CN200992144Y - 电动车驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动车驱动系统，该系统包括电动机(1)、双离合器(3)、低速齿轮组(6)、高速齿轮组(7)和动力输出轴(8)，其中，电动机(1)的动力通过双离合器(3)选择输送到低速齿轮组(6)或高速齿轮组(7)，然后通过动力输出轴(8)输出。该驱动系统通过使用双离合器，可以简单地实现电动车的两挡变速，结构简单紧凑，能使电动车在高速行驶中保持动力，加强电动车的续航能力。

Description

电动车驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种电动车驱动系统。

背景技术

随着人们对环境和能源问题的重视，电动汽车作为一种无污染的绿色交通工具得到国际上的广泛重视。我国也将其发展列入了汽车工业的发展重点。电动汽车要求电动机在稳定运行时电流较小，在满负荷运行的情况下要求启动力矩较大。从蓄电池的容量而言要求电动机的比功率、比转矩和效率都尽可能的高。为使整车性能达到最佳匹配，还要求电动机功率必须满足整车的动力性，满足最高车速、爬坡、满载加速等性能要求。电动汽车的电动机存在高速运转时扭力下降的问题。本实用新型主要针对这一问题提供解决方案。

在《公路与汽运》杂志2001年6月第3期中，名称为《电动汽车驱动系统设计方案的探讨》的文章中披露了如下4种电动汽车传动方案。

1机械传动设计方案

除了用驱动电动机及控制系统取代传统发动机外，电动汽车的传动方案及组成与普通汽车相同，驱动系统仍由变速器、传动轴、主减速器、差速器及半轴等组成。初期的电动汽车采用机械传动方案，因变速器挡位多，这种驱动系统适合转速高、输出转矩小、控制技术简单的驱动电动机，以满足电动汽车在不同工况下的运行要求。这种方案的优点是设计周期短、可直接采用普通汽车底盘的构造，造价低。缺点是零部件多、电动汽车总质量大、传动效率低，因此不能满足电动汽车整体设计和使用性能的要求，现已逐渐被其它驱动系统所取代。

2机电集成式传动设计方案

该驱动系统由电动机与驱动系统直接组合集成在一起，由单级减速器、差速器、半轴等组成。单级减速器可选用2K-H型双排式的行星齿轮组，其传动比为8～16。在确定传动比时，要根据驱动电动机调速变矩的范围与电动汽车的最大驱动力、最大转矩的设计要求在8～16之间进行选择。行星齿轮组减速器与定轴式减速器相比，具有尺寸小、质量轻、转动平稳、结构紧凑、抗冲击和振动能力强、寿命长的优点。为取得显著的润滑效果，对减速器、差速器的集成件不宜采用飞溅润滑，而应选择在集成件的壳体内安装机油泵和设置油道来润滑各零部件的设计方案。由于没有传动轴，这种传动机构紧凑，便于布置其它系统的部件。缺点是机电集成在一起给维修带来不便，另外还使汽车通过性能变差。总传动比不大的电动汽车应优先考虑这种设计方案。按集成型式的不同，该驱动系统有两种结构：一种是驱动电动机输出轴直接与驱动系统连接，驱动电动机输出轴轴线与驱动桥轴线垂直，旋转方向需要通过圆锥齿轮改变90°；另一种是驱动电动机输出轴是空心的，有一根半轴安装在空心轴内，其一端与半轴齿轮内花键连接，另一端通过螺栓与驱动轮轮毂连接或通过等速万向节与转向轮连接，由于驱动电动机是横置的，所以无需改变动力传递方向。后者比前者更紧凑，但要求零件强度、刚度大，加工与装配精度高。

3  电动桥传动设计方案

在驱动桥内安装两部驱动电动机，并在输出齿轮之间安装差速器。电动汽车直线行驶时，两部驱动电动机通过半轴分别驱动两侧车轮同步转动，此时差速器不起作用。在转弯时差速器起作用，左、右驱动轮差速转动，使汽车顺利转弯。在驱动电动机输出功率相同的情况下，双电动机的外形尺寸比单电动机小得多。另外，电动桥驱动系统结构紧凑、传动效率比机电集成式驱动系统高，有利于整车的结构设计与布置。但对驱动电动机转速与转矩变化范围要求较宽，使它对驱动电动机及控制技术比机电集成式驱动系统的要求高，从而增加了制造成本。同时由于电动机都集成在桥壳内，给电动机维修带来困难。

