CN112706598A - 一种具有双电机电驱动桥的车辆 - Google Patents

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赵飞翔
李彬
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曹洋洋
徐秀良
公彦峰
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Abstract

本发明提供一种具有双电机电驱动桥的车辆及驱动方法，第一驱动电机M1输出的动力传递到第三圆柱齿轮传动减速模块；再将第一驱动电机M1输出的动力传输到第一半轴和第二半轴，来驱动第一车轮和第二车轮；第二驱动电机M2输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块并在第三齿轮传动减速模块与第一驱动电机M1输出的动力汇合。通过配置不同的工作模式和控制策略，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，且双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高整车动力性、经济性。

Description

一种具有双电机电驱动桥的车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种具有双电机电驱动桥的车辆。
背景技术
从国内外新能源汽车电驱动***技术发展趋势来看，总体朝着动力***集成化、一体化方向发展。国内外车企如特斯拉、通用、日产、中国一汽、东风、长安等纷纷将驱动电机、变速箱、减速器、车桥等作为电驱动总成产品进行一体化集成。通过一体化集成设计，一方面可以进一步降低总成的体积重量，提高***的功率、体积、扭矩密度，另一方面通过集成化和精细化的匹配，提升电驱动总成的NVH水平，便于系列化、批量化生产，提高产品的通用性和降低开发及生产成本。
目前，新能源商用车电驱动桥多采用电动车单电机匹配AMT变速箱、单电机匹配减速器、双电机匹配减速器以及双电机匹配AMT变速箱方案，且多为单电机方案，其***集成度较低，具体体现为：动力总成占用空间体积大、重量大，单电机为满足复杂工况考虑较大设计余量，多采用较大功率电机，而实际大部分情况下运营时，需求功率较小，造成电机实际负载率处于较低水平，驱动电机长期运行在低效率区，造成整车能耗偏高。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种具有双电机电驱动桥的车辆，包括：车体，车体上设有车架；
车架上设有第一驱动电机M1、第二驱动电机M2、第一传动组件、第二传动组件、第一车轮和第二车轮；
第一传动组件设有第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块、第三圆柱齿轮传动减速模块、行星减速模块、直连差速器、第一半轴和第二半轴；
第二传动组件设有第一齿轮传动减速模块和第二齿轮传动减速模块；
第一驱动电机M1与第一齿轮传动减速模块连接；
第一齿轮传动减速模块与第二齿轮传动减速模块配合连接；
第二齿轮传动减速模块与第三圆柱齿轮传动减速模块啮合连接；
第三圆柱齿轮传动减速模块设有中间轴和挡变速换挡模块，中间轴上套设有中间轴齿轮；中间轴齿轮与挡变速换挡模块啮合连接；
中间轴还连接行星减速模块的太阳轮，行星减速模块与直连差速器连接；
直连差速器通过第一半轴连接第一车轮；
直连差速器通过第二半轴连接第二车轮；
第二驱动电机M2的输出端依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块连接第三齿轮传动减速模块。
进一步需要说明的是，第二齿轮传动减速模块包括：第四齿轮、第一齿轮、第二齿轮和第一轴；
第五齿轮传动减速模块包括：第五齿轮、第六齿轮、第三齿轮和第二轴；
第四齿轮、第一齿轮和第二齿轮分别套设在第一轴上，并通过键配合连接；
第五齿轮、第六齿轮和第三齿轮分别套设在第二轴上，并通过键配合连接；
第四齿轮与第一齿轮传动减速模块啮合连接；第一齿轮和第二齿轮分别与第三圆柱齿轮传动减速模块啮合连接；
