一种电驱动后桥纯电动系统结构的制作方法

文档序号:5709502阅读:210来源:国知局
一种电驱动后桥纯电动系统结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电驱动后桥纯电动系统结构,包括动力源,动力电机,以及设置在所述动力电机与后桥之间变速装置,所述变速装置包括换挡机构总成和传动齿轮系,换挡机构总成包括换挡执行电机,与动力电机相连的多档位结构,以及在换挡执行电机的驱动下,选择与多档位结构的其中一档结合传动的档位选择结构;传动齿轮系设置在档位选择结构与左、右后桥之间,将档位选择结构传递过来的转矩分别向左、右后桥传动,驱动左、右后轮转动。本实用新型的电驱动后桥结构基于行星齿轮系统结构搭建,紧凑易于布置,同时具备两挡变速功能,优化了电机工作点,降低了能耗,减少了滑摩损失,同时,通过控制电机可实现转矩矢量控制,提高车辆的操稳性能。
【专利说明】-种电驱动后桥纯电动系统结构

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及汽车领域,具体是一种电驱动后桥纯电动系统结构。

【背景技术】
[0002] 当前纯电动系统结构主要为前驱结构、大部分仅采用了单级减速器,尽管结构简 单,但存在较多缺点:首先,由于采用单级减速,为了满足动力性能要求,电机功率选取较 大,车辆行驶过程中不能通过换挡优化电机工作点,比两挡变速箱结构耗能增加10%左右; 其次,单级减速机构未配置离合器,车辆滑行过程中动力系统不能解耦,存在不必要的滑摩 损失。目前少数样车中虽然装备了两挡变速器,但由于是在传统变速器上改造而成,体积 大、不易布置。此外,当前电动汽车电子稳定系统(electric stability program, ESP)与传 统汽车装置类似,偏转力矩采用制动措施,影响车辆的动力性。 实用新型内容
[0003] 为此,本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的纯电动系统结构采用单 级减速器,而不能通过换挡优化电机工作点,耗能大,滑摩损失较大的问题,进而提供一种 结构紧凑、易于布置,且具备两挡变速功能,可最大限度优化电机工作点、降低能耗;车辆滑 行过程中,能使电驱动后桥置于空挡,减少滑摩损失的电驱动后桥纯电动系统结构。
[0004] 进一步提供一种可实现转矩矢量控制,提高车辆操稳性能,而且不降低车辆动力 性能的电驱动后桥纯电动系统结构。
[0005] 为解决上述技术问题,本实用新型提供一种电驱动后桥纯电动系统结构,包括动 力源,输出转矩的动力电机,以及设置在所述动力电机与后桥之间,将所述动力电机的输出 转速进行变速后驱动所述后桥运转的变速装置,所述变速装置包括
[0006] 换挡机构总成,包括换挡执行电机,与所述动力电机相连的多档位结构,以及在所 述换挡执行电机的驱动下,选择与所述多档位结构的其中一档结合传动的档位选择结构;
[0007] 传动齿轮系,设置在所述档位选择结构与左、右后桥之间,将所述档位选择结构传 递过来的转矩分别向左、右后桥传动,驱动左、右后轮转动。
[0008] 所述多档位结构为两档位结构,其中第一档位结构包括适合与所述档位选择结构 结合传动的第一档位结合部,以及设置在所述动力电机与所述第一档位结合部之间进行传 动的档位齿轮组;第二档位结构包括适合与所述档位选择结构结合传动的第二档位结合 部,所述第二档位结合部与所述动力电机输出轴连接且同步转动,所述档位选择结构处于 所述第一档位结构与所述第二档位结构之间,能够与所述第一档位结构与所述第二档位结 构的其中之一结合或与二者均不结合。
