电驱动机械式变速动力传动系统及其控制系统技术方案

用于电动汽车的电驱动机械式变速动力传动系统，包括车用电机和齿轮变速箱，齿轮变速箱包括：动力输入轴、动力输出轴、中间轴和齿轮、气缸，气缸通过活塞与拨叉连接，拨叉与齿轮对应连接；车用电机输出轴与变速箱输入轴制成同一轴。变速箱上设有由顶杆、顶杆两侧的定位钢球、拨叉构成的换档互锁装置；拨叉上设有与定位钢球配合的定位槽。由于换档互锁装置的作用，可克服现有不采用同步器的变速箱变速时产生的乱档、错档、打齿轮现象，使换档顺畅，换档更可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动汽车传动系统
，具体涉及一种电驱动机械式变速动力传 动系统。
技术介绍
电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。其驱动电机 常采用交流感应电机和交流永磁电机。这两种电机都可以采用变频技术，实现无级调速，因而在工业机械上一般不要求 变速传动装置。但对于车速要求高，而同时又要求爬坡能力强的车辆，这种配置则难以满足 车辆的行驶要求。采用可变速比齿轮变速传动装置可以满足最高车速的行驶要求，并提高 车轮爬坡能力。可变速比齿轮变速传动系统一般由离合器和齿轮式变速器组成。变速器换档结构 型式有三种，即直齿滑动齿轮方式、啮合套方式，同步器换档方式。直齿滑动齿轮方式、啮合 套方式在换档时，会造成换档或结合冲击的问题，易造成啮合齿轮损坏。而现有的同步器摩 擦力矩调节困难，同步时间较长，且摩擦表面易损坏。中国专利申请CN200910061844公开了一种电动汽车电机自动变速驱动系统，其 包括可调速电机、齿轮式变速器、控制系统，可调速电机的电机轴与齿轮式变速器的第一轴 为同一轴。可调速电机的输出端的电机壳体直接与齿轮式变速器的变速器机体固定连接； 其去掉了电机与齿轮式变速器之间的离合器，取消了传统变速器中的同步器，采用啮合套 式换档结构；利用电机的调速功能，实现换档过程中的待啮合齿轮等转速、同相位控制，利 用气压(或液压)操纵机构完成换档，实现系统的自动控制。但在车辆运行过程中，还容易 造成乱档、错档、打齿轮的现象，换档不顺畅，产生故障。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电驱动机械式变速动力传动系统，不仅取消了电动汽车 变速器的同步器，还可避免乱档、错档、打齿轮的现象，具有换挡顺畅可靠的优点。本专利技术的技术解决方案是用于电动汽车的电驱动机械式变速动力传动系统，包 括车用电机和齿轮变速箱，齿轮变速箱包括壳体，动力输入轴，动力输出轴，至少一个中间 轴，至少一个气缸或液压缸；动力输入轴、动力输出轴、中间轴上设有齿轮，气缸或液压缸通 过活塞与拨叉连接，拨叉与相应的齿轮连接；车用电机输出轴与变速箱输入轴制成同一轴 或固定连接。变速箱上设有由顶杆、顶杆两侧的定位钢球、拨叉构成的换档互锁装置；拨叉 上设有与定位钢球配合的定位槽。优选的，上述电驱动机械式变速动力传动系统中的变速箱采用凹型壳体，变速箱 凹型壳体上设有多个档位感应开关，在变速箱输入轴、输出轴、中间轴中可根据控制需要安 装转速传感器和编码器，以对控制系统提供转速信号，变速箱安装的气缸为两个，变速箱输 出轴上装有两齿轮，两个气缸分别通过拨叉与两齿轮对应连接。优选的，在变速箱壳体上加工有一深孔，从而使两拨叉杆所在位置的行程装配孔 贯穿，档位互锁装置时锁住的是拨叉杆，也就是互锁后两个拨叉杆只能有一个可以动作，其 顶杆、钢球、钢球安装在两拨叉杆之间的深孔内。安装顺序为拨叉杆、钢球、顶杆、钢球、拨叉 杆且五者的配合关系为紧配合。优选的，所述电驱动机械式变速动力传动系统，在车用电机尾端装有风扇。车用电 机尾端装有由定子和转子构成的磁阻旋转变压器。优选的，所述电驱动机械式变速动力传动系统，其车用电机为车用变频调速三相 交流异步电机。优选的，所述电驱动机械式变速动力传动系统，其车用电机为变频调速三相交流 永磁同步电机。本专利技术同时提供一种电驱动机械式变速动力传动系统的控制系统；包括电机控制 器、整车控制器、变速箱、电机、高压配电柜、电磁阀组、档位感应开关、光电编码器、霍尔传 感器。整车控制器在进行自动换挡控制时，同时控制换档互锁装置动作，使变速箱不能同时 挂入两个档位。本专利技术由于在变速箱中省去了同步器，因而相应减轻了重量，降低了成本。本专利技术 由于在变速箱上设有由顶杆、顶杆两侧的定位钢球、拨叉、气缸构成的换档自锁装置，因而 可克服现有乱档、错档、打齿轮的现象，使换档顺畅，换档更可靠。