一種電動汽車的驅動系統的製作方法

2024-01-30 13:33:15 2

本發明涉及一種電動汽車的驅動系統。

背景技術：

當前電動車變速系統普遍採用固定傳動比的單速減速箱，或者多檔切換的電控變速箱方案。前一種方案通過電機調速來實現車輛變速控制，系統結構簡單但車輛在低速、高速區域電機工作效率較低，影響了電動車續航裡程；後一種方案類似燃油車變速箱，通過電控（或手動）改變變速箱齒輪比實現車輛變速控制，這種方案可以儘量控制電機轉速工作與高效區，提高系統效率，但當變速箱切換檔位時會發生動力中斷。

技術實現要素：

為克服現有技術的不足，本發明提供一種電動汽車的驅動系統。

本發明提供的技術方案為：

一種電動汽車的驅動系統，包括至少兩個驅動電機；至少兩個輸入軸，各所述輸入軸分別用於傳導相應所述驅動電機的扭矩；空套齒輪，各所述空套齒輪空套於所述輸入軸上；結合套，所述結合套用於將各所述空套齒輪分別嚙合於相應的輸入軸上，使相應的空套齒輪輸出扭矩；中間軸，所述中間軸上的齒輪與各空套齒輪嚙合；所述驅動電機的扭矩均傳導到所述中間軸上；輸出軸，所述輸出軸的齒輪與所述中間軸的齒輪嚙合，將所述中間軸的扭矩輸出到驅動系統外。

優選的是，所述輸入軸為所述驅動電機的轉子軸。

優選的是，所述輸出軸可通過所述結合套至少與一個所述輸入軸直接嚙合。

優選的是，至少一個所述驅動電機的轉子軸為中空的套管結構，所述輸出軸位於所述套管結構內，所述輸出軸相對於所述套管結構自由轉動。

優選的是，所述驅動電機為兩個，相應的所述輸入軸為兩個，所述輸入軸和所述輸出軸位於同一條直線上。

優選的是，所述結合套通過花鍵與輸入軸配合，使所述空套齒輪與輸入軸結合或分離。

優選的是，兩個所述驅動電機分別為第一驅動電機和第二驅動電機，相應的所述輸入軸分別為第一輸入軸和第二輸入軸；

所述第一輸入軸上包括兩個所述空套齒輪，第一輸入軸上兩個所述空套齒輪之間配置一個可分別與兩者嚙合的結合套；

所述第二輸入軸為所述套管結構，所述第二輸入軸上包括一個所述空套齒輪，所述輸出軸的齒輪與第二輸入軸上的所述空套齒輪之間配置一個可分別與兩者嚙合的結合套。

優選的是，各所述空套齒輪的齒輪比不同。

優選的是，各所述驅動電機傳導到所述中間軸上的扭矩相同。

優選的是，還包括驅動電機控制系統，所述驅動電機控制系統用於控制各驅動電機的輸入；

當一個所述結合套進行換擋動作時，所述驅動電機控制系統控制與該結合套對應的輸入軸的驅動電機停止輸出扭矩，同時控制結合套未動作的輸入軸的驅動電機彌補損失的扭矩。

本發明的有益效果：

本發明的電動汽車的驅動系統的結構方便電控自動變速，同時配置至少兩個驅動電機配合可以實現無動力中斷的換擋。同時方便外部控制系統對驅動電機進行控制，可以保障在絕大部分速度下電機均工作於高效率區域。換擋過程不會產生動力中斷，通過外部控制同步省掉了傳統機械式變速箱的同步器。

附圖說明

圖1為本發明的電動汽車的驅動系統的結構示意圖；

圖2為本發明的電動汽車的驅動系統的低速雙電機模式示意圖；

圖3為本發明的電動汽車的驅動系統的中速雙電機模式示意圖；

圖4為本發明的電動汽車的驅動系統的高速雙電機模式示意圖；

圖5為本發明的電動汽車的驅動系統的換擋模式示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

一種電動汽車的驅動系統，包括至少兩個驅動電機；至少兩個輸入軸，各所述輸入軸分別用於傳導相應所述驅動電機的扭矩；空套齒輪，各所述空套齒輪空套於輸入軸上；結合套，所述結合套用於將各所述空套齒輪分別嚙合於相應的輸入軸上，使相應的空套齒輪輸出扭矩；中間軸，所述中間軸上的齒輪與各空套齒輪嚙合；所述驅動電機的扭矩均傳導到所述中間軸上；輸出軸，所述輸出軸的齒輪與所述中間軸的齒輪嚙合，將所述中間軸的扭矩輸出到驅動系統外。

所述輸入軸為所述驅動電機的轉子軸。所述輸出軸可通過所述結合套至少與一個所述輸入軸直接嚙合。至少一個所述驅動電機的轉子軸為中空的套管結構，所述輸出軸位於所述套管結構內，所述輸出軸相對於所述套管結構自由轉動。所述輸入軸和所述輸出軸位於同一條直線上。所述結合套通過花鍵與輸入軸配合，使所述空套齒輪與輸入軸結合或分離。