[0009] 所述档位齿轮组包括与所述后桥同轴的太阳轮a、同轴设置在所述太阳轮a外 围,且位置固定的齿圈a,以及设置在所述太阳轮a与所述齿圈a之间,与所述太阳轮a与所 述齿圈a均啮合的行星齿轮a、所述行星齿轮a的行星架a与所述第一档位结合部固定连 接。
[0010] 所述传动齿轮系包括第一齿轮系、第二齿轮系、第三齿轮系,所述第一齿轮系包括 与所述后桥同轴的太阳轮a、同轴设置在所述太阳轮b外围,且位置固定的齿圈b,以及设 置在所述太阳轮b与所述齿圈b之间,与所述太阳轮b与所述齿圈b均啮合的行星齿轮b、 所述太阳轮b由所述档位选择结构驱动转动;所述第二齿轮系包括同轴安装在所述左或右 后桥上的太阳轮c,以及设置在所述太阳轮c外围,与所述太阳轮c啮合的行星齿轮c,且所 述行星齿轮b与所述行星齿轮c共用一行星架组11 ;所述第三齿轮系包括同轴安装在所述 右或左后桥上的太阳轮d,以及设置在所述太阳轮d外围,且与所述太阳轮d啮合的行星齿 轮d,且所述行星齿轮c与所述行星齿轮d啮合。
[0011] 还包括对左右车轮分配转矩的转矩分配结构,所述转矩分配结构包括控制电机、 第四齿轮系、第五齿轮系,所述第四齿轮系包括与所述后桥同轴设置的太阳轮f,设置在所 述太阳轮f外围的双齿圈c,以及设置在所述太阳轮f与所述双齿圈c之间,且与所述太阳 轮f与所述双齿圈c的第一齿圈啮合的行星齿轮f ;所述第五齿轮系包括与所述后桥同轴 设置的太阳轮e,设置在所述太阳轮e外围的行星齿轮e,以及太阳轮齿圈组,所述太阳轮齿 圈组包括与所述后桥同轴设置,且处于所述双边行星齿轮内环的太阳轮g,以及与所述太阳 轮g连接同步转动的齿圈g,所述齿圈g设于所述行星齿轮e外围,且与所述行星齿轮e啮 合;所述行星齿轮d为双边行星齿轮,所述双边行星齿轮的一侧行星齿轮与所述行星齿轮 c,所述太阳轮d均啮合,所述双边行星齿轮的另一侧行星齿轮设置在所述太阳轮g与所述 双齿圈c的第二齿圈之间,且与所述太阳轮g、所述第二齿圈均啮合。
[0012] 还包括附件电机,所述附件电机驱动电动助力转向、电动空调、电机冷却水泵和电 动真空泵制动总成。
[0013] 还包括将动力源的电能分配输送至各电机的中控盒。
[0014] 所述中控盒与所述换挡执行电机之间还设有低压DC/DC,以及12伏电池。
[0015] 本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0016] 1)提出基于电驱动后桥的纯电动系统结构,电驱动后桥结构基于行星齿轮系统搭 建,结构紧凑、易于布置;
[0017] 2)同时电驱动后桥具备两挡变速功能,可最大限度优化电机工作点、降低能耗;
[0018] 3)车辆滑行过程中,使电驱动后桥置于空挡,减少滑摩损失;
[0019] 4)电驱动后桥通过控制电机可实现转矩矢量控制,提高车辆的操稳性能,而且不 降低车辆的动力性能。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解,下面根据本实用新型的具体实施 例并结合附图,对本实用新型作进一步详细的说明,其中
[0021] 图1是本实用新型的电驱动后桥纯电动驱动系统的结构简图。
[0022] 图中附图标记表示为:1-换挡执行电机,2-动力电机,3-太阳轮a,4-行星齿轮a, 5-齿圈a,6-行星架a,7-档位选择结构,8-齿圈b,9-行星齿轮b,10-太阳轮b,11-行星 架组,12-行星齿轮c,13-太阳轮c,14-行星齿轮d,15-太阳轮d,16-双齿圈c,17-行星架 b,18-太阳轮齿圈组,19-行星齿轮e,20-行星架c,21-行星齿轮f,22-控制电机,23-太阳 轮f,24-太阳轮e,25-太阳轮g,26-齿圈g、27-后桥。

【具体实施方式】
