CN111204201A - 一种基于双电机对置并联的动力总成 - Google Patents

一种基于双电机对置并联的动力总成 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于双电机对置并联的动力总成，属于电动车传动领域。动力总成包括：壳体；第一电机和第二电机；第一减速机太阳轮和第二减速机太阳轮，套设于第一电机和第二电机的输出轴上；鼠笼式行星架；大行星轮组一和大行星轮组二，分别固定于鼠笼式行星架的左右侧，且与第一减速机太阳轮和第二减速机太阳轮啮合；小行星轮组一和小行星轮组二，固定于鼠笼式行星架的左右侧；齿圈，与小行星轮组一和小行星轮组二啮合；短差速器行星轮组和长差速器行星轮组，固定于鼠笼式行星架；小差速器太阳轮，固设于左半轴且与短差速器行星轮组啮合；大差速器太阳轮，固设于右半轴且与长差速器行星轮组啮合。本发明能够避免双电机与车桥无法通用的问题。

Description

一种基于双电机对置并联的动力总成
技术领域
本发明涉及电动车传动领域，特别是涉及一种基于双电机对置并联的动力总成。
背景技术
近年来新能源汽车在全球范围内取得了大规模发展，众多主机厂和零部件企业纷纷推出了面向整车不同市场定位的各种电驱动方案。目前市场整车的定位有两大趋势：一是强调实用性、经济性，二是追求电驱动所带来的极致驾驶性能。对于后者，一般要求整车装备前后桥独立的四驱***，并且后桥的驱动功率和扭矩必须大于前桥。对于上述后桥的驱动要求，目前市场上可见到的驱动解决方案有：i)平行轴式增强型单电机集中驱动，如ZF的EVD系列；ii)同轴式增强型单电机集中驱动，如舍弗勒的E-Axle以及ZF最新提出的同轴方案；iii)分布式轮边或轮毂驱动，如ZF在2015年IAA展出的eTB样车；iv)同轴式双电机分布式驱动，如舍弗勒E-Tron。
以上方案均存在各自的局限性。方案i)因尺寸偏大，经常会遇到布置干涉的问题，同时电机和前桥通常不能共用；方案ii)也存在前后桥电机不能共用的成本问题；方案iii)此类方案应用于乘用车目前尚存在诸如簧下质量增加以及电机设计方面的难题，尚未见有量产车型面市；方案iv)虽然理论上可以实现性能最佳的后桥扭矩矢量控制，但由此也带来了电机控制精度及可靠性要求提升的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种基于双电机对置并联的动力总成，能够避免双电机并联驱动与车桥无法通用的问题。
本发明一个进一步的目的是要避免单一电机失效时对整车造成意外偏摆风险。
本发明另一个进一步的目的是要节约占用空间。
特别地，本发明提供了一种基于双电机对置并联的动力总成，设置于车辆的同一车轴处，所述车轴包括左半轴和右半轴，该动力总成包括：
壳体；
第一电机和第二电机，分别设置于所述左半轴和所述右半轴处；
第一减速机太阳轮和第二减速机太阳轮，分别套设于所述第一电机的输出轴和所述第二电机的输出轴上；
鼠笼式行星架，其两端支撑于所述壳体处，且配置成可沿所述车轴的轴线旋转；
大行星轮组一和大行星轮组二，分别固定于所述鼠笼式行星架的左右两侧，且分别与所述第一减速机太阳轮和所述第二减速机太阳轮啮合；
小行星轮组一和小行星轮组二，分别固定于所述鼠笼式行星架的左右两侧；
行星式差速器，包括：
齿圈，固定于所述壳体处，与所述小行星轮组一和所述小行星轮组二均啮合；
短差速器行星轮组和长差速器行星轮组，均固定于所述鼠笼式行星架；
小差速器太阳轮，固设于所述左半轴且与所述短差速器行星轮组啮合；
大差速器太阳轮，固设于所述右半轴且与所述长差速器行星轮组啮合。
可选地，所述第一电机的输出轴同轴套设于所述左半轴外部；
所述第二电机的输出轴同轴套设于所述右半轴外部。
可选地，所述大行星轮组一和所述大行星轮组二均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
可选地，所述小行星轮组一和所述小行星轮组二均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
可选地，所述短差速器行星轮组和所述长差速器行星轮组均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
可选地，所述大行星轮组一、所述小行星轮组一、所述短差速器行星轮组沿车辆的左侧向中心依次布置；
所述大行星轮组二、所述小行星轮组二、所述长差速器行星轮组沿所述车辆的右侧向中心依次布置。
可选地，所述短差速器行星轮组的齿轮沿其轴向的长度小于所述长差速器行星轮组的齿轮沿其轴向的长度。
可选地，所述小差速器太阳轮的外径小于所述大差速器太阳轮的外径。
