CN202952820U

CN202952820U - 一种电动车辆动力***及其两挡变速动力传动装置

Info

Publication number: CN202952820U
Application number: CN 201220642060
Authority: CN
Inventors: 高建平
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

本实用新型涉及电动车辆动力***及其两挡变速动力传动装置，动力传动装置包括固定安装在车辆的车架上的壳体，壳体上设置有驱动电机、轴向沿前后方向延伸的驱动轴和行星齿轮传动机构，驱动电机的转子与太阳轮传动连接，内齿轮同轴固设于所述的驱动轴上，行星架具有第一、第二两个动力传递端，行星轮设置于所述行星架的第一动力传递端上，行星架的第二动力传递端与壳体之间设置有第一离合器，行星架通过所述第一离合器可选择的与壳体传动连接或断开；行星架的第二动力传递端与所述内齿轮之间设置有第二离合器，行星架通过所述第二离合器可选择的与所述内齿轮传动连接或断开。本实用新型提供了一种能够两挡变速的动力传动装置。

Description

一种电动车辆动力***及其两挡变速动力传动装置

技术领域

本实用新型涉及用于电动车辆的车辆动力***及其两挡变速动力传动装置。

背景技术

随着世界能源短缺和环境污染问题的加重，节能环保成为现代车辆发展方向，电动车辆为解决上述问题提供了途径。电动车辆是一种有驱动电机单独驱动或由发动机和驱动电机共同驱动的车辆，而电动车辆动力***是电动车辆的动力生成和传输机构，是整车的动脉。目前，电动车辆的动力***已经比较成熟，形式多种多样，但电动车辆的动力***，尤其是气动力传动装置并不完美，在驱动车辆过程中无法保证电机的最高效率传输，结构不够紧凑，难以充分发挥电动车辆在节能环保方面的优越性。

现有的电动车辆动力***如中国专利CN101293478A公开的“插电式集成起动发电机混合动力轿车驱动***”，驱动***包括动力输入部件和动力传动装置，动力传动装置包括驱动电机、行星齿轮传动机构和用于向相应车轮传动连接的驱动轴，驱动电机通过行星齿轮传动机构与驱动轴传动连接；动力输入部件包括发动机和具有两个用于动力输入或动力输出的动力传递端的ISG电机，其中ISG电机的一个动力传递端与发动机的动力输出端传动连接，ISG电机的另一个动力传递端与驱动轴通过离合器传动连接。现有的这种电动车辆动力***虽然通过行星齿轮传动机构实现了减速增扭，但不能实现换挡，限制了经济性的发挥。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够两挡变速的动力传动装置；本实用新型的目的还在于提供一种使用该动力传动装置的电动车辆动力***。

为了解决上述问题，本实用新型中两挡变速动力传动装置的技术方案为：

两挡变速动力传动装置，包括用于固定安装在相应车辆的车架上的壳体，壳体上设置有驱动电机、轴向沿前后方向延伸的驱动轴和具有行星轮、太阳轮、行星架、内齿轮的行星齿轮传动机构，所述驱动电机的转子与所述太阳轮传动连接，所述的内齿轮同轴固设于所述的驱动轴上，所述的行星架具有第一、第二两个动力传递端，所述的行星轮设置于所述行星架的第一动力传递端上，所述行星架的第二动力传递端与壳体之间设置有第一离合器，所述行星架通过所述第一离合器可选择的与所述壳体传动连接或断开；所述行星架的第二动力传递端与所述内齿轮之间设置有第二离合器，所述行星架通过所述第二离合器可选择的与所述内齿轮传动连接或断开。

所述行星架的第二动力传递端上具有朝向相背的前、后安装基面，所述第一、二离合器的主动盘分别安装于所述的前、后安装基面上，所述第一离合器的从动盘与所述壳体固定连接，所述第二离合器的从动盘与所述内齿轮固定连接。

