專利名稱：一種小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車技術領域，具體地說，尤其涉及小型純電動汽車動力總成 機電耦合系統(tǒng)。
背景技術：
目前，由于燃油汽車對環(huán)境的污染以及國際石油價格的不斷攀高，各汽車 生產廠家均加大了電動汽車的研究步伐，特別是小型純電動汽車，已成為國內 外汽車企業(yè)努力研究的方向。
小型純電動汽車是指整車質量在900kg以下、純粹以電力作為動力源的新 型汽車。小型純電動汽車的動力性指標參照GB 18385-2001的測試標準最高 時速^100km/h;加速時間在0-50 km/h時《6s，在50-80 km/h時《8s;最大 爬坡度為20%。小型純電動汽車的經(jīng)濟性指標參照GB 18386-2001的測試標準 能量消耗率《10kWh/100km;續(xù)駛里程》100km;制動能量回收率》10%。小型純 電動汽車的噪聲指標參照GB 1495-2002的測試標準低于限值2-3。小型純電 動汽車的整車成本以年批量生產5000臺計算，應不超過7萬元/臺。
現(xiàn)有的電動汽車一般以燃料電池作為動力源，直接將燃料的化學能轉變?yōu)?電能，經(jīng)電動機驅動車輛運行?，F(xiàn)有電動汽車的電動機械驅動系統(tǒng)一般分為以 下幾種
1、用電機驅動系統(tǒng)取代內燃機驅動系統(tǒng)，傳統(tǒng)系統(tǒng)中保留內燃機汽車的變
速箱、傳動軸、后橋和半軸等傳動部件，但結構復雜、裝配困難、重量重、制 造成本高，不是應用和發(fā)展的方向。
2、 采用輪轂電機驅動，電機裝在車輪輪轂中，直接驅動車輪，提高傳動效 率，節(jié)省空間，減少懸掛質量，但缺點較多，如電機與車輪集成導致非簧載質 量較大，惡化懸架隔振性能，影響不平路面行駛條件下的車輛操控性和安全性， 車輛大負荷低速爬坡工況下容易出現(xiàn)冷卻不足導致的輪轂電機過熱燒毀問題， 目前應用的技術還不成熟。
3、 機電集成化驅動系統(tǒng)，取消了齒輪變速箱，只采用一部分機械傳動的齒
輪、差速器、半軸等零部件來傳遞動力，節(jié)省空間，便于設計和集成，是當前 應用和發(fā)展的方向，但是已有技術不成熟，動力性能不好，駕駛員的換擋強度 大，換擋時間較長，駕駛的舒適感較差。
綜上所述，現(xiàn)有的電動汽車要么動力總成部分結構復雜、裝配困難、重量
重、造價高，難以滿足小型純電動汽車的經(jīng)濟性及整車成本要求；要么加速、 爬坡能力不強，換擋操作復雜，駕駛舒適感差，難以滿足小型純電動汽車的動 力性要求；同時，電動汽車所使用的燃料電池價格非常昂貴，基本靠進口，這 些都成為制約小型純電動汽車應用、發(fā)展的關鍵因素，怎樣設計出一款全新的 動力總成及操控系統(tǒng)，使小型純電動汽車滿足動力性、經(jīng)濟性及整車成本等相 關要求，是汽車生產企業(yè)殛待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種小型純電動汽車動力總成機電耦 合系統(tǒng)，以滿足小型純電動汽車動力性、經(jīng)濟性及整車成本等相關要求。
本發(fā)明的技術方案如下 一種小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，包
括電動機、制動開關、車速傳感器、轉速傳感器、啟動開關、自動離合器、差 速器、左半軸和右半軸，其中差速器的兩個輸出端分別與左、右半軸連接，其 關鍵在于在所述電動機與差速器之間設置有變速機構并配備有變擋控制單元， 所述變速機構的輸入端通過自動離合器與電動機的輸出端連接，變速機構的輸 出端與差速器的輸入端連接；所述變擋控制單元的輸出端與ECU控制器的變擋 信號輸入端連接，ECU控制器的制動信號輸入端通過導線與制動開關連接，ECU 控制器的啟動信號輸入端通過導線與啟動開關連接，ECU控制器的車速信號輸入 端與車速傳感器的輸出端連接，ECU控制器的轉速信號輸入端與轉速傳感器的輸 出端連接，所述ECU控制器的第一輸出端與離合電機連接，該離合電機控制自 動離合器的接合與分離，所述ECU控制器的第二輸出端與電動機連接。
