CN105172574A - 一种电驱动轮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电驱动轮系统，包括：源动力组件、动力调节组件和动力耦合传动组件；其中，源动力组件包括主电机组和辅助电机，所述辅助电机连接所述动力调节组件，所述动力调节组件连接所述动力耦合组件，所述主电机组连接所述动力耦合组件；所述源动力组件，用于产生动力并传递；所述动力调节组件，用于通过磁流变液固态和液态之间的转换对所述辅助电机传递的动力调节至与主电机的动力相匹配，并传递给所述动力耦合传动组件；所述动力耦合组件，用于将传递的动力减速增扭后输出。本发明提供的电驱动轮系统，改变传统设计方式，以多电机提供耦合动力代替单电机高传动比传动，减小机械产热，提高运行可靠性，并有效改善电驱动轮的经济性。

Description

一种电驱动轮系统

技术领域

本发明涉及一种电驱动轮系统，具体涉及一种多动力源、动力耦合输出且动力大小可调的电驱动轮组件。

背景技术

电驱动轮是一种由电力驱动轮边电机，轮边电机产生机械动力经由减速机构减速增扭后直接驱动车轮的技术，与传统的动力传递系统相比具有结构紧凑、机动性高等特点。

一般的电驱动轮结构设计采用单电机固定传动比方式，其通过增加行星齿轮级数，增大减速机构的传动比提高电动轮的驱动转矩。而以这种方式设计的电驱动轮在经济性、安全性等方面存在着问题，具体可总结为两点，

其一：单电机固定传动比的设计方式中驱动电机的工作点不可调，为满足整车行驶工况动力性要求而匹配的驱动电机的大部分工作点效率较低，且当电机出现故障时，电驱动轮无法正常工作；

其二：增加行星齿轮级数增大了机械部件安装空间，牺牲了电驱动轮转矩密度，集成性较低，且传动过程中机械损耗较大，产热量较高，不利于提高电动轮式车辆经济性。

在现有技术中，申请号为201210035332.4的中国专利，公开了一种电动客车用双电机输入轮边减速器，其采用双电机对称布置，解决车轮轴单边受力问题，使车轮轴运行平稳；利用双电机输入动力大的特点，解决单电机动力较小时，引起的锥齿轮模数较大的问题。但此种轮边减速器的设计，仅适用于转矩密度要求较小，布置空间不受限制的大型客车类车辆中。且其电机未根据总体结构形式进行分布布置，减速器动力来自于双电机动力合成后的同一动力输入轴，布置形式无异于单电机固定传动比的电驱动轮。当将其应用于电驱动轮减速机构时，不能满足电驱动轮对经济性的要求。

申请号为201410177812.3的中国专利，公开了一种电驱动两挡双级轮边减速器，其利用液压油与活塞式离合器改变高速级行星齿轮排传动比，实现了减速器的两挡传动。但此种双挡位轮边减速器，未改变传统的轮边减速器设计方法，其输出转矩大小取决于单电机动力输入与行星齿轮排级数，总体转矩密度较小，机械啮合次数较多，产热较高，且液压换挡方式容易出现液压油泄露等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电驱动轮系统，以解决传统电驱动轮结构中转矩密度小、产热量高、经济性差、可靠性低的问题。

本发明提供了一种电驱动轮系统，包括：源动力组件、动力调节组件和动力耦合传动组件；其中，源动力组件包括主电机组和辅助电机，所述辅助电机连接所述动力调节组件，所述动力调节组件连接所述动力耦合组件，所述主电机组连接所述动力耦合组件；

所述源动力组件，用于产生动力并传递；所述动力调节组件，用于通过磁流变液固态和液态之间的转换对所述辅助电机传递的动力调节至与主电机的动力相匹配，并传递给所述动力耦合传动组件；所述动力耦合组件，用于将传递的动力减速增扭后输出。

在一些实施例中，优选为，所述主电机组包括一个以上的行星轮动力输入电机，所述辅助电机为太阳轮动力输入电机；所述动力耦合组件包括太阳轮、内齿圈、轮毂、与行星轮动力输入电机数目相对应的行星轮、动力输入轴和行星轮动力传递轴；所述太阳轮为直齿齿轮，内部嵌合在所述动力输入轴上，外部与每个所述行星轮相配合；每个所述行星轮为直齿外齿轮，均布在所述太阳轮的外围，内部嵌合在所述行星轮动力传递轴上；所述内齿圈为直齿内齿轮，内部与所有所述行星轮内啮合，外部与所述轮毂相配合；所述动力输入轴的左侧与所述动力调节组件连接，右侧与所述动力耦合组件相连；所述行星轮动力传递轴与所述行星轮动力输入电机相连。

