CN109466298A - 紧凑型双电机驱动***及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧凑型双电机驱动***，双电机驱动***包括第一动力模块、第二动力模块和单向离合器；第一动力模块包括第一驱动电机、第一输入轴和行星轮系；第二动力模块包括第二驱动电机、第二输入轴、主减速输入齿轮和主减速输出齿轮；双电机驱动***还包括差速器；包括一种应用在双电机驱动***的驱动方法。本发明能够兼顾车辆动力性、最高车速等要求，同时布置空间更小，空间利用率较高，车身重量更轻，动力***传递效率更高，市场应用前景广阔。

Description

紧凑型双电机驱动***及驱动方法
技术领域
本发明涉及电机驱动***设计领域，具体涉及一种紧凑型双电机驱动***及驱动方法。
背景技术
现有纯电动车辆基本使用单电机电驱动***，少部分采用的是双电机驱动***，但是现有的双电机驱动***功能及结构也相对比较简单，双电机驱动***基本采用单档减速箱。
由于双电机驱动***采用的是单档减速箱，齿轮速比固定。如果需要提高动力性，则需要增加速比；如果需要提高最高车速，则需要减小速比。故单档减速箱难以做到兼顾动力性、效率、最高车速等要求。同时两档变速箱成本较高，结构复杂，布置空间较大，占据空间。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种紧凑型双电机驱动***及驱动方法，使用该双电机驱动***和驱动方法后，能够兼顾车辆动力性、最高车速等要求，同时布置空间更小，空间利用率较高，车身重量更轻，动力***传递效率更高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种紧凑型双电机驱动***，包括驱动壳体，所述双电机驱动***包括第一动力模块、第二动力模块和单向离合器；
所述第一动力模块包括第一驱动电机、第一输入轴和行星轮系，所述第一驱动电机与所述第一输入轴花键连接，所述行星轮系包括齿圈、行星轮、太阳轮和行星架，所述齿圈与所述驱动壳体固定连接，所述太阳轮设置于所述第一输入轴上；
所述第二动力模块包括第二驱动电机、第二输入轴、主减速输入齿轮和主减速输出齿轮，所述第二驱动电机与所述第二输入轴花键连接，所述主减速输入齿轮设置于所述第二输入轴上，所述主减速输出齿轮与所述主减速输入齿轮啮合；
所述单向离合器设有外圈和内圈，所述单向离合器的外圈与所述行星架花键连接，所述单向离合器的内圈与所述第二输入轴花键连接。
本发明为了解决其技术问题，所采用的进一步技术方案是：
进一步地说，所述双电机驱动***还包括差速器，所述主减速输出齿轮与所述差速器通过螺栓固定连接。
进一步地说，在所述行星轮系中，所述太阳轮为输入齿轮，所述行星架为输出齿轮，所述太阳轮与所述行星架的减速比为a：1。
进一步地说，所述主减速输入齿轮与所述主减速输出齿轮的减速比为b:1。
本发明还提供了一种双电机驱动方法，包括以下步骤：
S1、车辆起步阶段，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机同时输出扭矩，所述第一驱动电机通过所述行星轮系将扭矩传递到所述单向离合器，进而将所述扭矩传递到所述第二输入轴；
S2、车辆最大动力性阶段，所述第一驱动电机的扭矩与所述第二驱动电机的扭矩通过所述第二输入轴进行叠加并共同通过所述主减速输入齿轮传递到所述差速器，进而驱动车辆车轮最大动力性滚动；
S3、车辆高速阶段，车辆的实际转速大于所述第一驱动电机的限定转速，所述第一驱动电机不输出扭矩，所述单向离合器断开，所述第二驱动电机输出扭矩；
S4、车辆降速阶段，所述第二驱动电机进行高转速提速，直至所述第二驱动电机的转速达到所述第一驱动电机的a倍时，所述单向离合器平顺结合，此时重复步骤S1进行运作。
本发明为了解决其技术问题，所采用的进一步技术方案是：
进一步地说，在步骤S2中，所述第一驱动电机的扭矩为N1,所述第二驱动电机的扭矩为N2，此时车辆获取的最大扭矩为N3；
采用下述公式C计算车辆获取的最大扭矩N3，
N3＝N1*a*b+N2*b公式C
式中，
N3——车辆获取的最大扭矩，单位为牛米；
N1——第一驱动电机的扭矩，单位为牛米；
a——行星轮系的减速比；
b——主减速输入齿轮与主减速输出齿轮的减速比；
N2——第二驱动电机的扭矩，单位为牛米。
进一步地说，在步骤S3中，所述单向离合器断开时，所述第一驱动电机的转速和扭矩皆为0，所述第二驱动电机输出扭矩。