如圖1所示，本實施例採用最常見的雙電機直驅形式為例。輸入兩個所述驅動電機分別為第一驅動電機1和第二驅動電機2，相應的所述輸入軸分別為第一輸入軸3和第二輸入軸4；

所述第一輸入軸3上包括兩個所述空套齒輪，分別為第一空套齒輪5和第二空套齒輪6，第一輸入軸3上兩個所述空套齒輪之間配置一個可分別與兩者嚙合的第一結合套7；

所述第二輸入軸4為套管結構，所述第二輸入軸4上包括一個所述空套齒輪，為第三空套齒輪8，輸出軸16的齒輪9與第二輸入軸4上的第三空套齒輪8之間配置一個可分別與兩者嚙合的第二結合套10。

相應地，中間軸11上配置與第一空套齒輪5、第二空套齒輪6和第三空套齒輪8相嚙合的第一中間齒輪12、第二中間齒輪13和第三中間齒輪14。第一空套齒輪5和第一中間齒輪12組成一檔齒輪對，第二空套齒輪6和第二中間齒輪13組成二檔齒輪對，第三空套齒輪8和第三中間齒輪14組成三檔齒輪對，輸出軸16的齒輪9和第四中間齒輪15組成四擋齒輪對，第二輸入軸4可直接與輸出軸16耦合輸出扭矩。所述第一輸入軸2和第二輸入軸4（包含所述輸出軸16）位於同一條直線上，保證驅動系統的體積最小化配置。各結合套通過可滑動花鍵對輸入軸進行配置，實現空套齒輪與輸入軸的結合或分離。各所述空套齒輪的齒輪比不同，但在輸入時保證各所述驅動電機傳導到所述中間軸上的扭矩相同，當然扭矩也可不同。

所述驅動電機控制系統用於控制各驅動電機的輸入；當一個所述結合套進行換擋動作時，所述驅動電機控制系統控制與該結合套對應的輸入軸的驅動電機停止輸出扭矩，同時控制結合套未動作的輸入軸的驅動電機彌補損失的扭矩，如此實現換擋時不會產生動力中斷。當中間軸上的扭矩不同時，通過驅動電機控制系統補償其扭矩，補償的值為10%至50%。

下面以三個空套齒輪和一個輸出軸齒輪與中間軸齒輪齒比分別為4，2，1.5，1為例進行說明：

情況1：低速雙電機模式

如圖2所示，第一結合套7滑向左側，第二結合套10滑向右側；第一驅動電機1的動力依次通過第一空套齒輪5，第一中間齒輪12，第四中間齒輪15和輸出軸16的齒輪9傳遞到輸出軸上；第二驅動電機2的動力依次通過第三空套齒輪8，第三中間齒輪14，第四中間齒輪15和輸出軸16的齒輪9傳遞到輸出軸上；通過驅動電機控制系統調節第一驅動電機1和第二驅動電機2扭矩輸出可以實現兩者的扭矩參與比例，從而儘可能讓第一驅動電機1和第二驅動電機2在車輛低速時工作於高效區。

情況2：中速雙電機模式

如圖3所示，第一結合套7滑向右側，第二結合套10滑向右側；第一驅動電機1的動力依次通過第二空套齒輪6，第二中間齒輪13第四中間齒輪15和輸出軸16的齒輪9傳遞到輸出軸上；第二驅動電機2的動力依次通過第三空套齒輪8，第三中間齒輪14，第四中間齒輪15和輸出軸16的齒輪9傳遞到輸出軸上；通過驅動電機控制系統調節第一驅動電機1和第二驅動電機2扭矩輸出可以實現兩者的扭矩參與比例，從而儘可能讓第一驅動電機1和第二驅動電機2在車輛中速時工作於高效區。

情況3：高速雙電機模式

如圖4所示，第一結合套7滑向右側，第二結合套10滑向左側；第一驅動電機1的動力依次通過第二空套齒輪6，第二中間齒輪13第四中間齒輪15和輸出軸16的齒輪9傳遞到輸出軸上；第二驅動電機2的動力直接傳遞到輸出軸16上；通過驅動電機控制系統調節第一驅動電機1和第二驅動電機2扭矩輸出可以實現兩者的扭矩參與比例，從而儘可能讓第一驅動電機1和第二驅動電機2在車輛高速時工作於高效區。在高速雙電機模式下，第二驅動電機2的動力不再需要經過齒輪傳動，而是直接輸出，提高了高速工況下的效率。

倒車模式與低速雙電機模式相同僅控制電機提供反向動力即可。同時第一結合套7和第二結合套10單個滑動也可實現單電機驅動工作，此模式不再累述。

換擋時以系統從雙電機低速模式切換到雙電機中速模式為例，如圖5所示，當換擋指令下達後第一驅動電機1停止扭矩輸出，同時第二驅動電機2增加扭矩輸出以彌補損失的動力，然後第一結合套7滑向中央位置，通過控制第一驅動電機1將其轉速、相位與輸出軸16的齒輪9完全同步後，第一結合套7滑向右側，第一驅動電機1恢復扭矩輸出，第二驅動電機2恢復以前的扭矩輸出，換擋結束。整個換擋過程由於第二驅動電機2持續提供扭矩，不會產生動力中斷。由於換擋過程短暫（通常不超過1秒），在換擋過程中第二驅動電機2增加扭矩不會導致電機過熱。同時，通過驅動電機控制系統控制電機的轉速、相位實現同步，省掉了傳統機械式變速箱的同步器。