4  电动轮传动设计方案

在转向时通过角度传感器测量转向角，经电子控制器计算、判断后控制驱动电动机转速与转矩，使两侧电动轮以不同的转速旋转。驱动电动机应选择盘式电动机，因为它除了散热性好、转动惯量小、具有良好的快速反应性能外，轴向尺寸小，能与轮毂形状相适应，无需占据轮毂以外的空间，使电动轮的结构紧凑。采用这种设计方案的优点：没有传动轴、差速器、半轴等传动件，使传动效率高、车辆总质量轻、可利用的空间大，便于底盘其它系统机件布置与安装，有利于车辆改装与变型；没有驱动桥，离地间隙大，车辆通过性好。但要求驱动电动机的起动、加速、爬坡、重载等工况要与车辆运行工况相适应，使控制技术难度大。目前可通过盘式永刷无磁交流同步电动机、开关磁阻电动机(SR)及其相应的控制技术解决电动轮的技术难题。这些驱动电动机的结构简单，但控制技术复杂，设备价格昂贵，使驱动系统造价比其它类型高。

另外，CN 2661479 Y公开了一种电动汽车用单行星排两挡变速箱，该变速箱利用行星排变速传动技术，取消了换挡离合器，采用电控气动带同步器自动换挡方式，简化换挡操作。该变速箱由单行星排、换挡同步器和其它辅助装置组成，变速箱输入轴与行星排太阳轮相连，变速箱输出轴与行星排行星架相连，换挡同步器的固接齿套与行星排的齿圈相连，同步器的滑接齿套在气动力作用下沿轴线左右滑动，实现减速挡和直接挡之间的切换。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电动车驱动系统，该驱动系统结构简单紧凑，能使电动车在高速行驶中保持动力，并加强电动车的续航能力。

为解决上述问题，本实用新型提供一种电动车驱动系统，该系统包括电动机、双离合器、低速齿轮组、高速齿轮组和动力输出轴，其中，电动机的动力通过双离合器选择输送到低速齿轮组或高速齿轮组，然后通过动力输出轴输出。

在车辆行驶过程中，通过离合器操纵机构操纵双离合器的工作状态，可以选择性地将发动机的动力通过低速齿轮组或高速齿轮组传递给动力输出轴，从而实现车辆的两挡变速行驶。因此，该驱动系统不仅结构简单紧凑，而且能方便地实现电动车的两挡变速，能使电动车在高速行驶中保持动力，加强电动车的续航能力。

附图说明

图1是本实用新型的一种典型实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

根据本实用新型的一种实施方式，如图1所示，提供一种电动车驱动系统，该系统包括电动机1、双离合器3、低速齿轮组6、高速齿轮组7和动力输出轴8，其中，电动机1的动力通过双离合器3选择输送到低速齿轮组6或高速齿轮组7，然后通过动力输出轴8输出。

电动机1的动力可以直接通过电动机输出轴2输入给双离合器3，也可以通过其它传动机构例如减速齿轮输入给双离合器3。

近年来，为从根本上解决AMT切断动力换挡带来的问题，业内开发了一种双离合器自动变速器(DCT)，DCT不仅保证了车辆的动力性和经济性，而且也极大地改善了汽车的舒适性。

双离合器是对AMT的发展，双离合器技术是在AMT技术基础上采用两套离合器对奇偶数挡分别控制，在换挡过程中一个挡分离之前另一挡已经在啮合状态，从而解决了在两挡转换间的动力中断的问题。DCT既可以采用干式离合器，也可以采用湿式离合器，但两者的工作特性存在较大的差别。干式离合器可以通过压板和飞轮吸收较大热量，对滑磨产生热量的速度不敏感，但因为空气散热较慢，热量不易在短时间内散发出去，因此它受滑磨产生的总热量的限制。干式离合器适于在短时间内结合，这样滑磨时间短，产生热量少。湿式离合器用油冷却摩擦片，它受限于产生热量的速度，但不受产生的总热量的限制，所以适用于离合器结合过程中压力逐步增加、发热速度较慢的场合。在设计中可以选用较小的离合器储备系数，并控制加压油缸的油压增长速度，使摩擦扭矩逐步增加。

双离合器是基于平行轴式手动变速器发展而来的，它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点。而且，它与AMT一样，可以尽量保护现有手动变速器的生产设备投资。另外，DCT实现了动力换挡，使换挡过程不再产生动力中断，这也吸收了AT动力换挡品质好的优点。它的一些结构也是目前国内外重点研究的混合动力车辆项目中驱动系统的基本组成部分。但在在现有技术中，还没有发现双离合变速器在电动汽车上的应用。

CN 2587699 Y公开了一种双离合器式自动变速机构，包括与离合器、换挡同步器相联结的换挡控制系统和电控系统TCU及五挡位变速器，动力输入轴上设置有两个湿式离合器C1和C2，变速器各挡位主动齿轮按奇偶数挡位分别与离合器C1和C2驱动连接，离合器C1和C2交替传递工作动力以实现挡位切换。该机构可以有效地解决目前汽车电控机械式自动变速器在换档过程中产生的动力中断问题，以提高汽车运行的舒适性。上述公开的双离合器可以应用到本实用新型中。