在一些实施例中，优选为，所述动力调节组件为磁流变液离合器，所述磁流变液离合器包括内壳体、外壳体、离合器动力传动件、内外壳体支撑轴承、线圈和离合器盘，所述内壳体为环形结构，内部与所述太阳轮动力输入电机的输出轴相连，外部与所述内外壳体支撑轴承和所述离合器盘相连；所述外壳体与所述内壳体相似，所述外壳体与所述离合器动力传动件的左端相连，所述离合器动力传动件的右端与所述动力输入轴相连；所述内外壳体支撑轴承，位于可相对转动的所述内外壳体之间；所述线圈位于所述外壳体内部；所述离合器盘为环形结构，与所述内壳体外侧相连。

在一些实施例中，优选为，所述磁流变液离合器还包括O型密封圈，所述O型密封圈位于所述内外壳体之间及所述内外壳体支撑轴承内侧。

在一些实施例中，优选为，一种电驱动轮系统还包括左电机支撑架、右电机支撑架和行星架，所述行星架为阶梯型结构，其左端与所述左电机支撑架相连，右端与所述右电机支撑架相连，中间部分由两个圆锥滚子轴承支撑在所述轮毂上，所述太阳轮动力输入电机固定于所述左电机支撑架内，其右端紧靠行星架，左端通过左端盖进行轴向固定；所述行星轮动力输入电机固定于所述右电机支撑架内，其左端紧靠所述右电机支撑架，电机右端由右端盖对其进行轴向定位。

在一些实施例中，优选为，所述行星轮动力传递轴两端通过调心滚子轴承支撑在所述行星架上。

在一些实施例中，优选为，一种电驱动轮系统还包括行星轮轴右密封件，所述行星轮轴右密封件位于所述行星轮动力传递轴右端和所述行星架之间。

在一些实施例中，优选为，所述行星轮动力输入电机为三个，相应地，所述行星轮为三个。

在一些实施例中，优选为，所述动力耦合组件可采用谐波齿轮或活性齿轮。

在一些实施例中，优选为，所述电驱动轮系统还包括第二离合器，所述第二离合器用于连接所述主电机组和所述动力耦合组件。

本发明提供一种电驱动轮系统，源动力组件包括了两个动力源：主电机组和辅助电机；主电机组一直处于工作状态，在低转矩需求工况，主电机组的动力输出后直接传递给动力耦合传动组件，经动力耦合传动组件减速增扭后输出。在高转矩需求工况，主电机组和辅助电机同时工作，主电机组的动力仍然输出给动力耦合传动组件；辅助电机的动力首先传递给动力调节组件，由动力调节组件将动力调节至与主电机的动力相匹配后，再传递给动力耦合传动组件，动力耦合组件将主电机组和动力调节组件传递的动力减速增扭后输出。该电驱动轮系统，改变传统设计方式，以多电机提供耦合动力代替单电机高传动比传动，减小机械产热，提高运行可靠性，并有效改善电驱动轮的经济性。

具体地，行星轮动力输入电机(作为主电机组)动力输出后直接传递给行星轮，经由行星轮和内齿圈的减速增扭后输出到轮毂；太阳轮动力输入电机(作为辅助电机)为大动力电机，其动力输出经由离合器调节后传递给太阳轮，再经由行星齿轮排的减速增扭后输出。由于多个动力电机的存在，电驱动轮的整体动力性提高，在相同的体积的情况下，转矩密度将大大提高。除此之外，当单个电机出现故障时，其他动力电机可继续提供动力，可保证电驱动轮的连续运行，提高了电驱动轮运行的可靠性。

本发明一种电驱动轮系统，所用的动力耦合组件采用单行星排动力传输，行星轮动力输入电机动力经由行星轮与内齿圈后直接输出，只有一次动力传递；辅助电机动力经由太阳轮、行星轮和内齿圈后输出，动力传递过程中包括两次动力传递。由于辅助电机只有在大扭矩需求下进行动力输出，所以本发明电驱动轮在一般的运行工况下仅包含一次机械动力传递，可大大减少机械传递时产生的摩擦热，增大了传递效率，提高了电驱动轮的经济性。