所述的第一、二离合器为电控离合器或手动控制式离合器。

本实用新型中电动车辆动力***的技术方案为：

电动车辆动力***，包括动力输出单元和动力传动装置，所述的动力传动装置包括用于固定安装在相应车辆的车架上的壳体，壳体上设置有驱动电机、轴向沿前后方向延伸的驱动轴和具有行星轮、太阳轮、行星架、内齿轮的行星齿轮传动机构，所述驱动电机的转子与所述太阳轮传动连接，所述的内齿轮同轴固设于所述的驱动轴上，所述的行星架具有第一、第二两个动力传递端，所述的行星轮设置于所述行星架的第一动力传递端上，所述行星架的第二动力传递端与壳体之间设置有第一离合器，所述行星架通过所述第一离合器可选择的与所述壳体传动连接或断开；所述行星架的第二动力传递端与所述内齿轮之间设置有第二离合器，所述行星架通过所述第二离合器可选择的与所述内齿轮传动连接或断开。

所述的动力输出单元包括动力电池和驱动电机控制器，所述动力电池通过所述驱动电机控制器与所述驱动电机电连接。

所述的动力输出单元还包括发动机，所述发动机的动力输出端通过第三离合器与所述驱动轴传动连接。

所述的动力输出单元还包括发动机、第三离合器和具有两个动力传递端的ISG电机，所述ISG电机的其中一个动力传递端与所述发动机的动力输出端传动连接，所述ISG电机的另一个动力传递端通过所述第三离合器与所述驱动轴传动连接，所述动力电池通过ISG电机控制器与所述ISG电机电连接。

所述的动力电池上设置有外接插头。

所述的第一、二和三离合器为电控离合器或手动控制式离合器。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的两挡变速动力传动装置能够实现五个工作模式：1、低速挡传动模式，在车辆起步或低速大负荷运行时，第一离合器接合，第二离合器分离，此时行星架通过壳体与车架相连，行星齿轮传动机构充当一个大传动比减速箱，实现了减速增扭作用；2、直接挡传动模式，在车辆中高速运行时，第一离合器断开，第二离合器接合，行星架与内齿轮闭锁，整个行星齿轮传动机构整体旋转，为直接挡传动模式，实现了驱动电机效率的无损失传输；3、空挡模式，在车辆停驶时，第一、二离合器均断开，实现动力切断，整车处于空挡状态；4、驻车模式，车辆长时间停驶时，第一、二离合器均接合，驱动轴和行星齿轮传动机构和车架连接在一体，整车处于驻车模式；5、倒挡模式，需要倒车时，驱动电机反转，第一离合器接合，第二离合器分离，此时行星架通过壳体与车架相连，行星齿轮传动机构充当一个大传动比减速箱，实现了对驱动电机的减速增扭作用，整车处于倒挡模式。本实用新型通过两个离合器作为车辆在低速挡、直接挡、空挡及驻车挡之间切换的执行部件，通过两个离合器与行星齿轮传动机构的对应部分连接方式的不同组合，实现车辆在低速挡、直接挡、空挡及驻车挡之间的切换，从而达到变速的目的，具有结构紧凑、传动比大、承载能力大、传动平稳和传动效率高等优点，通过较大的传动比，而可以直接与驱动桥连接，不需要再设置其它的减速器。同时，通过两个离合器和一个行星齿轮传动机构传动，同等输出动力情况下大大减小了驱动电机的功率需求，同等电机功率情况下，大大提高了转矩输出，回避了复杂的变速***。

进一步的，第一、二离合器均为电控离合器，通过电动控制省去了传统车辆的离合器踏板，换挡操纵杆等装置，简化了车辆的操纵，很好地适应了电传动车辆的使用特点；由于电控离合器的技术相对成熟，且控制要求低，本实用新型巧妙地利用了成熟的技术，制造和使用成本低。

附图说明

图1是本实用新型中两挡变速动力传动装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型中电动车辆动力***的实施例1的结构示意图；

