CN106004398B - 一种双轴驱动系统及配置了该系统的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆动力系统。旨在提供一种双轴驱动系统，包括第一电机、第二电机，还包括太阳轮、行星轮、齿圈及行星架；定轴齿轮及驱动齿轮；第一电机的电机轴与太阳轮连接固定；所述的定轴齿轮与驱动齿轮位于齿圈内部，定轴齿轮分别与齿圈及驱动齿轮啮合；还包括控制齿圈转动的第一超越离合器；还包括第二超越离合器，所述第二超越离合器将第二电机的电机轴与太阳轮连接；还包括第三离合器，所述第三离合器为第三超越离合器或受控离合器或第三超越离合器与受控离合器的组合。本发明提供的双轴驱动系统能够实现电动汽车在不同工况下的自动切换，不需要单独设置离合器联动控制装置。

Description

一种双轴驱动系统及配置了该系统的电动汽车

技术领域

本发明涉及车辆动力系统，尤其涉及一种双电机电动车用双轴驱动扭矩与转速自动或半自动叠加系统及配置了该叠加系统的电动汽车。

背景技术

目前，电动车在许多方面具有优于传统内燃机车辆的特点，如零排放、高效率、无需耗费石油资源、运行平稳、噪音小等。以往的电动车动力源多采用单电机，但在运行过程中发现，单电机存在着扭矩不足，运转时电机转速过高、影响电机寿命等技术问题。针对该技术问题，目前市场上出现了双电机驱动的电动车。如申请号：201210024534.9、名称：电动汽车及其双电机耦合变速装置和该装置的控制系统，在该专利文件中公开了一种双电机扭矩与转速叠加装置，其提供的技术方案是包括定轴齿轮机构，与第一电机连接，具有动力输出齿轮；以及行星齿轮机构，与第二电机连接，包括：太阳轮，具有与所述第二电机连接的太阳轮中心轴；内齿圈，套设在所述太阳轮外侧；多个行星轮，设置在所述太阳轮和所述内齿圈之间；以及行星架，连接所述多个行星轮，并将动力输出至车轮的转动轴，特征在于，还包括联动控制装置及转矩耦合控制装置。通过联动控制装置及转矩耦合控制装置实现各离合器的离合切换，根据该专利文件的说明书及说明书附图5可知，联动控制装置及转矩耦合控制装置采用液压控制，结构复杂，不但增加了制造成本，而且在实际运行过程中会造成故障率提升。另外根据说明书的描述并结合说明书附图1可知，第一电机的电机轴与定轴齿轮机构连接，第二电机的电机轴与太阳轮中心连接，两电机轴无法实现同轴线安装，这在工程安装上会造成较大的难度。

发明内容

本发明旨在提供一种能够自动切换各离合器离合，达到扭矩与转速自动或半自动叠加的系统以及将其配置成的电动汽车，以解决现有技术中单独设置离合器控制装置造成的结构复杂、故障率高的技术缺陷。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：一种双轴驱动系统，包括第一电机、第二电机，还包括太阳轮、行星轮、齿圈及行星架；

还包括定轴齿轮及驱动齿轮；

所述第一电机的电机轴与太阳轮连接固定；

其特征在于：所述的定轴齿轮与驱动齿轮位于齿圈内部，定轴齿轮分别与齿圈及驱动齿轮啮合；

还包括控制齿圈转动的第一超越离合器；

还包括第二超越离合器，所述第二超越离合器将第二电机的电机轴与太阳轮连接；

还包括第三离合器，所述第三离合器为第三超越离合器或受控离合器或第三超越离合器与受控离合器的组合，所述第三离合器将第二电机的电机轴与驱动齿轮受控或自动离合，或者在将第二电机的电机轴与驱动齿轮在自动离合的情况下将太阳轮与驱动齿轮受控离合；

在第一电机的正转、第二电机正转时能够实现扭矩的自动叠加，第一电机正转、第二电机反转时能够实现转速的受控或自动叠加。

进一步的，所述第一电机的电机轴、第二电机的电机轴、太阳轮轴心、驱动齿轮轴心位于同一条轴线上。

进一步的，所述的第三离合器为超越离合器与受控离合器的组合，第二电机的电机轴与驱动齿轮之间通过第三超越离合器连接，第二电机的电机轴与驱动齿轮之间还设有受控离合器，实现车辆前进时扭矩与转速的自动叠加，通过第一电机的反转、第二电机的反转实现倒车功能。