本發(fā)明是根據(jù)小型純電動汽車的技術指標，通過分析國內外電動汽車的特 點，綜合動力性、經(jīng)濟性及整車成本要求而設計的全新技術方案。本發(fā)明中電 動機的動力通過自動離合器傳遞給變速機構，再由變速機構傳遞給差速器、左 右半軸及車輪，驅動整車行駛。啟動開關通過ECU控制器控制電動機的啟動，
自動離合器起傳遞或切斷電動機與變速機構之間動力的作用，自動離合器的動 作由離合電機控制。整車的運行狀態(tài)由變速機構決定，變速機構由駕駛室內設 置的換擋桿控制，換擋桿的動作可通過變擋控制單元傳遞給ECU控制器。本發(fā) 明中ECU控制器采集制動開關、車速傳感器、轉速傳感器和變擋控制單元的信 號，經(jīng)過其內部設置的特定算法，判斷是否制動、車速與轉速是否匹配，并輸 出控制指令，以控制離合電機、電動機完成相應的動作。本發(fā)明采用電動機與
自動離合器及變速機構的自適應控制，取消了傳統(tǒng)結構中的發(fā)動機和變速箱， 使得整個動力總成的結構簡單緊湊、裝配容易、重量輕、制造成本低，并且控
制方便、操作舒適，不僅從根本上解決了環(huán)境污染問題，而且能有效降低電動 汽車的生產成本，有利于電動汽車的推廣使用。
為了簡化結構、便于裝卸及操控，上述變速機構由第一傳動軸、第一軸一 擋齒輪、第一軸二擋齒輪、第二傳動軸、第二軸一擋齒輪、第二軸二擋齒輪、 變速同步接合套、花鍵轂、撥叉、減速主動齒輪、輸出軸和減速從動齒輪構成， 其中第一傳動軸通過自動離合器與電動機的輸出端連接，在第一傳動軸上固套 第一軸一擋齒輪和第一軸二擋齒輪，在所述第二傳動軸上相應地空套有第二軸 一擋齒輪和第二軸二擋齒輪，所述第二軸一擋齒輪與第一軸一擋齒輪常嚙合，
第二軸二擋齒輪與第一軸二擋齒輪常嚙合；在所述第二軸一擋齒輪與第二軸二 擋齒輪之間設有變速同步接合套，該變速同步接合套通過花鍵轂與第二傳動軸 連接，變速同步接合套上連接撥叉，所述變速同步接合套在撥叉的作用下能相 對第二傳動軸進行軸向移動，有選擇地與第二軸一擋齒輪或第二軸二擋齒輪接 合；在所述第二傳動軸上還固套有減速主動齒輪，該減速主動齒輪與輸出軸上 的減速從動齒輪常嚙合，所述輸出軸與差速器的輸入端連接。
撥叉與駕駛室內的換擋桿連接，換擋桿可通過撥叉撥動變速同步接合套， 使之相對第二傳動軸進行左右滑移。變速同步接合套具有三種狀態(tài)與第二軸 一擋齒輪接合，對應整車的爬坡?lián)趸虻管嚀?；與第二軸二擋齒輪接合，對應整 車的行駛擋；或者與第二軸一擋齒輪及第二軸二擋齒輪分離，對應整車的停車 擋。換擋桿與自動離合器及電動機之間通過電路聯(lián)動，即換擋桿的動作通過變 擋控制單元傳遞給ECU控制器，以控制離合電機、電動機完成相應的動作。當 控制換擋桿停留在停車擋位時，自動離合器在電信號的控制下自動脫開，電動 機空轉，而變速同步接合套不與第二軸一擋齒輪及第二軸二擋齒輪接合；當控
制換擋桿移動到行駛擋位或爬坡?lián)跷粫r，變速同步接合套受撥叉的控制與第二 軸二擋齒輪或第二軸一擋齒輪接合，自動離合器在電信號的控制下處于半離合 狀態(tài)，此時電動機的動力通過自動離合器帶動第一軸二擋齒輪和第一軸一擋齒 輪旋轉，第二軸二擋齒輪及第二軸一擋齒輪在第一軸二擋齒輪和第一軸一擋齒 輪的帶動下繞第二傳動軸空轉，與第二軸二擋齒輪或第二軸一擋齒輪接合的變 速同步接合套通過花鍵轂將動力傳遞給第二傳動軸，使減速主動齒輪通過減速 從動齒輪帶動輸出軸旋轉，輸出軸再通過差速器將動力傳遞給半軸，驅動車輪 轉動，整車向前行駛。當需要倒車時，首先將換擋桿置于停車擋位，使自動離 合器自動脫開，然后控制電動機的輸出軸反向空轉，再移動換擋桿到爬坡?lián)跷唬?使自動離合器接合，變速同步接合套與第二軸一擋齒輪接合，此時第一傳動軸、 第二傳動軸、輸出軸及左右半軸均反向旋轉，整車向后行駛。
上述變擋控制單元由換擋開關、停止擋開關、爬坡?lián)蹰_關、行駛擋開關和