图3是本实用新型中电动车辆动力***实施例1中，低速驱动模式的能量传递路线图；

图4是本实用新型中电动车辆动力***实施例1中，高速驱动模式的能量传递路线图；

图5是本实用新型中电动车辆动力***实施例1中，空挡停车模式的能量传递路线图；

图6是本实用新型中电动车辆动力***实施例1中，驻车模式的能量传递路线图；

图7是本实用新型中电动车辆动力***实施例1中，减速制动模式的能量传递路线图；

图8是本实用新型中电动车辆动力***实施例1中，高速滑行模式的能量传递路线图；

图9是本实用新型中电动车辆动力***的实施例2的结构示意图；

图10是本实用新型中电动车辆动力***的实施例3的结构示意图；

图11是本实用新型中电动车辆动力***的实施例4的结构示意图；

图12是本实用新型中电动车辆动力***的实施例5的结构示意图。

具体实施方式

两挡变速动力传动装置的实施例如图1所示：包括用于固定安装在相应车辆的车架上的壳体2，壳体2上设置有驱动轴7、具有发电功能的驱动电机1和具有行星轮6b、太阳轮6c、行星架6d、内齿轮6a的行星齿轮传动机构6，驱动轴7的轴向沿前后方向延伸。驱动电机1的定子1b固定于壳体2上，驱动电机的转子1a与太阳轮6传动连接，内齿轮6a同轴固设于驱动轴7上，行星架6d具有第一、第二两个动力传递端，行星轮6b设置于行星架6d的第一动力传递端上，行星架6d的第二动力传递端与壳体2之间设置有第一离合器3、与内齿轮6a之间设置有第二离合器4，行星架6d的第二动力传递端上具有朝向相背的前、后安装基面，第一离合器的主动盘3b安装于前安装基面上，第二离合器的主动盘4a安装于后安装基面上，第一离合器的从动盘3a安装于壳体2上，第二离合器的从动盘4b安装于内齿轮6a上,第一、二离合器均为电控离合器，行星架的第二动力传递端选择通过第一离合器与壳体制动连接和/或通过第二离合器与内齿轮传动连接。

本实用新型的两挡变速动力传动装置能够实现以下五种工作模式：1、低速挡传动模式，在车辆起步或低速大负荷运行时，第一离合器接合，第二离合器分离，此时行星架与通过壳体与车架相连，行星齿轮传动机构充当一个大传动比减速箱，实现了减速增扭作用；2、直接挡传动模式，在车辆中高速运行时，第一离合器断开，第二离合器接合，行星架与内齿轮闭锁，整个行星齿轮传动机构整体旋转，为直接挡传动模式，实现了驱动电机效率的无损失传输；3、空挡模式，在车辆停驶时，第一、二离合器均断开，实现动力切断，整车处于空挡状态；4、驻车模式，车辆长时间停驶时，第一、二离合器均接合，驱动轴和行星齿轮传动机构和车架连接在一体，整车处于驻车模式；5、倒挡模式，需要倒车时，驱动电机反转，第一离合器接合，第二离合器分离，此时行星架通过壳体与车架相连，行星齿轮传动机构充当一个大传动比减速箱，实现了对驱动电机的减速增扭作用，整车处于倒挡模式。

通过电控式离合器的使用，省去了传统车辆的离合器踏板，换挡操纵杆等装置，简化了车辆的操纵，很好地适应了电传动车辆的使用特点，并且巧妙地利用了成熟的技术，制造和使用成本低。当然在本动力传动装置的其它实施例中，第一、二离合器也可以均为手动控制式离合器。

电动车辆分为纯电驱动模式、油电混合驱动模式和插电式油电混合驱动模式等几种，下面分别为例进行说明。

电动车辆动力***的实施例1如图2~8所示：包括动力输出单元和动力传动装置，其中动力传动装置的具体结构与上述的各动力传动装置实施例相同，在此不再详述。动力输出单元包括动力电池10和驱动电机控制器9，动力电池10通过驱动电机控制器9与驱动电机1连接。图中件8表示驱动桥。