本发明一种电驱动轮系统，由于采用了磁流变液控式离合器，各动力电机可根据各工况的动力需求进行主动控制，使满足电驱动轮动力需求的电机工作点位于高效区，增大电驱动轮的经济性。

附图说明

图1是本发明一优选实施例电驱动轮系统主视图。

图2是本发明一优选实施例所用磁流变液控式离合器主视图。

图3是本发明一优选实施例电控方式示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面请参考附图并结合实施例来详细说明本发明，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

为了解决目前电驱动轮结构中转矩密度小、产热量高、经济性差、可靠性低的问题，本发明提供一种新的电驱动轮系统。

该电驱动轮系统包括：源动力组件、动力调节组件和动力耦合传动组件；其中，源动力组件包括主电机组和辅助电机，所述辅助电机连接所述动力调节组件，所述动力调节组件连接所述动力耦合组件，所述主电机组连接所述动力耦合组件；所述源动力组件，用于产生动力并传递；所述动力调节组件，用于通过磁流变液固态和液态之间的转换对所述辅助电机传递的动力调节至与主电机的动力相匹配，并传递给所述动力耦合传动组件；所述动力耦合组件，用于将传递的动力减速增扭后输出。

本发明的电驱动轮系统，主电机组(至少两个电机)动力输出后直接传递给动力耦合组件，经由动力耦合组件的减速增扭后输出到轮毂；辅助电机为大动力电机，其动力输出经由动力调节组件调节后传递给动力耦合组件，再经由动力耦合组件的减速增扭后输出。由于多个动力电机的存在，电驱动轮系统的整体动力性提高，在相同的体积的情况下，转矩密度将大大提高。除此之外，当单个电机出现故障时，其他动力电机可继续提供动力，可保证电驱动轮的连续运行，提高了电驱动轮运行的可靠性。

实施例1

本实施例中的电驱动轮系统，通过至少一个行星轮动力输入电机为主电机组和太阳轮动力输入电机为辅助电机提供的多动力源动力，其中，辅助电机传递的动力，需要由动力调节组件调节至与主电机的动力相匹配，并传递给动力耦合传动组件。动力耦合传动组件采用单级行星齿轮排用于动力的传递、比例变换以及耦合输出。也就是说，多个行星轮动力输入电机作为主电机组，动力输出后直接传递给行星轮，经由行星轮和内齿圈的减速增扭后输出到轮毂；太阳轮动力输入电机，作为辅助电机为大动力电机，其动力输出经由动力调节组件调节后传递给太阳轮，再经由行星齿轮排的减速增扭后输出。由于多个动力电机的存在，电驱动轮系统的整体动力性提高，在相同的体积的情况下，转矩密度将大大提高。以多电机提供耦合动力代替单电机高传动比传动，减小机械产热，提高运行可靠性。

具体地，该电驱动轮系统包括：源动力组件：至少包含一个行星轮动力输入电机和太阳轮动力输入电机；动力耦合传动组件：太阳轮、内齿圈、轮毂、与行星轮动力输入电机数目相对应的行星轮、动力输入轴和行星轮动力传递轴；动力调节组件：磁流变液离合器。所述行星轮动力输入电机的动力输出后，通过所述行星轮动力传递轴传递给所述行星轮，经由所述行星轮和所述内齿圈输出到所述轮毂；所述太阳轮动力输入电机的动力输出后，经所述磁流变液离合器调节后经所述动力输入轴传递到所述太阳轮，再经所述行星轮和所述内齿圈输出到所述轮毂。

太阳轮为直齿齿轮，内部嵌合在所述动力输入轴上，外部与每个行星轮相配合；每个行星轮为直齿外齿轮，均匀分布在太阳轮的外围，内部嵌合在行星轮动力传递轴上；内齿圈为直齿内齿轮，内部与所有行星轮内啮合，外部与轮毂相配合；所述动力输入轴与所述磁流变液离心器连接，所述行星轮动力传递轴与所述行星轮动力输入电机相连。

