CN104875611A - 一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统 - Google Patents

一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统 Download PDF

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杨明红
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Abstract

本发明公开一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统，包括整车控制器、主驱动电机及其控制器、作业/行驶驱动电机及其控制器、第一离合传动装置、第二离合传动装置；整车控制器控制整个动力系统协调工作，主驱动电机连接主驱动轴行走装置，作业时作业/行驶驱动电机作为作业驱动装置，当车辆加速、爬坡时作业/行驶驱动电机又可作为辅助驱动装置，第一、第二离合传动装置中的第一、第二离合器输入盘分别安装在作业/行驶驱动电机转子输出轴两端，且第一从动轴连接作业装置，第二从动轴连接辅助驱动轴行驶装置；该系统可实现作业/行驶驱动电机的辅助驱动行驶和作业的功能转换，在保证整车动力性的前提下，可降低主驱动电机功率并优化整车能源利用率。

Description

一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统
技术领域
本发明涉及一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统。
背景技术
现有采用主副双电机驱动系统的纯电动专用车，处于工作状态时，主驱动电机驱动专用车主驱动轴的行走装置，副电机驱动专用车作业装置进行作业；非作业状态下，主驱动电机驱动专用车主驱动轴的行走装置，副电机不工作；由于专用车进行作业时，行走速度较低，主驱动电机需求功率较小，若匹配大功率主驱动电机，极易导致电机功率浪费；非作业状态下，专用车高速行走、急速加速、爬陡坡时，主驱动电机需求功率较大，若匹配较小功率主驱动电机，极易导致专用车动力不足；且非作业状态下，作业电机不工作，一定程度上也造成了作业电机的闲置浪费。
现有的专用车作业电机多为单端输出，不具有离合功能，需要与传动装置配合，且传动装置尺寸较大，不便于专用车的合理布置。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统，当专用车作业时，主驱动电机驱动专用车主驱动轴行走装置，作业电机驱动作业装置；非作业状态下，作业电机可以适时驱动专用车的辅助驱动轴行走装置，与主驱动电机配合，实现适时双轴四驱，在保证整车动力性的前提下，降低主驱动电机功率并优化整车能源利用率，同时减小传动装置尺寸，使专用车合理布置。
为解决该问题，本发明一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统，其特征在于：包括整车控制器、主驱动电机及其控制器、作业/行驶驱动电机及其控制器、第一离合传动装置、第二离合传动装置；
所述作业/行驶驱动电机包括定子、转子、转子输出轴；所述第一离合器传动装置，包括第一离合器、第一离合器输入盘、第一主动轴、第一主动轴主动齿轮、第一从动轴、第一从动轴从动齿轮；所述第二离合器传动装置，包括第二离合器、第二离合器输入盘、第二主动轴、第二主动轴主动齿轮、第二从动轴、第二从动轴从动齿轮；
所述作业/行驶驱动电机转子输出轴为空心轴，所述第一主动轴为空心轴，所述第二主动轴为实心轴。
所述第一离合器输入盘与第二离合器输入盘分别固定安装在作业/行驶驱动电机转子输出轴两端；所述第一主动轴输出端安装第一主动轴主动齿轮，中间安装第一离合器，另一端通过轴承空套于作业/行驶驱动电机转子输出轴内孔内；所述第二主动轴输出端安装第二主动轴主动齿轮，中间安装第二离合器，另一端通过轴承空套于第一主动轴内孔内；所述第一主动轴主动齿轮与第一从动轴从动齿轮啮合，第一从动轴与作业装置相连；所述第二主动轴主动齿轮与第二从动轴从动齿轮啮合，第二从动轴与辅助驱动轴行走装置相连，所述主驱动电机与主驱动轴行走装置相连。
本发明还公开一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统控制策略，所述动力系统中的整车控制器控制整个动力系统的协调工作，可根据整车工况判断并选择合适的驱动模式控制策略，专用车的驱动模式包括主驱动电机单电机驱动模式、主驱动电机单独制动模式、作业模式、主驱动电机与作业电机适时四驱模式、主驱动电机与作业电机组合制动模式，所述动力系统控制策略步骤如下：