驱动电机作为动力单元，可以将动力电池的电能转化为机械能，通过机械***传递给车轮，也可以把从机械***传递的车辆动能转化为电能，充入动力电池。

第一、二离合器作为模式切换装置，通过第一离合器3断开，第二离合器4接合，或者第二离合器4断开，第一离合器3接合，实现车辆的正常行驶，也可以两个离合器均接合，实现驻车制动；还可以两个离合器均断开，实现空挡。

行星齿轮传动机构作为动力传递装置，可以与第一、二离合器配合实现两种不同的传动比，当第一离合器接合，第二离合器断开时，通过提供大传动比实现车辆低速行驶，当第一离合器断开，第二离合器结合时，通过提供小传动比实现车辆高速行驶。

在低速行驶模式时，如图3所示，第一离合器3接合，第二离合器4分离，行星架被固定，动力电池10的电能经过驱动电机1转化为机械能，经过行星齿轮传动机构6的太阳轮、行星轮和内齿轮减速后传递给车轮，驱动车辆行驶。图中箭头方向表示能量传递方向。

在高速行驶模式时，如图4所示，第一离合器分离3，第二离合器4接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，动力电池10的电能经过驱动电机1转化为机械能，通过行星齿轮传动机构6直接传递给车辆，驱动车辆行驶。

在车辆停驶时，如图5所示，第一、二离合器均断开，实现动力切断，整车处于空挡状态。

车辆长时间停驶时，如图6所示，第一、二离合器均接合，驱动轴和行星齿轮传动机构通过壳体2与车架5连接在一体，整车处于驻车模式。

在减速制动模式时，如图7所示，第一离合器接合，第二离合器分离，行星架被固定，车辆的动能经过行星齿轮传动机构的传递，通过驱动电机转化为电能，充入动力电池，整车处于回馈制动状态。

在高速滑行模式时，如图8所示，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，车辆的动能经过驱动电机转化为电能，充入动力电池，整车处于滑行回馈状态。

电动车辆动力***的实施例2如图9所示：与电动车辆动力***的实施例1不同的是，动力输出单元还包括发动机12，发动机12的动力输出端通过第三离合器11与驱动轴7传动连接。第三离合器为电控离合器。

第一、二和三离合器作为模式切换装置，通过第一、二和三离合器的断开或接合，可以实现车辆的纯电动行驶模式、发动机单独驱动行驶模式、行车充电模式、并联混合驱动模式、空挡模式、驻车模式、减速制动模式和高速滑行模式。

行星齿轮传动机构作为动力传递装置，可以与对应离合器配合实现两种不同的传动比，当第一离合器接合，第二离合器断开时，通过提供大传动比实现车辆低速行驶，当第一离合器断开，第二离合器接合时，通过提供小传动比实现车辆高速行驶。

在低速纯电动行驶模式，第三离合器断开，第一离合器接合，第二离合器分离，行星架被固定，动力电池的电能经过驱动电机转化为机械能，经过行星齿轮传动机构的减速后传递给车轮，驱动车辆行驶。

在高速发动机单独驱动模式，第三离合器接合，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，发动机的机械能通过行星齿轮传动机构直接传递给车辆，驱动车辆行驶。

在行车充电模式，第三离合器接合，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，发动机的部分机械能通过行星齿轮传动机构直接传递给车轮，驱动车辆行驶；另一部分机械能经过太阳轮传递给处于反转发电状态的驱动电机，转化为电能，充入动力电池。

在并联混合驱动模式，第三离合器接合，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，动力电池的电能经过驱动电机转化为机械能，并经过行星齿轮传动机构叠加发动机的机械能共同传递给车轮，驱动车辆行驶。