本发明的电驱动轮系统，采用磁流变液离合器进行动力调节，主要是对辅助电机动力过程中的动力调节，可实现动力的中断与传输。采用磁流变液控式离合器，还有效解决液控离合器的液压油泄露问题。磁流变液控式离合器主要通过磁流变液固态和液态之间的转换实现动力的传递及中断。磁流变液是一种可控流体，在零磁场情况下表现为流动性能良好的液体，粘度较小；在强磁场作用下粘度可在短时间内增加两个数量级以上，并且此种变化是可逆的。磁流变液离合器的磁场作用可通过内部线圈产生，线圈电流越大，磁场作用越强，磁流变液粘度越高。依此可利用线圈电流实现对离合器动力传输的控制。

磁流变液离合器由内壳体、外壳体、离合器动力传动件、轴承、线圈和离合器盘等几部分组成。内壳体为环形结构，内部通过花键与太阳轮动力输入电机输出轴相连，外部与内外壳体支撑轴承及离合器盘相连；壳体与内壳体相似，通过花键与离合器动力传动件左端相连，离合器动力传动件右端通过花键与动力输入轴相连；内外壳体支撑轴承为深沟球轴承，其位于内外壳体之间，用于支撑内外壳体，使其可相对转动；线圈位于外壳体内部，用于产生磁场控制磁流变液；离合器盘为环形结构，其通过花键与内壳体外侧相连，用于传递内壳体输出动力。

工作时，加入磁流变液，磁流变液位于内外壳体之间，与外壳体和离合器盘接触。

为防止磁流变液泄露，采用O型密封圈，其位于内外壳体之间、两内外壳体支撑轴承内侧。

进一步地，为了保护电机，电驱动轮系统采用了左电机支撑架、右电机支撑架和行星架。行星架为阶梯型结构，其左端与左电机支撑架相连，右端与右电机支撑架相连，中间部分由两个圆锥滚子轴承支撑在轮毂上，太阳轮动力输入电机固定于左电机支撑架内，其右端紧靠行星架，左端通过左端盖进行轴向固定；行星轮动力输入电机固定于右电机支撑架内，其左端紧靠所述右电机支撑架，电机右端由右端盖对其进行轴向定位。

电驱动轮系统的整体结构，如图1所示，行星架1为阶梯型结构，是整个电驱动轮系统的支撑部分，左端与左电机支撑架2相连，右端与右电机支撑架3相连，中间部分由两个圆锥滚子轴承4支撑在轮毂5上，轮毂与行星架对轴承起到轴向定位作用。行星轮动力输入电机6固定于右电机支撑架3内部，右电机支撑架3左侧通过螺栓23与行星架2右侧相连，右电机支撑架3右侧与右端盖7相连用于电机轴向定位，防止电机轴向移动。太阳轮动力输入电机8安装于左电机支撑架2内部，右端紧靠行星架，左端通过左端盖9进行轴向固定。

行星轮动力输入电机需根据行星轮个数进行选取，考虑到电驱动轮结构及传递特性，本实施例中选取三个行星轮，则在此需要三个行星轮动力输入电机。

将行星轮动力输入电机6均布于右电机支撑架3内部，三个行星轮动力输入电机6与支撑架3中心的连线之间夹角为120°，动力输出端朝向左侧。行星轮动力输入电机6左端紧靠右电机支撑架3，行星轮动力输入电机6右端由右端盖7对其进行轴向定位。行星轮动力输入电机6通过内部空心轴进行动力输出，空心轴内有花键，行星轮动力传递轴10可在电机内部与其配合进行动力传输。因此，行星轮动力传递轴10与行星轮动力输入电机6结构上相互独立，以便于部件的安装与拆卸。

太阳轮11为直齿齿轮，内部可通过花键与动力输入轴12相连，外部与三个行星轮13相配合；三个行星轮结构相同，为直齿外齿轮，均布在太阳轮11的外围，周向间隔120°、内部通过花键与行星轮动力传递轴10相连；内齿圈14为直齿内齿轮，内部与三个行星轮13内啮合，外部通过花键与轮毂5相连。

行星轮动力传递轴10通过花键与行星轮13配合进行动力传输，行星轮动力传递轴10两端通过调心滚子轴承15支撑在行星架1上，且花键与行星架1相配合对调心滚子轴承15起到轴向定位作用，并利用密封件20进行轴向密封。