第五齿轮与第一齿轮传动减速模块啮合连接；第六齿轮和第三齿轮分别与第三圆柱齿轮传动减速模块啮合连接。
进一步需要说明的是，第一驱动电机M1和第二驱动电机M2分别包括：定子和可围绕定子轴线旋转的转子；
第一驱动电机M1的转子与第一齿轮传动减速模块通过花键连接；
第二驱动电机M2的转子与第一齿轮传动减速模块通过花键连接。
进一步需要说明的是，第一驱动电机M1和第二驱动电机M2还分别包括：液冷***；
液冷***包括冷却水道，冷却水道内的冷却液通过冷却驱动件驱动冷却液循环流动。
进一步需要说明的是，第三齿轮传动减速模块包括：第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一齿轮传动轴承和第二齿轮传动轴承；
第三传动齿轮通过第二齿轮传动轴承设置在第二半轴上；
第二传动齿轮通过第一齿轮传动轴承设置在第二半轴上；
第三传动齿轮和第二传动齿轮之间装有换挡结合套，换挡结合套通过内花键齿与中间轴的外花键啮合连接，并实现在中间轴轴向方向左右滑动。
进一步需要说明的是，行星减速模块包括：太阳轮、行星齿轮组和齿圈；
太阳轮与中间轴通过键连接，行星齿轮组和齿圈配合连接，行星齿轮组与差速器配合连接。
进一步需要说明的是，行星减速模块的太阳轮固定在车架的桥壳上。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过配置不同的工作模式和控制策略，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，且双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高整车动力性、经济性。
本发明的双电机构型对于其中一组电机失效时，仍能保证其正常行驶功能，提高整车安全性。
本发明中电驱桥通过将电机与车桥深度集成为一体，大幅减轻了桥总成的重量，降低整车的能源消耗；提升整车空间。电动车桥的集成化设计不仅是结构的创新，其自成动力总成***简化了整车底盘设计，节省底盘安装空间，降低整车动力***及传动***噪音。
本发明通过匹配两套驱动电机***共用一套AMT变速箱，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，如急加速、超车、高速、爬坡时双电机同时工作，提高整车动力性；普通工况单电机驱动，提高电机负载率，优化电机工作高效区，提升整车经济性；双电机构型对于其中一组电机失效时，仍能保证其正常行驶功能，提高整车安全性；双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高动力性经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为具有双电机电驱动桥的车辆示意图；
图2为具有双电机电驱动桥的车辆实施例示意图；
图3为第三圆柱齿轮传动减速模块和行星减速模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种具有双电机电驱动桥的车辆，如图1至3所示，包括：车体，车体上设有车架；
车辆是基于电动车驱动电机+AMT+传动轴+车桥商用车主流动力链构型，包括集成式双电机电驱动桥。
车架上设有第一驱动电机M11、第二驱动电机M214、第一传动组件、第二传动组件、第一车轮8和第二车轮15；
第一传动组件设有第一齿轮传动减速模块2、第二齿轮传动减速模块3、第三圆柱齿轮传动减速模块4、行星减速模块5、直连差速器6、第一半轴7 和第二半轴13；
第二传动组件设有第一齿轮传动减速模块12和第二齿轮传动减速模块11；
第一驱动电机M11与第一齿轮传动减速模块2连接；
第一齿轮传动减速模块2与第二齿轮传动减速模块3配合连接；第二齿轮传动减速模块3与第三圆柱齿轮传动减速模块4啮合连接；
第三圆柱齿轮传动减速模块4设有中间轴9和2挡变速换挡模块10，中间轴9上套设有中间轴齿轮；中间轴齿轮与2挡变速换挡模块10啮合连接；中间轴9还连接行星减速模块5的太阳轮，行星减速模块5与直连差速器6 连接；
直连差速器6通过第一半轴7连接第一车轮8；直连差速器6通过第二半轴13连接第二车轮15；第二驱动电机M214的输出端依次通过第一齿轮传动减速模块12、第二齿轮传动减速模块11连接第三齿轮传动减速模块4。