（1）所述动力控制系统首先对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器根据钥匙位置信号、变速器档位信号、加速踏板位置信号以及车速信号判断是否为起步工况：如果为起步工况，则整车控制器要进一步判断起步所需功率是否大于主驱动电机额定功率：如果是，则整车控制器控制第二离合器结合，同时作业/行驶驱动电机启动，作业/行驶驱动电机与主驱动电机共同加速启动专用车，如果起步所需功率小于主驱动电机额定功率，则由主驱动电机单轴加速起动专用车；
（2）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器根据车速信号、变速器档位信号以及作业装置开关信号判断是否为作业工况，如果为作业工况，整车控制器控制第一离合器结合，作业/行驶驱动电机驱动作业装置进行作业，主驱动电机单电机驱动专用车行走；
（3）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器要根据变速器档位信号、车速信号以及加速踏板位置信号判断是否为加速工况，如果处于加速工况，整车控制器要根据变速器档位信号、车速信号以及加速踏板深度信号等信息，进一步判断加速所需功率是否大于主驱动电机额定功率，如果是，则整车控制器控制第二离合器结合，同时作业/行驶驱动电机启动，此时作业/行驶驱动电机与主驱动电机共同加速驱动专用车行走；如果加速所需功率小于主驱动电机额定功率，则主驱动电机单电机加速驱动专用车；
（4）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器根据变速器档位信号、车速信号以及制动踏板位置信号等信息判断是否为减速制动工况，如果为处于减速制动工况，则整车控制器要根据变速器档位信号、车速信号以及制动踏板深度信号等信息，进一步判断是否为紧急制动，如果是，则仅采取机械制动，如果不是紧急制动工况，则整车控制器要进一步判断主驱动电机峰值功率是否大于制动功率，如果是，则采用主驱动电机单电机再生制动模式，如果不是，则整车控制器要进一步判断主驱动电机与作业电机峰值功率之和是否大于制动功率，如果是，则整车控制器控制第二离合器结合，此时采用主驱动电机、作业电机双电机再生制动模式；如果不是，采用主驱动电机、作业电机双电机再生制动加机械制动模式；
（5）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器车速信号等信息判断是否为跛行工况：如果为跛行工况，整车控制器要判断主驱动电机是否故障：如果是，则整车控制器控制第二离合器结合，由作业/行驶驱动电机驱动车辆。
相较于现有技术，本发明的优点在于：
1.作业状态下，作业/行驶驱动电机仅用于驱动作业装置，主驱动电机驱动专用车的主驱动轴，此时行走速度较低，主驱动电机需求功率较小，可匹配功率较小的主驱动电机，提高主驱动电机功率利用率，使主驱动电机充分发挥动力性能；
2.非作业状态下，当专用车处于急速起步、急加速、爬陡坡以及高速行驶等工况时，若主驱动电机功率不能满足行走工况所需功率时，作业/行驶驱动电机的动力又可以传递到专用车辅助驱动轴，辅助驱动车辆，与主驱动电机配合共同驱动车辆行走，实现双轴适时四驱，在不增加电机总功率的前提下，可有效专用车的动力性，同时在正常减速制动工况下，可提高制动能量回收率，也可避免作业电机闲置浪费，提高电机利用率，改善经济性；
3.所述动力系统中的双输出端作业电机转子与输出轴具有离合功能，且电机输出轴两侧均可与传动装置相连，输出动力，可减小传动装置尺寸，有利于专用车各构件的合理布置。
附图说明
图1为本发明的总体结构图。
图2为双端输出作业电机的结构示意图。
图3为本发明的控制策略图。
图中：1.主驱动轴行走装置 1(a).主驱动轴主减/差速器 1(b).主驱动轴 1(c).后轮 2.主驱动电机及其控制器 2(a).主驱动电机DM1 2(b).主驱动电机控制器 3.动力电池及其管理器 3(a).动力电池 3(b).动力电池管理器  4.作业/行驶驱动电机及其控制器 4(a).作业/行驶驱动电机控制器 4(b).作业/行驶驱动电机DM2 4(c).作业/行驶驱动电机定子 4(d).作业/行驶驱动电机转子 4(e).作业/行驶驱动电机转子输出轴 5.第二离合传动装置  5(a). 第二主动轴主动齿轮 5(b). 第二主动轴5(c). 第二离合器 5(d). 第二离合器输入结合盘 5(e). 第二从动轴 5(f). 第二从动轴从动齿轮 6.辅助驱动轴行走装置 6(a).辅助驱动轴 6(b).前轮6(c).辅助驱动轴主减/差速器7.第一离合传动装置7(a).第一主动轴主动齿轮 7(b).第一主动轴 7(c).第一离合器 7(d).第一离合器输入结合盘 7(e). 第一从动轴从动齿轮 7(f).第一从动轴 8.作业装置 9.整车控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明新型作进一步的说明，但不应理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例；在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例公开一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统，包括整车控制器9、主驱动电机及其控制器2、作业/行驶驱动电机及其控制器4、第一离合传动装置7、第二离合传动装置5；
