一种纯电动汽车电驱动系统

摘要

本发明公开了一种纯电动汽车电驱动系统，包括：驱动电机，其集成有电动机和发电机功能，驱动电机设置有驱动电机输出轴；扭转减震器，其一端与驱动电机输出轴固定连接；行星排，其包括太阳轮、太阳轮轴、行星轮、行星架和行星排齿圈；其中，太阳轮轴与扭转减震器的另一端固定连接；低速挡隔板，其固定设置在电驱动系统的壳体上；同步器，其包括：滑套、低速挡锥毂和直接挡锥毂，滑套选择性的连接低速挡锥毂或直接挡锥毂；其中，滑套与行星排齿圈连接，低速挡锥毂与低速挡隔板连接，直接挡锥毂与行星架连接；变速器输出轴，其一端与行星架固定连接；差速器，其与变速器输出轴的另一端连接，并将动力传输至车辆的左半轴和右半轴。

说明书

技术领域

本发明属于汽车驱动技术领域，特别涉及一种纯电动汽车电驱动系统。

背景技术

随着全球环境问题日益严重，电动汽车技术发展愈加成熟。电动机具有良好的调速以及扭矩控制性能，所以电动汽车可以以电动机直驱的形式取代传统内燃机和变速箱。电动汽车的传动系统相比于传统汽车具有结构简单、成本低、噪音低等明显的优势，但如果没有变速装置，会导致动力性较差，电动汽车很难适应爬坡等需要大扭矩的工况，所以有必要对电动汽车的传动系统进行设计。

现有电动车用两挡变速装置有平行轴式、行星排式两种布置形式。其中，平行轴式布置一般选用同步器或啮合套等换挡执行机构，换挡执行机构小，但平行轴占用空间较大，不易布置，且换挡过程平顺性和换挡品质较差；而行星排式布置虽然结构紧凑，但由于换挡过程需要使用离合器或制动器以及整套液压系统，使传动系统过于复杂，成本较高，不便于维护。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动汽车电驱动系统，其能够减轻换挡过程中产生的冲击对驱动电机轴带来损伤，同时减少因换挡冲击带来的换挡失败率；并且极大的降低了结构复杂程度，使整个驱动系统更加紧凑。

本发明提供的技术方案为：

一种纯电动汽车电驱动系统，包括：

驱动电机，其集成有电动机和发电机功能，所述驱动电机设置有驱动电机输出轴；

扭转减震器，其一端与所述驱动电机输出轴固定连接；

行星排，其包括太阳轮、太阳轮轴、行星轮、行星架和行星排齿圈；

其中，所述太阳轮轴与所述扭转减震器的另一端固定连接；

低速挡隔板，其固定设置在所述电驱动系统的壳体上；

同步器，其包括：滑套、低速挡锥毂和直接挡锥毂，所述滑套选择性的连接所述低速挡锥毂或所述直接挡锥毂；

其中，所述滑套与所述行星排齿圈连接，所述低速挡锥毂与所述低速挡隔板连接，所述直接挡锥毂与所述行星架连接；

变速器输出轴，其一端与所述行星架固定连接；

差速器，其与所述变速器输出轴的另一端连接，并将动力传输至车辆的左半轴和右半轴。

优选的是，所述壳体包括：第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔之间设置有隔板；

其中，所述驱动电机设置在所述第一容纳腔内，所述扭转减震器和所述行星排设置在所述第二容纳腔中；所述驱动电机输出轴穿过所述隔板，并且可旋转的支撑在所述隔板上。

优选的是，所述滑套与所述行星排齿圈之间通过环形齿圈连接；

其中，所述环形齿圈同时设置有第一内齿和第一外齿；所述滑套上具有第二外齿，所述第二外齿与所述第一内齿啮合；所述第一外齿与所述行星排齿圈啮合。

优选的是，所述低速挡隔板通过圆柱销固定在所述壳体的内壁上；所述低速挡隔板上设置有通孔，所述通孔中设置有第二内齿，并且通过所述第二内齿与所述低速挡锥毂连接。

优选的是，所述行星架设置有第三外齿，所述直接挡锥毂设置有第三内齿；

其中，所述第三外齿与所述第三内齿啮合。

优选的是，所述同步器还包括：低速挡同步环和直接挡同步环；并且通过所述低速挡同步环实现所述滑套与所述低速挡锥毂的连接，通过所述直接挡同步环实现所述滑套与所述直接挡锥毂的连接。