本发明中第一驱动电机M1为主驱动电机，第一驱动电机M1功率扭矩大于等于第二驱动电机M2，第一驱动电机M1用于平路起步、缓慢加速、中低速行驶工况；第二驱动电机M2为辅驱驱动电机，第二驱动电机M2用于动力性增补，为车辆提供如爬坡、起步急加速、超车、高速以及制动能量回收的动力输出。
本发明通过配置不同的工作模式和控制策略，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，且双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高整车动力性、经济性。
本发明的双电机构型对于其中一组电机失效时，仍能保证其正常行驶功能，提高整车安全性。
本发明中电驱桥通过将电机与车桥深度集成为一体，大幅减轻了桥总成的重量，降低整车的能源消耗；提升整车空间。电动车桥的集成化设计不仅是结构的创新，其自成动力总成***简化了整车底盘设计，节省底盘安装空间，降低整车动力***及传动***噪音。
本发明提供的具有双电机电驱动桥车辆在称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。
本发明提供的具有双电机电驱动桥车辆采用的术语仅做描述具体实施例的用途，并非意在限制本文件内的表述。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还要理解的是，当用于本说明书时，术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
作为本发明提供的一种实施例，第二齿轮传动减速模块3包括：第四齿轮3-0、第一齿轮3-1、第二齿轮3-2和第一轴3-3；
第五齿轮传动减速模块11包括：第五齿轮11-0、第六齿轮11-1、第三齿轮11-2和第二轴11-3；
第四齿轮3-0、第一齿轮3-1和第二齿轮3-2分别套设在第一轴3-3上，并通过键配合连接；第五齿轮11-0、第六齿轮11-1和第三齿轮11-2分别套设在第二轴11-3上，并通过键配合连接；
第四齿轮3-0与第一齿轮传动减速模块2啮合连接；第一齿轮3-1和第二齿轮3-2分别与第三圆柱齿轮传动减速模块4啮合连接；第五齿轮11-0与第一齿轮传动减速模块12啮合连接；第六齿轮11-1和第三齿轮11-2分别与第三圆柱齿轮传动减速模块4啮合连接。
作为本发明提供的一种实施例，
第一驱动电机M11和第二驱动电机M214分别包括：定子和可围绕定子轴线旋转的转子；第一驱动电机M11的转子与第一齿轮传动减速模块2通过花键连接；第二驱动电机M214的转子与第一齿轮传动减速模块12通过花键连接。
其中，第一驱动电机M11和第二驱动电机M214还分别包括：液冷***；液冷***包括冷却水道，冷却水道内的冷却液通过冷却驱动件驱动冷却液循环流动。
对于本发明的第三齿轮传动减速模块4来讲，第三齿轮传动减速模块4包括：第一传动齿轮4-1、第二传动齿轮4-2、第一齿轮传动轴承4-3和第二齿轮传动轴承4-4；第三传动齿轮4-1通过第二齿轮传动轴承4-4设置在第二半轴13上；第二传动齿轮4-2通过第一齿轮传动轴承4-3设置在第二半轴13上；第三传动齿轮4-1和第二传动齿轮4-2之间装有换挡结合套，换挡结合套通过内花键齿与中间轴9的外花键啮合连接，并实现在中间轴9轴向方向左右滑动。
行星减速模块5包括：太阳轮5-1、行星齿轮组5-2和齿圈5-3；太阳轮 5-1与中间轴9通过键连接，行星齿轮组5-2和齿圈5-3配合连接，行星齿轮组5-2与差速器6配合连接。行星减速模块5的太阳轮固定在车架的桥壳上。差速器6可以采用本领域常用的差速器结构形式，具体结构形式不做限定。
本发明提出的集成式双电机电驱动桥，能够有效提升新能源商用车动力性、经济性和安全性，便于实现底盘专用化和动力总成系列化。
双电机有利于实现驱动电机***模块化，降低大功率大扭矩电机开发难度，减少电机种类，便于实现不同吨位车桥系列化拓展。
本发明中，为采集其转速，在差速器壳上装有齿圈，非接触式车速传感器装在车桥壳体上，用于为整车提供车速信号和为换挡控制策略提供转速参考。
为满足行车和驻车制动，车桥桥壳还具有相应制动器、气室、制动器安装板以及所需的ABS传感器组件相关安装结构与接口。