本发明的有益效果是：
一、本发明具有行星轮系和单向离合器，通过巧妙的构型构造成紧凑布置的双电机驱动***，能够大大提高车身空间利用率，车身重量更加轻盈，车辆高速行驶时，单向离合器自然打开，无需额外的控制***，结构简单，易于加工制造，节约开发成本；
二、本发明的第一驱动电机和第二驱动电机能够通过各自轮系的减速比并且根据车辆不同的运行状态进行扭矩的变换输出，车辆扭矩传递灵活高效，提高车辆行驶效率；
三、本发明能够兼顾车辆动力性、最高车速等要求，第一驱动电机的扭矩与第二驱动电机的扭矩通过第二输入轴进行叠加并共同通过主减速输入齿轮传递到所述差速器，车辆最大扭矩能够达到N1*a*b+N2*b，进而驱动车辆车轮最大动力性滚动，这种扭矩叠加方式能够大大提升车辆动力性和最高车速，动力强劲。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明所述一种紧凑型双电机驱动***的结构示意图；
图2是本发明所述一种双电机驱动方法的流程图；
图3是本发明所述一种紧凑型双电机驱动***的扭矩传递示意图之一；
图4是本发明所述一种紧凑型双电机驱动***的扭矩传递示意图之二；
附图中各部分标记如下：
驱动壳体1、第一驱动电机2、第一输入轴21、行星轮系3、齿圈31、行星轮32、太阳轮33、行星架34、第二驱动电机4、第二输入轴41、主减速输入齿轮5、主减速输出齿轮6、单向离合器7和差速器8。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例1
一种紧凑型双电机驱动***，如图1所示，包括驱动壳体1，所述双电机驱动***包括第一动力模块、第二动力模块和单向离合器7；
所述第一动力模块包括第一驱动电机2、第一输入轴21和行星轮系3，所述第一驱动电机与所述第一输入轴花键连接，所述行星轮系包括齿圈31、行星轮32、太阳轮33和行星架34，所述齿圈与所述驱动壳体固定连接，所述太阳轮设置于所述第一输入轴上；
所述第二动力模块包括第二驱动电机4、第二输入轴41、主减速输入齿轮5和主减速输出齿轮6，所述第二驱动电机与所述第二输入轴花键连接，所述主减速输入齿轮设置于所述第二输入轴上，所述主减速输出齿轮与所述主减速输入齿轮啮合；
所述单向离合器设有外圈和内圈，所述单向离合器的外圈与所述行星架花键连接，所述单向离合器的内圈与所述第二输入轴花键连接。
所述双电机驱动***还包括差速器8，所述主减速输出齿轮与所述差速器通过螺栓固定连接。
在所述行星轮系中，所述太阳轮为输入齿轮，所述行星架为输出齿轮，所述太阳轮与所述行星架的减速比为a：1。
所述主减速输入齿轮与所述主减速输出齿轮的减速比为b:1。
实施例2
本发明还提供了一种双电机驱动方法，如图2-图4所示，包括以下步骤：
S1、车辆起步阶段，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机同时输出扭矩，所述第一驱动电机通过所述行星轮系将扭矩传递到所述单向离合器，进而将所述扭矩传递到所述第二输入轴，扭矩传递示意如图3所示，图3中箭头为扭矩传递方向；
S2、车辆最大动力性阶段，所述第一驱动电机的扭矩与所述第二驱动电机的扭矩通过所述第二输入轴进行叠加并共同通过所述主减速输入齿轮传递到所述差速器，进而驱动车辆车轮最大动力性滚动；
S3、车辆高速阶段，车辆的实际转速大于所述第一驱动电机的限定转速，所述第一驱动电机不输出扭矩，所述单向离合器断开，所述第二驱动电机输出扭矩；
S4、车辆降速阶段，所述第二驱动电机进行高转速提速，直至所述第二驱动电机的转速达到所述第一驱动电机的a倍时，所述单向离合器平顺结合，此时重复步骤S1进行运作。
在步骤S2中，所述第一驱动电机的扭矩为N1,所述第二驱动电机的扭矩为N2，此时车辆获取的最大扭矩为N3；
采用下述公式C计算车辆获取的最大扭矩N3，
N3＝N1*a*b+N2*b公式C
式中，
N3——车辆获取的最大扭矩，单位为牛米；
N1——第一驱动电机的扭矩，单位为牛米；
a——行星轮系的减速比；
b——主减速输入齿轮与主减速输出齿轮的减速比；
N2——第二驱动电机的扭矩，单位为牛米。
在步骤S3中，所述单向离合器断开时，所述第一驱动电机的转速和扭矩皆为0，所述第二驱动电机输出扭矩。
本发明的工作过程和工作原理如下：
本发明中，行星轮系为太阳轮输入，齿圈固定，行星架输出；设行星轮系减速比为a：1，主减速输入齿轮和主减速输出齿轮减速比为b:1；
