一种行星排式两挡电驱动传动装置及其运行方法与流程

本发明属于车辆领域，具体涉及一种行星排式两挡电驱动传动装置及其运行方法。

背景技术：

随着电动汽车的不断发展，其传动装置已经从最初的单级减速器发展成两级变速器。在已有的电动车两级变速器中，既有采用固定轴式齿轮变速器的形式，也有采用行星齿轮式变速器的形式。然而，作为电动车上的重要部分，电驱动传动装置在效率更高、体积更高、能耗更低等方面一直具有不断的改进需求。

技术实现要素：

为了至少在一定程度上在传动效率、整体体积、能耗等方面对电驱动传动装置做出改进，本发明提出以下技术方案：

一种行星排式两挡传动装置，包括：

动力源，

行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置包括：

第一构件；

第二构件；

第三构件；

所述第一构件、第二构件和第三构件中的一者与所述动力源直接连接或者通过传动级连接，

所述第一构件、第二构件和第三构件中的另两者中的一者通过第一切换装置能够连接至固定元件，所述第一构件、第二构件和第三构件中的另两者中的另一者作为输出元件连接至下一传动级，

所述第一构件、第二构件和第三构件中的另两者通过第二切换装置连接。

根据本发明的一个方面，所述动力源与所述行星齿轮传动装置中作为输入构件的构件直接连接，且二者的旋转轴线重合。

根据本发明的一个方面，所述动力源与所述行星齿轮传动装置中作为输入构件的构件通过一个或多个常啮合齿轮副连接。

根据本发明的一个方面，所述第一切换元件是片式离合器，所述第二切换元件是片式离合器。

根据本发明的一个方面，所述第二切换元件是片式离合器，所述第一切换元件采用能控制方向的单向离合器。

根据本发明的一个方面，所述第二切换元件是片式离合器，所述第一切换元件采用单向离合器和狗牙离合器的组合结构。

根据本发明的一个方面，所述单向离合器的内圈与行星齿轮传动装置的不作为输入元件或输出元件的构件可旋转地连接，外圈连接至固定元件；狗牙离合器接合时将单向离合器的内圈与与行星齿轮传动装置的不作为输入元件或输出元件的构件连接使二者一体旋转。

一种用于运行如行星排式两挡传动装置的方法，

当车辆动力接合时，狗牙离合器接合，根据所选择的是前进挡还是倒挡，车辆以前进挡或倒挡行驶；

当需要切换到2挡时，狗牙离合器脱开，单向离合器承载，同时第二离合器进入半接合状态，当第二离合器完全接合后，单向离合器卸载，车辆以2挡行驶。

根据本发明的一个方面，当从2挡切换回1挡时，第二离合器脱开，单向离合器承载，然后切换回狗牙离合器接合的状态。

根据本发明的一个方面，当车辆动力接合时，如果变速器处于前进挡，则能控制方向的单向离合器处于正向承力、反向自由的状态，如果变速器处于倒挡，则能控制方向的单向离合器处于正向自由、反向承力的状态；和/或

当需要切换到2挡时，能控制方向的单向离合器保持正向承力、反向自由的状态，同时第二离合器接合，车辆以2挡行驶；和/或

在无需切换到2挡时，如果油门踏板被踩下，则保持能控制方向的单向离合器的当前状态，否则使能控制方向的单向离合器进入另一状态；和/或

如果车辆判断需要切换到1挡且油门踏板被踩下，则第二离合器脱开，能控制方向的单向离合器承载。

在阅读完结合附图所进行的本发明的技术方案的详细描述之后，本发明的其他优点将会更加容易理解。

附图说明

图1示出了根据本发明的一种行星排式两挡电驱动传动装置的示意图。

图2示出了图1中的行星传动装置的轴向视图。

图3示出了根据图1的实施例的一个变型。

图4示出了根据图1的实施例的又一个变型。

图5示出了根据图4中的变型的控制流程图。

图6示出了根据图1的实施例的又一个变型。

图7示出了根据图6中的变型的控制流程图。

具体实施方式

需要说明的是，虽然附图以及在下述的描述中将本发明分为多个实施例进行描述，但是本领域技术人员理解，在不冲突的情况下，本申请中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1，本发明的一种行星排式两挡电驱动传动装置主要包括动力源以及行星传动装置，其中动力源在图1中以电机的形式示出，该电机包括定子1、转子2、电机输出轴3，电机输出轴3的两端通过轴承支撑。

