CN102133854A

CN102133854A - 一种双电机转速与转矩耦合驱动总成

Info

Publication number: CN102133854A
Application number: CN2010101006539A
Authority: CN
Inventors: 李军求; 王志福; 武小花; 董玉刚
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2011-07-27

Abstract

本发明提供一种采用双电机转速与转矩耦合驱动方式的双动力耦合驱动总成，其可以实现传动***大范围无动力中断变扭和无级变速。本发明采用定轴齿轮和行星齿轮作为辅助电机和主驱动电机的转速与转矩耦合装置。辅助电机5和主驱动电机9布置在动力耦合装置的同侧，轴平行布置，主驱动电机9和辅助电机5输出的动力经耦合装置耦合后输入动力给驱动轮18，驱动车辆行驶。

Description

一种双电机转速与转矩耦合驱动总成

技术领域

本发明属于动力总成部件技术领域，具体涉及一种双电机动力耦合驱动总成。

背景技术

与传统的机械传动相比，电传动具有很多优点，如无级变速，布置灵活，提高加速性能、制动性能、转向性能、爬坡性能等。由于现有电机与电子技术的限制，传统的电传动***通常在电动机与驱动轮之间使用变速器以满足车辆行驶中大扭矩和大转速的需求，在变速箱内功率损失大，且存在动力中断，控制模式单一等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于电传动***的双电机转速与转矩耦合驱动总成，提高整个***的输出功率，降低***成本。双电机转速与转矩耦合驱动是指车辆由一个主驱动电机和一个辅助电机共同驱动，该结构继承了电驱动的优点，同时具有控制灵活，多个电机单独过载和组合过载，多个电机协调工作也可独立工作的特点。为解决传动***大范围无动力中断变扭、无级变速、无级转向以及高可靠性等方面提供一种新的技术途径。

本发明的目的是这样实现的：

主驱动电机9和辅助电机5布置在动力耦合装置的同侧，轴平行布置，主驱动电机9和辅助电机5输出的动力经定轴齿轮或行星齿轮耦合后输入动力给驱动轮18。

附图说明

附图是该双电机动力耦合驱动装置组成结构图。

图中：1.锁止器、2.齿轮、3.离合器、4.齿轮、5.辅助电机、6.辅助电机控制器、7.储能装置、8.主驱动电机控制器、9.主驱动电机、10.离合器、11.齿轮、12.锁止器、13.太阳轮、14.齿圈外齿、15.齿圈内齿、16.行星轮、17.行星架、18.驱动轮

具体实施方式

现结合附图进一步说明。

本发明由锁止器1、齿轮2、离合器3、齿轮4、辅助电机5、辅助电机控制器6、储能装置7、主驱动电机控制器8、主驱动电机9、离合器10、齿轮11、锁止器12、太阳轮13、齿圈外齿14、齿圈内齿15、行星轮16、行星架17、驱动轮18组成。主驱动电机9和辅助电机5布置在动力耦合装置的同侧，轴平行布置，主驱动电机9和辅助电机5输出的动力经定轴齿轮或行星齿轮耦合后输入动力给驱动轮18。

主驱动电机控制器8控制主驱动电机9的工作状态和动力输出，主驱动电机9动力输出的通断通过控制锁止器12实现，辅助电机控制器6控制辅助电机5的工作状态和动力输出，辅助电机5动力输出的通、断具体通过控制离合器3、离合器10、锁止器1实现。

通过控制锁止器1、离合器3、离合器10，可以得到双电机动力耦合驱动的多种工作模式。组合状态如表1所示，其中√表示离合器、锁止器处于接合状态，X表示离合器处于分离状态，“M”表示电动机采用电动控制，“G”表示电动机采用发电控制，“C”表示电动机关闭，“N”表示电机自由旋转。

表1工作模式

其工作原理如下：

主驱动电机驱动模式：锁止器1锁止，离合器3脱开，离合器10脱开，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8按照驾驶员指令控制主驱动电机9工作在电动模式下，主驱动电机9动力由行星轮系的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶，同时，辅助电机5停机。

辅助电机驱动模式：锁止器1脱开，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12锁止，储能装置7输出能量，辅助电机控制器6控制辅助电机5工作于电动模式，辅助电机5动力由离合器3、齿轮2、齿圈外齿14、齿圈内齿15、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶同时，主驱动电机9停机，太阳轮13抱死。

