CN104118317A

CN104118317A - 双电机行星排变速器及具有其的动力总成

Info

Publication number: CN104118317A
Application number: CN201410333824.0A
Authority: CN
Inventors: 梅刚
Original assignee: Tianjin Tanhas Technology Co Ltd
Current assignee: Tianjin Tanhas Technology Co Ltd
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2014-10-29

Abstract

本发明创造提供一种双电机行星排变速器，包括：左电机、右电机和可转动的齿圈；左行星排，其包括一与所述左电机输出轴固定相接的左太阳轮、一组左行星轮和一行星架，一组左行星轮可自转的安装在所述行星架上且其分别与所述左太阳轮的外齿和齿圈的内齿啮合；右行星排，其与所述左行星排共用所述齿圈及所述行星架，还包括右太阳轮和两组同环心且同规格的右行星轮，所述两组右行星轮分别可自转的安装于所述行星架上，所述右太阳轮固定相接所述右电机的输出轴；还包括制动组件，其与所述行星架离合相接且提供制动所述行星架的动力。通过行星排机构的巧妙运用，配合电机的调控来实现4速换挡，并可通过电机的调控实现无极调速过程。

Description

双电机行星排变速器及具有其的动力总成

技术领域

本发明创造属于纯电动汽车变速器结构领域，尤其是涉及行星排变速器。

背景技术

随着汽车领域的不断发展，新能源汽车成为现阶段发展最为迅猛的技术，其中纯电动汽车是新能源汽车的一种，其以电机作为动力源，将动力直接传递给车轮或通过传动机构传递给车轮。纯电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

纯电动汽车通常采用两种变速方式进行变速：一种是直接利用驱动电机的转速，通过驱动电机的提速及倒转控制汽车的提速和倒车，但这势必导致驱动电机的负荷过载，不仅浪费能源，且起步慢，部件易损；

另一种是同内燃机汽车采用同样的变速方式，即通过设置多档位及离合器等部件实现换挡加速，虽保证了换挡平稳顺畅，但这种方式并未充分利用驱动电机的优势，也限制了纯电动汽车换挡的方便性。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种双电机行星排变速器及具有其的动力总成，通过行星排机构的巧妙运用，配合电机的调控来实现4速换挡，并可通过电机的调控实现无极调速过程。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：双电机行星排变速器，包括：

左电机和右电机，两者相对安放且两者的输出轴的轴心重合；

可转动的齿圈，套装于所述左电机和所述右电机输出轴的轴心线上；

左行星排，其包括一与所述左电机输出轴固定相接的左太阳轮、一组左行星轮和一行星架，一组左行星轮可自转的安装在所述行星架上且其分别与所述左太阳轮的外齿和齿圈的内齿啮合；

右行星排，其与所述左行星排共用所述齿圈及所述行星架，还包括右太阳轮和两组同环心且同规格的右行星轮，位于内环侧的一组右行星轮分别与右太阳轮的外齿和位于外环侧的一组右行星轮啮合，而位于外环侧的一组右行星轮还与所述齿圈的内齿啮合，所述两组右行星轮分别可自转的安装于所述行星架上，所述右太阳轮固定相接所述右电机的输出轴；

制动组件，其与所述行星架离合相接且提供制动所述行星架的动力。

其中，所述制动组件，包括液压气缸、活塞和摩擦片，所述液压气缸的输出端连接所述活塞，所述活塞的顶面安装有摩擦片，所述摩擦片与所述行星架的外壁离合。

本发明创造还提供一种动力总成，包括上述的双电机行星排变速器、差速器和左、右驱动车轮，所述双电机行星排变速器中的齿圈外齿与所述差速器的外齿啮合，所述左、右驱动轮固定连接所述差速器中心输出轴的两端。

本发明创造具有的优点和积极效果是：左、右行星排共用齿圈和行星架，通过左、右电机的配合控制左、右行星排的传动，从而实现4速换挡(包括倒档)，而两电机同时作用时，通过控制其任意的转速输出，即可进入无极调速状态，提高电机的转速即可实现平稳加速，既利用了纯电动汽车的电机特性，又能保证提速的方便快捷，且设置多个档位可实现汽车的逐档加速，防止起步时电机过载，节约能源，也可直接使用超速档实现快速提速以体验驾驶愉悦感。