行星传动装置包括三个构件，分别是第一构件、第二构件和第三构件。在工作时，这三个构件中的两个可以分别被用作输入构件和输出构件，且三个构件可以通过切换元件与其他构件连接，或者固定到这三个构件之外的构件。具体地，在图1中示出的行星传动装置包括齿圈7、行星架8、太阳轮9。此外，作为一种优选的实施方式，图1中示出了双行星轮形式的行星传动装置，即在齿圈7和太阳轮9之间的行星轮分为多组，每一组包括两个行星轮，每一组行星轮中的一个与齿圈7啮合，另一个则与太阳轮9啮合，这两个行星轮彼此啮合，且这两个相啮合的一组行星轮安装在行星架8上。图2中清楚地示出了这种行星传动装置的行星轮与太阳轮、齿圈之间的啮合方式。在图2的示例中，共有4组行星轮。本领域技术人员知晓，采用其他数量的行星轮也是可行的，例如可以设置3组行星轮。

电机可以直接与行星传动装置连接，也可以通过中间传动级与行星传动装置连接。在图1所示的实施例中，在电机与行星传动装置之间设置有第一传动级，以将电机的动力传递到行星齿轮传动装置。具体地，该第一传动级包括第一主动齿轮4、第一被动齿轮13。第一主动齿轮4与电机输出轴3旋转固定地相连，第一被动齿轮13设置在轴上，该轴与行星传动装置的太阳轮9旋转固定地相连，由此，电机的动力通过电机输出轴3、第一主动齿轮4、第一被动齿轮13及其所在轴传递到行星传动装置。

从图1中还可以看出，行星传动装置的行星架8能够通过第一切换装置c1连接到固定的部件，例如连接到齿轮箱的壳体上；行星传动装置的行星架8和齿圈7之间设置有第二切换装置c2。第一切换装置c1和第二切换装置c2可以采用多种方式。在图1中，第一切换装置c1采用离合器6的形式，第二切换装置c2采用离合器5的形式。当离合器6接合，而离合器5断开时，行星传动装置以第一传动比工作；当离合器6脱开，离合器5接合时，行星传动装置以第二传动比工作；当离合器6和离合器5均脱开时，行星传动装置形成空挡，不传递动力。

行星传动装置将电机的动力传递给车辆的差速机构，由差速机构将动力分别传递给车辆的两个半轴由此使车辆的驱动轮旋转。从图1中可以看出，在行星传动装置与差速装置10之间，设置有第二传动级。第二传动级包括第二主动齿轮12以及与之啮合的第二被动齿轮11。

从图1中可以看出，第二主动齿轮12、第一被动齿轮13以及太阳轮9三个齿轮均同轴布置，由此可以减小整个传动系的尺寸。

电驱动传动装置由控制系统实现换挡操作。具体地，控制系统h可接收s1、s2...sn个输入信号，经过综合比较判断，独立地控制第一切换装置c1和第二切换装置c2，从而使两个切换装置接合或脱开。第一切换装置c1和第二切换装置c2采用离合器时，控制系统可以发送信号至液压系统，通过改变施加在第一切换装置c1和第二切换装置c2上的液压压力来改变其工作状态。

s1、s2...sn可以为车辆的油门踏板角度、刹车踏板角度、车速、油温等信号感知车辆、变速器、驾驶员意图、环境等的数字信息。

以上已经对本发明的一个实施例进行了说明。在图1所示的实施例的基础上，本发明还提出如下的变型实施例。

具体地，参见图3，该实施例中的一种行星排式两挡电驱动传动装置与图1中的实施例的区别主要在于，电机与星星传动装置之间不再设置传动级，电机的转子直接连接至行星传动装置的太阳轮，并且电机的转子旋转轴线与行星齿轮传动装置的太阳轮的旋转轴线重合。作为一种优选的方式，电机可以直接套在车桥的半轴上。这种方式的一个优点在于，减小了整个动力传动系在车辆纵向长度(即在车辆前进方向上)的尺寸。

电机的转子与太阳轮连接，而行星架通过第一切换元件c1连接至固定元件，并且行星架与齿圈之间可以通过第二切换元件c2连接。齿圈可以直接连接至差速装置，但是也可以如图3所示通过另一行星排连接至差速装置。具体地，齿圈可以连接至另一行星排的太阳轮，然后动力由该行星排的行星架输出至差速传动装置。另一行星排的齿圈固定连接至固定元件。