为满足承载及与车架连接，车桥桥壳还具有相关板簧、推力杆、稳定杆、轮毂等安装结构与接口。
为满足第一驱动电机、第二驱动电机以及相关传感器高低压线束、冷却水管布置，车桥桥壳还具有相关安装固定点或支架安装点。
本发明通过匹配两套驱动电机***共用一套AMT变速箱，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，如急加速、超车、高速、爬坡时双电机同时工作，提高整车动力性；普通工况单电机驱动，提高电机负载率，优化电机工作高效区，提升整车经济性；双电机构型对于其中一组电机失效时，仍能保证其正常行驶功能，提高整车安全性；双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高动力性经济性。
基于上述实施例，本发明的驱动方法为：
第一驱动电机M1输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块将动力传递到第三圆柱齿轮传动减速模块；
通过中间轴连接行星减速模块的太阳轮，行星减速模块与直连差速器连接；
将第一驱动电机M1输出的动力传输到第一半轴和第二半轴，来驱动第一车轮和第二车轮；
第二驱动电机M2输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块并在第三齿轮传动减速模块与第一驱动电机M1输出的动力汇合。
其中，在第三圆柱齿轮传动减速模块中的2挡变速换挡模块作用下，实现3种挡位状态切换；即高挡Ⅰ挡、低挡Ⅱ挡以及空挡。
第一驱动电机M1为主驱动电机，第一驱动电机M1功率扭矩大于等于第二驱动电机M2，第一驱动电机M1用于平路起步、缓慢加速、中低速行驶工况；
第二驱动电机M2为辅驱驱动电机，第二驱动电机M2用于动力性增补，为车辆提供如爬坡、起步急加速、超车、高速以及制动能量回收的动力输出。
进一步的讲，通过电机耦合和挡位的变换，可实现以下几种不同工作模式：
Figure BDA0002894616110000081
Figure BDA0002894616110000091
电机M1为主驱动电机、电机M2为辅助驱动电机，主辅电机可互换位置；变速箱Ⅰ挡为头挡，大速比，Ⅱ挡小速比。
本发明通过配置不同的工作模式和控制策略，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，且双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高整车动力性、经济性。
本发明的双电机构型对于其中一组电机失效时，仍能保证其正常行驶功能，提高整车安全性。
本发明中电驱桥通过将电机与车桥深度集成为一体，大幅减轻了桥总成的重量，降低整车的能源消耗；提升整车空间。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等如果存在是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种具有双电机电驱动桥的车辆，其特征在于，包括：车体，车体上设有车架；
车架上设有第一驱动电机M1(1)、第二驱动电机M2(14)、第一传动组件、第二传动组件、第一车轮(8)和第二车轮(15)；
第一传动组件设有第一齿轮传动减速模块(2)、第二齿轮传动减速模块(3)、第三圆柱齿轮传动减速模块(4)、行星减速模块(5)、直连差速器(6)、第一半轴(7)和第二半轴(13)；
第二传动组件设有第一齿轮传动减速模块(12)和第二齿轮传动减速模块(11)；
第一驱动电机M1(1)与第一齿轮传动减速模块(2)连接；
第一齿轮传动减速模块(2)与第二齿轮传动减速模块(3)配合连接；
第二齿轮传动减速模块(3)与第三圆柱齿轮传动减速模块(4)啮合连接；
第三圆柱齿轮传动减速模块(4)设有中间轴(9)和2挡变速换挡模块(10)，中间轴(9)上套设有中间轴齿轮；中间轴齿轮与2挡变速换挡模块(10)啮合连接；
中间轴(9)还连接行星减速模块(5)的太阳轮，行星减速模块(5)与直连差速器(6)连接；
直连差速器(6)通过第一半轴(7)连接第一车轮(8)；
直连差速器(6)通过第二半轴(13)连接第二车轮(15)；