优选的是，所述的纯电动汽车电驱动系统，还包括：

输出齿轮；以及

差速器齿轮，其连接在所述差速器的动力输入端上，并与所述输出齿轮啮合；

其中，所述变速器输出轴的一端设置在所述第二容纳腔内并与所述行星架连接，另一端延伸至所述壳体外部并与所述输出齿轮固定连接。

优选的是，所述驱动电机输出轴与所述扭转减震器通过花键连接，所述扭转减震器与所述太阳轮轴通过花键连接。

优选的是，所述驱动电机采用永磁同步电机，其包括：

定子，其固定设置在所述壳体内；

转子，其与所述驱动电机输出轴固定连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的纯电动汽车电驱动系统，针对电动汽车用直驱电机体积庞大、性能要求高、电动汽车用机械变速器结构复杂及换挡冲击等问题，通过将永磁同步电机、行星排机构和同步器进行合理匹配，有效解决了上述问题，使驱动系统的结构更加紧凑，便于安装，也降低了对电机的性能要求，减少了控制系统的复杂程度，提高了电机运行效率，增加了电动车的续驶里程。

(2)本发明提供的纯电动汽车电驱动系统，驱动电机通过扭转减震器与行星排机构连接，缓冲了在生产或装配过程中产生的误差，避免了驱动电机输出轴与行星排机构的太阳轮轴直接的刚性连接，从而保护了驱动电机输出轴与行星排机构的太阳轮轴，减轻了驱动电机输出轴与行星排机构的太阳轮轴装配过程产生的同轴度误差造成的电驱动系统噪声大的问题，同时减轻了换挡过程中产生的冲击对驱动电机带来的损伤，降低了因换挡冲击带来的换挡失败率。

(3)本发明提供的纯电动汽车电驱动系统，通过同步器滑套、同步环实现电驱动系统的动力切换，降低了换挡时同步端的转动惯量，减少了换挡力；通过设置低速挡隔板，不但可以避免结合齿圈完全与壳体刚性连接，有效减少系统的换挡冲击，又取消了现有行星排换挡执行机构所用的湿式多片离合器及制动器，极大的降低了结构复杂程度，整个驱动系统更加紧凑。

(4)本发明提供的纯电动汽车电驱动系统中，驱动电机包括电动机和发电机两种工作模式，当整车处于制动工况时，驱动电机转换为发电机模式，能够回收制动能量，具有整车能量利用率高、能源有效利用与节约的特点。

附图说明

图1为本发明所述的纯电动汽车电驱动系统的结构示意图。

图2为本发明所述的低速挡隔板结构示意图。

图3为本发明所述的纯电动汽车电驱动系统在前进1挡模式下的动力传递示意图。

图4为本发明所述的纯电动汽车电驱动系统在前进2挡模式下的动力传递示意图。

图5为本发明所述的纯电动汽车电驱动系统在倒挡模式下的动力传递示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种纯电动汽车电驱动系统，附图标记说明如下：

1、壳体，2、转子，3、定子，4、低速挡隔板，5、低速挡锥毂，6、滑套，7、直接挡同步环、8直接挡锥毂，9、环形齿圈，10、行星排齿圈，11、行星轮，12、太阳轮，13、行星架，14、输出齿轮，15、差速器齿轮，16、差速器总成，17、右半轴，18、左半轴，19、轴承，20、变速器输出轴，21、太阳轮轴，22、轴承，23、低速挡同步环，24、扭转减震器，25、驱动电机输出轴，26、轴承，27、轴承。

所述的纯电动汽车电驱动系统主要包括驱动电机和变速器部分。所述电驱动系统的壳体1包括第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔和第二容纳腔之间设置有用于分隔的隔板，所述的驱动电机设置在第一容纳腔中，所述的变速器部分设置在第二容纳腔中。

所述的驱动电机包括：转子2和定子3，转子2固定连接驱动电机输出轴25，定子3固定连接在壳体1的内壁上。所述的驱动电机包括电动机和发电机两种工作模式，当整车处于制动工况时，驱动电机转换为发电机模式，能够回收制动能量，具有整车能量利用率高、能源有效利用与节约的特点。在本实施例中，驱动电机采用永磁同步电机。

所述的变速器部分包括：行星排机构和同步器总成。

所述的行星排机构包括：行星架13、太阳轮12、太阳轮轴21、行星轮11以及行星排齿圈10。所述的同步器总成包括：低速挡锥毂5、滑套6、直接挡同步环7、直接挡锥毂8和低速挡同步环23。

驱动电机输出轴25的一端位于所述第一容纳腔中与转子2连接，另一端穿过所述隔板延伸至所述第二容纳腔内，并通过花键与扭转减震器24的一端连接；并且驱动电机输出轴25可旋转的支撑在所述隔板上。太阳轮12通过太阳轮轴21与扭转减震器24的另一端连接，行星轮11通过滚针轴承安装在行星架13上，太阳轮12与行星轮11相啮合；行星排齿圈10与行星轮11啮合，并且行星排齿圈10通过环形齿圈9与滑套6连接。其中，环形齿圈9同时设有内齿及外齿，环形齿圈9的内齿与滑套6的外齿始终啮合，环形齿圈9的外齿与行星排齿圈10始终啮合；太阳轮轴21通过花键与扭转减震器24连接。