参见图4，示出了在图1的基础上的又一实施例。将第一切换装置采用单向离合器d1与狗牙离合器c1构成的组合装置的形式，而第二切换装置则采用片式离合器的形式，其它结构则与图1中的结构相同。其中，单向离合器d1的内圈与行星架可旋转地连接，外圈与壳体连接；狗牙离合器c1接合时能够将单向离合器d1的内圈与行星架连接使二者一体旋转。通过这种结构，结合图5中的控制方法，可以实现如下技术效果：在1挡和r挡时无需高压油源(如电子油泵、机械泵)供给，在2挡时则没有片式离合器的高速带排损耗，因此降低了能耗。

参见图5，当车辆启动后，控制系统开始工作，此时车辆处于空挡，随后当判断车辆的动力接合——即变速器处于d挡或r挡——时，狗牙离合器c1接合，随后判断车辆是否处于倒挡。如果处于倒挡，则保持狗牙离合器c1接合，此时电机的动力控制车辆向后行驶；如果不是处于倒挡，则在保持狗牙离合器c1接合的情况下，车辆以第一挡位行驶。

随后，根据s1、s2...sn个输入信号来判断是否需要切换到2挡，如果判断结果为是，则狗牙离合器c1脱开，单向离合器d1承载，同时第二离合器c2进入半接合状态。当第二离合器c2完全接合后，单向离合器d1卸载，车辆以2挡行驶。如果无需切换到2挡，则继续保持c1接合，车辆以1挡行驶。

随后，如果根据s1、s2...sn个输入信号判断需要再切换到1挡时，进一步判断是否需要执行动力换挡，如果两个判断结果都为是，则第二离合器c2脱开，单向离合器d1承载，然后返回到狗牙离合器c1接合的状态。如果任意一个判断结果为否，则返回到c2结合、d1卸载的状态。

在此，只有当两个判断框都满足时，才会认为驾驶员需要更强的动力，需要切换到1挡。否则会认为要么车速太高应保持2挡，要么车辆处于滑行或制动状态也应保持2挡。在本文中，动力换挡是指电机扭矩为正，驾驶员踩下油门；无动力换挡是指电机扭矩为负，或驾驶员未踩油门，电机此时为发电状态。

图6示出了基于图1所示的实施例的又一变形。在图6中，将第一切换元件c1采用可控制方向的单向离合器d1。下面结合图7对图6中的变型的工作过程进行说明。

参见图7，当车辆启动后，控制系统开始工作，此时车辆处于空挡，随后当判断车辆的动力接合——即变速器处于d挡或r挡——时，可控制方向的单向离合器d1进入状态1——在该状态1中，d1处于正向承力、反向自由的状态，随后判断车辆是否处于倒挡。如果处于倒挡，则使可控制方向的单向离合器d1进入状态2——在该状态2中，d1处于正向自由、反向承力的状态。此时电机的动力控制车辆向后行驶；如果不是处于倒挡，则在保持可控制方向的单向离合器d1处于状态1的情况下，车辆以第一挡位行驶。

随后，根据s1、s2...sn个输入信号来判断是否需要切换到2挡，如果判断结果为是，则可控制方向的单向离合器d1在保持状态1的同时，第二离合器c2接合，车辆以2挡行驶。如果无需切换到2挡，则进一步判断车辆的油门开度：当油门开度大于0时，继续保持d1接合，车辆以1挡行驶；当油门开度为0时，则可控制方向的单向离合器d1进入状态2，车辆以1挡减速行驶或者进入滑行状态。在此状态下，如果车辆的油门踏板被踩下，则保持d1的状态1继续以1挡行驶，否则继续以状态2减速或滑行。

当车辆以c2接合、d1保持状态1行驶的过程中，如果根据s1、s2...sn个输入信号判断需要再切换到1挡时，进一步判断是否需要执行动力换挡，如果两个判断结果都为是，则第二离合器c2脱开，单向离合器d1承载。如果任意一个判断结果为否，则返回到c2结合、d1卸载的状态。

在此，只有当两个判断框都满足时，才会认为驾驶员需要更强的动力，需要切换到1挡。否则会认为要么车速太高应保持2挡，要么车辆处于滑行或制动状态也应保持2挡。在本文中，动力换挡是指电机扭矩为正，驾驶员踩下油门；无动力换挡是指电机扭矩为负，或驾驶员未踩油门，电机此时为发电状态。

这种结构能够实现1挡和r挡时无需高压油源供给(如电子油泵、机械泵)，2挡时无片式离合器的高速带排损耗，因此具有降低能耗的优势。

显然地，对于图4和图6中的变型，其同样可以与图3中的变型相结合，即采用电机设置在半轴上的方式。

以上已经对本发明的各个实施例进行了详细的说明，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。