一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法，电驱动桥系统包括：壳体；电机，其固定在壳体内的一侧，并包括驱动电机轴；两挡变速机构固定在壳体内并连接驱动电机轴，两挡变速机构对输出动力进行变速；差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内的另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，其中，第一输出轴的输出端伸出所述壳体；第二输出轴的输出端伸出壳体，差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。本发明专利技术的电驱动桥系统将电机、两挡变速机构和差速器通过壳体集成为一体式结构，具有零件数量较少，结构紧凑，便于安装，并且传动过程中啮合的齿轮数较少，有效提高传动效率优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及驱动领域，具体涉及一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法。
技术介绍
电动汽车是新型、节能、环保车辆，尤其是在当今空气污染严重的大环境下，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。电动汽车使用电动机取代了传统汽车的发动机，电动机可带载启动，并且通过合理的配置满足汽车使用要求，这是与发动机的很大区别。在电动车上使用多挡变速器已经不合适，但若取消变速传动装置，则难于兼顾汽车爬坡和高速行驶等要求，特别是中小型汽车，有必要针对电动机的工作特性重新设计电动汽车的动力系统。目前的电动汽车用电驱动系统越来越受到人们的青睐，与传统的驱动系统相比，电动汽车用电驱动系统有着很大的优点，尤其体现在对环境保护方面。现有电动车两挡变速器的布置形式多采用平行轴式和行星排式，采用平行轴式布置形式的两挡变速器，多通过同步器或离合器来实现挡位的切换，若采用同步器等实现挡位的切换具有如下缺点，就需要单独安装换挡执行机构，使驱动系统体积增大，不便于整车的布置，且换挡过程中存在动力中断的情况；对于采用行星排式布置形式的两挡变速器，多是通过离合器或者制动器组合来实现挡位的切换，但具有如下缺点：换挡执行元件较分散，变速器和差速器的尺寸大，导致驱动系统不够紧凑。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种电驱动桥系统，将电机、两挡变速机构和差速器通过壳体集成为一体式结构，结构紧凑并提高传动效率。本专利技术还有一个目的是提供一种两挡变速机构，第一行星排、第二行星排、离合器和制动器进行合理匹配实现两挡变速控制，行星排配合离合器和制动器对输出轴进行增速，从而达到两挡变速的目的。本专利技术还有一个目的是驱动电机存在电动机和发电机两种工作模式，当整车处于制动工况时，驱动电机转换为发电机模式，能够回收制动能量和提高整车能量的利用率。本专利技术还有一个目的是提供一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法，通过精确控制离合器、制动器和驱动电机，实现快速升挡过程。本专利技术还有一个目的是提供一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，电驱动桥系统通过精确控制油门踏板、驱动电机、制动器和离合器，实现快速降挡过程。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种基于两挡变速器的电驱动桥系统，包括：壳体；电机，其固定在壳体内的一侧，并包括驱动电机轴，所述电机用于输出动力；两挡变速机构，其连接驱动电机轴并固定在壳体内中部，所述两挡变速机构对输出动力进行变速；差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内的另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，其中，所述第一输出轴的输出端伸出所述壳体；第二输出轴的输出端伸出所述壳体，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。优选的是，所述两挡变速机构包括：行星排太阳轮，其与驱动电机轴啮合；第一行星排，其第一行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，其第一行星排内齿圈固定在所述壳体上；第二行星排，其第二行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，其第二行星排行星架与所述差速器壳啮合；制动器，其设置在所述壳体和第二行星排内齿圈之间，选择性的使所述壳体与第二行星排内齿圈之间结合和分离；当制动器分离，第二行星排内齿圈转动；当制动器结合，所述第二行星排内齿圈与壳体固定连接；离合器，其设置在所述第二行星排内齿圈和第一行星排行星架之间，选择性的使所述第二行星排内齿圈和第二行星排行星架结合或分离；一挡时，制动器结合、离合器分离；二挡时，制动器分离、离合器结合。优选的是，所述差速器包括：差速器壳，其与第二行星排行星架连接，用于将第二行星排行星架的动力传输至差速器内；差速器行星齿轮轴，其与所述差速器壳连接，所述差速器行星齿轮轴用于带动差速器行星齿轮进行公转和自转；第一差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第一输出轴，所述第一差速器锥齿轮用于带动第一输出轴转动；第二差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第二输出轴，所述第二差速器锥齿轮用于带动第二输出轴转动；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转，第一输出轴和第二输出轴进行等速输出；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转和自转，第二输出轴和第二输出轴进行差速输出。优选的是，所述电机包括：转子，其固定连接驱动电机轴；定子，其与所述壳体固定连接。优选的是，所述电机包括电动机模式和发电机模式，在车制动时电机切换成发电机模式。优选的是，倒挡时，制动器结合、离合器分离，所述电机的反转动力通过两挡变速机构传递至差速器，差速器实现动力输出。本专利技术的目的还可通过一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法来实现，包括：制动器压力以第一预设变化率下降，离合器压力以第二预设变化率上升；当驱动电机轴的转速下降时，分离制动器，第二行星排内齿圈转动，离合器的滑差转速下降，同时电机转矩减小了第一转矩预设值；当离合器滑差转速下降至第一离合滑差转速预设值，降低离合器滑差转速的变化率；当离合器滑差转速小于第一离合结合阈值，电机转矩增加了第一转矩预设值。