一种新能源车辆用的电驱动系统的制作方法

1.本发明属于新能源车辆技术领域，具体属于一种新能源车辆用的电驱动系统。


背景技术：

2.目前，电动车及燃料电池车的技术发展迅猛，而不管是电动车或燃料电池车辆，都需要电驱动总成，最终都是将电能转化为机械能。在商用车领域，目前市场上的电驱动产品整体集成度低，重量重，成本高，效率低。
3.因此，需要提供一种电驱动产品，其集成度高、重量轻，成本低，效率高，以提升电动车和燃料电池车等新能源车辆的整车性能指标，降低整车成本。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种新能源车辆用电驱动系统，通过集成化设计和构型优化，降低重量，提升效率，减小成本，从而提升整车的性能，尤其是续航里程，同时还能降低成本。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源车辆用的电驱动系统，包括第一电机、第二电机，同轴布置的第一输入轴和第二输入轴，第三中间轴、差速器，其中，第一电机的动力传输至第一输入轴，第二电机的动力传输至第二输入轴，第一输入轴和第二输入轴上均设置有多个换档元件和档位主动齿轮，所述档位主动齿轮与第三中间轴上对应位置固连的档位被动齿轮啮合用于将动力传输至第三中间轴，第三中间轴通过其上的输出级主动齿轮与差速器上固连的输出级被动齿轮啮合用于将动力传输至差速器，动力经差速器的左半轴和右半轴输出用于驱动车辆前进或者倒退。
6.进一步的，所述第一电机和第二电机的类型/功率/扭矩相同或者不同，第一电机和第二电机的壳体和变速箱壳体集成。
7.所述第一电机的动力通过多级齿轮传动传递至第一输入轴；
8.进一步的，所述第二电机的动力通过多级齿轮传动传递至第二输入轴。
9.进一步的，所述第一电机的动力通过第一轴传递至第一对齿轮，并通过第一中间轴、第二对齿轮传递至第一输入轴；
10.第二电机的动力通过第二轴传递至第三对齿轮，并通过第二中间轴、第四对齿轮，传递至第二输入轴。
11.进一步的，第一轴上还设置有第四换档元件，第一对齿轮的主动齿轮空套在第一轴上，所述第四换档元件用于实现第一电机与第一对齿轮的结合和脱开；
12.和/或
13.第二轴上还设置有第五换档元件，第三对齿轮的主动齿轮空套在第二轴上，所述第五换档元件用于实现第二电机与第三对齿轮的结合和脱开。
14.进一步的，所述第一输入轴上从左到右依次设置有第一换档元件、二档主动齿轮和第二换档元件；
15.第二输入轴上从左到右依次设置有第三换档元件和一档主动齿轮。
16.进一步的，第一输入轴上还设置有四档主动齿轮，所述四档主动齿轮设置在第一换档元件左侧。
17.进一步的，第二输入轴上还设置有三档主动齿轮，所述三档主动齿轮设置在第三换档元件左侧。
18.进一步的，第一电机和/或第二电机分别空套在差速器的左半轴和/或右半轴上。
19.进一步的，输出级被动齿轮与差速器壳体一体成型或通过焊接、花键连接或者螺栓连接与差速器壳体固连，输出级主动齿轮和/或输出级被动齿轮所在轴上设置有锥齿轮。
20.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
21.本发明提供一种新能源车辆用电驱动系统，采用双电机方案，可以选择一个电机单独工作，也可以让两个电机同时工作，通过两个电机参数及变速箱速比的合理匹配，可以使两个电机在绝大多数工况下都工作在高效区，节省电能，增加车辆续航里程；通过对第一电机、第二电机、第一输入轴、第二输入轴、第三中间轴等部件合理的传动路线设置，使两个电机共用一个变速器，实现变速箱在换档过程中动力不中断，改善换档品质，提升驾乘舒适性，同时换档过程中的功率损失更小，增加整车的续使里程；本发明在两个电机的输出端设置有多个换档元件，可以使不工作的电机转子保持静止状态，减少拖曳损失，提升系统效率；相比于现有常见的桥壳前后电机+变速器方案，本发明的新能源车辆用电驱动系统，零部件数量少，重量轻，成本低。
