專利名稱：電動車驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動車驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術：
隨著人們對環(huán)境和能源問題的重視，電動汽車作為一種無污染的綠色交 通工具得到國際上的廣泛重視。我國也將其發(fā)展列入了汽車工業(yè)的發(fā)展重 點。電動汽車要求電動機在穩(wěn)定運行時電流較小，在滿負荷運行的情況下要 求啟動力矩較大。從蓄電池的容量而言要求電動機的比功率、比轉(zhuǎn)矩和效率 都盡可能的高。為使整車性能達到最佳匹配，還要求電動機功率必須滿足整 車的動力性，滿足最高車速、爬坡、滿載加速等性能要求。電動汽車的電動 機存在高速運轉(zhuǎn)時扭力下降的問題。本發(fā)明主要針對這一問題提供解決方 案。
在《公路與汽運》雜志2001年6月第3期中，名稱為《電動汽車驅(qū)動 系統(tǒng)設計方案的探討》的文章中披露了如下4種電動汽車傳動方案。 1機械傳動設計方案
除了用驅(qū)動電動機及控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)發(fā)動機外，電動汽車的傳動方案 及組成與普通汽車相同，驅(qū)動系統(tǒng)仍由變速器、傳動軸、主減速器、差速器 及半軸等組成。初期的電動汽車采用機械傳動方案，因變速器擋位多，這種 驅(qū)動系統(tǒng)適合轉(zhuǎn)速高、輸出轉(zhuǎn)矩小、控制技術簡單的驅(qū)動電動機，以滿足電 動汽車在不同工況下的運行要求。這種方案的優(yōu)點是設計周期短、可直接采 用普通汽車底盤的構(gòu)造，造價低。缺點是零部件多、電動汽車總質(zhì)量大、傳 動效率低，因此不能滿足電動汽車整體設計和使用性能的要求，現(xiàn)已逐漸被 其它驅(qū)動系統(tǒng)所取代。
2機電集成式傳動設計方案
該驅(qū)動系統(tǒng)由電動機與驅(qū)動系統(tǒng)直接組合集成在一起，由單級減速器、
差速器、半軸等組成。單級減速器可選用2K-H型雙排式的行星齒輪組，其 傳動比為8 16。在確定傳動比時，要根據(jù)驅(qū)動電動機調(diào)速變矩的范圍與電 動汽車的最大驅(qū)動力、最大轉(zhuǎn)矩的設計要求在8 16之間進行選擇。行星齒 輪組減速器與定軸式減速器相比，具有尺寸小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊 湊、抗沖擊和振動能力強、壽命長的優(yōu)點。為取得顯著的潤滑效果，對減速 器、差速器的集成件不宜采用飛濺潤滑，而應選擇在集成件的殼體內(nèi)安裝機 油泵和設置油道來潤滑各零部件的設計方案。由于沒有傳動軸，這種傳動機 構(gòu)緊湊，便于布置其它系統(tǒng)的部件。缺點是機電集成在一起給維修帶來不便， 另外還使汽車通過性能變差?？倐鲃颖炔淮蟮碾妱悠噾獌?yōu)先考慮這種設計 方案。按集成型式的不同，該驅(qū)動系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu) 一種是驅(qū)動電動機輸出 軸直接與驅(qū)動系統(tǒng)連接，驅(qū)動電動機輸出軸軸線與驅(qū)動橋軸線垂直，旋轉(zhuǎn)方 向需要通過圓錐齒輪改變90°;另一種是驅(qū)動電動機輸出軸是空心的，冇一 根半軸安裝在空心軸內(nèi)，其一端與半軸齒輪內(nèi)花鍵連接，另一端通過螺栓與 驅(qū)動輪輪轂連接或通過等速萬向節(jié)與轉(zhuǎn)向輪連接，由于驅(qū)動電動機是橫置 的，所以無需改變動力傳遞方向。后者比前者更緊湊，但要求零件強度、剛 度大，加工與裝配精度高。 3 電動橋傳動設計方案