本专利技术的目的还可通过一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法来实现，包括：当油门踏板开度不小于第一开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度小于第一开度预设值，判断驱动电机转矩是否小于第二转矩预设值；当驱动电机转矩不小于第二转矩预设值，执行第一降挡过程；当驱动电机转矩小于第二转矩预设值，判断油门踏板开度变化率是否小于第二开度预设值；当油门踏板开度变化率不小于第二开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度变化率小于第二开度预设值，执行第二降挡过程。优选的是，第二降挡过程包括：离合器压力以第三预设变化率下降，制动压力以第四预设变化率上升；当驱动电机轴转速上升时，分离离合器，制动器滑差转速下降，同时电机转矩增加了第三转矩预设值；当制动器滑差转速降至第一制动滑差转速预设值，制动器滑差转速的变化率减小；当制动器滑差转速小于第一制动结合阈值，电机转矩减少了第三转矩预设值。优选的是，第一降挡过程包括：减小离合器压力，增大驱动电机轴转速，同时驱动电机转矩增加了第三转矩预设值；当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第一电机轴转速预设值，继续减小离合器压力，降低驱动电机轴转速的变化率；当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第二电机轴转速预设值时，制动器压力以第五预设变化率上升，离合器压力以第六预设变化率下降；当离合器分离，同时制动器滑差转速小于第二制动结合阈值，驱动电机转矩减小了第三转矩预设值。本专利技术至少包括以下有益效果：1、电驱动系统由驱动电机，一套双行星轮行星排、离合器、制动器和差速器组成，零件数量较少，结构紧凑，便于安装，并且传动过程中啮合的齿轮数较少，有效提高传动效率。2、采用永磁同步驱动电机、两挡变速器集和差速器成为一体，减少原材料的使用量，有效降低电驱动系统的成本，也降低了对电机的性能要求，减少了控制系统的复杂程度，提高了电机运行效率，增加了电动车的续驶里程。3、驱动电机可以实现反转，所以通过电机反转来实现倒挡，取消了倒挡的换挡执行机构，结构更加紧凑，且倒挡控制简单，易实现。4、驱动电机存在电动机和发电机两种工作模式，当整车处于制动工况时，驱动电机转换为发电机模式，起到制动能量回收，提高整车能量的利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，包括：壳体；电机，其固定在壳体内的一侧，并包括驱动电机轴，所述电机用于输出动力；两挡变速机构，其连接驱动电机轴并固定在壳体内中部，所述两挡变速机构对输出动力进行变速；差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内的另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，其中，所述第一输出轴的输出端伸出所述壳体；第二输出轴的输出端伸出所述壳体，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，包括：壳体；电机，其固定在壳体内的一侧，并包括驱动电机轴，所述电机用于输出动力；两挡变速机构，其连接驱动电机轴并固定在壳体内中部，所述两挡变速机构对输出动力进行变速；差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内的另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，其中，所述第一输出轴的输出端伸出所述壳体；第二输出轴的输出端伸出所述壳体，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。2.如权利要求1所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述两挡变速机构包括：行星排太阳轮，其与驱动电机轴啮合；第一行星排，第一行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，第一行星排内齿圈固定在所述壳体上；第二行星排，第二行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，第二行星排行星架与所述差速器壳啮合；制动器，其设置在所述壳体和第二行星排内齿圈之间，选择性的使所述壳体与第二行星排内齿圈之间结合和分离；当制动器分离，第二行星排内齿圈转动；当制动器结合，所述第二行星排内齿圈与壳体固定连接；离合器，其设置在所述第二行星排内齿圈和第一行星排行星架之间，选择性的使所述第二行星排内齿圈和第二行星排行星架结合或分离；一挡时，制动器结合、离合器分离；二挡时，制动器分离、离合器结合。3.如权利要求2所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述差速器包括：差速器壳，其与第二行星排行星架连接，用于将第二行星排行星架的动力传输至差速器内；差速器行星齿轮轴，其与所述差速器壳连接，所述差速器行星齿轮轴用于带动差速器行星齿轮进行公转和自转；第一差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第一输出轴，所述第一差速器锥齿轮用于带动第一输出轴转动；第二差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第二输出轴，所述第二差速器锥齿轮用于带动第二输出轴转动；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转，第一输出轴和第二输出轴进行等速输出；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转和自转，第二输出轴和第二输出轴进行差速输出。4.如权利要求2或3所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述电机包括：转子，其固定连接驱动电机轴；定子，其与所述壳体固定连接。5.如权利要求4所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述电机包括电动机模式和发电机模式，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雨龙，陈魏，魏庆凯，付尧，宋鹏翔，闫博，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22