附图说明

图1是本发明创造的结构原理图

图2是本发明创造的换挡逻辑图

图3是本发明创造的倒档转速图

图4是本发明创造的一档转速图

图5是本发明创造的二档转速图

图6是本发明创造的三档转速图

图7是本发明创造的超速档转速图

图8是本发明创造的全部档位转速图

图中：1-左电机，2-右电机，3-行星架，6-左行星排，61-左太阳轮，62-左行星轮，4-齿圈，5-右行星排，51-右太阳轮，52-右行星轮，7-制动组件，71-液压气缸，72活塞，73摩擦片，8-差速器，9-左驱动车轮，10-右驱动车轮

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。

本发明创造的设计思路是：通过两个行星排的巧妙组合，以行星排中的齿圈作为输出端，双电机控制实现4速换挡模式(包括倒档)切换，以及通过电机任意调试实现无极换挡模式。

如图1所示，双电机行星排变速器，包括：

左电机1和右电机2，两者相对安放且两者的输出轴的轴心重合；

可转动的齿圈4，套装于所述左电机1和所述右电机2输出轴的轴心线上；

左行星排6，其包括一与所述左电机1输出轴固定相接的左太阳轮61、一组左行星轮62和一行星架6，一组左行星轮62可自转的安装在所述行星架6上且其分别与所述左太阳轮61的外齿和齿圈4的内齿啮合；

右行星排5，其与所述左行星排6共用所述齿圈4及所述行星架6，还包括右太阳轮51和两组同环心且同规格的右行星轮52，位于内环侧的一组右行星轮52分别与右太阳轮51的外齿和位于外环侧的一组右行星轮52啮合，而位于外环侧的一组右行星轮52还与所述齿圈4的内齿啮合，所述两组右行星轮52分别可自转的安装于所述行星架6上，所述右太阳轮51固定相接所述右电机2的输出轴；

制动组件7，其与所述行星架6离合相接且提供制动所述行星架6的动力。

其中，所述制动组件7有多种实施方式，只要能够实现对所述行星架6的制动即可，本发明创造提供一种优选地实施方式为：其包括液压气缸71、活塞72和摩擦片73，所述液压气缸71的输出端连接所述活塞72，所述活塞72的顶面安装有摩擦片73，所述摩擦片73与所述行星架6的外壁离合。

本发明创造的换挡逻辑如图2所示：

倒档：通过左电机1驱动左太阳轮61正转，同时制动组件7制动所述行星架6，根据行星排的传动原理，对于左行星排6：行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动，则齿圈与太阳轮的转向相反，因此，齿圈4输出反转动力；对于右行星排5：行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动，而其中的同环形的两组行星轮则把齿圈的提供的主动力反向，因此，右太阳轮51会与齿圈4转向相同，导致右电机2处于发电状态，倒档时各元件的转速图如图3所示。

一档：通过左电机1驱动左太阳轮61正转，同时控制右电机2制动所述右太阳轮51，齿圈4作为输出端，一档时各元件的转速图如4所示。

二档：通过右电机2驱动右太阳轮51正转，同时控制左电机1制动左太阳轮61，齿圈作4为输出端，二档时各元件的转速图如图5所示。

三档：通过左电机1驱动左太阳轮61正转，右电机2驱动右太阳轮51正转，齿圈4作为输出端，且左电机1和右电机2输出的转速相同，三档时各元件的转速图如图6所示。

超速档：通过左电机1驱动左太阳轮61正转，同时右电机2驱动右太阳轮51正转，齿圈4作为输出端，两电机以不行等的任意转速输出，形成无极调速状态，超速档时各元件的转速图如图7所示。

根据多行星排的运动学公式：n_s＝i*n_r+n_pc(1-i)。其中n_s代表太阳轮的转速，n_r代表齿圈的转速，n_pc代表行星架的转速，i为行星排的传动比，带入相应的数值即可计算出输出端的转速。

据此，本发明创造提供一个实施例：设定做太阳轮的齿数为16，右太阳轮的齿数为18，所行星轮的齿数为41，右行星轮的齿数为39，行星轮的个数均为3个一圈，齿圈的齿数为98，根据传动比公式可计算出，左行星排的传动比为-6.125，右行星排的传动比为5.444，左行星排和右行星排共用齿圈和行星架：