为减少行星齿轮箱内部润滑油泄露，行星轮动力传递轴10右端通过行星轮轴右密封件16进行密封，行星轮轴右密封件16固定在行星架槽内通过挡圈进行轴向固定。在行星架上可根据密封件的大小进行开槽。太阳轮动力输入电机8为电驱动轮系统的辅助电机，其主要工作于高转矩需求的工况。本实施例中采用磁流变液控式离合器60作为为辅助电机动力调节组件，其可根据电驱动轮动力需求进行辅助电机动力传输

其中，磁流变液控式离合器结构如图2所示，内壳体61为环形结构，内部通过花键与太阳轮动力输入电机输出轴相连，外部与内外壳体支撑轴承62及离合器盘63相连；离合器盘63为环形结构，其通过花键与内壳体61外侧相连，用于传递内壳体61输出动力；外壳体64与内壳体61相似，通过花键与离合器动力传动件左端相连，右端通过花键与动力输入轴相连；内外壳体之间设有内外壳体支撑轴承62，为深沟球轴承，用于支撑内外壳体，并使其可相对转动；磁流变液65位于内外壳体之间，并与外壳体和离合器盘接触；外壳体内部设有线圈66，用于产生磁场控制磁流变液。在内外壳体之间、及两支撑轴承内侧设有O型密封圈67，主要防止磁流变液泄露。

如图1所示，太阳轮动力输入电机8右端输出轴通过花键与离合器60内壳体配合进行动力传输。其中内壳体与太阳轮动力输入电机8的输出轴通过花键进行配合，运动状态与太阳轮动力输入电机工作状态相同。外壳体通过花键与离合器的动力传动件17左端相连，两者运动状态相同。

动力输入轴12为梯形结构，动力输入轴12左端通过花键与离合器60的动力传动件17右端相连，动力输入轴12中间部分通过花键与太阳轮11相配合，动力输入轴12右端部分由动力输入轴右密封件18进行密封，动力输入轴右密封件18由动力输入轴轴肩及右挡圈进行轴向定位。动力输入轴右端通过挡环和太阳轮进行轴向定位，挡环即起到固定动力输入轴的作用，又起到轴向固定太阳轮的作用。输入轴左密封件左端主要通过固定于行星架上的挡圈进行轴向固定，右端轴向固定位置未具体设计，可根据密封的要求和密封件的大小在动力传动件上开槽进行轴向定位。

电驱动轮系统中还包括轮辋、轮胎等部件，轮毂5与内齿圈14通过花键配合，所述轮毂5和轮辋21通过紧固螺栓24进行连接，螺栓24用于固定轮毂，传递动力，轮胎25和轮辋通过压紧连接。

在电驱系统工作过程中，行星轮动力输入电机一直处于工作状态，与之配合的行星轮以及太阳轮一直处于转动状态，所以离合器的外壳体一直处于转动状态。由于内壳体的运动状态与辅助电机，即太阳轮动力输入电机相同，在太阳轮动力输入电机不工作时，内外壳体一直处于相对转动状态。内外壳体支撑轴承位于内外壳体之间，起支撑作用，满足内外壳体的相对转动。离合器的外壳体在中间部分留有空隙，内部充满磁流变液。磁流变液与外壳体以及离合器盘相接触，离合器盘通过花键与内壳体相互配合。线圈位于外壳体内部，用于产生磁场改变磁流变液的粘度。在太阳轮动力输入电机不工作时，线圈内部无电流传输，磁流变液以液体状态存在，内外壳体相对转动；当电驱动轮动力需求增大，需要太阳轮动力输入电机提供动力时，线圈通过电流改变磁流变液周围磁场，通过磁场的变化改变磁流变液的粘度，由于磁流变液对离合器盘及外壳体的摩擦作用，内外壳体相对转动速度减小，动力进行传输。

根据磁流变液的特性，内外壳体传递转矩大小可用公式(1)进行表示。

$T_3=k\·(\frac{2\mathrm{\π}}{3}\·a\·{\left(B\left(I\right)\right)}^n\·(r_2^3-r_1^3)+\frac{\mathrm{\η}\mathrm{\π}\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\δ}}\·\left(r_2^4-r_1^4\right))---\left(1\right)$

公式(1)中T3为离合器传递扭矩，k为离合器盘的个数，a为常数，n根据不同磁流变液选取，一般取n＝1～2，B(I)是由线圈内电流决定的磁场强度，r₂为离合器盘外径，r₁为离合器盘内径，η为磁流变液的液体形态运动粘性系数，ω为内外壳体相对转动角速度，δ为磁极间隙。