第二驱动电机M2(14)的输出端依次通过第一齿轮传动减速模块(12)、第二齿轮传动减速模块(11)连接第三齿轮传动减速模块(4)。
2.根据权利要求1所述的具有双电机电驱动桥的车辆，其特征在于，
第二齿轮传动减速模块(3)包括：第四齿轮(3-0)、第一齿轮(3-1)、第二齿轮(3-2)和第一轴(3-3)；
第五齿轮传动减速模块(11)包括：第五齿轮(11-0)、第六齿轮(11-1)、第三齿轮(11-2)和第二轴(11-3)；
第四齿轮(3-0)、第一齿轮(3-1)和第二齿轮(3-2)分别套设在第一轴(3-3)上，并通过键配合连接；
第五齿轮(11-0)、第六齿轮(11-1)和第三齿轮(11-2)分别套设在第二轴(11-3)上，并通过键配合连接；
第四齿轮(3-0)与第一齿轮传动减速模块(2)啮合连接；第一齿轮(3-1)和第二齿轮(3-2)分别与第三圆柱齿轮传动减速模块(4)啮合连接；
第五齿轮(11-0)与第一齿轮传动减速模块(12)啮合连接；第六齿轮(11-1)和第三齿轮(11-2)分别与第三圆柱齿轮传动减速模块(4)啮合连接。
3.根据权利要求1所述的具有双电机电驱动桥的车辆，其特征在于，
第一驱动电机M1(1)和第二驱动电机M2(14)分别包括：定子和可围绕定子轴线旋转的转子；
第一驱动电机M1(1)的转子与第一齿轮传动减速模块(2)通过花键连接；
第二驱动电机M2(14)的转子与第一齿轮传动减速模块(12)通过花键连接。
4.根据权利要求3所述的具有双电机电驱动桥的车辆，其特征在于，
第一驱动电机M1(1)和第二驱动电机M2(14)还分别包括：液冷***；
液冷***包括冷却水道，冷却水道内的冷却液通过冷却驱动件驱动冷却液循环流动。
5.根据权利要求1所述的具有双电机电驱动桥的车辆，其特征在于，
第三齿轮传动减速模块(4)包括：第一传动齿轮(4-1)、第二传动齿轮(4-2)、第一齿轮传动轴承(4-3)和第二齿轮传动轴承(4-4)；
第三传动齿轮(4-1)通过第二齿轮传动轴承(4-4)设置在第二半轴(13)上；
第二传动齿轮(4-2)通过第一齿轮传动轴承(4-3)设置在第二半轴(13)上；
第三传动齿轮(4-1)和第二传动齿轮(4-2)之间装有换挡结合套，换挡结合套通过内花键齿与中间轴(9)的外花键啮合连接，并实现在中间轴(9)轴向方向左右滑动。
6.根据权利要求1所述的具有双电机电驱动桥的车辆，其特征在于，
行星减速模块(5)包括：太阳轮(5-1)、行星齿轮组(5-2)和齿圈(5-3)；
太阳轮(5-1)与中间轴(9)通过键连接，行星齿轮组(5-2)和齿圈(5-3)配合连接，行星齿轮组(5-2)与差速器(6)配合连接。
7.根据权利要求1所述的具有双电机电驱动桥的车辆，其特征在于，
行星减速模块(5)的太阳轮固定在车架的桥壳上。
8.一种具有双电机电驱动桥的驱动方法，其特征在于，方法采用如权利要求1至7任意一项所述的具有双电机电驱动桥的车辆；
方法包括：
第一驱动电机M1输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块将动力传递到第三圆柱齿轮传动减速模块；
通过中间轴连接行星减速模块的太阳轮，行星减速模块与直连差速器连接；
将第一驱动电机M1输出的动力传输到第一半轴和第二半轴，来驱动第一车轮和第二车轮；
第二驱动电机M2输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块并在第三齿轮传动减速模块与第一驱动电机M1输出的动力汇合。
9.根据权利要求8所述的具有双电机电驱动桥的驱动方法，其特征在于，
在第三圆柱齿轮传动减速模块中的2挡变速换挡模块作用下，实现3种挡位状态切换；即高挡Ⅰ挡、低挡Ⅱ挡以及空挡。
10.根据权利要求8所述的具有双电机电驱动桥的驱动方法，其特征在于，
第一驱动电机M1为主驱动电机，第一驱动电机M1功率扭矩大于等于第二驱动电机M2，第一驱动电机M1用于平路起步、缓慢加速、中低速行驶工况；
第二驱动电机M2为辅驱驱动电机，第二驱动电机M2用于动力性增补，为车辆提供如爬坡、起步急加速、超车、高速以及制动能量回收的动力输出。
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