进一步的，所述的第三离合器为受控离合器，第二电机的电机轴通过受控离合器与驱动齿轮连接，在第一电机正转、第二电机正转时实现扭矩的自动叠加，第一电机正转、第二电机反转实现转速的受控叠加，第一电机反转、第二电机反转实现倒车功能。

进一步的，第三离合器为超越离合器与受控离合器的组合，其中第二电机的电机轴与驱动齿轮之间通过超越离合器连接，驱动齿轮与太阳轮之间通过受控离合器连接，在第一电机正转、第二电机正转时实现扭矩的自动叠加，第一电机正转、第二电机反转实现转速的自动叠加，第一电机反转实现倒车功能。

进一步的，所述第一离合器的安装位置可以直接控制齿圈的转动，也可以通过控制定轴齿轮或驱动齿轮的转动达到控制齿圈转动的目的。

进一步的，在固定行星架时，第一电机→太阳轮→行星轮→齿圈→定轴齿轮→驱动齿轮的传动比大于1。

本发明还提供了一种电动汽车，包括第一电机与第二电机，第一电机、第二电机采用前述的双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统进行安装。

本发明提供的双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统能够实现电动汽车在不同工况下的自动切换，不需要单独设置离合器联动控制装置，只要控制第二电机的正反转就能实现扭矩耦合、转速耦合以及固定变比等工作模式，降低了制造成本，保证车辆的稳定可靠运行。

附图说明

附图1为该双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统第一实施例的结构示意图。

附图2为该双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统第二实施例的结构示意图。

附图3为该双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统第三实施例的结构示意图。

附图4为该双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统中第一超越离合器变换位置安装的一种结构示意图。

附图5为该双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统中第一超越离合器变换位置安装的另一种结构示意图。

附图6为该双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例来详细说明本发明。

关于第一电机1、第二电机2、齿圈5及各齿轮的正转、反转的定义：附图1中由第一电机1方向向右观察，所述的正转为顺时针方向转动，所述的反转为逆时针方向转动。

在下面各实施例中，第三离合器定义为各附图中的单独使用的第三超越离合器73或单独使用的受控离合器74或第三超越离合器73与受控离合器74的组合使用，关于第三离合器的具体使用在各实施例中将进行详细描述。

实施例1

如附图1所示，该双轴驱动扭矩与转速自动叠加系统，包括第一电机1、第二电机2，还包括太阳轮3、行星轮4、齿圈5及行星架6，运转以后动力由行星架6输出送至差速器（附图中未示出）。

如附图1所示，还包括控制齿圈5转动的第一超越离合器71，所述的第一电机的电机轴11与太阳轮3连接，所述的第二电机的电机轴21通过第二超越离合器72与太阳轮3连接。

如附图1所示，还包括定轴齿轮81、驱动齿轮82，定轴齿轮81分别与驱动齿轮82及齿圈5啮合。在本实施例中，第三离合器为单独使用的第三超越离合器73，如附图1所示，第二电机2的电机轴21通过第三超越离合器73与驱动齿轮82连接。

制作时，齿圈加宽，太阳轮3、行星轮4位于齿圈内的一侧，定轴齿轮81及驱动齿轮82位于齿圈内部的另一侧，第一电机的电机轴11、第二电机的电机轴21位于太阳轮3的两侧。为方便工程实施时的安装，使整套系统变得更加紧凑，本实施例中，第一电机的电机轴11、第二电机的电机轴21及太阳轮3轴心位于同一条轴线上。

如附图1所示，第一超越离合器71、第二超越离合器72根据受力方向只能单方向转动，第一超越离合器71限定齿圈5只能顺时针方向转动，即齿圈5只能正转。下面通过各种工况的运行说明来描述各离合器的动作状态。

下面针对附图1所示的轮系对各种工况做进一步说明。

工况1

小扭矩单电机工作。

当车辆在正常行驶状态下，扭矩值小于预设值时，第一电机1工作，第二电机2不工作。如附图1所示，第一电机1正转，第一电机的电机轴11带动太阳轮3正转，第二超越离合器72处于分离状态，第三离合器为单独使用的第三超越离合器73，第二电机的电机轴21与驱动齿轮82通过第三超越离合器73连接，此时第三超越离合器73分离，第二电机的电机轴21处于静止状态，第一电机1带动太阳轮3正转→行星轮4反转→齿圈5具有反转趋势→第一离合器71结合固定住齿圈5→动力由行星架6输出。