22.进一步的，本发明将电机壳体与变速箱壳体的集成，可以更容易将电机做成油冷方案，提升电机的功率密度，减小电机的尺寸。
23.进一步的，本发明的新能源车辆用电驱动系统通过增加或者减少第一输入轴或第二输入轴上的齿轮对数，可使系统很容易的实现从单档/2档/3档/4档等多种档位。在多种车辆配置及商用车工况多变的现实条件下，通过系列化方案，多数零部件可以通用，可容易的实现模块化和低成本解决方案。
24.进一步的，本发明所涉及的新能源车辆用电驱动系统可适用于平行轴或垂直轴电驱系统解决方案，满足不同车辆安装空间布置的需求，可以适配更多车型和工况。
附图说明
25.图1电驱动系统传动原理图；
26.图2电驱动系统一档传动路线图；
27.图3电驱动系统二档传动路线图；
28.图4电驱动系统三档传动路线图
29.图5-7均为本发明电驱动系统的变形；
30.附图中：101第一电机；102第一轴；103第一对齿轮；104第一中间轴；105第二对齿轮；106第一输入轴；107第一换档元件；108第二换档元件；109二档主动齿轮；110二档被动齿轮；111输出级主动齿轮；112左半轴；113差速器；114输出级被动齿轮；115右半轴；116三档被动齿轮；117一档被动齿轮；118第三中间轴；119三档主动齿轮；120第三换档元件；121一档主动齿轮；122第二输入轴；123第四对齿轮；124第二中间轴；125第三对齿轮；126第二轴；127第二电机；201第四换档元件；202第五换档元件。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
32.如图1所示，本发明提供一种新能源车辆用的电驱动系统，采用双电机方案，第一电机101和第二电机127的类型/功率/扭矩等参数可以相同或者不同，电机壳体和变速箱壳体集成，可减少系统零件数量和降低壳体重量。
33.具体的：
34.第一电机101的动力通过第一轴102传递至第一对齿轮103，并通过第一中间轴104、第二对齿轮105，将动力传递至第一输入轴106。
35.第二电机127的动力通过第二轴126传递至第三对齿轮125，并通过第二中间轴124、第四对齿轮123，将动力传递至第二输入轴122。
36.第一输入轴106和第二输入轴122采用同轴布置。
37.第一输入轴106上设置有二档主动齿轮109，通过滚针轴承空套在第一输入轴106上。在第一输入轴106上，二档主动齿轮109左侧设置有第一换档元件107，二档主动齿轮109右侧设置有第二换档元件108。
38.第二输入轴122上从左到右依次设置三档主动齿轮119、第三换档元件120和一档主动齿轮121，三档主动齿轮119和一档主动齿轮121分别通过滚针轴承空套在第二输入轴122上。
39.优选的，通过第一换档元件107，可以实现第一输入轴106和二档主动齿轮109的结合或者断开；
40.通过第二换档元件108，可以实现第一输入轴106和第二输入轴122的结合或者断开；
41.通过第三换档元件120，可以实现第二输入轴122和三档主动齿轮119的结合或者断开，还可以实现第二输入轴122和一档主动齿轮121的结合或者断开。
42.在第一输入轴106和第二输入轴122的相对应的位置上，设置有第三中间轴118，第三中间轴118上分别设置有和第三中间轴118固连的二档被动齿轮110、三档被动齿轮116、一档被动齿轮117。在三档被动齿轮116和二档被动齿轮110之间，设置有输出级主动齿轮111。