倒車擋開關組成，這五個開關相互并聯(lián)，其中換擋開關與ECU控制器的換擋信 號輸入腳連接，停止擋開關與ECU控制器的停止信號輸入腳連接，爬坡?lián)蹰_關 與ECU控制器的爬坡信號輸入腳連接，行駛擋開關與ECU控制器的行駛信號輸 入腳連接，倒車擋開關與ECU控制器的倒車信號輸入腳連接。以上擋位開關分 別與換擋桿的動作相對應，換擋桿每次換擋的動作分兩步完成，即按下和移動， 當按下?lián)Q擋桿時，換擋開關導通，ECU控制器檢測到換檔信號，控制離合電機動 作，使自動離合器分離；將按下的換擋桿移動到特定的擋位后松開，換擋桿向 上回位，換擋開關斷開，此時對應的擋位開關導通，將擋位信號傳遞給ECU控 制器，由ECU控制器發(fā)出執(zhí)行指令，具體表現(xiàn)為
當整車需要由停車狀態(tài)啟動時，按下?lián)Q擋桿并移動到行駛擋位，在按下?lián)Q
擋桿的瞬間，換擋開關導通，ECU控制器檢測到換檔信號，控制離合電機動作，
使自動離合器分離；換擋桿移動到位且換擋信號消失(即放開換擋桿，換擋桿 向上復位)后，此時換擋開關斷開，行駛擋開關導通，向ECU控制器輸入行駛 信號，ECU控制器同時檢測制動信號、轉速信號、車速信號進行綜合判斷，從而 控制離合電機動作，使自動離合器以合適的速度和適當?shù)臅r間吸合，整車進入 行駛狀態(tài)。
當整車需要由停車狀態(tài)或行駛狀態(tài)改為爬坡模式時，按下?lián)Q擋桿并移動到 爬坡?lián)跷?，在按下?lián)Q擋桿的瞬間，換擋開關導通，ECU控制器檢測到換檔信號， 控制離合電機動作，使自動離合器分離；換擋桿移動到位且換擋信號消失(即 放開換擋桿，換擋桿向上復位)后，此時換擋開關斷開，爬坡?lián)蹰_關導通，向 ECU控制器輸入爬坡信號，ECU控制器檢測制動信號、轉速信號、車速信號進行 綜合判斷，從而控制離合電機動作，使自動離合器以合適的速度和適當?shù)臅r間 吸合，整車進入爬坡動作。
當整車需要倒車時，首先變擋到停車擋位，使自動離合器分離，然后按下 倒車按鈕，使倒車擋開關導通，ECU控制器檢測到倒車信號，控制電動機反向轉 動；再按下?lián)Q擋桿并移動到爬坡?lián)跷?，在按下?lián)Q擋桿的瞬間，換擋開關導通， ECU控制器檢測到換檔信號，控制離合電機動作，使自動離合器分離；換擋桿移 動到位且換擋信號消失(即放開換擋桿，換擋桿向上復位)后，此時換擋開關 斷開，爬坡?lián)蹰_關導通，ECU控制器檢測制動信號、轉速信號、車速信號進行 綜合判斷，從而控制離合電機動作，使自動離合器以合適的速度和適當?shù)臅r間 吸合，從而實現(xiàn)倒車。完成倒車后，當換擋桿從爬坡?lián)跷灰苿拥酵＼嚀跷粫r， 倒車信號切斷，整車停止；若換擋桿從爬坡?lián)跷灰苿拥叫旭倱跷粫r，倒車信號
切斷，電動機正向轉動，則整車進入正常行駛狀態(tài)。
在上述換擋開關上并聯(lián)有換擋指示燈，停止擋開關上并聯(lián)有停止擋指示燈， 爬坡?lián)鯉躁P上并聯(lián)有爬坡?lián)踔甘緹?，行駛擋開關上并聯(lián)有行駛擋指示燈，倒車 擋開關上并聯(lián)有倒車擋指示燈，所述換擋指示燈、停止擋指示燈、爬坡?lián)踔甘?燈、行駛擋指示燈和倒車擋指示燈均布置在駕駛室內的擋位顯示面板上，并且 倒車擋指示燈與倒車擋幵關的按鈕集成在一起。按下?lián)Q擋桿時，換擋開關導通，
換擋指示燈亮；將換擋桿移動到特定的擋位時，相應的擋位開關導通，擋位指 示燈亮；當放開換擋桿，換擋桿向上復位后，換擋開關斷開，換擋指示燈熄滅。 這樣換擋桿的狀態(tài)均由相應的指示燈表現(xiàn)，以便駕駛員能更直觀地進行操作。
上述ECU控制器上設有加速信號輸入接口，該加速信號輸入接口與位置傳 感器連接，所述位置傳感器安裝在駕駛室內的加速踏板上。在正常行駛/倒車/ 爬坡過程中，若腳踩加速踏板，則ECU控制器實時檢測該加速踏板的位置信號， ECU控制器將根據(jù)加速踏板踩下的行程，控制電動機的轉速，并控制離合電機的 動作，使自動離合器處于半離合或全離合狀態(tài)，從而實現(xiàn)變速。