工况2

大扭矩双电机工作。

当车辆在爬坡或快速加速行驶状态下，扭矩值大于预设值时，如附图1所示，第一电机正转，第一电机的电机轴11带动太阳轮3正转，齿圈5有反转趋势，第一超越离合器71结合将齿圈5固定。第二电机正转，第三超越离合器73处于分离状态，控制第二电机转速有超越第一电机转速的趋势，第二超越离合器72结合，第二电机2的动力传递至太阳轮3实现了扭矩的自动叠加，叠加后的动力经行星架6输出，达到扭矩叠加的效果。

工况3

运行状态下的车辆加速。

当车辆在正常行驶状态下进行要加速动作时，第一电机1正转，第二电机2反转。如附图1所示，第二电机2在反转时，第二超越离合器72处于分离状态，第三超越离合器73结合，第二电机2带动驱动齿轮82反转→定轴齿轮81正转→齿圈5正转→行星轮正转，从而实现了行星架6转速的叠加，达到车辆加速的目的。

由上面描述可知，采用该扭矩与转速自动叠加系统，在第一电机正转的情况下只需控制第二电机的正反转即可实现扭矩与转速的自动叠加，能够有效解决现有技术中需要单独设置离合器控制装置的技术问题，使车辆的运行更加稳定可靠，降低了车辆运行过程中的故障发生率。同时将第一电机的电机轴与第二电机的电机轴设置在太阳轮的两侧并保持在同一轴线使整套系统更加紧凑，也有利于该系统在车辆后桥上的安装。

该系统可广泛应用于双电机驱动的电动汽车上，在本实施例中，提供一种双电机驱动的电动汽车，其包括第一电机、第二电机，第一电机、第二电机按照前述的扭矩与转速自动叠加系统进行安装。

实施例2

本实施例提供的扭矩与转速自动叠加系统是在实施例1的基础上增加倒车功能。

如附图2所示，本实施例中提供第三离合器为第三超越离合器73与受控离合器74的组合使用，在实施例1的基础上在第二电机的电机轴21与驱动齿轮82之间增加可控离合器74，该离合器74优选电磁离合器。

根据附图1所示，第一电机1反转时，造成两条路线的动作，第一路线：第二超越离合器72结合→第二电机的电机轴21反转→第三超越离合器73结合→驱动齿轮82同速反转。

第二路线：太阳轮3反转→行星轮4正转→齿圈5正转→第一超越离合器71分离→定轴齿轮81正转→82驱动齿轮82反转。

上述两种路线的结果为：由于传动比的因素，假如第一电机转速为1000r/s，当固定行星架时，第二路线造成的驱动齿轮82的转速大于1000 r/s，由此导致第三超越离合器73分离，驱动齿轮82与第二电机的电机轴分离，驱动齿轮82空载反转，造成行星架无动力输出。

如附图2所示，增加可控离合器74后，倒车时，可控离合器74受控结合，第二电机2反转并将第二电机2的转速固定为与第一电机1一致的转速，如1000r/s，第二电机造成驱动齿轮82的转速为1000r/s,通过齿圈5传递至行星轮4，第一电机1通过太阳轮3也传递至行星轮4，通过差速，驱动行星架反转实现倒车功能。

在实现上述倒车功能时，要求在固定行星架时，第一电机→太阳轮→行星轮→齿圈→定轴齿轮→驱动齿轮的传动比大于1。

如附图2、附图4及附图5所示，第一超越离合器71的位置可灵活变化，附图2所示的第一超越离合器71的安装位置实现对齿圈5的直接控制，附图4所示的第一超越离合器71用于控制定轴齿轮81的单向转动，附图5所示的第一超越离合器71用于控制驱动齿轮82的单向控制，其最终的效果都是控制齿圈5的单向转动。第一超越离合器71的具体安装位置根据实际安装环境进行确定。

实施例3

如附图3所示，该轮系作为实施例2的一种变化所得。

如附图3所示，在该轮系中，第三离合器为单独使用的受控离合器74，受控离合器74将第二电机的电机轴21与驱动齿轮82连接，省略了实施例2中的第三超越离合器。

根据附图3所示，扭矩叠加时，控制第二电机2的转速有超越第一电机1转速的趋势，第二超越离合器72自动结合，受控离合器74分离，实现扭矩的自动叠加。转速叠加时，控制第二电机2反转，第二超越离合器72分离，受控离合器74受控结合，实现转速的受控叠加，达到扭矩与转速自动及半自动叠加效果。

倒车时，受控离合器74受控结合，第一电机1反转，第二超越离合器72结合，第二电机2反转并将第二电机2的转速固定为与第一电机1一致的转速，如1000r/s，驱动齿轮82的转速为1000r/s,通过齿圈5传递至行星轮4，第一电机1通过太阳轮3也传递至行星轮4，通过差速，驱动行星架反转实现倒车功能。