主驱动电机和辅助电机转矩耦合驱动模式：锁止器1锁止，离合器3脱开，离合器10接合，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6按照驾驶员指令控制主驱动电机9和辅助电机5工作在电动模式下，辅助电机5输出动力通过齿轮4、齿轮11、离合器10，与主驱动电机9输出动力进行转矩耦合，由行星传动的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶。

主驱动电机和辅助电机转速耦合驱动模式：锁止器1脱开，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6控制主驱动电机9和辅助电机5工作在电动模式下，辅助电机5输出动力通过离合器3、齿轮2、齿圈外齿14、齿圈内齿15，同时主驱动电机9的动力由太阳轮13输入，通过行星轮系实现主驱动电机9、辅助电机5转速耦合，行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶。

再生制动主驱动电机能量回收模式：辅助电机5停机，锁止器1锁止，离合器3脱开，离合器10脱开，锁止器12脱开，主驱动电机控制器8控制主驱动电机9工作于发电模式，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13拖动主驱动电机9旋转，主驱动电机控制器8按照整车再生制动控制逻辑控制主驱动电机9的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

再生制动辅助电机能量回收模式：主驱动电机9停机，锁止器1脱开，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12锁止，辅助电机控制器6控制辅助电机5工作于发电模式，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、齿圈内齿15、齿圈外齿14、齿轮2、离合器3拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车再生制动控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

再生制动主驱动电机和辅助电机转矩能量回收模式：锁止器1脱开，离合器3脱开，离合器10接合，锁止器12脱开，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6控制主驱动电机9和辅助电机5工作在发电模式下，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13拖动主驱动电机9旋转，主驱动电机控制器8按照整车再生制动控制逻辑控制主驱动电机9的发电量，并输出直流电为储能装置7充电，同时车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13、离合器10、齿轮11、齿轮4拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车再生制动控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

再生制动主驱动电机和辅助电机转速能量回收模式：锁止器1锁止，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12脱开，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6控制主驱动电机9和辅助电机5工作在发电模式下，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13拖动主驱动电机9旋转，主驱动电机控制器8按照整车再生制动控制逻辑控制主驱动电机9的发电量，并输出直流电为储能装置7充电，同时车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、齿圈内齿15、齿圈外齿14、齿轮2、离合器3拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车再生制动控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

主驱动电机驱动和辅助电机发电模式一：锁止器1脱开，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8按照驾驶员指令控制主驱动电机9工作在电动模式下，主驱动电机9的一部分动力由行星轮系的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶，同时，主驱动电机9的另一部分动力经太阳轮13、行星轮16、齿圈内齿15、齿圈外齿14、齿轮2、离合器3拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电或者为其它用电设备供电。

主驱动电机驱动和辅助电机发电模式二：锁止器1锁止，离合器3脱开，离合器10接合，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8按照驾驶员指令控制主驱动电机9工作在电动模式下，主驱动电机9的一部分动力由行星轮系的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶，同时，主驱动电机9的另一部分动力经离合器10、齿轮11、齿轮4拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电或者为其它用电设备供电。

从以上工作原理可以看出，该双电机动力耦合驱动装置可实现主辅助电机单独驱动、联合驱动，再生制动主辅电机单独能量回收、联合能量回收，以及主驱动电机驱动辅助电机发电等多种工作模式，能够实现传动***大范围无动力中断变扭、无级变速、无级转向，且能为多种用电设备提供不同电压等级的电压。

Claims

1.双电机转速与转矩耦合驱动总成，由锁止器1、齿轮2、离合器3、齿轮4、辅助电机5、辅助电机控制器6、储能装置7、主驱动电机控制器8、主驱动电机9、离合器10、齿轮11、锁止器12、太阳轮13、齿圈外齿14、齿圈内齿15、行星轮16、行星架17、驱动轮18组成。辅助电机5和主驱动电机9布置在动力耦合装置的同侧，轴平行布置，主驱动电机9和辅助电机5输出的动力经耦合装置耦合后输入动力给驱动轮18，驱动车辆行驶。

2.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：主驱动电机单独工作模式分为主驱动电机驱动工作模式和主驱动电机发电工作模式。在主驱动电机单独工作模式下，锁止器1锁止，离合器3脱开，离合器10脱开，锁止器12脱开，辅助电机5停机。

