同步器(6)中断或与G6齿轮结合或与G8齿轮结合，S2同步器(7)中断或与G10齿轮结合。

3.根据权利要求1或3所述的一种重卡专用的纯电多挡电驱系统，其特征在于：所述第一中间轴(3)与G11齿轮通过花键连接，第一中间轴(3)为花键轴且与G11齿轮中间花键孔配合。

4.根据权利要求1或3所述的一种重卡专用的纯电多挡电驱系统，其特征在于：所述S1同步器(6)、S2同步器(7)采用的换挡电机有一个，换挡电机连接转毂，转毂受驱动转动，转毂上的换挡槽带动拨叉推动S1同步器(6)、S2同步器(7)的接合套移动进行结合齿轮的切换。

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