CN116658586A - 一种车辆电驱动系统及电驱动桥、车辆 - Google Patents

一种车辆电驱动系统及电驱动桥、车辆 Download PDF

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李良
何文博
郭耀华
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Abstract

本发明涉及车辆驱动装置技术领域,具体涉及一种车辆电驱动系统及电驱动桥、车辆,车辆包括电驱动桥,电驱动桥包括车辆电驱动系统,车辆电驱动系统包括行星排,行星排包括行星架和内齿圈,行星排配套有齿套换挡机构,齿套换挡机构包括齿套,齿套连接有用于驱动齿套动作的换挡驱动机构,行星架固定连接有高挡位结合齿环,高挡位结合齿环一侧设有固定的低挡位结合齿环,内齿圈固定连接有内齿圈结合齿环,齿套换挡机构具有在齿套与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位以及在齿套与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位;利用齿套换挡机构实现换挡,能够承受较高的扭矩,有利于在商用车上应用。

Description

一种车辆电驱动系统及电驱动桥、车辆
技术领域
本发明涉及车辆驱动装置技术领域,具体涉及一种车辆电驱动系统及电驱动桥、车辆。
背景技术
随着新能源汽车的发展,电驱动形式越来越多地应用于商用车。目前电动汽车用电驱动系统多采用行星排式布置形式的两挡变速器,通过离合器或制动器组合来实现挡位的切换。
授权公告号CN217145626U、授权公告日为2022年8月9日的中国实用新型专利中公开的一种行星换挡双电机电驱动桥,包括左半轴、右半轴以及驱动半轴转动的电驱动系统,电驱动系统包括集成安装于车体桥壳内的第一驱动电机、第二驱动电机、行星排、离合器、锁止离合器和差速器,行星排包括太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈,离合器与太阳轮连接,并用于对行星架离合动作,锁止离合器安装于车体桥壳上,并用于对内齿圈离合动作,行星架与差速器输入端连接,第一驱动电机通过传动齿轮将其动力输出到差速器上,差速器将动力分配到两个半轴上;当锁止离合器结合且离合器分离时,内齿圈锁止,第二驱动电机的动力经行星排传输到差速器,实现大速比传动;当锁止离合器分离且离合器结合时,行星架与太阳轮同步转动,第二驱动电机的动力直接通过行星架传输到差速器,实现小速比传动,通过离合器和锁止离合器的结合和分离,可实现动力的不同耦合形式,实现高低挡位的切换。
然而,上述这种采用离合器的结合和脱开控制行星排输出的方式,车辆的电驱动桥需要至少两个离合器,传动结构复杂,而且由于离合器所能承受的扭矩通常较小,使得相应电驱动系统所能承受的扭矩有限,因此通常是用在乘用车上,对于需求扭矩较大的商用车并不能很好适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆电驱动系统,以解决目前的电驱动系统所能承受的扭矩较小的问题;本发明的目的还在于提供一种电驱动桥,以解决目前的电驱动桥所能承受的扭矩较小的问题;本发明的目的还在于提供一种车辆,以解决目前的车辆的电驱动桥所能承受的扭矩较小的问题;
本发明的车辆电驱动系统的技术方案是:
一种车辆电驱动系统,包括行星排,行星排包括行星架和内齿圈,行星排配套有齿套换挡机构,齿套换挡机构包括齿套,齿套连接有用于驱动齿套动作的换挡驱动机构,行星架固定连接有高挡位结合齿环,高挡位结合齿环一侧设有固定的低挡位结合齿环,内齿圈固定连接有内齿圈结合齿环,齿套换挡机构具有在齿套与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位以及在齿套与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位。
有益效果:本发明在现有技术中的车辆电驱动系统的基础上进行改进,通过齿套换挡机构与行星排配合实现换挡,在齿套同时与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时,齿套换挡机构进入高挡位,行星架与内齿圈同步转动,实现小速比传动,在齿套同时与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时,齿套换挡机构进入低挡位,内齿圈锁止,动力可由行星排的太阳轮输入,带动行星排的行星轮转动,行星轮带动行星架输出,实现大速比传动,这样利用齿套换挡机构实现换挡,能够承受较高的扭矩,有利于在商用车上应用。