上述自動離合器為干式自動離合器，該自動離合器的主動元件連接在電動 機的輸出軸上，自動離合器的從動元件連接在第一傳動軸上。自動離合器采用 干式自動離合器，結構更簡單、成本更低。
為了使第二軸一、二擋齒輪相對于第二傳動軸轉動靈活、潤滑良好，上述 第二軸一擋齒輪和第二軸二擋齒輪通過軸承或軸套套裝在第二傳動軸上。
所述動力總成機電耦合系統(tǒng)的電控部分均由磷酸鐵鋰電池供電，磷酸鐵鋰 電池取材方便、材料成本低、并且環(huán)保。
本發(fā)明的有益效果是
1、 采用電動機與自動離合器及變速機構的自適應控制，不僅提高了整車的 動力性能，如加速、爬坡能力，而且通過自動離合器的作用，可實現(xiàn)擋位的自 動切換，降低了駕駛員的換擋強度，減少了換擋時間，提高了駕駛舒適性，滿 足了小型純電動汽車動力性的要求。
2、 取消了傳統(tǒng)結構中的發(fā)動機和變速箱，整個動力總成的結構簡單緊湊、 裝配容易、重量輕、制造成本低，滿足了小型純電動汽車的經(jīng)濟性及整車成本 等相關指標。
3、 完全以電力作為動力源，清潔環(huán)保，從根本上解決了環(huán)境污染問題。


圖1為本發(fā)明的機械結構原理圖。 圖2為本發(fā)明的電路原理圖。 圖3為小型純電動汽車的擋位示意圖。 圖4為本發(fā)明啟動過程的流程圖。 圖5為本發(fā)明從停車到爬坡過程的流程圖。 圖6為本發(fā)明從正常行駛到爬坡過程的流程圖。 圖7為本發(fā)明從爬坡到正常行駛過程的流程圖。 圖8為本發(fā)明倒車過程的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
如圖1所示，本發(fā)明的機械部分包括電動機3、自動離合器ll、變速機構、
差速器12、左半軸25和右半軸26，其中變速機構由第一傳動軸13、第一軸一 擋齒輪16、第一軸二擋齒輪15、第二傳動軸19、第二軸一擋齒輪18、第二軸
二擋齒輪17、變速同步接合套14、花鍵轂27、撥叉24、減速主動齒輪20、輸 出軸23和減速從動齒輪21構成。所述電動機3的輸出軸通過自動離合器11與 第一傳動軸13連接，該自動離合器ll為干式自動離合器，自動離合器ll的主 動元件連接在電動機3的輸出軸上，自動離合器11的從動元件連接在第一傳動 軸13上。當自動離合器ll的主、從動元件相接合時，能夠將電動機3的動力 傳遞給第一傳動軸13;當自動離合器ll的主、從動元件相分離時，可切斷電動 機3與第一傳動軸13之間的動力傳遞。
從圖1、圖3中可知，在第一傳動軸13上固套有第一軸一擋齒輪16和第一 軸二擋齒輪15，第一軸一擋齒輪16及第一軸二擋齒輪15能隨第一傳動軸13同 步轉動。所述第二傳動軸19與第一傳動軸13平行，在第二傳動軸19上通過軸 承或軸套套裝有第二軸一擋齒輪18和第二軸二擋齒輪17，第二軸一擋齒輪18 及第二軸二擋齒輪17能繞第二傳動軸19相對轉動。所述第二軸一擋齒輪18與 第一軸一擋齒輪16常嚙合，第二軸二擋齒輪17與第一軸二擋齒輪15常嚙合， 在第二軸一擋齒輪18與第二軸二擋齒輪17之間設置變速同步接合套14，該變 速同步接合套14通過花鍵轂27與第二傳動軸19連接，變速同步接合套14上 連接撥叉24,撥叉24與駕駛室內的換擋桿22連接，換擋桿22可通過撥叉24 撥動變速同步接合套14，使變速同步接合套14相對第二傳動軸19進行軸向移 動，有選擇地與第二軸一擋齒輪18或第二軸二擋齒輪17接合。
從圖1中還可知，在第二傳動軸19上還固套有減速主動齒輪20，該減速主 動齒輪20位于第二軸一擋齒輪18的外側，并能隨第二傳動軸19同步轉動。所 述輸出軸23與第二傳動軸19平行，在輸出軸23上固套減速從動齒輪21，該減 速從動齒輪21與減速主動齒輪20常嚙合。所述輸出軸23與差速器12前部的
輸入端連接，差速器12兩側的輸出端分別與左、右半軸24、 25連接。