[0023] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照【专利附图】
附图
【附图说明】 本实用新型的【具体实施方式】。
[0024] 如图1所示,本实施例的一种电驱动后桥纯电动系统结构,包括动力源,输出转矩 的动力电机2,以及设置在所述动力电机2与后桥27之间,将所述动力电机2的输出转速进 行变速后驱动所述后桥27运转的变速装置,所述变速装置包括
[0025] 换挡机构总成,包括换挡执行电机1,与所述动力电机2相连的多档位结构,以及 在所述换挡执行电机1的驱动下,选择与所述多档位结构的其中一档结合传动的档位选择 结构7 ;
[0026] 传动齿轮系,设置在所述档位选择结构7与左、右后桥之间,将所述档位选择结构 7传递过来的转矩分别向左、右后桥传动,驱动左、右后轮转动。
[0027] 所述多档位结构为两档位结构,其中第一档位结构包括适合与所述档位选择结构 7结合传动的第一档位结合部,以及设置在所述动力电机2与所述第一档位结合部之间进 行传动的档位齿轮组;第二档位结构包括适合与所述档位选择结构7结合传动的第二档位 结合部,所述第二档位结合部与所述动力电机2输出轴连接且同步转动,所述档位选择结 构7处于所述第一档位结构与所述第二档位结构之间,能够与所述第一档位结构与所述第 二档位结构的其中之一结合或与二者均不结合。在实用新型中的上述结构,电驱动后桥结 构基于行星齿轮系统结构搭建,紧凑且易于布置;同时,在纯电动模式时,电驱动后桥结构 具备两挡变速功能,可最大限度优化电机工作点、降低能耗;车辆滑行过程中,使档位选择 结构7置于空挡,即第一档位结合部与第二档位结合部之间时,可减少滑摩损失;
[0028] 所述档位齿轮组包括与所述后桥27同轴的太阳轮a、同轴设置在所述太阳轮a3 外围,且位置固定的齿圈a5,以及设置在所述太阳轮a3与所述齿圈a5之间,与所述太阳轮 a3与所述齿圈a5均啮合的行星齿轮a4、所述行星齿轮a4的行星架a6与所述第一档位结 合部固定连接。
[0029] 所述传动齿轮系包括第一齿轮系、第二齿轮系、第三齿轮系,所述第一齿轮系包括 与所述后桥27同轴的太阳轮a、同轴设置在所述太阳轮blO外围,且位置固定的齿圈b8,以 及设置在所述太阳轮blO与所述齿圈b8之间,与所述太阳轮blO与所述齿圈b8均啮合的行 星齿轮b9、所述太阳轮blO由所述档位选择结构7驱动转动;所述第二齿轮系包括同轴安 装在所述左或右后桥上的太阳轮cl3,以及设置在所述太阳轮cl3外围,与所述太阳轮cl3 啮合的行星齿轮cl2,且所述行星齿轮b9与所述行星齿轮cl2共用一行星架组11 ;所述第 三齿轮系包括同轴安装在所述右或左后桥上的太阳轮dl5,以及设置在所述太阳轮dl5外 围,且与所述太阳轮dl5啮合的行星齿轮dl4,且所述行星齿轮cl2与所述行星齿轮dl4啮 合。
[0030] 进一步地改进,为了实现对转矩矢量的控制,在本实施例中还包括对左右车轮分 配转矩的转矩分配结构,所述转矩分配结构包括控制电机、第四齿轮系、第五齿轮系,所述 第四齿轮系包括与所述后桥27同轴设置的太阳轮f,设置在所述太阳轮f外围的双齿圈 cl6,以及设置在所述太阳轮f与所述双齿圈cl6之间,且与所述太阳轮f与所述双齿圈cl6 的第一齿圈啮合的行星齿轮f ;所述第五齿轮系包括与所述后桥27同轴设置的太阳轮e,设 置在所述太阳轮e外围的行星齿轮e24,以及太阳轮齿圈组18,所述太阳轮齿圈组18包括 与所述后桥27同轴设置,且处于所述双边行星齿轮内环的太阳轮g25,以及与所述太阳轮 g25连接同步转动的齿圈g26,所述齿圈g26设于所述行星齿轮e24外围,且与所述行星齿 轮e24啮合;所述行星齿轮dl4为双边行星齿轮,所述双边行星齿轮共用一行星架bl7,所 述双边行星齿轮的一侧行星齿轮与所述行星齿轮cl2,所述太阳轮dl5均啮合,所述双边行 星齿轮的另一侧行星齿轮设置在所述太阳轮g25与所述双齿圈cl6的第二齿圈之间,且与 所述太阳轮g25、所述第二齿圈均啮合。上述结构的设计可使得后桥驱动结构通过控制电机 可实现转矩矢量控制,提高车辆的操稳性能,而且不降低车辆的动力性能,无需装备车辆电 子稳定系统(ESP)。