43.在第三中间轴118对应的位置上，设置有差速器113，差速器113壳体上设置有与输出级主动齿轮111相啮合的输出级被动齿轮114。差速器113壳体和输出级被动齿轮114可以通过焊接、花键连接或者螺栓连接等方式固连在一起，也可以将差速器壳体和输出级被动齿轮114做成一个零件。
44.第一电机101和第二电机127的动力通过输出级被动齿轮114、差速器113，分别传递至左半轴112和右半轴115，从而驱动车辆前进或者倒退。差速器113起到轮间差速和分扭的作用。
45.如图2～4所示，本发明电驱动系统挂档时的传动路线：
46.第一电机101的动力通过第一轴102传递至第一对齿轮103。第一电机101的输出轴和第一轴102可以通过花键连接，也可以做成一根整轴。第一对齿轮103将动力传递至第一中间轴104后，通过设置在第一中间轴104及第一输入轴106上的第二对齿轮105，将动力传递至第一输入轴106。
47.第二电机127的动力通过第二轴126传递至第三对齿轮125。第二电机127的输出轴和第二轴126可以通过花键连接，也可以做成一根整轴。第三对齿轮125将动力传递至第二中间轴124后，通过设置在第二中间轴124及第二输入轴122上的第四对齿轮123，将动力传递至第二输入轴122。
48.当第一换档元件107在空档位置，第二换档元件108向右挂档，第三换档元件120向右挂档时，二档主动齿轮109和第一输入轴106脱开，第一输入轴106和第二输入轴122连接，三档主动齿轮119和第二输入轴122脱开，一档主动齿轮121和第二输入轴122连接，变速箱挂一档，第一电机101的动力通过第一输入轴106和第二换档元件108传递至第二输入轴122，第一电机101和第二电机127的动力通过第二输入轴122、第三换档元件120、一档主动齿轮121传递至一档被动齿轮117，再通过第三中间轴118、输出级主动齿轮111、输出级被动齿轮114、差速器113、左半轴112和右半轴115，分别传递至两侧轮端。
49.同理，当第一换档元件107向右挂档，第二换档元件108向右挂档，第三换档元件120在空档位置时，二档主动齿轮109和第一输入轴106连接，第一输入轴106和第二输入轴122连接，三档主动齿轮119和第二输入轴122脱开，一档主动齿轮121和第二输入轴122脱开，变速箱挂二档。第二电机127的动力通过第二输入轴122和第二换档元件108传递至第一输入轴106，第一电机101和第二电机127的动力通过第一输入轴106、第一换档元件107、二档主动齿轮109传递至二档被动齿轮110，再通过第三中间轴118、输出级主动齿轮111、输出级被动齿轮114、差速器113、左半轴112和右半轴115，分别传递至两侧轮端。
50.同理，当第一换档元件107在空档位置，第二换档元件108向右挂档，第三换档元件120向左挂档时，二档主动齿轮109和第一输入轴106脱开，第一输入轴106和第二输入轴122连接，三档主动齿轮119和第二输入轴122连接，一档主动齿轮121和第二输入轴122脱开，变速箱挂三档，动力传递路线和一档类似，不再赘述。
51.假定换档之前，整车挂一档行驶，现以变速箱一档升二档为例，说明本发明电驱动系统的换档过程，具体如下：
52.第一换档元件107在空档位置，第二换档元件108向右挂档，第三换档元件120向右挂档时，二档主动齿轮109和第一输入轴106脱开，第一输入轴106和第二输入轴122连接，三档主动齿轮119和第二输入轴122脱开，一档主动齿轮121和第二输入轴122连接，变速箱挂一档；
53.增加第二电机127的功率或扭矩，降低第一电机101的功率或扭矩，第二换档元件108挂空档，第一输入轴106和第二输入轴122脱开，第一电机101动力传递中断；
54.降低第一电机101的转速至与二档齿轮转速匹配，第一换档元件107向右挂档，二档主动齿轮109和第一输入轴106连接，第一电机101动力传递接入；