公式中T3为离合器传递的扭矩，包括由磁流变液的液态阻力作用而传递的转矩(较小)和磁流变液固化所引起的与离合器盘之间的摩擦阻力而传递的转矩(主要)，其大小由各个参数变量决定，其中最主要的参数变量是由电流决定的磁场强度B(I)。此公式可说明离合器传递的转矩大小可由电流进行控制，即辅助电机的传递转矩大小可控，且控制方式简单可行。

太阳轮，行星轮，内齿圈为动力传动、变换及耦合输出组件。太阳轮内部与动力输入轴通过花键进行配合，外部与三个行星轮均布外啮合。行星轮与太阳轮外啮合，与内齿圈内啮合，内部通过花键与行星轮动力传递轴进行配合。行星齿轮排进行动力传输时，行星轮动力输入电机一直处于工作状态，动力经过行星轮与内齿圈的减速增扭后进行动力输出。由于存在有三个行星轮动力电机作为主电机组，若单个行星轮动力电机输出扭矩为T1，行星轮和内齿圈的传动比为i1，电驱动轮动力仅由行星轮动力输入电机提供时，总输出扭矩为3i₁T₁。在电驱动轮系统需求扭矩增大，辅助电机即太阳轮动力输入电机工作时，总的动力输出可表示为公式(2)。

T＝3i₁T₁+λ·i₂T₂(2)

公式(2)中T2为太阳轮动力输入电机动力输出，λ表示磁流变液控式离合器的动力传递系数，其大小为λ＝T₃/T₂，i₂为行星齿轮排传动比。

由公式(2)可以看出总的动力输出包括行星轮动力输入电机动力输出及磁流变液控式离合器的传输动力。当传递系数λ为1时，太阳轮动力输入电机动力的动力完全由离合器传递；当传递系数λ为0时，离合器切断太阳轮动力输入电机的动力传输；当传递系数λ在0～1时，离合器调节电驱动轮动力输出。

本发明电驱动轮系统在两电机同时工作时，太阳轮和行星轮啮合处存在着动力耦合。普通的机械齿轮耦合装置中，若耦合处两啮合齿轮部件转速不匹配，啮合部位容易产生磨损，严重时可能出现打齿现象。而本发明由于磁流变液控式离合器的存在，可将太阳轮和行星轮的动力耦合点转移到离合器处，利用磁流变液粘度的可控特性及离合器内外壳体的可相对转动的特点，实现动力的平稳耦合传递，提高电驱动轮工作的可靠性。除此之外，与普通液压式离合器相比，通过磁流变液的粘度变化控制的离合器动力传递方式较简单，控制容易。

现结合电驱动车辆的行驶工况对电驱动轮系统的工作状态进行详细说明：

匀速行驶工况、高速低扭矩需求行驶工况及低爬坡度行驶工况下，电驱动轮系统扭矩需求较小，太阳轮动力输入电机处于不工作状态，电驱动轮动力主要由主动力电机进行提供。动力传递方向是：行星轮动力输入电机，行星轮动力传递轴，行星轮，内齿圈，轮毂，轮辋，动力最终传递给轮胎。

在行星轮动力输入电机带动行星轮转动时，与行星轮啮合的太阳轮也随之转动。太阳轮转动带动动力输入轴、离合器的动力传动架转动，最终引起离合器的外壳体转动。离合器的内壳体的转动状态与太阳轮动力输入电机的工作状态相同，当太阳轮动力输入电机不工作时，离合器的内壳体相对外壳体静止。由于离合器的内外壳体支撑轴承的存在，离合器的内外壳体可相对转动，满足了主辅电机不同的工作状态要求。

启动工况、加速工况、高爬坡度行驶工况下，电驱动轮系统的动力转矩需求较大，需根据电驱动轮系统的动力需求量改变磁流变液控式离合器的动力传动比λ，使行星轮动力输入电机与太阳轮动力输入电机共同提供电驱动轮动力。总动力耦合、传递方向为：动力传递一，行星轮动力输入电机，行星轮动力传递轴，行星轮，内齿圈，轮毂，轮辋；动力传递二，太阳轮动力输入电机8，磁流变液控式离合器，离合器动力传动件，动力输入轴，太阳轮，行星轮，内齿圈，轮毂，轮辋，动力最终传递给轮胎。

