本发明涉及汽车技术领域，特别涉及适用于纯电动汽车的同转臂自动盘式两速纯电动动力系统。
背景技术：
随着社会和车辆工程技术的不断发展，汽车保有量愈来愈大，对环境和能源造成了很大压力。为了解决上述问题，迫切需求车辆工程驱动技术进行较大的革新，一是混合动力技术，二是纯电动技术。在目前纯电动动力系统上，大多数车辆采用电机和固定速比变速箱驱动车辆行驶，在一定程度上可以满足一些区域内的低速电动汽车要求。但是，对于中高速全时域电动汽车而言，存在不能满足低速大转矩、高速高效率高可靠性的技术问题。
为了解决上述问题，目前动力传动系统有以下几种解决方案：一是采用行星齿轮辅以湿式摩擦片利用液压换档的电动汽车用两档或多档自动变速器；二是采用电机驱动拨叉换档的两档或多档自动变速器；三是采用湿式双离合辅以拨叉换档齿轮组的两档或多档自动变速器。但是，电动汽车用自动变速箱与传统变速箱相比较有着显著的技术特点。一是输入转速相对于传统燃油汽车提高了将近3倍(传统燃油车输入转速多集中在3000rpm以内，电动汽车电机转速一般在8000rpm以上)，导致变速箱效率、换档方式、润滑方式均发生了质变，传统变速箱技术已难以适应。二是传统燃油汽车均存在怠速工作状态，换档液压泵可以提供最低换档压力。但是，电动汽车电机是从0转速逐渐升速到指定车速，将近100年以来形成的传统液压换档技术不再适用。三是电机过载转矩大、加速度大，变速箱输入转矩远大于传统燃油汽车，导致换档离合元件难以匹配。四是传统汽车采用机械制动，无能量回收这一要求；但是，电动汽车需尽可能最大化的回收制动能量，导致变速箱制动换档控制难度大。五是电动汽车对自动变速箱传动效率要求极高，导致自动变速箱结构设计技术难度大。六是电机高转速引起的高频振动、自激振动、噪声、冲击、疲劳损伤、微动磨损等一系列问题处理难度大。七是当量轴向宽度小，即需要自动变速箱设计的更薄，以便为电机轴向尺寸留下较好的空间，导致齿宽当量负荷极大，设计难度大。八是要求自动变速箱换档迅速，无动力间断换档。九是随着车辆超高技术、低成本方向发展，要求自动变速箱造价低。
综上可知，上述三种动力传动系统解决方案虽然各自解决了部分电动汽车的问题。但是，没有综合性地解决电动汽车动力传动系统存在的多项共性技术问题，现有的动力传动系统还存在换档不连续、换档有动力间断、换档损耗大、变速箱轴向尺寸大、可靠性低、传动效率低、成本高等技术问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能连续换档、换档时无动力间断、换档损耗小、变速箱轴向尺寸小、可靠性高、传动效率高、成本低、低速大转矩的同转臂自动盘式两速纯电动动力系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
同转臂自动盘式两速纯电动动力系统，包括驱动电机、I档换档机构、II档换档机构、箱体、输入星型机构、I档星型机构、II档星型机构、单向离合器、转臂、输出过渡齿轮组、差速器、右输出半轴、左输出半轴，所述驱动电机与输入星型机构连接、且驱动电机通过法兰与箱体形成密封连接；所述转臂通过轴承安装在箱体上，所述输入星型机构、I档星型机构、II档星型机构均与转臂连接；所述I档换档机构与I档星型机构连接；所述II档换档机构与II档星型机构连接；所述单向离合器分别与箱体和I档星型机构连接；所述转臂外侧与输出过渡齿轮组连接，所述输出过渡齿轮组与差速器连接，所述右输出半轴与差速器的右输出端连接，左输出半轴与差速器的左输出端连接。
进一步地，所述输入星型机构包括输入太阳轮、输入行星轮、行星轮轴，所述输入太阳轮与输入行星轮啮合连接；所述输入行星轮安装在行星轮轴上；所述行星轮轴与转臂连接。