在驅(qū)動橋內(nèi)安裝兩部驅(qū)動電動機，并在輸出齒輪之間安裝差速器。電動 汽車直線行駛時，兩部驅(qū)動電動機通過半軸分別驅(qū)動兩側(cè)車輪同步轉(zhuǎn)動，此 時差速器不起作用。在轉(zhuǎn)彎時差速器起作用，左、右驅(qū)動輪差速轉(zhuǎn)動，使汽 車順利轉(zhuǎn)彎。在驅(qū)動電動機輸出功率相同的情況下，雙電動機的外形尺寸比 單電動機小得多。另外，電動橋驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率比機電集成式 驅(qū)動系統(tǒng)高，有利于整車的結(jié)構(gòu)設計與布置。但對驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩變化范圍要求較寬，使它對驅(qū)動電動機及控制技術比機電集成式驅(qū)動系統(tǒng)的要 求高，從而增加了制造成本。同時由于電動機都集成在橋殼內(nèi)，給電動機維 修帶來困難。
4電動輪傳動設計方案
在轉(zhuǎn)向時通過角度傳感器測量轉(zhuǎn)向角，經(jīng)電子控制器計算、判斷后控制 驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，使兩側(cè)電動輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動電動機應選 擇盤式電動機，因為它除了散熱性好、轉(zhuǎn)動慣量小、具有良好的快速反應性 能外，軸向尺寸小，能與輪轂形狀相適應，無需占據(jù)輪轂以外的空間，使電 動輪的結(jié)構(gòu)緊湊。采用這種設計方案的優(yōu)點沒有傳動軸、差速器、半軸等 傳動件，使傳動效率高、車輛總質(zhì)量輕、可利用的空間大，便于底盤其它系 統(tǒng)機件布置與安裝，有利于車輛改裝與變型；沒有驅(qū)動橋，離地間隙大，車 輛通過性好。但要求驅(qū)動電動機的起動、加速、爬坡、重載等工況要與車輛 運行工況相適應，使控制技術難度大。目前可通過盤式永刷無磁交流同步電 動機、開關磁阻電動機(SR)及其相應的控制技術解決電動輪的技術難題。 這些驅(qū)動電動機的結(jié)構(gòu)簡單，但控制技術復雜，設備價格昂貴，使驅(qū)動系統(tǒng) 造價比其它類型高。
另外，CN 2661479 Y公開了一種電動汽車用單行星排兩擋變速箱，該 變速箱利用行星排變速傳動技術，取消了換擋離合器，采用電控氣動帶同步 器自動換擋方式，簡化換擋操作。該變速箱由單行星排、換擋同步器和其它 輔助裝置組成，變速箱輸入軸與行星排太陽輪相連，變速箱輸出軸與行星排 行星架相連，換擋同步器的固接齒套與行星排的齒圈相連，同步器的滑接齒 套在氣動力作用下沿軸線左右滑動，實現(xiàn)減速擋和直接擋之間的切換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電動車驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能使電動車在高速行駛中保持動力，并加強電動車的續(xù)航能力。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電動車驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電動機、 電動機主軸、超越離合器、低速齒輪組、高速齒輪組、動力輸出軸、低速輸 入軸、高速輸入軸和普通離合器，其中，電動機的動力通過電動機主軸輸出， 電動機主軸的一端依次通過超越離合器、低速輸入軸和低速齒輪組連接到動 力輸出軸，另一端依次通過普通離合器、高速輸入軸和高速齒輪組連接到動 力輸出軸。
在車輛低速行駛時，普通離合器為分離狀態(tài)，電動機的動力依次經(jīng)過電 動機主軸、超越離合器、低速輸入軸和低速齒輪組傳遞到動力輸出軸，驅(qū)動 車輛低速行駛。在車輛高速行駛時，控制普通離合器接合，此時電動機的動 力將依次經(jīng)過電動機主軸、普通離合器、高速輸入軸和高速齒輪組傳遞到動 力輸出軸，驅(qū)動車輛高速行駛。在車輛高速行駛過程中，由于低速齒輪組在 動力輸出軸的帶動下同樣高速旋轉(zhuǎn)，使超越離合器的從動部分的轉(zhuǎn)速(即低 速輸入軸的轉(zhuǎn)速)高于主動部分的轉(zhuǎn)速(即電動機主軸的轉(zhuǎn)速)，因此將處 于超越狀態(tài)，即處于自動分離狀態(tài)。
因此，該驅(qū)動系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且能方便地實現(xiàn)電動車的兩擋 變速，能使電動車在高速行駛中保持動力，加強電動車的續(xù)航能力。