主驱动电机驱动模式。储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8按照驾驶员指令控制主驱动电机9工作在电动模式下，主驱动电机9动力由行星轮系的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶。

再生制动主驱动电机发电工作模式。主驱动电机控制器8控制主驱动电机9工作于发电模式，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13拖动主驱动电机9旋转，主驱动电机控制器8按照整车再生制动控制逻辑控制主驱动电机9的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

3.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：辅助电机单独工作模式分为辅助电机驱动工作模式和辅助电机发电工作模式。在辅助电机单独工作模式下，锁止器1脱开，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12锁止，主驱动电机9停机，太阳轮13抱死。

辅助电机驱动模式。储能装置7输出能量，辅助电机控制器6控制辅助电机5工作于电动模式，辅助电机5动力由离合器3、齿轮2、齿圈外齿14、齿圈内齿15、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶同时。

再生制动辅助电机发电工作模式。辅助电机控制器6控制辅助电机5工作于发电模式，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、齿圈内齿15、齿圈外齿14、齿轮2、离合器3拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车再生制动控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

4.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：在主驱动电机和辅助电机转矩耦合驱动模式下，锁止器1锁止，离合器3脱开，离合器10接合，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6按照驾驶员指令控制主驱动电机9和辅助电机5工作在电动模式下，辅助电机5输出动力通过齿轮4、齿轮11、离合器10，与主驱动电机9输出动力进行转矩耦合，由行星传动的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶。

5.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：在主驱动电机和辅助电机转速耦合驱动模式下，锁止器1脱开，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6控制主驱动电机9和辅助电机5工作在电动模式下，辅助电机5输出动力通过离合器3、齿轮2、齿圈外齿14、齿圈内齿15，同时主驱动电机9的动力由太阳轮13输入，通过行星轮系实现主驱动电机9、辅助电机5转速耦合，行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶。

6.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：在再生制动主驱动电机和辅助电机转矩能量回收模式下，锁止器1脱开，离合器3脱开，离合器10接合，锁止器12脱开，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6控制主驱动电机9和辅助电机5工作在发电模式下，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13拖动主驱动电机9旋转，主驱动电机控制器8按照整车再生制动控制逻辑控制主驱动电机9的发电量，并输出直流电为储能装置7充电，同时车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13、离合器10、齿轮11、齿轮4拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车再生制动控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

7.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：在再生制动主驱动电机和辅助电机转速能量回收模式下，锁止器1锁止，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12脱开，主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6控制主驱动电机9和辅助电机5工作在发电模式下，车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、太阳轮13拖动主驱动电机9旋转，主驱动电机控制器8按照整车再生制动控制逻辑控制主驱动电机9的发电量，并输出直流电为储能装置7充电，同时车辆惯性转矩经驱动轮18、行星架17、齿圈内齿15、齿圈外齿14、齿轮2、离合器3拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车再生制动控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电。

8.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：在主驱动电机驱动和辅助电机发电模式一下，锁止器1脱开，离合器3接合，离合器10脱开，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8按照驾驶员指令控制主驱动电机9工作在电动模式下，主驱动电机9的一部分动力由行星轮系的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶，同时，主驱动电机9的另一部分动力经太阳轮13、行星轮16、齿圈内齿15、齿圈外齿14、齿轮2、离合器3拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电或者为其它用电设备供电。

9.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：在主驱动电机驱动和辅助电机发电模式二下，锁止器1锁止，离合器3脱开，离合器10接合，锁止器12脱开，储能装置7输出能量，主驱动电机控制器8按照驾驶员指令控制主驱动电机9工作在电动模式下，主驱动电机9的一部分动力由行星轮系的太阳轮13输入、行星架17输出后驱动驱动轮18，驱动车辆行驶，同时，主驱动电机9的另一部分动力经离合器10、齿轮11、齿轮4拖动辅助电机5旋转，辅助电机控制器6按照整车控制逻辑控制辅助电机5的发电量，并输出直流电为储能装置7充电或者为其它用电设备供电。

10.根据权利要求1所描述的双电机转速与转矩耦合驱动总成，其特征是：主驱动电机控制器8和辅助电机控制器6共用一套储能装置1，辅助电机5的动力经定轴齿轮或行星齿轮实现与主驱动电机9的转矩耦合或转速耦合。