进一步地，所述I档星型机构包括I档太阳轮、I档行星轮、行星轮轴、I档太阳轮连接件，所述I档太阳轮与I档太阳轮连接件连接；I档太阳轮与I档行星轮外啮合连接；所述I档行星轮固定安装在行星轮轴上。
进一步地，所述II档星型机构包括II档太阳轮、II档行星轮、行星轮轴、II档太阳轮连接件，所述II档太阳轮与II档太阳轮连接件连接；II档太阳轮与II档行星轮外了啮合连接；II档行星轮安装在行星轮轴上。
进一步地，所述单向离合器的外圈与箱体固定连接，单向离合器的内圈与I档太阳轮连接件固定连接；所述驱动电机的输出轴一端通过花键与输入太阳轮连接，输出轴另一端与电机测速传感器连接。
进一步地，所述I档换档机构包括I档执行器、I档储液器、I档换档主缸、I档高压换档液管、I档钳体保持架、I档换档活塞、I档内摩擦块、I档外摩擦块、I档换档盘，所述I档换档主缸分别与I档执行器、I档储液器、I档高压换档液管连接；所述I档高压换档液管的另一端与I档换档活塞连接；所述I档换档活塞、I档外摩擦块均与I档钳体保持架连接；所述I档换档活塞与I档内摩擦块连接；所述I档换档盘与I档太阳轮连接件固定连接，并与I档内摩擦块、I档外摩擦块间隙地配合连接。
进一步地，II档换档机构包括II档外摩擦块、II档内摩擦块、II档换档活塞、II档钳体保持架、II档高压换档液管、II档换档主缸、II档储液器、II档执行器、II档换档盘，所述II档换档主缸分别与II档执行器、II档储液器、II档高压换档液管连接；所述II档高压换档液管的另一端与II档换档活塞连接；所述II档换档活塞、II档外摩擦块均与II档钳体保持架连接；所述II档换档活塞与II档内摩擦块连接；所述II档换档盘与II档太阳轮连接件连接、并与II档外摩擦块、II档内摩擦块隙地配合连接。
进一步地，所述I档换档机构还包括I档低压报警器、I档测速传感器，所述I档低压报警器安装在I档换档主缸高压油液输出端；所述I档测速传感器安装在I档钳体保持架上；所述I档换档盘圆周上还加工有均匀分布的测速齿。
进一步地，所述II档换档机构还包括II档低压报警器、II档测速传感器，所述II档低压报警器安装在II档换档主缸高压油液输出端；所述II档测速传感器安装在II档钳体保持架上；所述II档换档盘圆周上还加工有均匀分布的测速齿。
进一步地，所述输出过渡齿轮组包括第一输出齿轮、第二输出齿轮、第三输出齿轮、第四输出齿轮、中间轴，所述第一输出齿轮与转臂固定连接、或第一输出齿轮与转臂一体成型形成；所述第一输出齿轮与第二输出齿轮外啮合连接；所述第二输出齿轮与第三输出齿轮均与中间轴连接；所述中间轴的两端分别通过轴承与箱体连接；所述第三输出齿轮与第四输出齿轮外啮合连接；所述第四输出齿轮与差速器连接。
采用上述技术方案，由于采用了I档换档机构、II档换档机构、箱体、输入星型机构、I档星型机构、II档星型机构、单向离合器、转臂、输出过渡齿轮组、差速器、右输出半轴、左输出半轴等技术特征。将输入星型机构、I档星型机构、II档星型机构共同使用转臂整体设计，I档星型机构与I档换档机构连接，II档星型机构与II档换档机构连接，使得本发明与现有技术相比较变速箱轴向尺寸更小。以及输入星型机构、I档星型机构、II档星型机构、转臂整体设计；I档星型机构与单向离合器连接；转臂与输出过渡齿轮组连接、以及输出过渡齿轮组与差速器连接；使本发明有效实现了连续换档、换档无动力间断、换档损耗小、传动效率更高、以及实现低速大转矩输出。同时使用I档换档机构与I档星型机构分体设计，II档换档机构与II档星型机构的分体设计使本发明的成本进一步降低，提变速箱的使用寿命，以及进一步提高了系统的可靠性。本发明具有结构紧凑，轴向尺寸小，传动效率高，无动力间断换档，过载冲击保护，换档响应迅速、平顺、可靠性高，换档机构与内部传动结构完全分开，换档过程产生的热、粉尘、微粒不会影响传动内部，维护方便，可线性化控制，成本低等优点。
附图说明