55.增加第一电机101的功率或扭矩，降低第二电机127的功率或扭矩，第三换档元件120挂空档，三档主动齿轮119和第二输入轴122脱开，一档主动齿轮121和第二输入轴122脱开，第二电机127动力传递中断；
56.降低第二电机127的转速至与二档齿轮转速匹配，第二换档元件108向右挂档，第一输入轴106和第二输入轴122连接，第二电机127动力传递接入；
57.降低第一电机101的功率或扭矩，增加第二电机127的功率或扭矩，第一电机101和第二电机127同时传递动力，一档升二档完成，车辆在二档行驶。
58.二档升三档、三档降二档、二档降一档过程类似，此处不再赘述。
59.如图5所示，作为本发明的一种改进型，可以将第一轴102上的齿轮空套在该轴上，并在第一轴102上设置第四换档元件201。当第一电机101在工作时，该第四换档元件201使第一轴102与空套的第一对齿轮103的主动齿轮结合在一起，由齿轮向外输出动力；当第一电机101不工作时，该第四换档元件201使第一轴102与空套的第一对齿轮103脱开。同理，可以将第二轴126上的齿轮空套在该轴上，并在第二轴126上设置第五换档元件202。当第二电机127在工作时，该第五换档元件202使第二轴126与空套的第三对齿轮125的主动齿轮结合在一起，由齿轮向外输出动力；当第二电机127不工作时，该第五换档元件202使第二轴126与空套的第三对齿轮125脱开。通过该改进，可以使得当只有一个电机工作时，可以通过该等设置让另一个电机脱开，从而减小另一电机转子空转带来的损失，从而提升系统的传动效率。
60.如图6所示，作为本发明的另一种改进型，可以去掉第二输入轴122上的三档主动齿轮119及第三中间轴118上的三档被动齿轮116，从而可很容易地使该电驱动系统的变速部分由3个档变为2个档。另外，也可以在第一输入轴106上第一换档元件107的左侧增加一排四档主动齿轮，很容易地使该电驱动系统的变速部分由3个档变为4个档。同理，通过进一步增加或者减少布置在两个输入轴上的齿轮对数，也可使变速部分实现其它数量的档位。
61.电驱桥一般最多四个档位，若要实现五档六档或其他更多档位可以通过增加滑套数量实现。
62.作为本发明的另一种改进型，可以将第一电机101和/或第二电机127设置在差速器113的左半轴112和/或右半轴115。例如，如图7所示，将第一电机101空套在左侧半轴上，结构更加紧凑，体积更小。
63.作为本发明的另一种改进型，可以通过调整不同的电机/速比和中心距，将第一输入轴106第二输入轴122与第一电机101和第二电机127输出轴之间的2级齿轮传动改为1级/3级或其它级数的齿轮传动；也可以将输出级齿轮传动由1级改为2级/3级或多级；
64.作为本发明的另一种改进型，可以通过调整不同的电机/速比和中心距，将第一输入轴106和第二输入轴122与第一电机101和第二电机127输出轴之间的2级平行轴齿轮传动改为行星齿轮传动或其它传动型式；也可以将输出级平行轴齿轮传动改为行星齿轮传动等其它传动型式；
65.特别的，作为本发明的另一种改进型，可以在输出级主动齿轮111和输出级被动齿轮114为平行齿轮、锥齿轮或双曲面锥齿轮，采用传统车桥主减速器减速齿轮副的布置，实现垂直轴的方案布置。该实施例也在本发明的保护范围。
66.特别的，本发明将电机定转子和变速部分的壳体集成，变速箱壳体的一部分用于支撑电机的定转子，装配时单独将电机定转子放置在变速箱壳体的相应位置处。
67.上面所有的位置、空间描述，都是基于附图说明里图片中各零部件的相对位置来描述的，只是为了更清楚的表述电驱动系统的传动原理，并不代表各零部件的实际空间位置。只要是传动原理相同(类似)，都应视为本权利要求书所要保护的范围。