在行星轮动力输入电机与太阳轮动力输入电机共同提供动力时，两动力耦合在磁流变液控式离合器处，随着磁流变液粘度的变化完成动力耦合。离合器工作时，根据不同工况对转矩的需求量调节离合器线圈内的电流大小，控制磁流变液周围磁场强度，改变磁流变液的粘度。当磁流变液粘度增大时，由磁流变液造成的离合器盘与外壳体之间的摩擦，减小了内外壳体的相对转动量，传递了太阳轮动力输入电机的动力，行星轮动力输入电机与太阳轮动力输入电机的动力产生耦合。

应用本发明电驱动轮系统的车辆，可根据各行驶工况的不同点实现动力的调节耦合输出，如在启动工况、加速工况、高爬坡度行驶工况等大扭矩需求的工况下，根据转矩需求量通过控制器控制磁流变液控式离合器内电流大小，改变磁流变液磁场强度及磁流变液的粘度，实现太阳轮动力输入电机与行星轮动力输入电机的动力耦合传输，满足各工况下整车对动力的需求；在匀速行驶工况、高速低扭矩需求行驶工况及低爬坡度行驶工况等扭矩需求较小的行驶工况下切断太阳轮动力输入电机的动力传输，行星轮动力输入电机单独进行动力供应。由于磁流变液控式离合器的存在，各动力电机可根据各工况的动力需求进行主动控制，使满足电驱动轮系统动力需求的电机工作点位于高效区，增大电驱动轮系统的经济性。

本发明的电驱动轮系统，也就是，多动力源动力可调耦合输出式电驱动轮中动力调节及动力供应过程的控制都是通过电控方式完成，控制示意图如图3所示，主电机组也就是指行星轮动力输入电机，辅助电机也就是指太阳轮动力输入电机。整体电控控制方式较一般的液控、机械控制方式简单，动作响应速度较快，控制效果较好。三个行星齿轮动力输入电机动力供应时间点、供应动力大小相同，对其可通过主控制器产生控制信号，利用单线路多控制点方式进行同步控制；磁流变液控式离合器控制的动力传递及中断是通过线圈内电流产生的磁场强度对磁流变液粘度的控制实现的，其电流的控制方式可统一由主控制器完成；太阳轮动力输入电机动力大小、磁流变液控式离合器传递动力大小、行星轮动力输入电机的供应动力大小的控制可统一由主控制器电控方式完成。

实施例2

本实施中采用谐波齿轮替换实施例1中的动力耦合组件，即行星轮的结构。谐波齿轮主要包括动力发生器、柔轮和钢轮，当利用谐波齿轮代替实施例1中结构时，结构中只有一个主电机，且与钢轮直接相连，辅助电机通过磁流变离合器与动力发生器相连。主电机动力直接进行传递，辅助电机动力通过离合器调节及柔轮和钢轮的减速增扭后进行输出。低转矩需求工况下，主电机单独工作，高转矩需求工况下，主副电机共同工作提供耦合动力，动力耦合在柔轮和钢轮的配合处完成。其他结构根据谐波齿轮的要求进行具体设计。

实施例3

本实施例中采用活性齿轮替换实施例1中的动力耦合组件，即行星轮结构。活性齿轮主要包括激波器、活齿轮、中心轮，与谐波齿轮相似，当代替实施例1中的发明机构时，主电机有一个，且与中心轮直接相连，辅助电机通过磁流变式离合器与激波器相连。主电机直接带动中心轮转动进行动力传输；辅助电机通过离合器的调节后带动激波器转动，经过活齿轮和中心轮的减速增扭后进行动力输出。低转矩需求工况下，主电机单独工作，高转矩需求工况下，主副电机共同工作提供耦合动力，动力耦合在活齿轮和中心轮配合处完成，其他结构根据活性齿轮的要求进行具体设计。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上，在行星轮和行星轮动力输入轴之间加一个离合器，通过离合器控制行星轮的动力传递。三个行星轮动力输入电机(主电机)的输出轴(与实施例1中的电机不同，此种电机可自带输出轴)通过离合器与动力传递轴相连。通过离合器控制行星轮动力输入电机的动力传输，可实时切换主副电机的动力传递。