图1为本发明机构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如附图1所示，同转臂自动盘式两速纯电动动力系统，其驱动电机1的输出轴2一端通过花键副与输入星型机构的输入太阳轮3连接；驱动电机1的输出轴2的另一端连接安装电机测速传感器4；驱动电机1通过法兰与箱体14形成密封连接。输入星型机构的输入太阳轮3与输入行星轮5外啮合连接，输入行星轮5安装在行星轮轴6上。具体实施过程中输入行星轮5与行星轮轴6的数量根据实际需要设置与优化设置，输入行星轮5与行星轮轴6数量采用大于2的整数，本案实施中采用了4个输入行星轮5和4个行星轮轴6。行星轮轴6的两端分别通过轴承与转臂7安装连接。I档行星轮8也安装在行星轮轴6上，I档行星轮8与I档太阳轮9外啮合连接，I档太阳轮9还与I档太阳轮连接件10连接固定。II档行星轮11安装固定在行星轮轴6上，并与II档太阳轮12外啮合连接；II档太阳轮12与II档太阳轮连接件13固定连接。本案中输入行星轮5、I档行星轮8、II档行星轮11数量相同，均安装在行星轮轴6上。转臂7的两端分别通过轴承安装在箱体14上，在驱动电机1同侧的转臂7与输出过渡齿轮组的第一输出齿轮15外啮合连接；输出过渡齿轮组的第二输出齿轮16、第三输出齿轮17均安装在中间轴18上，中间轴18两端分别通过轴承安装在箱体14上。第一输出齿轮15于第二输出齿轮16外啮合连接；第三输出齿轮17与第四输出齿轮19外啮合连接。第四输出齿轮19通过花键副与差速器20安装固定。在差速器20的左输出端连接左输出半轴21，在差速器20的右输出端连接右输出半轴22。单向离合器23的外圈与箱体14固定连接，单向离合器23的内圈与I档太阳轮连接件10固定连接。
I档换档机构24包括I档执行器25、I档储液器26、I档换档主缸27、I档高压换档液管28、I档钳体保持架29、I档换档活塞30、I档内摩擦块31、I档外摩擦块32、I档换档盘33。I档换档主缸27分别与I档执行器25、I档储液器26、I档高压换档液管28连接；I档高压换档液管28的另一端与I档换档活塞30连接；I档换档活塞30、I档外摩擦块32均安装在I档钳体保持架29上。I档换档活塞30与I档内摩擦块31固定连接；I档换档盘33与I档太阳轮连接件10固定连接，并与I档内摩擦块31、I档外摩擦块32间隙地配合连接。在I档执行器25不执行时，I档换档活塞30不动作时I档换档盘33可在I档内摩擦块31、I档外摩擦块32之间自由转动。在I档换档主缸27高压油液输出端安装I档低压报警器34，在I档钳体保持架29上安装有I档测速传感器35，I档测速传感器35正对I档换档盘33，为了提高I档测速传感器35的检测灵敏度以及精度，在I档换档盘33的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中I档执行器25采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动I档换档主缸27动作产生高压液体，驱动I档换档活塞30逐渐动作实现对I档换档盘33的夹紧固定。
II档换档机构36包括II档执行器37、II档储液器38、II档换档主缸39、II档高压换档液管40、II档钳体保持架41、II档换档活塞42、II档内摩擦块43、II档外摩擦块44、II档换档盘45。II档换档主缸39分别与II档执行器37、II档储液器38、II档高压换档液管40连接；II档高压换档液管40的另一端与II档换档活塞42连接；II档换档活塞42、I档外摩擦块32均安装在II档钳体保持架41上。II档换档活塞42与II档内摩擦块43固定连接；II档换档盘45与I档太阳轮连接件10固定连接，并与II档内摩擦块43、II档外摩擦块44间隙地配合连接。