CN106515407A - 一种双电机驱动调速的电动车驱动桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，两个车轮之间依次同轴连接有主旋变、主电机、行星轮系、差速器、调速旋变，差速器外同轴套接有调速电机，主电机与其中一个车轮通过左桥壳连接，调速电机的两端分别与行星轮系和调速旋变连接，调速旋变与另一个车轮通过右桥壳连接；其中，行星轮系包括中心轮、四个行星轮、内齿圈和行星架；行星架将四个行星轮均布在中心轮的外侧和内齿圈的内侧，行星架与主电机连接，中心轮与差速器连接，内齿圈与调速电机连接。本发明电动车驱动桥，实现两个电机的分时工作或者按照不同组合形式的扭矩输出，采用最优的控制策略，以最小的能耗适应多种复杂工况的行驶工况，大幅提高电动汽车的能量利用率。

Description

一种双电机驱动调速的电动车驱动桥

技术领域

本发明属于汽车工程技术领域，具体涉及一种双电机驱动调速的电动车驱动桥。

背景技术

大力发展油电混合、油气混合、纯电动汽车等，尤其是大型纯电动公交、观光电动车辆，对于大幅改善城市交通拥堵、减少汽车排放、改善环境卫生、降低噪音等方面都具有非常突出的优势，已经成为我国新能源汽车发展的战略重要目标之一。

与内燃发动机汽车相比，电动汽车长期受限于续驶里程短、充电缓慢等缺陷的困扰，但是它所具有的零排放、电能来源广泛、驱动功率高、加速性能好等突出优势，尤其是随着全球石油资源供给的日趋紧张和温室效应日益严重，电动汽车迎来了快速发展期。

目前关于电动汽车的研究主要集中在新电池材料、新电池类型、新的电池充放电控制技术、电机技术和电机的控制技术、能量管理与控制、电动汽车底盘等多方面。实现电动汽车驱动电机、驱动控制与电动汽车底盘技术的完美结合，也成为现代电动汽车发展的重要目标。

在电动汽车底盘中需要解决的主要问题是动力的供给、传递、变速、差速和换向等，在目前处于研究和成熟应用的几种电动汽车驱动方式包括：一是轮毂电机驱动方式，在广泛使用的两轮电动摩托车的轮毂电机方式，在动力供给和传递方面实现了真正的“零传动”，对于传动控制和整车的动力布置具有非常明显的优势，在两轮驱动甚至是多轮驱动的电动汽车中借鉴此轮毂电机技术已经成为现代电动汽车的一个重要研究方向，同时又会产生在不同驱动车轮之间的同步或者差速等问题的困扰。

二是采用单电机驱动，经主减速器变速、换向，再经差速器、半轴等传动至不同驱动车轮的电动汽车驱动方式，这也是目前微型、小型电动汽车的常用解决方案，实现起来比较方便。但是也存在驱动电机的功率大、能耗高、整车的续驶里程短等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，以最小的能耗适应多种复杂工况的行驶工况，大幅提高电动汽车的能量利用率。

本发明所采用的技术方案是，一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，两个车轮之间依次同轴连接有主旋变、主电机、行星轮系、差速器、调速旋变，差速器外同轴套接有调速电机，主电机与其中一个车轮通过左桥壳连接，调速电机的两端分别与行星轮系和调速旋变连接，调速旋变与另一个车轮通过右桥壳连接；其中，行星轮系包括中心轮、四个行星轮、内齿圈和行星架；行星架将四个行星轮均布在中心轮的外侧和内齿圈的内侧，行星架与主电机连接，中心轮与差速器连接，内齿圈与调速电机连接。

本发明的特点还在于：

主电机包括主电机轴，主电机转子通过键周向固定在主电机轴上，主电机轴通过轴承分别连接有主电机左盖和主电机右盖，主电机左盖和主电机右盖通过螺栓连接在主电机壳的两端，主电机定子通过键固定在主电机壳的内孔中，主电机轴的一端布置行星架，主电机轴与行星架固定连接，主电机轴的另一端与主旋变连接。

差速器包括差速器壳，差速器壳分为左右两部分，差速器壳的左部分与中心轮连接，差速器壳的右部分通过轴承与右桥壳连接，左右两部分的差速器壳之间封装有十字轴，十字轴的四个分叉上各装有一个锥齿轮，两个半轴齿轮左右相对安装在四个锥齿轮的两端，其中一个半轴齿轮通过穿过主电机轴的左半轴与其中一个车轮连接，另一个半轴齿轮通过右半轴与另一个车轮连接。