如圖2所示，本發(fā)明的電控部分包括ECU控制器1、離合電機2、電動機3、 制動開關4、車速傳感器5、轉速傳感器6、變擋控制單元7、啟動開關8、位置 傳感器9和電源10。其中電源IO為磷酸鐵鋰電池，位置傳感器9安裝在駕駛室 內的加速踏板上，該位置傳感器9的正極與電源10連接，負極接地，而輸出端 與ECU控制器1的加速信號輸入端連接，向ECU控制器1輸入加速踏板的位置 信號。制動開關4安裝在駕駛室內的制動踏板上，該制動開關4由電源10供電， 并通過導線與ECU控制器1的制動信號輸入端連接，制動開關4向ECU控制器1 輸入制動踏板的動作信號，以控制整車制動。所述啟動開關8由電源10供電， 并通過導線與ECU控制器1的啟動信號輸入端連接，啟動開關8向ECU控制器1 輸入啟動信號，控制電動機3的啟動。所述車速傳感器5的正極與電源10連接， 負極接地，車速傳感器5的輸出端與ECU控制器1的車速信號輸入端連接，車 速傳感器5向ECU控制器1輸入整車的速度信號。所述轉速傳感器6的輸出端 與ECU控制器1的轉速信號輸入端連接，轉速傳感器6向ECU控制器1輸入電 動機3的轉速信號。所述ECU控制器1的第一輸出端與離合電機2連接，該離 合電機2控制自動離合器11的接合與分離，所述ECU控制器1的第二輸出端與 電動機3連接，ECU控制器1控制電動機3的轉向與轉速。
從圖2和圖3中可知，變擋控制單元7由換擋開關K'、停止擋開關P'、 爬坡?lián)蹰_關L'、行駛擋開關D'和倒車擋開關R'組成，這五個開關相互并聯(lián)， 均由電源10供電。其中換擋開關K'與ECU控制器1的換擋信號輸入腳連接， 停止擋開關P'與ECU控制器1的停止信號輸入腳連接，爬坡?lián)蹰_關L'與ECU 控制器1的爬坡信號輸入腳連接，行駛擋開關D'與ECU控制器1的行駛信號輸
入腳連接，倒車擋開關R'與ECU控制器1的倒車信號輸入腳連接。在所述換擋 開關K'上并聯(lián)有換擋指示燈K,停止擋開關P'上并聯(lián)有停止擋指示燈P，爬 坡?lián)蹰_關L'上并聯(lián)有爬坡?lián)踔甘緹鬖，行駛擋開關D'上并聯(lián)有行駛擋指示燈 D，倒車擋開關R'上并聯(lián)有倒車擋指示燈R，所述換擋指示燈K、停止擋指示燈 P、爬坡?lián)踔甘緹鬖、行駛擋指示燈D和倒車擋指示燈R均布置在駕駛室內的擋 位顯示面板上，并且倒車擋指示燈R與倒車擋開關R'的按鈕集成在一起。
如圖l、圖3所示，變速同步接合套14具有三種狀態(tài)與第二軸一擋齒輪 18接合，對應整車的爬坡?lián)趸虻管嚀?；與第二軸二擋齒輪17接合，對應整車的 行駛擋；或者與第二軸一擋齒輪18及第二軸二擋齒輪17分離，對應整車的停 車擋。換擋指示燈K、停止擋指示燈P、爬坡?lián)踔甘緹鬖、行駛擋指示燈D和倒 車擋指示燈R均布置在駕駛室內，換擋桿22也布置在駕駛室內。
從圖l、圖2、圖3并結合圖4所示，本發(fā)明采用電動機3與自動離合器11 及變速機構的自適應控制，變擋控制單元7根據(jù)換擋桿22的動作而設定。ECU 控制器1借用現(xiàn)有汽車ECU的通用模塊，內部算法及外在接口根據(jù)本發(fā)明的功 能做適應性調整，其結構在此不做贅述。本發(fā)明中換擋桿22初始時停留在停車 擋位P位置，而變速同步接合套14處于不與第二軸一擋齒輪18及第二軸二擋 齒輪17接合的狀態(tài)(見圖l)。當整車需要由停車狀態(tài)啟動時，接通啟動開關8 及停止擋開關P'，使電動機3正向轉動，并點亮停止擋指示燈P;接著按下?lián)Q 擋桿22并移動到行駛擋位D位置，在按下?lián)Q擋桿22的瞬間，換擋開關K'導通， ECU控制器1檢測到換檔信號，點亮換擋指示燈K，同時熄滅停止擋指示燈P; 當換擋桿22移動到位時，ECU控制器1檢測到行駛擋位信號，點亮行駛擋指示 燈D;換擋桿22在移動的過程中通過撥叉24撥動變速同步接合套14，使變速
同步接合套14相對第二傳動軸19進行軸向移動，直至與第二軸二擋齒輪17接 合；當換擋桿22上的換擋信號消失(即放開換擋桿22，換擋桿22向上復位) 后，ECU控制器1熄滅換擋指示燈K，同時檢測制動信號、轉速信號、車速信號 進行綜合判斷，從而控制離合電機2動作，使自動離合器ll以合適的速度和適 當?shù)臅r間吸合，此時電動機3的動力通過自動離合器11帶動第一傳動軸13及 第一軸一擋齒輪16、第一軸二擋齒輪15旋轉，第二軸一擋齒輪18及第二軸二 擋齒輪17在第一軸一擋齒輪16和第一軸二擋齒輪15的帶動下繞第二傳動軸19 旋轉，與第二軸二擋齒輪17接合的變速同步接合套14通過花鍵轂27將動力傳 遞給第二傳動軸19，使減速主動齒輪20通過減速從動齒輪21帶動輸出軸23旋 轉，輸出軸23再通過差速器12將動力傳遞給左、右半軸25、 26，驅動車輪轉 動，整車進入行駛狀態(tài)。