可选地，所述第一电机和所述第二电机沿所述车辆的中面对称布置；
所述大行星轮组一和所述大行星轮组二沿所述车辆的中面对称布置；
所述小行星轮组一和所述小行星轮组二沿所述车辆的中面对称布置；
所述小差速器太阳轮和所述大差速器太阳轮沿所述车辆的中面对称布置。
可选地，所述鼠笼式行星架的左右两侧通过轴承支撑于所述壳体处。
本发明的结构中，前后桥的电机、电机控制器、行星减速机完全可以采用相同的零件，零部件通用性高，可以节约量产和开发成本。
进一步地，本发明可以让两台电机及其行星减速机构布置在两侧并实现刚性耦合。此种布置下，在发生单侧电机失效时，另一侧电机的动力仍然可以通过差速器对称地传递到两侧车轮，从而避免了意外偏摆扭矩的发生。
进一步地，本发明可以实现各个部件的紧凑连接并避免干涉，节约整个机构的占用空间，即很好地解决现有技术中平行轴式驱动***的布置干涉问题。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的基于双电机对置并联的动力总成的结构示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的基于双电机对置并联的动力总成的结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种基于双电机对置并联的动力总成，设置于车辆的同一车轴处，车轴包括左半轴20和右半轴30。一个实施例中，该动力总成包括壳体1、第一电机2、第二电机3、第一减速机太阳轮4、第二减速机太阳轮5、鼠笼式行星架6、大行星轮组一7、大行星轮组二8、小行星轮组一9、小行星轮组二10和行星式差速器。第一电机2和第二电机3分别设置于左半轴20和右半轴30处。第一减速机太阳轮4和第二减速机太阳轮5分别套设于第一电机2的输出轴和第二电机3的输出轴上。鼠笼式行星架6的两端支撑于壳体1处，且配置成可沿车轴的轴线旋转。大行星轮组一7和大行星轮组二8分别固定于鼠笼式行星架6的左右两侧，且分别与第一减速机太阳轮4和第二减速机太阳轮5啮合。小行星轮组一9和小行星轮组二10分别固定于鼠笼式行星架6的左右两侧。行星式差速器为舍弗勒行星排式紧凑型差速器，包括齿圈11、短差速器行星轮组12、长差速器行星轮组13、小差速器太阳轮14和大差速器太阳轮15。齿圈11固定于壳体1处，与小行星轮组一9和小行星轮组二10均啮合。该齿圈11可以设置两组轮齿，分别与小行星轮组一9和小行星轮组二10啮合。短差速器行星轮组12和长差速器行星轮组13均固定于鼠笼式行星架6。小差速器太阳轮14固设于左半轴20且与短差速器行星轮组12啮合。大差速器太阳轮15固设于右半轴30且与长差速器行星轮组13啮合。
在车辆正常行驶工况下，第一电机2和第二电机3的转子从正面看，一台电机为顺时针旋转，另一台为逆时针旋转，其效果为使两侧车轮同时产生向前驱动力。动力传递路径以左侧为例说明如下：第一电机2的转子驱动第一减速机太阳轮4，使鼠笼式行星架6产生公转并进一步带动短差速器行星轮组12和长差速器行星轮组13公转。短差速器行星轮组12和长差速器行星轮组13分别带动小差速器太阳轮14和大差速器太阳轮15转动，进而带动左半轴20和右半轴30，从而驱动左右车轮转动。右侧的第二电机3的动力传递路径完全相同，在此不再赘述。
本实施例的上述结构中，前后桥的电机、电机控制器、行星减速机完全可以采用相同的零件，零部件通用性高，可以节约量产和开发成本。
在一侧，假定为左侧的第一电机2发生故障而失去动力时，另一侧(右侧)的第二电机3的动力可以单独驱动鼠笼式行星架6旋转，这样传递到左半轴20和右半轴30的扭矩虽然在量上有所下降，但仍然保持均等，从而避免了给整车造成意外偏摆扭矩的风险。即本实施例可以让两台电机及其行星减速机构布置在两侧并实现刚性耦合。此种布置下，在发生单侧电机失效时，另一侧电机的动力仍然可以通过差速器对称地传递到两侧车轮，从而避免了意外偏摆扭矩的发生。
如图1所示，一个实施例中，第一电机2的输出轴同轴套设于左半轴20外部。第二电机3的输出轴同轴套设于右半轴30外部。这样设置使得第一减速机太阳轮4和第二减速机太阳轮5均位于车轴的中心，即处于太阳轮系的中心位置。
如图1所示，一个实施例中，大行星轮组一7、小行星轮组一9、短差速器行星轮组12沿车辆的左侧向中心依次布置。大行星轮组二8、小行星轮组二10、长差速器行星轮组13沿车辆的右侧向中心依次布置。
另一个实施例中，第一电机2和第二电机3沿车辆的中面对称布置。大行星轮组一7和大行星轮组二8沿车辆的中面对称布置。小行星轮组一9和小行星轮组二10沿车辆的中面对称布置。小差速器太阳轮14和大差速器太阳轮15沿车辆的中面对称布置。