圖1是本發(fā)明的一種典型實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，如圖1所示，提供一種電動車驅(qū)動系統(tǒng)，
該系統(tǒng)包括電動機3、電動機主軸ll、超越離合器4、低速齒輪組5、高速齒輪組6、動力輸出軸7、低速輸入軸9、高速輸入軸10和普通離合器12， 其中，電動機3的動力通過電動機主軸11輸出，電動機主軸ll的一端依次 通過超越離合器4、低速輸入軸9和低速齒輪組5連接到動力輸出軸7，另 一端依次通過普通離合器12、高速輸入軸10和高速齒輪組6連接到動力輸 出軸7。
在車輛低速行駛時，普通離合器12為分離狀態(tài)，電動機3的動力依次 經(jīng)過電動機主軸ll、超越離合器4、低速輸入軸9和低速齒輪組5傳遞到動 力輸出軸7,驅(qū)動車輛低速行駛。在車輛高速行駛時，控制普通離合器12 接合，此時電動機3的動力將依次經(jīng)過電動機主軸11、普通離合器12、高 速輸入軸10和高速齒輪組6傳遞到動力輸出軸7，驅(qū)動車輛高速行駛。在車 輛高速行駛過程中，由于車速較高，低速齒輪組5在動力輸出軸7的帶動下 同樣高速旋轉(zhuǎn)，使超越離合器4的從動部分的速度(即低速輸入軸9的速度) 高于主動部分的速度(即電動機主軸11的速度)，因此將處于超越狀態(tài)，即 處于自動分離狀態(tài)。
所述普通離合器12可以是現(xiàn)有的各種離合器，例如經(jīng)常使用的膜片彈 簧離合器，它們的操作方式也是公知的，例如可以通過現(xiàn)有的操縱機構(gòu)進行 操縱，不再贅述。為了方便操作和控制，在本發(fā)明中優(yōu)選使用由執(zhí)行電機1 控制的電控離合器。
超越離合器在大多數(shù)工程機械的驅(qū)動系統(tǒng)中起重要的開關作用，當由于 某種原因造成主、從傳動軸的轉(zhuǎn)速不同時，超越離合器就使得主、從傳動軸 能夠及時通過接通或脫開，從而保證整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)及安全。超越離合 器廣泛應用于各類機械。
超越離合器的工作原理是依靠其單向鎖定原理來發(fā)揮固定或連接左右， 它的連接和固定是單方向性的。與它連接的元件的受力方向與鎖定方向相同 時，該元件被固定或連接；當受力方向與鎖定方向相反時，該元件不被連接、
釋放或不被鎖定。超越離合器不需要控制機構(gòu)對它進行控制，它的工作完全 由和它相連接的元件的受力方向來控制。它會隨著與它相連接的導輪的受力 方向發(fā)生變化而進行鎖定或脫離，使得控制系統(tǒng)得到了簡化。目前在自動變 速器中使用較多的超越離合器主要有滾柱式超越離合器和楔塊式超越離合器。
另外，在黃華星等人公開的《液力變扭器中超越離合器的應用及發(fā)展》
(黃華星等人在2002年History of Mechanical Technology(3—Proceedings of the Third China-Japan International Conference on History of Mechanical Technology上的學術講稿) 一文中，還公開了一種鏈環(huán)式超越離合器，該超 越離合器屬于摩擦式超越離合器，其最大的特點是工作表面為低副接觸，而 其它摩擦式超越離合器則都是以高副作為工作表面,如使用最為廣泛的滾柱 式超越離合器和楔塊式超越離合器。正因為如此，鏈環(huán)式超越離合器較其它 離合器表現(xiàn)出更好的性能，如使用壽命長、承載能力強、超越性能好、成本 低廉等。
另外，在CN 2486385 Y中也公開了一種新型電動車超越離合器，包括 行星輪架和襯套，在行星輪架和襯套之間配合有單向軸承。
所有的這些超越離合器以及現(xiàn)有技術中的其它合適的超越離合器都可 以作為本發(fā)明的超越離合器4進行使用。
在圖1中，低速齒輪組5和高速齒輪組6共同位于電動機3的一側(cè)，從 而便于將它們集成在一起安裝到電動車上。在需要時，也可以將低速齒輪組 5和高速齒輪組6分別設置在電動機3的兩側(cè)，本發(fā)明對此并無特別限制。 此外，低速齒輪組5和高速齒輪組6可以分別由相互嚙合的不同齒數(shù)的主動 齒輪和從動齒輪構(gòu)成，以不同的變速比傳遞動力。在圖1中，每個齒輪組5 和6包括不同齒數(shù)或不同直徑的兩個齒輪，但本發(fā)明對齒輪的數(shù)量并無特別 限制，例如，根據(jù)需要也可以使用三個或者更多個相互嚙合的齒輪構(gòu)成-個齒輪組。