從圖l、圖2、圖3并結合圖5所示，當整車需要由停車狀態(tài)改為爬坡模式 時，首先接通啟動開關8及停止擋開關P'，使電動機3正向轉動，并點亮停止 擋指示燈P;接著按下?lián)Q擋桿22并移動到爬坡?lián)跷籐位置，在按下?lián)Q擋桿22的 瞬間，換擋開關K'導通，點亮換擋指示燈K，同時熄滅停止擋指示燈P;當換 擋桿22移動到位時，ECU控制器1檢測到爬坡?lián)跷恍盘?，點亮爬坡?lián)踔甘緹鬖; 換擋桿22在移動的過程中通過撥叉24撥動變速同步接合套14，使變速同步接 合套14相對第二傳動軸19進行軸向移動，直至與第二軸一擋齒輪18接合；當 換擋桿22上的換擋信號消失(即放開換擋桿22，換擋桿22向上復位)后，ECU 控制器1熄滅換擋指示燈K，同時檢測制動信號、轉速信號、車速信號進行綜合 判斷，從而控制離合電機2動作，使自動離合器ll以合適的速度和適當?shù)臅r間 吸合，此時電動機3的動力通過自動離合器11帶動第一傳動軸13及第一軸 -
擋齒輪16、第一軸二擋齒輪15旋轉，第二軸一擋齒輪18及第二軸二擋齒輪17 在第一軸一擋齒輪16和第一軸二擋齒輪15的帶動下繞第二傳動軸19旋轉，與 第二軸一擋齒輪18接合的變速同步接合套14通過花鍵轂27將動力傳遞給第二 傳動軸19，使減速主動齒輪20通過減速從動齒輪21帶動輸出軸23旋轉，輸出 軸23再通過差速器12將動力傳遞給左、右半軸25、 26，驅動車輪轉動，整車 進入爬坡動作。
從圖l、圖2、圖3并結合圖6所示，當整車需要由行駛狀態(tài)改為爬坡模式 時，按下?lián)Q擋桿22并將換擋桿22從行駛擋位D位置移動到爬坡?lián)跷籐位置， 在按下?lián)Q擋桿22的瞬間，ECU控制器1控制離合電機2動作，使自動離合器ll 分離，同時將行駛擋指示燈D熄滅，且點亮換擋指示燈K;當換擋桿22移動到 位時，ECU控制器1檢測到爬坡?lián)跷恍盘?，點亮爬坡?lián)踔甘緹鬖;在換擋桿22 從行駛擋位D移動到爬坡?lián)跷籐的過程中，換擋桿22通過撥叉24撥動變速同 步接合套14，使變速同步接合套14相對第二傳動軸19進行軸向移動，從與第 二軸二擋齒輪17接合改為與第二軸一擋齒輪18接合；當換擋桿22上的換擋信 號消失(即放開換擋桿22，換擋桿22向上復位)后，ECU控制器1熄滅換擋指 示燈K，同時檢測制動信號、轉速信號、車速信號進行綜合判斷，從而控制離合 電機2動作，使自動離合器ll以合適的速度和適當?shù)臅r間吸合，整車進入爬坡 動作。
同理，從圖l、圖2、圖3并結合圖7所示，當整車需要由爬坡模式改為行 駛狀態(tài)時，按下?lián)Q擋桿22并將換擋桿22從爬坡?lián)跷籐位置移動到行駛擋位D 位置，在按下?lián)Q擋桿22的瞬間，ECU控制器1控制離合電機2動作，使自動離 合器11分離，同時將爬坡?lián)踔甘緹鬖熄滅，且點亮換擋指示燈K;當換擋桿22
移動到位時，ECU控制器1檢測到行駛擋位信號，點亮行駛擋指示燈D;在換擋
桿22從爬坡?lián)跷籐移動到行駛擋位D的過程中，換擋桿22通過撥叉24撥動變 速同步接合套14，使變速同步接合套14相對第二傳動軸19進行軸向移動，從 與第二軸一擋齒輪18接合改為與第二軸二擋齒輪17接合；當換擋桿22上的換 擋信號消失(即放開換擋桿22，換擋桿22向上復位)后，ECU控制器1熄滅換 擋指示燈K，同時檢測制動信號、轉速信號、車速信號進行綜合判斷，從而控制 離合電機2動作，使自動離合器ll以合適的速度和適當?shù)臅r間吸合，整車進入 行駛動作。