调速电机包括调速电机转子和调速电机定子，调速电机转子的左端与内齿圈连接，调速电机定子、调速电机转子的右端与调速旋变连接。

调速旋变包括调速旋变转子和调速旋变定子，调速旋变转子与调速电机转子连接，调速旋变定子、调速电机定子均与右桥壳连接。

主旋变包括主旋变转子和主旋变定子，主旋变转子和主电机转子同轴与主电机轴连接，主旋变定子与主电机左盖连接。

本发明的有益效果是：本发明一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，通过电机伺服驱动控制器的不同控制策略实现主电机和调速电机的联合运转或者分时运转，通过行星轮系将主电机、调速电机和差速器连接在一起，实现两个设计功率较小的电机进行分时功率输出或组合功率输出，以适应不同的行驶工况，可以最大限度的降低能耗、减少发热损耗；通过两个电机的调速、换向、制动实现电动汽车的加速、倒车、前进和制动等功能；本发明充分利用行星轮系实现了主电机、调速电机和差速器传递和减速变速功能，将两个电机和差速器的直连直驱，去除了联轴器、传动轴等连接元件，减少了壳体的数量、体积，减少了轴承、螺栓和密封件的数量，降低了动力传递的功率损耗，简化了传动结构。

附图说明

图1是本发明一种双电机驱动调速的电动车驱动桥的结构示意图；

图2是本发明一种双电机驱动调速的工作原理图。

图中，1.主电机，1-1.主电机定子，1-2.主电机转子，1-3.主电机壳，1-4.主电机左盖，1-5.主电机右盖，1-6.主电机轴，

2.行星轮系，2-1.中心轮，2-2.行星架，2-3.行星轮，2-4.内齿圈，

3.差速器，3-1.十字轴，3-2.锥齿轮，3-3.差速器壳，3-4.半轴齿轮，

4.主旋变，4-1.主旋变转子，4-2.主旋变定子，

5.调速电机，5-1.调速电机转子，5-2.调速电机定子，

6.调速旋变，6-1.调速旋变定子，6-2.调速旋变转子，

7.左桥壳，8.左半轴，9.车轮，10.右桥壳，11.右半轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，结构如图1、2所示，两个车轮9之间依次同轴连接有主旋变4、主电机1、行星轮系2、差速器3、调速旋变6，差速器3外同轴套接有调速电机5，主电机1与其中一个车轮9通过左桥壳7连接，调速电机5的两端分别与行星轮系2和调速旋变6连接，调速旋变6与另一个车轮9通过右桥壳10连接。

主电机1和调速电机5同轴并列布置，且均采用内转子式电机；主旋变4和调速电机5布置在主电机1的两侧，调速旋变6布置在调速电机5的右侧，差速器3内嵌在调速电机5的内部。

其中，行星轮系2包括中心轮2-1、四个行星轮2-3、内齿圈2-4和行星架2-2；行星架2-2将四个行星轮2-3均布在中心轮2-1的外侧和内齿圈2-4的内侧，行星架2-2与主电机1连接，中心轮2-1与差速器3连接，内齿圈2-4与调速电机5连接。

主电机1包括主电机轴1-6，主电机转子1-2通过键周向固定在主电机轴1-6上，主电机轴1-6通过轴承分别连接有主电机左盖1-4和主电机右盖1-5，主电机左盖1-4和主电机右盖1-5通过螺栓连接在主电机壳1-3的两端，主电机定子1-1通过键固定在主电机壳1-3的内孔中，主电机轴1-6的一端布置行星架2-2，主电机轴1-6与行星架2-2固定连接，主电机轴1-6的另一端与主旋变4连接。

差速器3包括差速器壳3-3，差速器壳3-3分为左右两部分，差速器壳3-3的左部分与中心轮2-1连接，差速器壳3-3的右部分通过轴承与右桥壳10连接，左右两部分的差速器壳3-3之间封装有十字轴3-1，十字轴3-1的四个分叉上各装有一个锥齿轮3-2，两个半轴齿轮3-4左右相对安装在四个锥齿轮3-2的两端，其中一个半轴齿轮3-4通过穿过主电机轴1-6的左半轴8与其中一个车轮9连接，另一个半轴齿轮3-4通过右半轴11与另一个车轮9连接，即两个车轮9分别经过左半轴8和右半轴11与差速器3的两个半轴齿轮3-4相连。