进一步地,换挡驱动机构包括换挡拨叉和换挡驱动装置,换挡拨叉与齿套相连。
有益效果:通过换挡驱动装置驱动拨叉,拨叉带动齿套进行动作实现换挡,结构简单,使用可靠。
进一步地,换挡驱动装置为电机或驱动缸。
有益效果:通过电机或驱动缸进行驱动,便于控制。
进一步地,行星排的行星架传动连接有差速器。
有益效果:可以利用差速器与车桥的半轴进行传动连接,以通过行星排作为输出级,利用行星排扭矩密度高的优势,使得传动机构体积小重量轻。
进一步地,还包括第一驱动电机和第二驱动电机,第一驱动电机与差速器传动连接,第二驱动电机与行星排的太阳轮传动连接。
有益效果:利用双电机驱动,设计功率和扭矩冗余度高,可实现单双电机并联驱动,可根据工况需求优化电机工作点,提升电机工作效率,换挡时,可以实现一个电机驱动一个电机换挡,可减少换挡过程中的动力中断,保证行星排换挡平顺。
进一步地,第一驱动电机与第二驱动电机分别布置在行星排的太阳轮的两侧。
有益效果:方便两驱动电机的布置,而且,电机有问题时,方便检修更换。
本发明的电驱动桥的技术方案是:
一种电驱动桥,包括左半轴、右半轴以及电驱动系统,电驱动系统包括行星排,行星排包括行星架和内齿圈,行星排配套有齿套换挡机构,齿套换挡机构包括齿套,齿套连接有用于驱动齿套动作的换挡驱动机构,行星架固定连接有高挡位结合齿环,高挡位结合齿环一侧设有固定的低挡位结合齿环,内齿圈固定连接有内齿圈结合齿环,齿套换挡机构具有在齿套与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位以及在齿套与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位。
有益效果:通过齿套换挡机构与行星排配合实现换挡,在齿套同时与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时,齿套换挡机构进入高挡位,行星架与内齿圈同步转动,实现小速比传动,在齿套同时与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时,齿套换挡机构进入低挡位,内齿圈锁止,动力可由行星排的太阳轮输入,带动行星排的行星轮转动,行星轮带动行星架输出,实现大速比传动,这样利用齿套换挡机构实现换挡,能够承受较高的扭矩,有利于在商用车上应用。
进一步地,换挡驱动机构包括换挡拨叉和换挡驱动装置,换挡拨叉与齿套相连。
有益效果:通过换挡驱动装置驱动拨叉,拨叉带动齿套进行动作实现换挡,结构简单,使用可靠。
进一步地,换挡驱动装置为电机或驱动缸。
有益效果:通过电机或驱动缸进行驱动,便于控制。
进一步地,行星排的行星架传动连接有差速器。
有益效果:可以利用差速器与车桥的半轴进行传动连接,以通过行星排作为输出级,利用行星排扭矩密度高优势,使得传动机构体积小重量轻。
进一步地,还包括第一驱动电机和第二驱动电机,第一驱动电机与差速器传动连接,第二驱动电机与行星排的太阳轮传动连接。
有益效果:利用双电机驱动,设计功率和扭矩冗余度高,可实现单双电机并联驱动,可根据工况需求优化电机工作点,提升电机工作效率,换挡时,可以实现一个电机驱动一个电机换挡,可减少换挡过程中的动力中断,保证行星排换挡平顺。
进一步地,第一驱动电机与第二驱动电机分别布置在行星排的太阳轮的两侧。
有益效果:方便两驱动电机的布置,而且,电机有问题时,方便检修更换。
本发明的车辆的技术方案是:
一种车辆,包括电驱动桥,电驱动桥包括左半轴、右半轴以及电驱动系统,电驱动系统包括行星排,行星排包括行星架和内齿圈,行星排配套有齿套换挡机构,齿套换挡机构包括齿套,齿套连接有用于驱动齿套动作的换挡驱动机构,行星架固定连接有高挡位结合齿环,高挡位结合齿环一侧设有固定的低挡位结合齿环,内齿圈固定连接有内齿圈结合齿环,齿套换挡机构具有在齿套与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位以及在齿套与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位。
有益效果:通过齿套换挡机构与行星排配合实现换挡,在齿套同时与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时,齿套换挡机构进入高挡位,行星架与内齿圈同步转动,实现小速比传动,在齿套同时与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时,齿套换挡机构进入低挡位,内齿圈锁止,动力可由行星排的太阳轮输入,带动行星排的行星轮转动,行星轮带动行星架输出,实现大速比传动,这样利用齿套换挡机构实现换挡,能够承受较高的扭矩,有利于在商用车上应用。