從圖l、圖2、圖3并結合圖8所示，當整車需要倒車時，首先變擋到停車 擋位，使停止擋指示燈P亮，變速同步接合套14處于不與第二軸一擋齒輪18 及第二軸二擋齒輪17接合的狀態(tài)；接著按下倒車按鈕，ECU控制器1檢測到倒 車信號，點亮倒車擋指示燈R，同時控制電動機3反向轉動；再按下?lián)Q擋桿22， ECU控制器1檢測到換擋信號，點亮換擋指示燈K，并同時熄滅停止擋指示燈P; 移動換擋桿22到爬坡?lián)跷籐位置，ECU控制器1檢測到爬坡?lián)跷恍盘枺c亮爬 坡?lián)踔甘緹鬖;換擋桿22在移動的過程中通過撥叉24撥動變速同步接合套14， 使變速同步接合套14相對第二傳動軸19進行軸向移動，直至與第二軸一擋齒 輪18接合；當放開換擋桿22，換擋桿22向上復位后，ECU控制器1熄滅換擋 指示燈K, ECU控制器1檢測制動信號、轉速信號、車速信號進行綜合判斷， 從而控制離合電機2動作，使自動離合器ll以合適的速度和適當?shù)臅r間吸合， 電動機3的反轉動力依次通過第一傳動軸13、第一軸一擋齒輪16、第二軸一擋 齒輪18、變速同步接合套14、花鍵轂27、第二傳動軸19、減速主動齒輪20、 減速從動齒輪21、輸出軸23、差速器12，驅動車輪轉動，從而實現(xiàn)倒車。完成
倒車后，當換擋桿22從爬坡?lián)跷籐移動到停車擋位P時，倒車信號中斷，倒車 擋指示燈R自動熄滅，整車停止；若換擋桿22從爬坡?lián)跷籐移動到行駛擋位D 時，倒車信號中斷，電動機3正向轉動，倒車擋指示燈R自動熄滅，整車進入 正常行駛狀態(tài)。
在正常行駛/倒車/爬坡過程中，若腳踩加速踏板，則ECU控制器1實時檢 測該加速踏板的位置信號，ECU控制器將根據(jù)加速踏板踩下的行程，控制電動機 3的轉速，并控制離合電機2的動作，使自動離合器ll處于半離合或全離合狀 態(tài)，從而實現(xiàn)變速。
權利要求
1、一種小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，包括電動機(3)、制動開關(4)、車速傳感器(5)、轉速傳感器(6)、啟動開關(8)、自動離合器(11)、差速器(12)、左半軸(25)和右半軸(26)，其中差速器(12)的兩個輸出端分別與左、右半軸(25、26)連接，其特征在于在所述電動機(3)與差速器(12)之間設置有變速機構并配備有變擋控制單元(7)，所述變速機構的輸入端通過自動離合器(11)與電動機(3)的輸出端連接，變速機構的輸出端與差速器(12)的輸入端連接；所述變擋控制單元(7)的輸出端與ECU控制器(1)的變擋信號輸入端連接，ECU控制器(1)的制動信號輸入端通過導線與制動開關(4)連接，ECU控制器(1)的啟動信號輸入端通過導線與啟動開關(8)連接，ECU控制器(1)的車速信號輸入端與車速傳感器(5)的輸出端連接，ECU控制器(1)的轉速信號輸入端與轉速傳感器(6)的輸出端連接，所述ECU控制器(1)的第一輸出端與離合電機(2)連接，該離合電機(2)控制自動離合器(11)的接合與分離，所述ECU控制器(1)的第二輸出端與電動機(3)連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，其特征 在于所述變速機構由第一傳動軸(13)、第一軸一擋齒輪(16)、第一軸二擋 齒輪(15)、第二傳動軸(19)、第二軸一擋齒輪(18)、第二軸二擋齒輪(17)、 變速同步接合套(14)、花鍵轂(27)、撥叉(24)、減速主動齒輪(20)、輸出 軸(23)和減速從動齒輪(21)構成，其中第一傳動軸(13)通過自動離合器(11)與電動機(3)的輸出端連接，在第一傳動軸(3)上固套第一軸一擋齒 輪(16)和第一軸二擋齒輪(15)，在所述第二傳動軸(19)上相應地空套有第 二軸一擋齒輪(18)和第二軸二擋齒輪(17)，所述第二軸一擋齒輪(18)與第 一軸一擋齒輪(16)常嚙合，第二軸二擋齒輪(17)與第一軸二擋齒輪(15) 常嚙合；在所述第二軸一擋齒輪(18)與第二軸二擋齒輪(17)之間設有變速 同步接合套(14)，該變速同步接合套(14)通過花鍵轂(27)與第二傳動軸(19) 連接，變速同步接合套(14)上連接撥叉(24)，所述變速同步接合套(14)在 撥叉(24)的作用下能相對第二傳動軸(19)進行軸向移動，有選擇地與第二 軸一擋齒輪(18)或第二軸二擋齒輪(17)接合；在所述第二傳動軸(19)上 還固套有減速主動齒輪(20)，該減速主動齒輪(20)與輸出軸(23)上的減速 從動齒輪(21)常嚙合，所述輸出軸(23)與差速器(12)的輸入端連接。