同理，在实现上述倒车功能时，要求在固定行星架时，第一电机→太阳轮→行星轮→齿圈→定轴齿轮→驱动齿轮的传动比大于1。

实施例4

如附图6所示，该轮系作为实施例2的另一种变化所得。

如附图6所示，在该轮系中，第三离合器为第三超越离合器73与受控离合器74的组合使用，第三超越离合器73将第二电机的电机轴与驱动齿轮82连接，受控离合器74将驱动齿轮82与太阳轮3连接。

根据附图6所示，扭矩叠加时，控制第二电机2的转速有超越第一电机1转速的趋势，第二超越离合器72自动结合，受控离合器74分离，实现扭矩的自动叠加。转速叠加时，控制第二电机2反转，第二超越离合器72分离，第三超越离合器73自动结合，第二电机2带动驱动齿轮82反转→定轴齿轮81正转→齿圈5正转→行星轮正转，从而实现了行星架6转速的叠加，达到车辆加速的目的。

倒车时，可控离合器74受控结合，第一电机1反转，太阳轮3带动驱动齿轮82同速反转。由于第一电机→太阳轮→行星轮→齿圈→定轴齿轮→驱动齿轮的传动比大于1，通过差速，驱动行星架反转实现倒车功能，此时，第二超越离合器72结合，带动第二电机2反向空转。

本发明还提供了一种双电机驱动的电动汽车，其包括第一电机、第二电机，第一电机、第二电机通过上述任一实施例所提供的扭矩与转速叠加系统进行安装。

Claims (8)

1.一种双轴驱动系统，包括第一电机、第二电机，还包括太阳轮、行星轮、齿圈及行星架；

还包括定轴齿轮及驱动齿轮；

所述第一电机的电机轴与太阳轮连接固定；

其特征在于：所述的定轴齿轮与驱动齿轮位于齿圈内部，定轴齿轮分别与齿圈及驱动齿轮啮合；

还包括控制齿圈转动的第一超越离合器；

还包括第二超越离合器，所述第二超越离合器将第二电机的电机轴与太阳轮连接；

还包括第三离合器，所述第三离合器为第三超越离合器或受控离合器或第三超越离合器与受控离合器的组合，所述第三离合器将第二电机的电机轴与驱动齿轮受控或自动离合，或者在将第二电机的电机轴与驱动齿轮在自动离合的情况下将太阳轮与驱动齿轮受控离合；

在第一电机的正转、第二电机正转时能够实现扭矩的自动叠加，第一电机正转、第二电机反转时能够实现转速的受控或自动叠加。

2.根据权利要求1所述的一种双轴驱动系统，其特征在于：所述第一电机的电机轴、第二电机的电机轴、太阳轮轴心、驱动齿轮轴心位于同一条轴线上。

3.根据权利要求1所述的一种双轴驱动系统，其特征在于：所述的第三离合器为超越离合器与受控离合器的组合，第二电机的电机轴与驱动齿轮之间通过第三超越离合器连接，第二电机的电机轴与驱动齿轮之间还设有受控离合器，实现车辆前进时扭矩与转速的自动叠加，通过第一电机的反转、第二电机的反转实现倒车功能。

4.根据权利要求1所述的一种双轴驱动系统，其特征在于：所述的第三离合器为受控离合器，第二电机的电机轴通过受控离合器与驱动齿轮连接，在第一电机正转、第二电机正转时实现扭矩的自动叠加，第一电机正转、第二电机反转实现转速的受控叠加，第一电机反转、第二电机反转实现倒车功能。

5.根据权利要求1所述的一种双轴驱动系统，其特征在于：第三离合器为超越离合器与受控离合器的组合，其中第二电机的电机轴与驱动齿轮之间通过超越离合器连接，驱动齿轮与太阳轮之间通过受控离合器连接，在第一电机正转、第二电机正转时实现扭矩的自动叠加，第一电机正转、第二电机反转实现转速的自动叠加，第一电机反转实现倒车功能。

6.根据权利要求1所述的一种双轴驱动系统，其特征在于：所述第一超越离合器的安装位置可以直接控制齿圈的转动，也可以通过控制定轴齿轮或驱动齿轮的转动达到控制齿圈转动的目的。

7.根据权利要求3、4或5所述的一种双轴驱动系统，其特征在于：在固定行星架时，第一电机→太阳轮→行星轮→齿圈→定轴齿轮→驱动齿轮的传动比大于1。

8.一种电动汽车，包括第一电机与第二电机，第一电机、第二电机采用权利要求1-7中的任一项所述的一种双轴驱动系统进行安装。