调速电机5包括调速电机转子5-1和调速电机定子5-2，调速电机转子5-1的左端与内齿圈2-4连接，调速电机定子5-2、调速电机转子5-1的右端与调速旋变6连接。

调速旋变6包括调速旋变转子6-2和调速旋变定子6-1，调速旋变转子6-2与调速电机转子5-1连接，调速旋变定子6-1、调速电机定子5-2均与右桥壳10连接。

主旋变4包括主旋变转子4-1和主旋变定子4-2，主旋变转子4-1和主电机转子1-2同轴与主电机轴1-6连接，主旋变定子4-2与主电机左盖1-4连接。

主电机定子1-1、主旋变定子4-1、调速电机定子5-2、调速旋变定子6-2通过左桥壳7和右桥壳10与车架相连，相对车架固定。

本发明一种双电机驱动调速的电动车驱动桥中，

主旋变4和主电机1组成伺服主电机***，通过伺服驱动控制器实现调速和换向；调速旋变6和调速电机5组成伺服调速电机***，同样通过伺服驱动控制器实现调速和换向。

主电机1的功率较大，按照电动汽车正常使用时的功率需求设计；调速电机5的功率较小，主电机1和调速电机5的功率之和按照电动汽车在爬坡、加速、拖车等工况使用功率设计。

本发明一种双电机驱动调速的电动车驱动桥的工作原理是：利用行星轮系2将功率不同的主电机1和调速电机5联合起来作为驱动电机；主电机1的动力直接输出至行星轮系2中的行星架2-2，调速电机5的动力输出至行星轮系2的内齿圈2-4，行星轮系2中的中心轮2-1直接与差速器3相连；主电机1的功率较大，用于满足正常行驶过程中的功率需求；调速电机5功率较小，作为整车的功率储备，与主电机1同时工作时可以适应整车加速、爬坡、拖车等复杂工况。

其中主旋变4与主电机1形成的伺服电机***，与调速旋变6和调速电机5形成的伺服调速电机***，都可以通过驱动控制器实现主电机1和调速电机5的启停、调速和正反转，而主电机1和调速电机5的协同工作设置专用的控制***和控制策略来实现。

本发明一种双电机驱动调速的电动车驱动桥的工作过程是：

主电机转子1-2通过主电机轴1-6与行星轮系2的行星架2-2直接相连，主电机1直接通过行星架2-2输出动力；调速电机5的调速电机转子5-1与行星轮系2的内齿圈2-4直接相连，调速电机5直接通过内齿圈2-4输出动力；差速器壳3-3直接与行星轮系2的中心轮2-1连接，中心轮2-1将动力输入至差速器3；差速器3通过两个半轴齿轮3-4将动力传输至左半轴8和右半轴11，驱动车轮9转动。

当电动汽车启动时，主电机1加电不转动，则行星轮系2的行星架2-2固定不动，调速电机5加电启动，调速电机转子5-1带动内齿圈2-4转动，动力经内齿圈2-4、行星轮2-3、中心轮2-1、差速器壳3-3输入至差速器3，差速器3通过两个半轴齿轮3-4将动力传输至左半轴8和右半轴11，驱动车轮9转动，电动汽车启动，启动之后的电动汽车在正常行驶之前一直由调速电机5进行驱动。

当电动汽车正常行驶时，调速电机5加电不转动，则行星轮系2的内齿圈2-4固定不动；主电机1加电运行，主电机转子1-2通过主电机轴1-6带动行星架2-2转动，动力经过行星架2-2、行星轮2-3、中心轮2-1、差速器壳3-3将动力输入至差速器3，差速器3通过两个半轴齿轮3-4将动力传输至左半轴8和右半轴11，从而驱动车轮9转动。

当电动汽车加速或者爬坡时，主电机1和调速电机5同时加电运转，且主电机1和调速电机5的转动方向相同；主电机1的动力从行星轮系2的行星架2-2输入，调速电机5的动力从行星轮系2的内齿圈2-4输入，两路动力叠加后经中心轮2-1、差速器壳3-3将动力输入至差速器3，差速器3通过两个半轴齿轮3-4将动力传输至左半轴8和右半轴11，从而驱动车轮9转动。