[0031] 动力源为动力电池,能够为整车提供电能,通过电源管理的中控盒,分别给换档执 行电机1、动力电机2、控制电机22和附件电机提供能量。所述中控盒与所述换挡执行电机 1之间还设有低压DC/DC,以及12伏电池。所述附件电机驱动电动助力转向、电动空调、电 机冷却水泵和电动真空泵制动总成。
[0032] 本实用新型的工作原理:
[0033] 选择1挡时,电驱动后桥结构中行星架a6和档位选择结构7结合,动力电机2动 力经过太阳轮a3、行星架a6、档位选择结构7、太阳轮blO和行星齿轮b9,传至行星齿轮cl2 和行星齿轮dl4,然后经过太阳轮cl3和太阳轮dl5传递至左右车轮;
[0034] 选择2挡时,档位选择结构7和太阳轮blO结合,动力电机2动力经过档位选择结 构7、太阳轮blO和行星齿轮b9,行星齿轮cl2和行星齿轮dl4,然后经过太阳轮cl3和太阳 轮dl5传递至左右车轮。
[0035] 滑行模式中,电驱动后桥结构中档位选择机构7处于中间位置,实现车轮与电机 间的解耦,减少滑摩损失。
[0036] 操稳处理模式中,例如在弯道和冰雪等特殊路段行驶时,电驱动后桥结构控制电 机22动力分别经过行星齿轮f21和双齿圈16、行星齿轮el9和太阳轮齿圈组18,传递至行 星齿轮dl4,通过控制电机22、可改变行星齿轮cl2和行星齿轮dl4、左右车轮之间的转速差 和滑移率,由于驱动转矩和滑移率存在对应关系,因此即可改变动力电机2在左右车轮的 转矩分配。与ESP原理不同,该控制方法未减少驱动转矩,车辆动力性好。
[0037] 显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,并非对实施方式的限定。对于 所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变 动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变 动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【权利要求】
1. 一种电驱动后桥纯电动系统结构,包括动力源,输出转矩的动力电机(2),以及设置 在所述动力电机(2)与后桥(27)之间,将所述动力电机(2)的输出转速进行变速后驱动所 述后桥(27)运转的变速装置,其特征在于:所述变速装置包括 换挡机构总成,包括换挡执行电机(1),与所述动力电机(2)相连的多档位结构,以及 在所述换挡执行电机(1)的驱动下,选择与所述多档位结构的其中一档结合传动的档位选 择结构(7); 传动齿轮系,设置在所述档位选择结构(7)与左、右后桥之间,将所述档位选择结构 (7)传递过来的转矩分别向左、右后桥传动,驱动左、右后轮转动。
2. 根据权利要求1所述的电驱动后桥纯电动系统结构,其特征在于:所述多档位结构 为两档位结构,其中第一档位结构包括适合与所述档位选择结构(7)结合传动的第一档位 结合部,以及设置在所述动力电机(2)与所述第一档位结合部之间进行传动的档位齿轮 组;第二档位结构包括适合与所述档位选择结构(7)结合传动的第二档位结合部,所述第 二档位结合部与所述动力电机(2)输出轴连接且同步转动,所述档位选择结构(7)处于所 述第一档位结构与所述第二档位结构之间,能够与所述第一档位结构与所述第二档位结构 的其中之一结合或与二者均不结合。