也就是说，本实施例对称设置各个部件，可以均衡动力总成的质量分布。
可选地，大行星轮组一7和大行星轮组二8均包括至少3个沿周向均布的齿轮。当然在布置空间有余量的情况下，可尽量多布置齿轮，例如3个或4个齿轮，使得动力传递更稳定可靠。
可选地，小行星轮组一9和小行星轮组二10均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
可选地，短差速器行星轮组12和长差速器行星轮组13均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
同样地，在布置空间有余量的情况下，可尽量多布置齿轮，例如3个或4个齿轮，使得动力传递更稳定可靠。
另一个实施例中，短差速器行星轮组12的齿轮沿其轴向的长度小于长差速器行星轮组13的齿轮沿其轴向的长度。小差速器太阳轮14的外径小于大差速器太阳轮15的外径。
如此设置各个部件的布置和形状，可以实现各个部件的紧凑连接并避免干涉，节约整个机构的占用空间，即很好地解决现有技术中平行轴式驱动***的布置干涉问题。
可选地，鼠笼式行星架6的左右两侧通过轴承支撑于壳体1处。该壳体1包设于差速器和减速器的外部。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种基于双电机对置并联的动力总成，设置于车辆的同一车轴处，所述车轴包括左半轴和右半轴，其特征在于，该动力总成包括：
壳体；
第一电机和第二电机，分别设置于所述左半轴和所述右半轴处；
第一减速机太阳轮和第二减速机太阳轮，分别套设于所述第一电机的输出轴和所述第二电机的输出轴上；
鼠笼式行星架，其两端支撑于所述壳体处，且配置成可沿所述车轴的轴线旋转；
大行星轮组一和大行星轮组二，分别固定于所述鼠笼式行星架的左右两侧，且分别与所述第一减速机太阳轮和所述第二减速机太阳轮啮合；
小行星轮组一和小行星轮组二，分别固定于所述鼠笼式行星架的左右两侧；
行星式差速器，包括：
齿圈，固定于所述壳体处，与所述小行星轮组一和所述小行星轮组二均啮合；
短差速器行星轮组和长差速器行星轮组，均固定于所述鼠笼式行星架；
小差速器太阳轮，固设于所述左半轴且与所述短差速器行星轮组啮合；
大差速器太阳轮，固设于所述右半轴且与所述长差速器行星轮组啮合。
2.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，
所述第一电机的输出轴同轴套设于所述左半轴外部；
所述第二电机的输出轴同轴套设于所述右半轴外部。
3.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，
所述大行星轮组一和所述大行星轮组二均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
4.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，
所述小行星轮组一和所述小行星轮组二均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
5.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，
所述短差速器行星轮组和所述长差速器行星轮组均包括至少3个沿周向均布的齿轮。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的动力总成，其特征在于，
所述大行星轮组一、所述小行星轮组一、所述短差速器行星轮组沿车辆的左侧向中心依次布置；
所述大行星轮组二、所述小行星轮组二、所述长差速器行星轮组沿所述车辆的右侧向中心依次布置。
7.根据权利要求6所述的动力总成，其特征在于，
所述短差速器行星轮组的齿轮沿其轴向的长度小于所述长差速器行星轮组的齿轮沿其轴向的长度。
8.根据权利要求7所述的动力总成，其特征在于，
所述小差速器太阳轮的外径小于所述大差速器太阳轮的外径。
9.根据权利要求6所述的动力总成，其特征在于，
所述第一电机和所述第二电机沿所述车辆的中面对称布置；
所述大行星轮组一和所述大行星轮组二沿所述车辆的中面对称布置；
所述小行星轮组一和所述小行星轮组二沿所述车辆的中面对称布置；
所述小差速器太阳轮和所述大差速器太阳轮沿所述车辆的中面对称布置。
10.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，
所述鼠笼式行星架的左右两侧通过轴承支撑于所述壳体处。
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