在II档执行器37不执行时，II档换档活塞42不动作时II档换档盘45可在II档内摩擦块43、II档外摩擦块44之间自由转动。在II档换档主缸39高压油液输出端安装II档低压报警器46，在II档钳体保持架41上安装有II档测速传感器47，II档测速传感器47正对II档换档盘45，为了提高II档测速传感器47的检测灵敏度以及精度，在II档换档盘45的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中II档执行器37采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动II档换档主缸39动作使液体产生高压，驱动II档换档活塞42动作，逐渐夹紧II档换档盘45。
上述技术方案，通过将输入星型机构的输入行星轮5、I档星型机构的I档行星轮8、II档星型机构的II档行星轮11均安装在行星轮轴6上，没有使用内齿圈，且行星轮轴6两端安装在转臂7上，I档星型机构与I档换档机构24连接，II档星型机构与II档换档机构36连接；使得本发明与现有技术相比较变速箱轴向尺寸更小。I档星型机构与单向离合器23连接；转臂7与输出过渡齿轮组连接、以及输出过渡齿轮组与差速器20连接；使本发明有效实现了连续换档、换档无动力间断、换档损耗小、传动效率更高、以及实现低速大转矩输出。同时I档换档机构24与I档星型机构分体设计，II档换档机构36与II档星型机构的分体设计，降低了动力系统的使用、维护、保养成本，有效提高了变速箱的使用寿命，进一步提高了系统的可靠性。
本发明主要控制策略和运行过程包括以下几个方面：
I档工作模式：当驱动电机1接受到主控制器指令时(假定驱动电机正向转动视为车辆正向前进行驶，驱动电机反向转动视为车辆倒车行驶)，从储能电源处得到能量通过驱动电机的输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3与输入行星轮5发生外啮合关系，带动输入行星轮5反向转动；由于输入行星轮5与I档行星轮8、II档行星轮11同轴安装固定在行星轮轴6上，因而，I档行星轮8、II档行星轮11与输入行星轮5按相同转速运动。由于I档行星轮8与I档太阳轮9发生外啮合关系，II档行星轮11与II档太阳轮12发生外啮合关系，因此，I档太阳轮9和II档太阳轮12发生转动。此时，I档执行器25和II档执行器37均处于非工作状态，I档换档盘33和II档换档盘45处于释放状态；I档太阳轮9通过I档太阳轮连接件10与I档换档盘33连接，II档太阳轮12通过II档太阳轮连接件13与II档换档盘45连接；单向离合器23外圈固定在变速箱的箱体14上，单向离合器23内圈固定在I档太阳轮连接件10上；当驱动电机1正向转动且大于车速时，I档太阳轮9具有逆向转动趋势，由于单向离合器23对I档太阳轮连接件10具有逆向锁止功能，因此，I档太阳轮9被逆向制动，同时，II档换档盘45处于释放状态即II档太阳轮12可自由转动，星型变速器将以I档速比由转臂7输出动力；定义输入太阳轮3的齿数Z0、输入行星轮5的齿数Z1、I档太阳轮9的齿数Z2、I档行星轮8的齿数Z3、II档太阳轮12的齿数Z4、II档行星轮11的齿数Z5，则I档速比为(1-Z1*Z2/Z0*Z3)；转臂7通过安装在其上的第一输出齿轮15通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮16，第二输出齿轮16将动力传递给共同安装在中间轴18上的第三输出齿轮17，第三输出齿轮17通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮19，第四输出齿轮19将动力传递给固定安装的差速器20，差速器20将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴21和右输出半轴22驱动车辆前进。