為了簡化結(jié)構(gòu)，如圖所示，可以將電動機主軸11設計成空心軸，并且
將高速輸入軸10穿過該空心軸設置。所述低速輸入軸9也可以設計成空心 軸，將所述高速輸入軸10穿過該空心軸設置。
電動機主軸11可以通過軸承(未圖示)套裝在高速輸入軸10上，使二 者可以選擇地作相對自由旋轉(zhuǎn)。作為選擇，高速輸入軸10也可以穿過電動 機主軸11并與之間隔開一定距離，此時則不需要設置軸承。
低速輸入軸9套裝在高速輸入軸10上，二者之間可以固定連接，也可 以通過軸承或者間隔開一定距離而實現(xiàn)相對自由旋轉(zhuǎn)。
通常，低速齒輪組5的主動齒輪通過軸承8連接在高速輸入軸10上， 所述高速齒輪組6的主動齒輪固定連接在高速輸入軸10上。低速齒輪組5 和高速齒輪組6的從動齒輪固定在動力輸出軸7上，以便將動力通過動力輸 出軸7最終傳遞給車輛的驅(qū)動車輪。
為了方便地將本發(fā)明的動力車驅(qū)動系統(tǒng)安裝到電動車上，可以將電動機 3、電動機主軸ll、超越離合器4、低速輸入軸9、高速輸入軸10和普通離 合器12 —起裝在一個驅(qū)動殼體2中，并且所述低速輸入軸9和高速輸入軸 10的一端從該驅(qū)動殼體2中伸出，以便將電動機3的動力從該驅(qū)動殼體2 中輸出到齒輪組。還可以將低速齒輪組5、高速齒輪組6和動力輸出軸7設 置到一個變速殼體13中，使所述動力輸出軸7的一端或者兩端從該變速殼 體13中伸出，以便將動力傳遞給驅(qū)動車輪。
下面，對本發(fā)明的典型實施方式的電動車驅(qū)動系統(tǒng)的操作過程進行簡單
描述°
A:由空擋升入低速擋
當電動車起步時，在執(zhí)行電機1的作用下使普通離合器12完全分離， 同時電動機3帶動電動機主軸11轉(zhuǎn)動，超越離合器4接合，通過低速輸入
軸9帶動低速齒輪組5，由動力輸出軸7輸出動力，實現(xiàn)車輛的低速擋運行 狀態(tài)。
B:由低速擋升入高速擋
在電動車高速行駛時，電動機3轉(zhuǎn)速變快，輸出扭力下降，效率變低， 這時需要換擋。當升入高速擋條件成立時，例如在車速達到設定值時，通過
執(zhí)行電機1的作用使普通離合器12接合，通過高速輸入軸10帶動高速齒輪 組6，最后由動力輸出軸7輸出動力，實現(xiàn)車輛的高速擋運行狀態(tài)。此時， 由于低速輸入軸9的轉(zhuǎn)速高于電動機主軸11的轉(zhuǎn)速，因此超越離合器4處 于超越狀態(tài)，即分離狀態(tài)。
C:由高速擋降入低速擋
當降擋條件成立時，在執(zhí)行電機1作用下使普通離合器12分離，車速 下降。當?shù)退佥斎胼S9的轉(zhuǎn)速小于發(fā)動機主軸11的轉(zhuǎn)速時，超越離合器4 自動變成夾緊狀態(tài)(接合狀態(tài))，從而電動機3的動力通過超越離合器4和 低速輸入軸9帶動低速齒輪組5，最后由動力輸出軸7輸出動力，從而完成 減擋，實現(xiàn)車輛的低速擋運行。
D:由低速擋降入空擋
當降擋條件成立時，TCU控制單元控制電動機轉(zhuǎn)速下降。超越離合器的 內(nèi)外圈轉(zhuǎn)速差(即電動機主軸11與低速輸入軸9之間的轉(zhuǎn)速差)達到超越 條件。超越離合器4處于超越狀態(tài)，在執(zhí)行電機1作用下使普通離合器12 繼續(xù)保持分離，主軸空轉(zhuǎn)，實現(xiàn)空擋。即超越離合器4和普通離合器12都 處于分離狀態(tài)，無動力輸出。
E:倒擋
在電動車需要倒車時，TCU控制單元控制電動機3反轉(zhuǎn)。由執(zhí)行電機l 的作用使普通離合器12接合，此時超越離合器4與前進時的轉(zhuǎn)向相反，內(nèi)、 外圈脫開。超越離合器4為相對空轉(zhuǎn)狀態(tài)(這時并非是超越狀態(tài)而只是反向
空轉(zhuǎn))，動力經(jīng)過高速輸入軸10和高速齒輪組6，最后由動力輸出軸7輸出， 實現(xiàn)電動車的倒擋運行狀態(tài)。
權(quán)利要求