3、 根據(jù)權利要求2所述的小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，其特征 在于所述變擋控制單元(7)由換擋開關(K')、停止擋開關(P')、爬坡?lián)?開關(L')、行駛擋開關(D')和倒車擋開關(R')組成，這五個開關相互 并聯(lián)，其中換擋開關(K，)與ECU控制器(1)的換擋信號輸入腳連接，停止 擋開關(P')與ECU控制器(1)的停止信號輸入腳連接，爬坡?lián)蹰_關(L') 與ECU控制器(1)的爬坡信號輸入腳連接，行駛擋開關(D')與ECU控制器(1)的行駛信號輸入腳連接，倒車擋開關(R')與ECU控制器(1)的倒車信 號輸入腳連接。
4、 根據(jù)權利要求3所述的小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，其特征 在于在所述換擋開關(K，)上并聯(lián)有換擋指示燈(K)，停止擋開關(P，)上并聯(lián)有停止擋指示燈(p)，爬坡?lián)蹰_關a')上并聯(lián)有爬坡?lián)踔甘緹鬭)，行駛擋開關(D')上并聯(lián)有行駛擋指示燈(D)，倒車擋開關(R')上并聯(lián)有倒 車擋指示燈(R)，所述換擋指示燈(K)、停止擋指示燈(P)、爬坡?lián)踔甘緹?L)、 行駛擋指示燈(D)和倒車擋指示燈(R)均布置在駕駛室內的擋位顯示面板上， 并且倒車擋指示燈(R)與倒車擋開關(R')的按鈕集成在一起。
5、 根據(jù)權利要求3或4所述的小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，其 特征在于所述ECU控制器(1)上設有加速信號輸入接口，該加速信號輸入接 口與位置傳感器(9)連接，所述位置傳感器(9)安裝在駕駛室內的加速踏板 上。
6、 根據(jù)權利要求2或3所述的小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，其 特征在于所述自動離合器(11)為干式自動離合器，該自動離合器(11)的 主動元件連接在電動機(3)的輸出軸上，自動離合器(11)的從動元件連接在 第一傳動軸(13)上。
7、 根據(jù)權利要求2或3所述的小型純電動汽車動力總成，其特征在于所 述第二軸一擋齒輪(18)和第二軸二擋齒輪(17)通過軸承或軸套套裝在第二 傳動軸(19)上。
8、 根據(jù)權利要求4所述的小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，其特征 在于該動力總成機電耦合系統(tǒng)的電控部分均由磷酸鐵鋰電池供電。
全文摘要
一種小型純電動汽車動力總成機電耦合系統(tǒng)，變速機構的輸入端通過自動離合器與電動機的輸出端連接，變速機構的輸出端與差速器的輸入端連接；所述變擋控制單元的輸出端與ECU控制器的變擋信號輸入端連接，ECU控制器的制動信號輸入端與制動開關連接，ECU控制器的啟動信號輸入端與啟動開關連接，ECU控制器的車速信號輸入端與車速傳感器的輸出端連接，ECU控制器的轉速信號輸入端與轉速傳感器的輸出端連接，所述ECU控制器的第一輸出端與離合電機連接，ECU控制器的第二輸出端與電動機連接。本發(fā)明采用電動機與自動離合器及變速機構的自適應控制，使得整個動力總成的結構簡單緊湊、重量輕、制造成本低，并且控制方便、操作舒適。
文檔編號B60K1/00GK101362426SQ20081007035
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者許南紹 申請人:力帆實業(yè)(集團)股份有限公司