II档工作模式：当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到II档设定阈值时，控制器向II档执行器37发出指令，II档执行器37推动II档换档主缸39将产生的高压油液通过II档高压换档液管40进入II档换档活塞42，II档换档活塞42在高压油液的作用下推动II档内摩擦块43和II档外摩擦块44夹紧制动II档换档盘45，由于II档换档盘45通过II档太阳轮连接件13与II档太阳轮12连接，进而II档太阳轮12被制动；I档执行器25处于非工作状态，I档换档盘33处于释放状态；驱动电机1的输出轴2将正向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3与输入行星轮5发生外啮合关系，带动输入行星轮5反向转动；由于输入行星轮5与I档行星轮8、II档行星轮11同轴固定连接，因而，I档行星轮8、II档行星轮11与输入行星轮5按相同转速运动；由于I档行星轮8与I档太阳轮9发生外啮合关系，II档行星轮11与II档太阳轮12发生外啮合关系，因此，I档太阳轮9和II档太阳轮12发生转动；当II档太阳轮12被制动时，I档太阳轮9产生正向转动，由于单向离合器23对I档太阳轮连接件10具有逆向锁止功能，此时，I档太阳轮9被正向释放，即单向离合器23对I档太阳轮9不再起制动作用；星型变速器将以II档速比由转臂7输出动力，则II档速比为(1-Z1*Z4/Z0*Z5)；转臂7通过安装在其上的第一输出齿轮15通过外啮合关系将动力传递给第二输出齿轮16，第二输出齿轮16将动力传递给共同安装在中间轴18上的第三输出齿轮17，第三输出齿轮17通过外啮合关系将动力传递给第四输出齿轮19，第四输出齿轮19将动力传递给固定安装的差速器20，差速器20将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴21和右输出半轴22驱动车辆前进。
换档过程模式：当主控制器检测到车辆操控参数和行驶条件达到II档设定阈值时，控制器向II档执行器37发出指令，II档执行器37推动II档换档主缸39使其内的液压油逐渐升高压力，产生的有压油液通过II档高压换档液管40进入II档换档活塞42，II档换档活塞42在有压油液的作用下推动II档内摩擦块43和II档外摩擦块44夹紧制动II档换档盘45，并响应II档执行器37的指令对II档换档盘45逐渐产生减速制动；同时，主控制器向驱动电机1控制器发出指令使其按要求降速运行，驱动电机1转速降低后，由于车速大于驱动电机1当量转速，I档太阳轮9脱离单向离合器23的逆向制动，转臂7将以设定增速比的形式进行动力传递；当主控制器检测到II档测速传感器47检测到II档换档盘45的转速降到零，且检测到II档低压报警器46越过设定压力阈值，主控制器进行一定时间延时后，向II档执行器37发出停止运行指令，II档执行器37停止运行并进行自锁保压，自此，系统完成I档向II档的换档过渡。
倒挡模式：当驱动电机1接受到主控制器倒车指令时，驱动电机1从储能电源处得到能量通过输出轴2将反向动力传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3与输入行星轮5发生外啮合关系，带动输入行星轮5正向转动；由于输入行星轮5与I档行星轮8、II档行星轮11同轴固定连接，因而，I档行星轮8、II档行星轮11与输入行星轮5按相同转速运动；由于I档行星轮8与I档太阳轮9发生外啮合关系，II档行星轮11与II档太阳轮12发生外啮合关系，因此，I档太阳轮9和II档太阳轮12发生转动；此时，I档太阳轮9具有正向转