进一步地,换挡驱动机构包括换挡拨叉和换挡驱动装置,换挡拨叉与齿套相连。
有益效果:通过换挡驱动装置驱动拨叉,拨叉带动齿套进行动作实现换挡,结构简单,使用可靠。
进一步地,换挡驱动装置为电机或驱动缸。
有益效果:通过电机或驱动缸进行驱动,便于控制。
进一步地,行星排的行星架传动连接有差速器。
有益效果:可以利用差速器与车桥的半轴进行传动连接,以通过行星排作为输出级,利用行星排扭矩密度高优势,使得传动机构体积小重量轻。
进一步地,还包括第一驱动电机和第二驱动电机,第一驱动电机与差速器传动连接,第二驱动电机与行星排的太阳轮传动连接。
有益效果:利用双电机驱动,设计功率和扭矩冗余度高,可实现单双电机并联驱动,可根据工况需求优化电机工作点,提升电机工作效率,换挡时,可以实现一个电机驱动一个电机换挡,可减少换挡过程中的动力中断,保证行星排换挡平顺。
进一步地,第一驱动电机与第二驱动电机分别布置在行星排的太阳轮的两侧。
有益效果:方便两驱动电机的布置,而且,电机有问题时,方便检修更换。
附图说明
图1为本发明的车辆的实施例1的结构示意图。
图中:1、第一驱动电机;2、第二驱动电机;3、第一传动链第一级高速级齿轮;4、轴承;5、第二传动链第一级高速级齿轮;6、第二传动链第一级低速级齿轮;7、太阳轮;8、换挡拨叉齿套机构;9、高挡位结合齿环;10、低挡位结合齿环;11、内齿圈结合齿环;12、换挡驱动装置;13、内齿圈;14、行星轮;15、行星架;16、差速器;17、第一传动链第二级低速级齿轮;18、第一传动链第二级高速级齿轮;19、第一传动链第一级低速级齿轮;20、右半轴;21、左半轴;22、车轮。
具体实施方式
本发明的车辆的实施例1:
如图1所示,车辆包括车轮22及电驱动桥,电驱动桥包括左半轴21、右半轴20以及用于驱动左半轴21和右半轴20转动的电驱动系统,电驱动系统包括第一驱动电机1、第二驱动电机2、行星排、差速器16,第一驱动电机1通过第一传动链将动力传递到差速器16,第二驱动电机2通过第二传动链将动力传递到差速器16,通过差速器16分别带动左半轴21、右半轴20输出动力。
行星排处于第二传动链上,行星排包括太阳轮7、行星轮14、内齿圈13和行星架15,第二驱动电机2驱动第二传动链第一级高速级齿轮5转动,第二传动链第一级高速级齿轮5带动第二传动链第一级低速级齿轮6,第二传动链第一级低速级齿轮6带动与之相连的太阳轮7转动,太阳轮7通过行星轮14和内齿圈13带动行星架15运动,行星架15将动力传递至差速器16。
行星排配套有齿套换挡机构,齿套换挡机构包括齿套、用于驱动齿套动作的换挡驱动机构、高挡位结合齿环9、低挡位结合齿环10、内齿圈结合齿环11,高挡位结合齿环9与行星架15固定连接,低挡位结合齿环10与桥壳连接,连接方式可通过螺栓、定位销或焊接等方式实现,以将低挡位结合齿环10固定,内齿圈结合齿环11与内齿圈13固定相连,高挡位结合齿环9、低挡位结合齿环10、内齿圈结合齿环11并排布置,低挡位结合齿环10位于高挡位结合齿环9与内齿圈结合齿环11之间,换挡驱动机构包括换挡拨叉和换挡驱动装置12,换挡驱动装置12为电机。换挡拨叉与齿套相连并形成换挡拨叉齿套机构8,通过换挡驱动装置12驱动换挡拨叉齿套机构8的拨叉,拨叉带动齿套进行动作,在齿套同时与高挡位结合齿环9、内齿圈结合齿环11结合时,进入高挡位,在齿套同时与低挡位结合齿环10、内齿圈结合齿环11结合时进入低挡位。在齿套不与低挡位结合齿环10、高挡位结合齿环9结合时,进入空挡位。
第一驱动电机1与第二驱动电机2分别布置在行星排的太阳轮7的两侧,也即半轴的两侧,这样方便两驱动电机的布置,而且方便对电机检修更换。
第一驱动电机1驱动第一传动链第一级高速级齿轮3转动,第一传动链第一级高速级齿轮3带动第一传动链第一级低速级齿轮19转动,第一传动链第一级低速级齿轮19与第一传动链第二级高速级齿轮18同步转动,第一传动链第二级高速级齿轮18带动第一传动链第二级低速级齿轮17转动,第一传动链第二级低速级齿轮17与行星架15连接,经行星架15将动力传递到差速器16,并能够与第二传动链传递过来的动力进行动力合流。各个安装有齿轮的轴通过轴承4进行转动装配。
在车辆的电驱动桥工作时,可根据驾驶员挡位或油门信号,控制齿套换挡机构进行相应动作,其工作模式包括以下三种:
模式一:第一驱动电机1和第二驱动电机2共同驱动工作,换挡驱动装置12根据换挡指令推动换挡拨叉齿套机构8运动至低挡位,齿套同时与内齿圈结合齿环11、低挡位结合齿环10结合,实现内齿圈13锁止,此时行星排的太阳轮7输入,行星架15输出,速比为k+1,可实现低挡变换,速比大,输出扭矩大,动力性好,适用于起步等需要大扭矩的工况。