3. 根据权利要求2所述的电驱动后桥纯电动系统结构,其特征在于:所述档位齿轮组 包括与所述后桥(27)同轴的太阳轮a、同轴设置在所述太阳轮a(3)外围,且位置固定的齿 圈a(5),以及设置在所述太阳轮a(3)与所述齿圈a(5)之间,与所述太阳轮a(3)与所述齿 圈a (5)均啮合的行星齿轮a (4)、所述行星齿轮a (4)的行星架a (6)与所述第一档位结合部 固定连接。
4. 根据权利要求3所述的电驱动后桥纯电动系统结构,其特征在于:所述传动齿轮系 包括第一齿轮系、第二齿轮系、第三齿轮系,所述第一齿轮系包括与所述后桥(27)同轴的 太阳轮a、同轴设置在所述太阳轮b (10)外围,且位置固定的齿圈b (8),以及设置在所述太 阳轮b (10)与所述齿圈b (8)之间,与所述太阳轮b (10)与所述齿圈b (8)均啮合的行星齿 轮b (9)、所述太阳轮b (10)由所述档位选择结构(7)驱动转动;所述第二齿轮系包括同轴 安装在所述左或右后桥上的太阳轮c (13),以及设置在所述太阳轮c (13)外围,与所述太阳 轮c (13)啮合的行星齿轮c (12),且所述行星齿轮b (9)与所述行星齿轮c (12)共用一行星 架组(11);所述第三齿轮系包括同轴安装在所述右或左后桥上的太阳轮d(15),以及设置 在所述太阳轮d(15)外围,且与所述太阳轮d(15)啮合的行星齿轮d(14),且所述行星齿轮 c (12)与所述行星齿轮d (14)啮合。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的电驱动后桥纯电动系统结构,其特征在于:还包 括对左右车轮分配转矩的转矩分配结构,所述转矩分配结构包括控制电机、第四齿轮系、第 五齿轮系,所述第四齿轮系包括与所述后桥(27)同轴设置的太阳轮f,设置在所述太阳轮 f外围的双齿圈c (16),以及设置在所述太阳轮f与所述双齿圈c (16)之间,且与所述太阳 轮f与所述双齿圈c (16)的第一齿圈啮合的行星齿轮f ;所述第五齿轮系包括与所述后桥 (27)同轴设置的太阳轮e,设置在所述太阳轮e外围的行星齿轮e (24),以及太阳轮齿圈组 (18),所述太阳轮齿圈组(18)包括与所述后桥(27)同轴设置,且处于所述双边行星齿轮内 环的太阳轮g(25),以及与所述太阳轮g(25)连接同步转动的齿圈g(26),所述齿圈g(26) 设于所述行星齿轮e (24)外围,且与所述行星齿轮e (24)啮合;所述行星齿轮d (14)为双边 行星齿轮,所述双边行星齿轮的一侧行星齿轮与所述行星齿轮C (12),所述太阳轮d (15)均 啮合,所述双边行星齿轮的另一侧行星齿轮设置在所述太阳轮g(25)与所述双齿圈c(16) 的第二齿圈之间,且与所述太阳轮g(25)、所述第二齿圈均啮合。
6. 根据权利要求5项所述的电驱动后桥纯电动系统结构,其特征在于:还包括附件电 机,所述附件电机驱动电动助力转向、电动空调、电机冷却水泵和电动真空泵制动总成。
7. 根据权利要求6项所述的电驱动后桥纯电动系统结构,其特征在于:还包括将动力 源的电能分配输送至各电机的中控盒。
8. 根据权利要求4项所述的电驱动后桥纯电动系统结构,其特征在于:所述中控盒与 所述换挡执行电机(1)之间还设有低压DC/DC,以及12伏电池。
【文档编号】F16H1/46GK203902278SQ201420252767
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】杨伟斌 申请人:北汽福田汽车股份有限公司
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