动趋势，单向离合器23对I档太阳轮连接件10只具有逆向锁止功能，因此，I档太阳轮9被释放可自由转动，同时，II档换档盘45处于释放状态即II档太阳轮12可自由转动，转臂7无动力输出；控制器向I档执行器25发出指令，I档执行器25推动I档换档主缸27将产生的高压油液通过I档高压换档液管28进入I档换档活塞30，I档换档活塞30在高压油液的作用下推动I档内摩擦块31和I档外摩擦块32夹紧制动I档换档盘33，由于I档换档盘33通过I档太阳轮连接件10与I档太阳轮9连接，进而I档太阳轮9被制动；星型变速器将以I档速比由转臂7输出反向动力；转臂7通过第一输出齿轮15将动力传递给第二输出齿轮16，第二输出齿轮16将动力传递给共同安装在中间轴18上的第三输出齿轮17，第三输出齿轮17将动力传递给第四输出齿轮19，第四输出齿轮19将动力传递给固定安装的差速器20，差速器20将动力由内部输出差速锥齿轮传递给左输出半轴21和右输出半轴22驱动车辆倒车行驶。
驻车模式：当主控制器接受到驾驶者驻车指令并检测到车速为零时，控制器向II档执行器37发出指令，II档执行器37推动II档换档主缸39将产生的高压油液通过II档高压换档液管40进入II档换档活塞42，II档换档活塞42在高压油液的作用下推动II档内摩擦块43和II档外摩擦块44夹紧制动II档换档盘45，由于II档换档盘45通过II档太阳轮连接件13与II档太阳轮12连接，进而II档太阳轮12被制动；同时，控制器也向I档执行器25发出指令，I档执行器25推动I档换档主缸27将产生的高压油液通过I档高压换档液管28进入I档换档活塞30，I档换档活塞30在高压油液的作用下推动I档内摩擦块31和I档外摩擦块32夹紧制动I档换档盘33，由于I档换档盘33通过I档太阳轮连接件10与I档太阳轮9连接，进而I档太阳轮9被制动；此时，转臂7处于被锁止状态，即整车处于驻车锁止模式。
制动模式：当车辆处于I档控制区行驶时，主控制器接受到驾驶者进行减速制动指令时，由于油门踏板升起，车速逐渐高于驱动电机当量转速，I档太阳轮9产生正向转动，由于单向离合器23对I档太阳轮连接件10具有逆向锁止功能，此时，I档太阳轮9被正向释放，即单向离合器23对I档太阳轮9不再起制动作用，驱动电机1与车轮处于动力切断状态；控制器向I档执行器25发出指令，I档执行器25推动I档换档主缸27将产生的高压油液通过I档高压换档液管28进入I档换档活塞30，I档换档活塞30在高压油液的作用下推动I档内摩擦块31和I档外摩擦块32夹紧制动I档换档盘33，由于I档换档盘33通过I档太阳轮连接件10与I档太阳轮9连接，进而I档太阳轮9被制动；车轮将动力由左输出半轴21和右输出半轴22输入给差速器20，差速器20将动力传递给固定安装的第四输出齿轮19，第四输出齿轮19将动力传递给第三输出齿轮17，第三输出齿轮17将动力传递给第二输出齿轮16，第二输出齿轮16将动力传递给第一输出齿轮15，即将动力传递给转臂7，转臂7将动力由行星轮传递给输入太阳轮3，输入太阳轮3将动力传递给驱动电机1，驱动电机1切换到发电机模式，对车辆进行电制动减速；当车辆处于II档控制区行驶时，主控制器接受到驾驶者进行减速制动指令时，驱动电机1切换到发电机模式，对车辆进行电制动减速；当车辆车速降低到I档控制区时，控制器向II档执行器37发出指令，复位到初始状态，即使II档换档主缸39内部压力降低为零，II档换档活塞42在复位弹簧力的作用下，使II档内摩擦块43和II档外摩擦块44释放II档换档盘45，II档太阳轮12进入自由转动状态；同时，控制器向I档执行器25发出指令，对I档换档盘33进行制动，系统进入I档减速制动能量回收控制区。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。