在车辆起步阶段，两个电机同时出扭，第一驱动电机的扭矩通过行星轮系传递到单向离合器，进而将扭矩传递到第二输入轴，与第二驱动电机的扭矩共同通过主减速输入齿轮传递到差速器，进而驱动半轴，此时车轮端扭矩为第一驱动电机输出扭矩的b倍，再加上第二驱动电机的输出扭矩的a*b倍，整车获得最大的动力性，该状态下，单向离合器结合并传递扭矩，第二驱动电机的输出转速是第一驱动电机的b倍(设第一驱动电机的扭矩为N1，第二驱东电机的扭矩为N2，整车获得的最大扭矩为N3，则N3＝N1*a*b+N2*b)，扭矩输出示意图如图3所示；
正常中低速行驶的情况，第一驱动电机和第二驱动电机相互配合，保持在较高的效率区间运行，达到整体效率提升的效果；
车速提升到一定程度的情况下，例如大于100km/h等较高车速时，由于第一驱动电机转速受限，第一驱动电机难以达到且维持100km/h车速的转速，此时，仅第二驱动电机输出扭矩，其减速比为b，由于单向离合器此时断开，第一驱动电机的转速和扭矩皆为0，扭矩输出示意如图4所示；
如若车速下降，第二驱动电机进行高转速拉升，输出较小扭矩，一旦转速达到第一驱动电机的a倍时，单向离合器平顺结合，此时双电机驱动***的运行状态和起步阶段一致。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种紧凑型双电机驱动***，包括驱动壳体(1)，其特征在于：所述双电机驱动***包括第一动力模块、第二动力模块和单向离合器(7)；
所述第一动力模块包括第一驱动电机(2)、第一输入轴(21)和行星轮系(3)，所述第一驱动电机与所述第一输入轴花键连接，所述行星轮系包括齿圈(31)、行星轮(32)、太阳轮(33)和行星架(34)，所述齿圈与所述驱动壳体固定连接，所述太阳轮设置于所述第一输入轴上；
所述第二动力模块包括第二驱动电机(4)、第二输入轴(41)、主减速输入齿轮(5)和主减速输出齿轮(6)，所述第二驱动电机与所述第二输入轴花键连接，所述主减速输入齿轮设置于所述第二输入轴上，所述主减速输出齿轮与所述主减速输入齿轮啮合；
所述单向离合器设有外圈和内圈，所述单向离合器的外圈与所述行星架花键连接，所述单向离合器的内圈与所述第二输入轴花键连接。
2.根据权利要求1所述的紧凑型双电机驱动***，其特征在于：所述双电机驱动***还包括差速器(8)，所述主减速输出齿轮与所述差速器通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求1所述的紧凑型双电机驱动***，其特征在于：在所述行星轮系中，所述太阳轮为输入齿轮，所述行星架为输出齿轮，所述太阳轮与所述行星架的减速比为a：1。
4.根据权利要求1所述的紧凑型双电机驱动***，其特征在于：所述主减速输入齿轮与所述主减速输出齿轮的减速比为b:1。
5.一种双电机驱动方法，其特征在于：
包括以下步骤：
S1、车辆起步阶段，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机同时输出扭矩，所述第一驱动电机通过所述行星轮系将扭矩传递到所述单向离合器，进而将所述扭矩传递到所述第二输入轴；
S2、车辆最大动力性阶段，所述第一驱动电机的扭矩与所述第二驱动电机的扭矩通过所述第二输入轴进行叠加并共同通过所述主减速输入齿轮传递到所述差速器，进而驱动车辆车轮最大动力性滚动；
S3、车辆高速阶段，车辆的实际转速大于所述第一驱动电机的限定转速，所述第一驱动电机不输出扭矩，所述单向离合器断开，所述第二驱动电机输出扭矩；
S4、车辆降速阶段，所述第二驱动电机进行高转速提速，直至所述第二驱动电机的转速达到所述第一驱动电机的a倍时，所述单向离合器平顺结合，此时重复步骤S1进行运作。
6.根据权利要求5所述的双电机驱动方法，其特征在于：在步骤S2中，所述第一驱动电机的扭矩为N1,所述第二驱动电机的扭矩为N2，此时车辆获取的最大扭矩为N3；
采用下述公式C计算车辆获取的最大扭矩N3，
N3＝N1*a*b+N2*b公式C
式中，
N3——车辆获取的最大扭矩，单位为牛米；
N1——第一驱动电机的扭矩，单位为牛米；
a——行星轮系的减速比；
b——主减速输入齿轮与主减速输出齿轮的减速比；
N2——第二驱动电机的扭矩，单位为牛米。
7.根据权利要求5所述的双电机驱动方法，其特征在于：在步骤S3中，所述单向离合器断开时，所述第一驱动电机的转速和扭矩皆为0，所述第二驱动电机输出扭矩。
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