所述作业/行驶驱动电机4(b)，包括定子4(c)、转子4(d)、转子输出轴 4(e)；所述第一离合器传动装置7，包括第一离合器7(c)、第一离合器输入盘7(d)、第一主动轴7(b)、第一主动轴主动齿轮7(a)、第一从动轴7(f)、第一从动轴从动齿轮7(e)；所述第二离合器传动装置5，包括第二离合器5(c)、第二离合器输入盘5(d)、第二主动轴5(b)、第二主动轴主动齿轮5(a)、第二从动轴5(e)、第二从动轴从动齿轮5(f)；
所述作业/行驶驱动电机转子输出轴4(e)为空心轴，所述第一主动轴7(b)为空心轴，所述第二主动轴5(b)为实心轴。
所述第一离合器输入盘7(d)与第二离合器输入盘5(d)分别固定安装在作业/行驶驱动电机转子输出轴4(e)两端；所述第一主动轴7(b)输出端安装第一主动轴主动齿轮7(a)，中间安装第一离合器7(c)，另一端通过轴承空套于作业/行驶驱动电机转子输出轴4(e)内孔内；所述第二主动轴5(b)输出端安装第二主动轴主动齿轮5(a)，中间安装第二离合器5(c)，另一端通过轴承空套于第一主动轴7(b)内孔内；所述第一主动轴主动齿轮7(a)与第一从动轴从动齿轮7(e)啮合，第一从动轴7(f)与作业装置8相连；所述第二主动轴主动齿轮5(a)与第二从动轴从动齿轮5(f)啮合，第二从动轴5(e)与辅助驱动轴行走装置6相连，所述主驱动电机2(a)与主驱动轴行走装置1相连。
实施例2
本实施例公开一种基于双端输出作业电机的专用车动力系统控制策略，所述动力系统中的整车控制器9控制整个动力系统的协调工作，可根据整车工况判断并选择合适的驱动模式控制策略，专用车的驱动模式包括主驱动电机2(a)单电机驱动模式、主驱动电机2(a)单独制动模式、作业模式、主驱动电机2(a)与作业电机4(b)适时四驱模式、主驱动电机2(a)与作业电机4(b)组合制动模式，所述动力系统控制策略步骤如下：
（1）所述动力控制系统首先对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器9根据钥匙位置信号、变速器档位信号、加速踏板位置信号以及车速信号判断是否为起步工况：如果为起步工况，则整车控制器9要进一步判断起步所需功率是否大于主驱动电机2(a)额定功率：如果是，则整车控制器9控制第二离合器5(c)结合，同时作业/行驶驱动电机4(b)启动，作业/行驶驱动电机4(b)与主驱动电机2(a)共同加速起动专用车，如果起步所需功率小于主驱动电机2(a)额定功率，则由主驱动电机2(a)单电机加速起动专用车；
（2）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器9根据车速信号、变速器档位信号以及作业装置开关信号判断是否为作业工况，如果为作业工况，整车控制器9控制第一离合器7(c)结合，作业/行驶驱动电机4(b)驱动作业装置8进行作业，主驱动电机2(a)单电机驱动专用车行走；
（3）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器9要根据变速器档位信号、车速信号以及加速踏板位置信号判断是否为加速工况，如果处于加速工况，整车控制器9要根据变速器档位信号、车速信号以及加速踏板深度信号等信息，进一步判断加速所需功率是否大于主驱动电机2(a)额定功率，如果是，则整车控制器9控制第二离合器5(c)结合，同时作业/行驶驱动电机4(b)启动，此时作业/行驶驱动电机4(b)与主驱动电机2(a)共同加速驱动专用车行走；如果加速所需功率小于主驱动电机2(a)额定功率，则主驱动电机2(a)单电机加速驱动专用车；
（4）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器9根据变速器档位信号、车速信号以及制动踏板位置信号等信息判断是否为减速制动工况，如果为处于减速制动工况，则整车控制器9要根据车速信号以及制动踏板深度信号等信息，进一步判断是否为紧急制动，如果是，则仅采取机械制动，如果不是紧急制动工况，则整车控制器9要进一步判断主驱动电机2(a)峰值功率是否大于制动功率，如果是，则采用主驱动电机2(a)单电机再生制动模式，如果不是，则整车控制器要进一步判断主驱动电机2(a)与作业/行驶驱动电机4(b)峰值功率之和是否大于制动功率，如果是，则整车控制器9控制第二离合器5(c)结合，此时采用主驱动电机2(a)、作业/行驶驱动电机4(b)双电机再生制动模式；如果不是，采用主驱动电机2(a)、作业/行驶驱动电机4(b)双电机再生制动加机械制动模式；
（5）所述动力系统对专用车工况模式信号进行判断，整车控制器9车速信号等信息判断是否为跛行工况：如果为跛行工况，整车控制器9要判断主驱动电机2(a)是否故障：如果是，则整车控制器9控制第二离合器5(c)结合，由作业/行驶驱动电机4(b)驱动车辆。