模式二:第一驱动电机1和第二驱动电机2共同驱动工作,换挡驱动装置12根据换挡指令推动换挡拨叉齿套机构8运动至高挡位,齿套同时与内齿圈结合齿环11、高挡位结合齿环9结合,实现行星排完全锁止,行星架15与太阳轮7同步转动,速比为1,可实现高挡变换,行星排没有齿轮啮合传动,速比小,实现高转速输出,适合高速行驶工况。双电机驱动输出扭矩比起步时稍小,保证动力性且经济性好,并且拉低了第一驱动电机1的转速,保证电机不会超速且对于永磁电机不用弱磁。
模式三:第一驱动电机1持续输出动力,第二驱动电机2不输出动力,换挡驱动装置12根据换挡指令推动换挡拨叉齿套机构8运动至空挡位,此时行星排空转,第二驱动电机2对车轮22无动力输出,实现空挡位置,第一驱动电机1持续输出动力,保证高速车辆动力需求,适合车辆需求高速且低动力性的工况。
这样的双电机驱动,设计功率和扭矩冗余度高,可实现单双电机并联驱动,可减少换挡过程中的动力中断,换挡时,可以实现一个电机驱动一个电机换挡,当第二驱动电机换挡调速,第一驱动电机可持续输出动力,此时车辆有持续动力输入,车速保持或下降很慢,有利于第二驱动电机换挡调速,保证行星排换挡平顺。可根据工况需求优化电机工作点,提升电机工作效率,可提升整车经济性。通过行星排换挡,可以实现两级或一级传动,高挡位传动效率高。使用行星排作为输出级,行星排具有扭矩密度高的优势,体积小重量轻,可以对传动机构降重。利用齿套换挡机构与行星排配合实现换挡,传动结构比较简单,且使得传动机构能够承受较高的扭矩,有利于在商用车上应用。
本发明中的车辆的实施例2:
本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中的电驱动系统包括第一驱动电机和第二驱动电机。而本实施例中,电驱动系统仅有一个驱动电机,该驱动电机与行星排的太阳轮传动连接。
本发明中的车辆的实施例3:
本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中的第一驱动电机与第二驱动电机分别布置在行星排的太阳轮的两侧。而本实施例中,第一驱动电机与行星排的太阳轮同轴布置,第二驱动电机布置在行星排的太阳轮的径向一侧。
本发明中的车辆的实施例4:
本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中的换挡驱动装置为电机。而本实施例中,换挡驱动装置为气缸,气缸构成驱动缸。
本发明中的车辆电驱动系统的实施例:
本实施例中的车辆电驱动系统与上述车辆的实施例1-4任一实施例中的电驱动系统相同,此处不再赘述。
本发明中的电驱动桥的实施例:
本实施例中的电驱动桥与上述车辆的实施例1-4任一实施例中的电驱动桥相同,此处不再赘述。
最后需要说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车辆电驱动系统,包括行星排,行星排包括行星架和内齿圈,其特征是,行星排配套有齿套换挡机构,齿套换挡机构包括齿套,齿套连接有用于驱动齿套动作的换挡驱动机构,行星架固定连接有高挡位结合齿环,高挡位结合齿环一侧设有固定的低挡位结合齿环,内齿圈固定连接有内齿圈结合齿环,齿套换挡机构具有在齿套与高挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位以及在齿套与低挡位结合齿环、内齿圈结合齿环结合时的高挡位。
2.根据权利要求1所述的车辆电驱动系统,其特征是,换挡驱动机构包括换挡拨叉和换挡驱动装置,换挡拨叉与齿套相连。
3.根据权利要求2所述的车辆电驱动系统,其特征是,换挡驱动装置为电机或驱动缸。
4.根据权利要求1或2或3所述的车辆电驱动系统,其特征是,行星排的行星架传动连接有差速器。
5.根据权利要求4所述的车辆电驱动系统,其特征是,还包括第一驱动电机和第二驱动电机,第一驱动电机与差速器传动连接,第二驱动电机与行星排的太阳轮传动连接。
6.根据权利要求5所述的车辆电驱动系统,其特征是,第一驱动电机与第二驱动电机分别布置在行星排的太阳轮的两侧。
7.一种电驱动桥,包括左半轴、右半轴以及电驱动系统,其特征是,所述电驱动系统为上述权利要求1-6任意一项所述的车辆电驱动系统。
8.一种车辆,包括电驱动桥,电驱动桥包括左半轴、右半轴以及电驱动系统,其特征是,所述电驱动系统为上述权利要求1-6任意一项所述的车辆电驱动系统。
CN202211468771.4A 2022-11-22 2022-11-22 一种车辆电驱动系统及电驱动桥、车辆 Pending CN116658586A (zh)

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