一档时，设左电机输出的转速为3000rpm，右电机输出的转速为0rpm，带入上述运动学公式得：

3000rpm＝-6.125*n_r+n_pc*(1+6.125)；

0rpm＝5.444*n_r+n_pc*(1-5.444)

通过解方程组可计算出n_r≈1153.84。

二档时：设左电机输出的转速为0rpm，右电机输出的转速为3000rpm，带入上述运动学公式得：

0rpm＝-6.125*n_r+n_pc*(1+6.125)；

3000rpm＝5.444*n_r+n_pc*(1-5.444)

通过解方程组可计算出n_r≈1847.61。

三档时：设左电机输出的转速为3000rpm，右电机输出的转速为3000rpm，带入上述运动学公式得：

3000rpm＝-6.125*n_r+n_pc*(1+6.125)；

3000rpm＝5.444*n_r+n_pc*(1-5.444)

通过解方程组可计算出n_r＝3000rpm，由此可得当左、右电机输出的转速相同时，齿圈的输出转速与电机的转速相同。

超速档：亦可使用上述公式进行计算，在保证两电机输出的转速不相同的情况下，通过提高其中一个电机的转速或同时提高两个电机的转速，即可实现齿圈4输出转速的提升，即进入无极调速状态。

进一步，任何档位状态下，均可切换至超速档，实现无极调速。

本发明创造中，为了节约电量，驾驶员可通过逐级加档实现提速，即采用一档(只有左电机工作)至二档(只有右电机工作)至三档(两电机同速输出)至超速档(两电机非同速输出，且调控其中一个电机加速或两电机同时加速)的方式，这样的提速过程中一档和二档只有一个电机工作即可完成提速，节约能源；为了更好地体验加速过程，驾驶员也可采用直接进入超速档的方式，即先一档起步然后调至超速档或直接采用超速档起步，完成快速提速，但这样的方式需要两电机同时工作，能源消耗较前述的提速方式要大。

本发明创造的另一个实施例中还提供了一种具有上述双电机行星排变速器的动力总成，其还包括差速器8和左、右驱动车轮(9,10)，上述双电机行星排变速器中的齿圈4外齿与所述差速器8的外齿啮合，所述左、右驱动轮(9,10)固定连接所述差速器8中心输出轴的两端。上述双电机行星排变速器中的左、右电机(1,2)提供的动力经过左行星排6和右行星排5增扭输送到差速器8，再经过差速器8的中心输出轴传递到左、右驱动轮(9,10)上。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims

1.双电机行星排变速器，其特征在于：包括：

左电机(1)和右电机(2)，两者相对安放且两者的输出轴的轴心重合；

可转动的齿圈(4)，套装于所述左电机(1)和所述右电机(2)输出轴的轴心线上；

左行星排(6)，其包括一与所述左电机(1)输出轴固定相接的左太阳轮(61)、一组左行星轮(62)和一行星架(3)，一组左行星轮(62)可自转的安装在所述行星架(3)上且其分别与所述左太阳轮(61)的外齿和齿圈(4)的内齿啮合；

右行星排(5)，其与所述左行星排(6)共用所述齿圈(4)及所述行星架(3)，还包括右太阳轮(51)和两组同环心且同规格的右行星轮(52)，位于内环侧的一组右行星轮(52)分别与右太阳轮(51)的外齿和位于外环侧的一组右行星轮(52)啮合，而位于外环侧的一组右行星轮(52)还与所述齿圈(4)的内齿啮合，所述两组右行星轮(52)分别可自转的安装于所述行星架(3)上，所述右太阳轮(51)固定相接所述右电机(2)的输出轴；

制动组件(7)，其与所述行星架(3)离合相接且提供制动所述行星架(3)的动力。

2.根据权利要求1所述的双电机行星排变速器，其特征在于：所述制动组件(7)，包括液压气缸(71)、活塞(72)和摩擦片(73)，所述液压气缸(71)的输出端连接所述活塞(72)，所述活塞(72)的顶面安装有摩擦片(73)，所述摩擦片(73)与所述行星架的外壁离合。

3.一种动力总成，其特征在于：包括如权利要求1所述的双电机行星排变速器、差速器(8)和左、右驱动车轮(9,10)，所述双电机行星排变速器中的齿圈(4)外齿与所述差速器(8)的外齿啮合，所述左、右驱动轮(9,10)固定连接所述差速器(8)中心输出轴的两端。