Claims (3)

1.一种基于双端输出作业/行驶驱动电机专用车动力系统，其特征在于：包括整车控制器(9)、主驱动电机及其控制器(2)、作业/行驶驱动电机及其控制器(4)、第一离合传动装置(7)、第二离合传动装置(5)；
所述作业/行驶驱动电机(4(b))，包括定子(4(c))、转子(4(d))、转子输出轴 (4(e))；所述第一离合器传动装置(7)，包括第一离合器(7(c))、第一离合器输入盘(7(d))、第一主动轴(7(b))、第一主动轴主动齿轮(7(a))、第一从动轴(7(f))、第一从动轴从动齿轮(7(e))；所述第二离合器传动装置(5)，包括第二离合器(5(c))、第二离合器输入盘(5(d))、第二主动轴(5(b))、第二主动轴主动齿轮(5(a))、第二从动轴(5(e))、第二从动轴从动齿轮(5(f))；
所述作业/行驶驱动电机转子输出轴(4(e))为空心轴，所述第一主动轴(7(b))为空心轴，所述第二主动轴(5(b))为实心轴。
2.根据权利要求1所述的第一、第二离合传动装置，其特征在于：所述第一离合器输入盘(7(d))与第二离合器输入盘(5(d))分别固定安装在作业/行驶驱动电机转子输出轴(4(e))两端；所述第一主动轴(7(b))输出端安装第一主动轴主动齿轮(7(a))，中间安装第一离合器(7(c))，另一端通过轴承空套于作业/行驶驱动电机转子输出轴(4(e))内孔内；所述第二主动轴(5(b))输出端安装第二主动轴主动齿轮(5(a))，中间安装第二离合器(5(c))，另一端通过轴承空套于第一主动轴(7(b))内孔内；所述第一主动轴主动齿轮(7(a))与第一从动轴从动齿轮(7(e))啮合，第一从动轴(7(f))与作业装置（8）相连；所述第二主动轴主动齿轮(5(a))与第二从动轴从动齿轮(5(f))啮合，第二从动轴(5(e))与辅助驱动轴行走装置(6)相连，所述主驱动电机(2(a))与主驱动轴行走装置(1)相连。
3.根据权利要求1-2所述的动力系统，其特征在于：所述动力系统中的整车控制器(9)控制整个动力系统的协调工作，可根据整车工况判断并选择合适的驱动模式控制策略，专用车的驱动模式包括：主驱动电机(2(a))单电机驱动模式、主驱动电机(2(a))单独制动模式、作业模式、主驱动电机(2(a))与作业/行驶驱动电机 (4(b))适时四驱模式、主驱动电机(2(a))与作业/行驶驱动电机 (4(b))组合制动模式，所述动力系统控制策略步骤如下：
步骤S00，整车控制器(9)判断车辆是否为起步工况：是，则进行步骤S01，整车控制器(9)判断起步所需功率是否大于主驱动电机DM1 (2(a))额定功率：是，则进行步骤S02和S03；否，则进行步骤S04和S05；
如果不是起步工况，则进行步骤S10，整车控制器(9)判断车辆是否为作业工况：是，则进行步骤S11和S12；
如果不是作业工况，则进行步骤S20，整车控制器(9)判断车辆是否为加速工况：是，则进行步骤S21，整车控制器(9)判断车辆加速所需功率是否大于主驱动电机DM1 (2(a))额定功率：是，则进行步骤S22和S23；否，则进行步骤S24和S25；
如果不是加速行驶工况，则进行步骤S30，整车控制器(9)判断车辆是否为减速制动工况：是，则进行步骤S31，整车控制器(9)判断车辆是否为紧急制动：是，则进行步骤S32和S33；否，则进行步骤S34，整车控制器(9)判断主驱动电机DM1 (2(a))峰值功率是否大于制动功率：是，则进行步骤S35和S36；否，则进行步骤S37，整车控制器(9)判断主驱动电机DM1 (2(a))与作业/行驶驱动电机DM2(4(b))峰值功率之和是否大于制动功率：是，则进行步骤S38和S39；否，则进行步骤S310和S311；
如果不是减速行驶工况，则进行步骤S40，整车控制器(9)判断车辆是否为跛行工况：是，则进行步骤S41, 整车控制器(9)判断主驱动电机DM1是否故障：是，则进行步骤S42和S43；否，则进行步骤S44；
如果不是跛行工况，则进行步骤S50。
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