在所述第二容纳腔内，壳体1的隔板上通过圆柱销固定有低速挡隔板4。如图2所示，低速挡隔板4上设置有圆柱销孔4a和4b用于安装圆柱销；低速挡隔板4中心设有贯通孔4c及内齿。低速挡隔板4通过内齿与低速挡锥毂5连接在一起；直接挡锥毂8设有内齿圈，并通过内齿圈与行星架13上设置的外齿啮合。低速挡锥毂5和直接挡锥毂8分别设置在滑套6两侧，滑套6选择性的与低速挡锥毂5或直接挡锥毂8连接。其中，滑套6通过低速挡同步环23实现与低速挡锥毂5的连接，滑套6通过直接挡同步环7实现与直接挡锥毂8的连接。当滑套6与低速挡锥毂5连接时，相当于将行星排齿圈10与低速挡隔板4连接，行星排齿圈10被固定，此时，传动比为1+k>1(k为行星排特性参数，即行星排齿圈与太阳轮齿数比)，处于低速挡；当滑套6与直接挡锥毂8连接时，相当于将行星排齿圈10与行星架13连接，此时，传动比为1，处于直接挡。

变速器输出轴20的一端位于第二容纳腔中行星架13固定连接，另一端穿出壳体1与输出齿轮14固定连接；并且变速器输出轴20可旋转的支撑在壳体1上。

差速器齿轮15固定安装在差速器总成16上，并且与输出齿轮14啮合，组成差速器齿轮副，差速器总成16通过左半轴18和右半轴17输出动力。

所述的电驱动系统可实现空挡、两个前进挡及一个倒挡；挡位切换由滑套6与低速挡锥毂5或直接挡锥毂8连接的切换来实现。

所述的电驱动系统的换挡执行元件按照表1进行工作。

表1换挡执行元件工作模式表

空挡时，滑套6位于中位，不与环低速挡锥毂5和直接挡锥毂8连接，行星排所有元件均不受约束，使得驱动电机输出轴25与变速器输出轴20断开连接，切断了动力的传递。

如图3所示，前进1挡时，驱动电机正转(实现整车前进的电机转动方向为正转方向)，滑套6位于左位，与低速挡锥毂5连接，此时行星排齿圈10固定。驱动电机将动力传递给驱动电机输出轴25，驱动电机输出轴25将动力经扭转减震器24传递给太阳轮轴21，太阳轮轴21将动力传递给太阳轮12，太阳轮12将动力经行星轮传递给行星架13，行星架13将动力经输出轴20传递给输出齿轮14，输出齿轮14将动力经差速器齿轮15传递给差速器总成16，差速器总成16将动力传递给右半轴17和左半轴18，实现动力输出。

当整车以前进1挡行驶需制动时,驱动电机由电动机模式切换到发电机模式，对传动系统起到拖动作用，将整车的行驶动能转换为电能。

如图4所示，前进2挡时，驱动电机正转，滑套6位于右位，与所述直接挡锥毂8连接，此时行星排齿圈10与行星架13连接，行星排传动比为1。驱动电机将动力传递给驱动电机输出轴25，驱动电机输出轴25将动力经扭转减震器24传递给太阳轮轴21，太阳轮轴21将动力传递给太阳轮12，太阳轮12将动力经行星轮11传递给行星架13，行星架13将动力经输出轴20传递给输出齿轮14，输出齿轮14将动力经差速器齿轮15传递给差速器总成16，差速器总成16将动力传递给右半轴17和左半轴18，实现动力输出。

当整车以前进2挡行驶需制动时，驱动电机由电动机模式切换到发电机模式，对传动系统起到拖动作用，将整车的行驶动能转换为电能。

如图5所示，倒挡时，驱动电机反转(实现整车前进的电机转动方向为正转方向)，滑套6位于左位，与低速挡锥毂5连接，此时行星排齿圈10固定。驱动电机将动力传递给驱动电机输出轴25，驱动电机输出轴25将动力经扭转减震器24传递给太阳轮轴21，太阳轮轴21将动力传递给太阳轮12，太阳轮12将动力经行星轮传递给行星架13，行星架13将动力经输出轴20传递给输出齿轮14，输出齿轮14将动力经差速器齿轮15传递给差速器总成16，差速器总成16将动力传递给右半轴17和左半轴18，实现动力输出。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。