1. 一種電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括電動機(3)、電動機主軸(11)、超越離合器(4)、低速齒輪組(5)、高速齒輪組(6)、動力輸出軸(7)、低速輸入軸(9)、高速輸入軸(10)和普通離合器(12)，其中，電動機(3)的動力通過電動機主軸(11)輸出，電動機主軸(11)的一端依次通過超越離合器(4)、低速輸入軸(9)和低速齒輪組(5)連接到動力輸出軸(7)，另一端依次通過普通離合器(12)、高速輸入軸(10)和高速齒輪組(6)連接到動力輸出軸(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述超越離合器(4) 為滾柱式超越離合器、楔塊式超越離合器或者鏈環(huán)式超越離合器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述普通離合器(12) 是電控離合器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，該電動車驅(qū)動系統(tǒng) 還包括執(zhí)行電機(1)，電控離合器由執(zhí)行電機(1)控制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述電動機主軸(ll) 為空心軸，所述高速輸入軸(10)穿過該空心軸設置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述低速輸入軸(9) 為空心軸，所述高速輸入軸(10)穿過該空心軸設置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 5或6所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述低速齒輪 組(5)和高速齒輪組(6)位于所述電動機(3)的一側(cè)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述低速齒輪組(5)的主動齒輪通過軸承(8)連接在高速輸入軸(10)上，所述高速齒輪組(6) 的主動齒輪固定連接在高速輸入軸(10)上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述電動機(3)、電 動機主軸(11)、超越離合器(4)、低速輸入軸(9)、高速輸入軸(10)和普通離合器(12)位于驅(qū)動殼體(2)中，并且所述低速輸入軸(9)和高速輸入軸(10)的一端從該驅(qū)動殼體(2)中伸出。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或所述的電動車驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述低速齒輪組(5)、 高速齒輪組(6)和動力輸出軸(7)位于變速殼體(13)中，并且所述動力輸出軸(7)的一端或者兩端從該變速殼體(13)中伸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動車驅(qū)動系統(tǒng)，包括電動機(3)、電動機主軸(11)、超越離合器(4)、低速齒輪組(5)、高速齒輪組(6)、動力輸出軸(7)、低速輸入軸(9)、高速輸入軸(10)和普通離合器(12)，其中，電動機(3)的動力通過電動機主軸(11)輸出，電動機主軸(11)的一端依次通過超越離合器(4)、低速輸入軸(9)和低速齒輪組(5)連接到動力輸出軸(7)，另一端依次通過普通離合器(12)、高速輸入軸(10)和高速齒輪組(6)連接到動力輸出軸(7)。該驅(qū)動系統(tǒng)通過控制普通離合器的分離或接合，可以簡單地實現(xiàn)電動車的兩擋變速，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能使電動車在高速行駛中保持動力，加強電動車的續(xù)航能力。
文檔編號B60K17/00GK101204924SQ200610162299
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者毅 任, 王傳福, 秦麗軍, 羅如忠, 羅紅斌, 郭松岳, 陳廣全 申請人:比亞迪股份有限公司