在车辆停驶时，第一、二和三离合器均断开，实现动力切断，整车处于空挡状态。

车辆长时间停驶时，第三离合器断开，第一、二离合器均接合，驱动轴和行星齿轮传动机构与车架连接在一体，整车处于驻车模式。

在减速制动模式时，第三离合器分离，第一离合器接合，第二离合器分离，行星架被固定，车辆的动能经过行星齿轮传动机构的传递，通过驱动电机转化为电能，充入动力电池，整车处于回馈制动状态。

在高速滑行模式时，第三离合器接合，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，车辆的动能经过驱动电机转化为电能，充入动力电池，整车处于滑行回馈状态。

在本电动车辆动力***的其它实施例中，第三离合器也可以为手动控制离合器。

电动车辆动力***的实施例3如图10所示：实施例3与电动车辆动力***实施例2不同的是，动力电池上面设置有外接插头16，外接插头16可以通过外界电桩给动力电池充电。

电动车辆动力***的实施例4如图11所示：实施例4与电动车辆动力***实施例2不同的是，在第三离合器11与发动机12之间设置有具有两个动力传递端的ISG电机13，ISG电机13的其中一个动力传递端与第三离合器11传动连接，另一个动力传递端与发动机12的动力输出端传动连接，动力电池10通过ISG电机控制器14与ISG电机13相连。

驱动电机和发动机作为动力单元，可以分别将动力电池的电能和燃油化学能转化为机械能，通过机械***传递给车轮，也可以把机械***传递的车辆动能转化为电能，充入动力电池；ISG电机作为发电机和启动电机，可以实现发动机的机械能和动力电池电能之间的相互转化。

各离合器作为模式切换装置，通过对应离合器的断开或接合，实现车辆纯电动模式、串联模式、发动机单独驱动模式、行车充电模式、并联驱动模式、空挡模式、驻车模式、低速制动回馈模式和高速滑行回馈模式。

行星齿轮传动机构作为动力传递装置，可以与对应离合器配合实现两种不同的传动比，当第一离合器接合，第二离合器断开时，通过提供大传动比实现车辆低速行驶，当第一离合器断开，第二离合器闭合时，通过提供小传动比实现车辆高速行驶。

在低速纯电动行驶模式时，发动机关闭，第三离合器断开，第一离合器接合，第二离合器分离，行星架被固定，动力电池的电能经过驱动电机转化为机械能，经过行星齿轮传动机构的减速后传递给车轮，驱动车辆行驶。

在低速串联模式时，发动机开启，第三离合器断开，第一离合器接合，第二离合器分离，行星架被固定，发动机的动能首先经过ISG电机和ISG电机控制器转化为电能，又经过驱动电机控制器和驱动电机转化为机械能，最后经过行星齿轮传动机构的减速后传递给车轮，驱动车辆行驶。

在高速纯发动机行驶模式时，第三离合器接合，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，发动机的机械能通过行星齿轮传动机构直接传递给车辆，驱动车辆行驶。

在高速行车充电模式时，第三离合器接合，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，发动机的部分机械能通过行星齿轮传动机构直接传递给车辆，驱动车辆行驶；另一部分机械能经过太阳轮传递给处于反转发电状态的驱动电机，转化为电能，充入动力电池。

在并联混合驱动模式时，第三离合器接合，第一离合器分离，第二离合器接合，行星架和内齿轮被锁成一体，此时内齿轮、行星架和太阳轮一起等速旋转，动力电池的电能经过驱动电机转化为机械能，并经过行星齿轮传动机构叠加发动机的机械能共同传递给车轮，驱动车辆行驶。

车辆长时间停驶时，第三离合器断开、第一、二离合器均接合，驱动轴和行星齿轮传动机构与车架连接在一体，整车处于驻车模式。

在减速制动模式时，第三离合器分离，第一离合器接合，第二离合器分离，行星架被固定，车辆的动能经过行星齿轮传动机构的传递，通过电机转化为电能，充入动力电池，整车处于回馈制动状态。