当电动汽车制动或者短时停车时，采用调速电机5加电运转，且主电机1断电被拖动空转，此时调速电机5的输出动力经行星轮系2的内齿圈2-4、行星轮2-3、行星架2-2带动主电机1空转，差速器3无法获得动力而驱动汽车运行；电动汽车若要再次起步运行，只需给主电机1供电制动，此时行星轮系2的行星架2-2固定，则又开始了电动汽车的启动过程。

本发明一种双电机驱动调速的电动车驱动桥的突出特点：

一、主电机1和调速电机5的功率之和与单台电机驱动电动汽车中的电机功率相近，但是两台电机可以实现分时工作，因此在节能方面具有明显的优势。

二、两台电机不同动力输出组合对于适应不同的行驶工况提供了可能性，大幅提高了汽车动力性能；同时可以大幅减少电机频繁启停，延长电机的使用寿命。

三、对于主电机1和调速电机5中至少保留一台伺服电机时也能具有相近的调速和节能效果。

Claims (6)

1.一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，其特征在于，两个车轮(9)之间依次同轴连接有主旋变(4)、主电机(1)、行星轮系(2)、差速器(3)、调速旋变(6)，差速器(3)外同轴套接有调速电机(5)，主电机(1)与其中一个车轮(9)通过左桥壳(7)连接，调速电机(5)的两端分别与行星轮系(2)和调速旋变(6)连接，调速旋变(6)与另一个车轮(9)通过右桥壳(10)连接；

其中，行星轮系(2)包括中心轮(2-1)、四个行星轮(2-3)、内齿圈(2-4)和行星架(2-2)；行星架(2-2)将四个行星轮(2-3)均布在中心轮(2-1)的外侧和内齿圈(2-4)的内侧，行星架(2-2)与主电机(1)连接，中心轮(2-1)与差速器(3)连接，内齿圈(2-4)与调速电机(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，其特征在于，所述主电机(1)包括主电机轴(1-6)，主电机转子(1-2)通过键周向固定在主电机轴(1-6)上，主电机轴(1-6)通过轴承分别连接有主电机左盖(1-4)和主电机右盖(1-5)，主电机左盖(1-4)和主电机右盖(1-5)通过螺栓连接在主电机壳(1-3)的两端，主电机定子(1-1)通过键固定在主电机壳(1-3)的内孔中，主电机轴(1-6)的一端布置所述行星架(2-2)，主电机轴(1-6)与所述行星架(2-2)固定连接，主电机轴(1-6)的另一端与所述主旋变(4)连接。

3.根据权利要求2所述的一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，其特征在于，所述差速器(3)包括差速器壳(3-3)，差速器壳(3-3)分为左右两部分，差速器壳(3-3)的左部分与所述中心轮(2-1)连接，差速器壳(3-3)的右部分通过轴承与所述右桥壳(10)连接，左右两部分的差速器壳(3-3)之间封装有十字轴(3-1)，十字轴(3-1)的四个分叉上各装有一个锥齿轮(3-2)，两个半轴齿轮(3-4)左右相对安装在四个锥齿轮(3-2)的两端，其中一个半轴齿轮(3-4)通过穿过所述主电机轴(1-6)的左半轴(8)与其中一个车轮(9)连接，另一个半轴齿轮(3-4)通过右半轴(11)与另一个车轮(9)连接。

4.根据权利要求1所述的一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，其特征在于，所述调速电机(5)包括调速电机转子(5-1)和调速电机定子(5-2)，调速电机转子(5-1)的左端与所述内齿圈(2-4)连接，调速电机定子(5-2)、调速电机转子(5-1)的右端与所述调速旋变(6)连接。

5.根据权利要求4所述的一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，其特征在于，所述调速旋变(6)包括调速旋变转子(6-2)和调速旋变定子(6-1)，调速旋变转子(6-2)与所述调速电机转子(5-1)连接，调速旋变定子(6-1)、调速电机定子(5-2)均与所述右桥壳(10)连接。

6.根据权利要求2所述的一种双电机驱动调速的电动车驱动桥，其特征在于，所述主旋变(4)包括主旋变转子(4-1)和主旋变定子(4-2)，主旋变转子(4-1)和所述主电机转子(1-2)同轴与所述主电机轴(1-6)连接，主旋变定子(4-2)与所述主电机左盖(1-4)连接。