本专利技术由于在变速箱上设 有档位感应开关、编码器、传感器、气缸，气缸分别通过拨叉与齿轮对应连接，并设有相应控 制系统，因而可实现自动多档变速。本专利技术实施后，电机借助变速箱输出，具有耦合变速的 特点，实现起动转矩大、电流小，起到较好地保护电池的作用。本专利技术由于在车用电机尾端 装有由定子和转子构成的磁阻旋转变压器，磁阻旋转变压器连接线与控制器连接，因而可 将电机转速信号传送给控制器，进而实现准确换档操作。在车用电机尾端设有风扇，可使其 散热效果更好。本专利技术具有占用重量轻、转动惯量小、振动小、起动转矩大、电流小、换档顺 畅且准确可靠的特点。本专利技术主要用于电动汽车。附图说明图1变速箱俯视图；图2变速箱一、二、三档用位置开关示意图；图3变速箱执行退空档过程示意图； 图4变速箱执行挂一档过程示意图；图5变速箱执行挂二档过程示意图；图6变速箱执行挂三档过程示意图 图7变速箱装配图⑴； 图8变速箱装配图(2)；图9档风冷电驱动机械式变速纯电动模式动力控制系统整体分布示意图； 图10档位互锁装置示意图； 图11高压配电柜示意图； 图12挂一档时互锁装置动作示意 图13挂二档时互锁装置动作示意图14挂三档时互锁装置动作示意图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述如图1至图14所示。车用电机2为汽车用变频调速电机，可以是三相交流永磁同 步电机，也可采用三相交流异步电机，如为YCVF系列汽车用变频调速三相交流异步或永磁 同步牵引电机。变速箱1为多档齿轮变速箱。变速箱1采用凹型壳体，靠车用电机2前端盖相邻 处无端盖，通过其边缘直接固定在车用电机2前端盖上。车用电机2与变速箱1之间省去 了离合器。变速箱1上设有两个气缸30，推动拨叉，换档用。车用电机2输出轴27为变速 箱1输入轴27。变速箱内设有由顶杆53、顶杆两侧的定位钢球51，52、拨叉构成的换档互锁 装置；拨叉上设有与定位钢球配合的定位槽。变速箱1壳体上加工有一深孔，从而使两拨叉 杆所在位置的行程装配孔贯穿，档位互锁装置时锁住的是拨叉杆32，50，也就是互锁后两个 拨叉杆只能有一个可以动作，其顶杆53、钢球52、钢球51安装在两拨叉杆32，50之间的深 孔内。安装顺序为拨叉杆32、钢球51、顶杆53、钢球52、拨叉杆50且五者的配合关系为紧 配合。变速箱1输入轴27上设有主动齿40、变速箱1中间轴四上设有齿轮35、36、37， 齿轮36、37与变速箱1输出轴28上的一组齿轮38、39配合实现多档变速。两个气缸30分 别通过拨叉与变速箱1输出轴28上两组齿轮38、39对应连接，通过分别推动拨叉实现多档 的换档。变速箱输出轴上安装有霍尔传感器20 ；中间轴上设有光电编码器21，同时测中间 轴四及输出轴观的转速。变速箱1凹型壳体上设有五个档位感应开关11、12、13、14、15，分别为空档感应开 关11、12 ；—档感应开关13 ；二档感应开关14 ；三档感应开关15。编码器21装于变速箱1的中间轴四上，用于测变速箱1中间轴四及汽车速度， 将信号传给变频控制器，进行闭环控制。在变速箱上设有由顶杆53、顶杆两侧的定位钢球 51、52、拨叉、气缸构成的换档自锁装置，拨叉上设有与定位钢球配合的定位槽，拨叉与气缸 的活塞连接，换档时，气缸活塞带动拨叉移动，换档到位时，顶杆将定位钢球顶入拨叉上的 定位槽内，以保证换档准确可靠。磁阻旋转变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动汽车的电驱动机械式变速动力传动系统，其包括车用电机（２）和齿轮变速箱（１），齿轮变速箱（１）包括：壳体，动力输入轴（２７），动力输出轴（２８），至少一个中间轴（２９），至少一个气缸（３０）或液压缸；动力输入轴（２７）、动力输出轴（２８）、中间轴（２９）上设有齿轮（３５，３６，３７，３８，３９，４０），气缸或液压缸通过活塞（３１）与拨叉连接，拨叉与相应齿轮连接；车用电机（２）输出轴（２７）与变速箱输入轴（２７）制成同一轴或固定连接，其特征在于：变速箱内设有由顶杆（５３）、顶杆两侧的定位钢球（５１，５２）、拨叉构成的换档互锁装置；拨叉上设有与定位钢球配合的定位槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋惠民，高幼民，潘全胜，张志斌，郭新堂，韩伟，薛杰，
申请(专利权)人：襄樊宇清电动汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]