电动车辆动力***的实施例5如图12所示：实施例5与电动车辆动力***的实施例4不同的是，在动力电池10上设置有外接插头16，外接插头16可以通过外界电桩给动力电池充电。

Claims

1.两挡变速动力传动装置，包括用于固定安装在相应车辆的车架上的壳体，壳体上设置有驱动电机、轴向沿前后方向延伸的驱动轴和具有行星轮、太阳轮、行星架、内齿轮的行星齿轮传动机构，其特征在于：所述驱动电机的转子与所述太阳轮传动连接，所述的内齿轮同轴固设于所述的驱动轴上，所述的行星架具有第一、第二两个动力传递端，所述的行星轮设置于所述行星架的第一动力传递端上，所述行星架的第二动力传递端与壳体之间设置有第一离合器，所述行星架通过所述第一离合器可选择的与所述壳体传动连接或断开；所述行星架的第二动力传递端与所述内齿轮之间设置有第二离合器，所述行星架通过所述第二离合器可选择的与所述内齿轮传动连接或断开。

2.根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于：所述行星架的第二动力传递端上具有朝向相背的前、后安装基面，所述第一、二离合器的主动盘分别安装于所述的前、后安装基面上，所述第一离合器的从动盘与所述壳体固定连接，所述第二离合器的从动盘与所述内齿轮固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的动力传动装置，其特征在于：所述的第一、二离合器为电控离合器或手动控制式离合器。

4.电动车辆动力***，包括动力输出单元和动力传动装置，所述的动力传动装置包括用于固定安装在相应车辆的车架上的壳体，壳体上设置有驱动电机、轴向沿前后方向延伸的驱动轴和具有行星轮、太阳轮、行星架、内齿轮的行星齿轮传动机构，其特征在于：所述驱动电机的转子与所述太阳轮传动连接，所述的内齿轮同轴固设于所述的驱动轴上，所述的行星架具有第一、第二两个动力传递端，所述的行星轮设置于所述行星架的第一动力传递端上，所述行星架的第二动力传递端与壳体之间设置有第一离合器，所述行星架通过所述第一离合器可选择的与所述壳体传动连接或断开；所述行星架的第二动力传递端与所述内齿轮之间设置有第二离合器，所述行星架通过所述第二离合器可选择的与所述内齿轮传动连接或断开。

5.根据权利要求4所述的电动车辆动力***，其特征在于：所述行星架的第二动力传递端上具有朝向相背的前、后安装基面，所述第一、二离合器的主动盘分别安装于所述的前、后安装基面上，所述第一离合器的从动盘与所述壳体固定连接，所述第二离合器的从动盘与所述内齿轮固定连接。

6.根据权利要求4所述的电动车辆动力***，其特征在于：所述的动力输出单元包括动力电池和驱动电机控制器，所述动力电池通过所述驱动电机控制器与所述驱动电机电连接。

7.根据权利要求6所述的电动车辆动力***，其特征在于：所述的动力输出单元还包括发动机，所述发动机的动力输出端通过第三离合器与所述驱动轴传动连接。

8.根据权利要求6所述的电动车辆动力***，其特征在于：所述的动力输出单元还包括发动机、第三离合器和具有两个动力传递端的ISG电机，所述ISG电机的其中一个动力传递端与所述发动机的动力输出端传动连接，所述ISG电机的另一个动力传递端通过所述第三离合器与所述驱动轴传动连接，所述动力电池通过ISG电机控制器与所述ISG电机电连接。

9.根据权利要求6~8任意一项所述的电动车辆动力***，其特征在于：所述的动力电池上设置有外接插头。

10.根据权利要求7~8任意一项所述的电动车辆动力***，其特征在于：所述的第一、二和三离合器为电控离合器或手动控制式离合器。