另外，双离合器还在CN 1621715 A、CN 1523253A等多篇专利文献被公开，并且在现有技术中被广泛应用。所有的这些双离合器以及现有技术中的其它合适的双离合器都可以作为本实用新型中的双离合器3进行使用。本实用新型不再对双离合器的具体结构作详细描述。

作为一种典型的实施例，本实用新型的双离合器3可以包括第一离合器31和第二离合器32，第一离合器31的动力通过高速输入轴5传递到高速齿轮组7以及动力输出轴8，第二离合器32的动力通过低速输入轴4传递到低速齿轮组6以及动力输出轴8。第一离合器31和第二离合器32的状态由现有的离合器控制机构控制。控制机构可以采用机械式的、液压式的、电子控制式的等等。

另外，在本实用新型的驱动系统中，低速输入轴4通常为空心轴，高速输入轴5则穿过该空心轴设置。另外，根据需要，还可以在动力输出轴8上设置换挡机构，位于低速齿轮组6和高速齿轮组7的从动齿轮之间。换档机构对于本领域技术人员来说是非常熟知的，本实用新型不再进行说明。

在图1中，低速齿轮组6和高速齿轮组7可以分别由相互啮合的不同齿数的主动齿轮和从动齿轮构成，以不同的变速比传递动力。在图1中，每个齿轮组5和6包括不同齿数或不同直径的两个齿轮，但本实用新型对齿轮的数量并无特别限制，例如，根据需要也可以使用三个或者更多个相互啮合的齿轮构成一个齿轮组。

下面，对本实用新型的典型实施方式的电动车驱动系统的操作过程进行简单描述。

A：车辆起步

当电动车起步时，使双离合器3中的第一离合器31分离，第二离合器32接合，电动机1的动力通过第二离合器32和低速输入轴4传递到低速齿轮组6，再由换挡机构9将动力传到输出轴8输出，实现车辆的起步。

B：由低速挡升入高速挡

在电动车高速行驶时，电动机1转速变快，输出扭力下降，效率变低，这时需要换挡。当升入高速挡条件成立时，例如在车速达到设定值时，使第一离合器31接合，第二离合器32逐渐分离，电动机1的动力通过第一离合器31和高速输入轴5传递到高速齿轮组7，再由换挡机构9将动力传到输出轴8输出，实现车辆的高速挡运行状态。

C：由高速挡降入低速挡

当降挡条件成立时，使第二离合器32接合，第一离合器31逐渐分离，电动机1的动力通过第二离合器32和低速输入轴4传递到低速齿轮组6，再由换挡机构9将动力传到输出轴8输出，实现车辆的低速挡运行状态。

D：由低速挡降入空挡

当降挡条件成立时，TCU控制单元控制电动机转速下降，换挡机构9置于空档位置，输出轴8无动力输出。

E：倒挡：

在电动车需要倒车时，TCU控制单元控制电动机1反转，双离合器3中的第一离合器31分离，第二离合器32接合，电动机1的动力通过第二离合器32和低速输入轴4传递到低速齿轮组6，再由换挡机构9将动力传到输出轴8输出。

Claims (6)

1、一种电动车驱动系统，其特征在于，该系统包括电动机(1)、双离合器(3)、低速齿轮组(6)、高速齿轮组(7)和动力输出轴(8)，其中，电动机(1)的动力通过双离合器(3)选择输送到低速齿轮组(6)或高速齿轮组(7)，然后通过动力输出轴(8)输出。

2、根据权利要求1所述的电动车驱动系统，其中，电动机(1)的动力通过电动机输出轴(2)输入给双离合器(3)。

3、根据权利要求1所述的电动车驱动系统，其中，双离合器(3)包括第一离合器(31)和第二离合器(32)，第一离合器(31)的动力通过高速输入轴(5)传递到高速齿轮组(7)以及动力输出轴(8)，第二离合器(32)的动力通过低速输入轴(4)传递到低速齿轮组(5)以及动力输出轴(8)。

4、根据权利要求3所述的电动车驱动系统，其中，第一离合器(31)和第二离合器(32)的状态由离合器控制机构控制。

5、根据权利要求1所述的电动车驱动系统，其中，低速输入轴(4)为空心轴，高速输入轴(5)穿过该空心轴设置。

6、根据权利要求1所述的电动车驱动系统，其中，在动力输出轴(8)具有换挡机构，位于低速齿轮组(6)和高速齿轮组(7)的从动齿轮之间。

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