根据主副电机可提供不同转矩的条件及不同工况下的转矩需求，进行主副电机的动力切换，有效提高整车的经济型及动力性。

以上所述的电驱动轮系统及具体实施方式仅仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，例如在结构设计中，机械部分行星轮可由谐波齿轮、活性齿轮等结构来代替；行星轮动力输入电机动力传递也可通过离合器方式进行控制等。在此声明，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电驱动轮系统，其特征在于，其包括：源动力组件、动力调节组件和动力耦合传动组件；其中，源动力组件包括主电机组和辅助电机，所述辅助电机连接所述动力调节组件，所述动力调节组件连接所述动力耦合组件，所述主电机组连接所述动力耦合组件；

所述源动力组件，用于产生动力并传递；所述动力调节组件，用于通过磁流变液固态和液态之间的转换对所述辅助电机传递的动力调节至与主电机的动力相匹配，并传递给所述动力耦合传动组件；所述动力耦合组件，用于将传递的动力减速增扭后输出。

2.如权利要求1所述的电驱动轮系统，其特征在于，所述主电机组包括一个以上的行星轮动力输入电机，所述辅助电机为太阳轮动力输入电机；所述动力耦合组件包括太阳轮、内齿圈、轮毂、与行星轮动力输入电机数目相对应的行星轮、动力输入轴和行星轮动力传递轴；所述太阳轮为直齿齿轮，内部嵌合在所述动力输入轴上，外部与每个所述行星轮相配合；每个所述行星轮为直齿外齿轮，均布在所述太阳轮的外围，内部嵌合在所述行星轮动力传递轴上；所述内齿圈为直齿内齿轮，内部与所有所述行星轮内啮合，外部与所述轮毂相配合；所述动力输入轴的左侧与所述动力调节组件连接，右侧与所述动力耦合组件相连；所述行星轮动力传递轴与所述行星轮动力输入电机相连。

3.如权利要求2所述的电驱动轮系统，其特征在于，所述动力调节组件为磁流变液离合器，所述磁流变液离合器包括内壳体、外壳体、离合器动力传动件、内外壳体支撑轴承、线圈和离合器盘，所述内壳体为环形结构，内部与所述太阳轮动力输入电机的输出轴相连，外部与所述内外壳体支撑轴承和所述离合器盘相连；所述外壳体与所述内壳体相似，所述外壳体与所述离合器动力传动件的左端相连，所述离合器动力传动件的右端与所述动力输入轴相连；所述内外壳体支撑轴承，位于可相对转动的所述内外壳体之间；所述线圈位于所述外壳体内部；所述离合器盘为环形结构，与所述内壳体外侧相连。

4.如权利要求3所述的电驱动轮系统，其特征在于，所述磁流变液离合器还包括O型密封圈，所述O型密封圈位于所述内外壳体之间及所述内外壳体支撑轴承内侧。

5.如权利要求2所述的电驱动轮系统，其特征在于，该电驱动轮系统还包括左电机支撑架、右电机支撑架和行星架，所述行星架为阶梯型结构，其左端与所述左电机支撑架相连，右端与所述右电机支撑架相连，中间部分由两个圆锥滚子轴承支撑在所述轮毂上，所述太阳轮动力输入电机固定于所述左电机支撑架内，其右端紧靠行星架，左端通过左端盖进行轴向固定；所述行星轮动力输入电机固定于所述右电机支撑架内，其左端紧靠所述右电机支撑架，电机右端由右端盖对其进行轴向定位。

6.如权利要求5所述的电驱动轮系统，其特征在于，所述行星轮动力传递轴两端通过调心滚子轴承支撑在所述行星架上。

7.如权利要求5所述的电驱动轮系统，其特征在于，该电驱动轮系统还包括行星轮轴右密封件，所述行星轮轴右密封件位于所述行星轮动力传递轴右端和所述行星架之间。

8.如权利要求2-7中任一所述的电驱动轮系统，其特征在于，所述行星轮动力输入电机为三个，相应地，所述行星轮为三个。

9.如权利要求1所述的电驱动轮系统，其特征在于，所述动力耦合组件可采用谐波齿轮或活性齿轮。

10.如权利要求1所述的电驱动轮系统，其特征在于，所述电驱动轮系统还包括第二离合器，所述第二离合器用于连接所述主电机和所述动力耦合组件。