CN107323248A - 一种电动客车用双电机驱动电动轮系统 - Google Patents

一种电动客车用双电机驱动电动轮系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动客车用双电机驱动电动轮系统，包括两个轮毂电机、轮辋、电机外壳、电机轴、三个制动器、行星机构等结构。所述轮辋通过螺栓与支撑在转子支架上的行星架连接；第一轮毂电机转子固定在转子支架上并通过轴承支撑在电机轴上，第一制动器的制动钳固定在其外壳上，制动盘安装在转子支架上；第二轮毂电机的定子安装在与电机轴固结与一起的定子支架上，第二制动器的制动钳固定在电机轴上，制动盘固定在第二轮毂电机外壳上。行星机构齿圈固定在第二轮毂电机外壳上。车轮制动器制动钳固定在第一轮毂电机外壳上，制动盘固定在行星架上。该系统通过双电机、制动器和行星机构的配合使用可以实现固定传动比传动和无级调速功能。

Description

一种电动客车用双电机驱动电动轮系统
技术领域
本发明涉及一种电动客车用轮毂电机驱动系统,尤其涉及一种双电机驱动电动轮系统。
背景技术
21世纪以来，环境问题和能源危机越来越困扰着人类，汽车危机的排放也受到越来越多的关注，电动汽车作为一种新能源汽车，将成为未来汽车发展的必然趋势，传统汽车也将从历史的舞台中退去。轮毂电机直接驱动系统结构型式日益成为发展方向，轮毂电机成为了电动汽车领域的研究重点。对于电动大客车，根据轮毂电机特性很难满足电机对转速和转矩的要求，需要设计减速器来满足车辆的性能要求。客车对于驱动功率和转矩的要求较高，而轮毂电机的性能因车轮结构和安装尺寸的限制而很难满足客车运行对动力源的需求，因此，考虑采用动力耦合装置将两个轮毂电机的动力进行耦合，满足客车对动力性能的需求；而通过对其在车辆不同工况下进行单独运行或者共同运行的输出特性的合理分配，不仅可以提高系统的驱动效率，改善系统的经济性，还可以实现动力传动系统连续速比可调功能。
目前，对于电动客车用双电机驱动电动轮系统，并没有较为深入的研究。本发明旨在充分利用电动客车双轮胎内空间的基础上，布置双轮毂电机、行星机构减速器和制动器等，利用上有部件实现不同工况下采用单电机或双电机的不同工作模式，提高汽车动力性和经济性。
发明内容
针对客车用双轮胎的结构，本发明的目的是为了提供电动客车用双电机驱动电动轮系统，通过充分利用双轮毂下的空间，在满足客车不同行驶工况的动力性能要求下合理布置减速器、轮毂电机和制动器。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
该系统主要由行星机构减速器、转子支架、电机轴、三个制动器、两个轮毂电机等构成。
本发明针对客车后轮驱动，同时客车后轮具有双轮胎，在两个轮辋内布置两个轮毂电机，其中一个电机为内转子电机，令其为第一轮毂电机；另一个为外转子电机，则为第二轮毂电机。第一轮毂电机固定在电机轴上，其定子固定在电机外壳上，转子固定在转子支架上，其制动器的制动钳固定在电机外壳上，制动盘固定在转子支架上；而第二轮毂电机的定子固定在定子支架上，定子支架通过螺钉与电机轴相连，转子固定在电机外壳上，电机外壳通过轴承支撑在电机轴上，其制动器制动钳固定在电机轴上，制动盘固定在电机外壳上，并随之转动。行星机构的太阳轮固定在转子支架上，行星轮支撑在行星架上，后者通过轴承支撑在转子支架上，齿圈则是固定在第二轮毂电机的外壳上，同时车轮制动器制动钳固定在第一轮毂电机的外壳上，制动盘固定在行星架上，并随之转动。
在上述结构下，行星机构的太阳轮和齿圈都可以作为主动件，其一种工作状态是太阳轮作为主动件，齿圈固定，行星轮为从动件；另一种工作状态是太阳轮和齿圈同时作为主动件，共同带动从动件行星轮输出动力。第一种工作状态适合低速大转矩的工作状态，第二种适合车辆高速运行下的工况。此结构用来满足不同工况下的客车的动力性要求，提高电池的续航里程。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)利用了双轮胎内的空间，布置了双电机来驱动车辆行驶，满足了客车不同工况下对动力性的需求；行星机构的设置在一定程度上也起到减速增扭的作用，进一步增强驱动系统的动力性能。
(2)两个轮毂电机的转速可以独立调节控制，在不同工况下通过对两个轮毂电机输出转速转矩的合理匹配，不仅可以使轮毂电机尽可能工作在高效区，提高系统的驱动效率，改善系统的经济性，还可以实现动力传动系统连续速比可调功能。
(3)借助行星机构的结构特点，通过两个轮毂电机的调速、换向、制动等工作状态的控制，可以实现装备此系统的电动汽车的加/减速、倒车、前进、制动(含再生制动)等多种运行工况的需求。
(4)制动器的设置，可以使系统实现固定传动比的动力传递，使控制更为简单，传动效率更高。
附图说明
图1是整体结构示意图
图中：1.第一轮毂电机；1-1.第一轮毂电机外壳；1-2.定子；1-3.转子； 1-4.转子支架；1-5.制动盘；1-6.制动钳；2.第二轮股电机；2-1.第二轮毂电机外壳；2-2.转子；2-3.定子；2-4.定子支架；2-5.制动钳；2-6。制动盘；3. 电机轴；4.车轮制动盘；5.车轮制动钳；6.齿圈；7.行星架；8.行星轮；9.太阳轮；10.轮辋
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示的一种电动客车用双电机驱动电动轮系统，其结构主要包括一个第一轮毂电机1和第二轮毂电机2，转子支架1-4、定子支架2-4、电机轴3、轮辋10、太阳轮9、行星轮8、齿圈6、车轮制动钳5等结构组成。轮辋10通过螺栓与支撑在转子支架1-4上的行星架7连接。第一轮毂电机1通过螺钉固定在电机轴3上，转子1-3固定在转子支架1-4上，后者通过轴承固定在电机轴3上，第一轮毂电机1的制动器制动钳1固定在电机外壳1-1上，制动盘1-5固定在转子支架1-4上。第二轮毂电机2通过轴承支撑在电机轴3上，其电机外壳2-1固定在转子2-2上，定子2-3固结在定子支架2-4上，定子支架2-4 通过螺钉固定在电机轴3上，第二轮毂电机2的制动器制动钳2-5固定在电机轴3上，其制动盘2-6固定在电机外壳2-1上。行星机构的太阳轮9固定在转子支架1-4上，行星轮8支撑在行星架7上，齿圈固定在第二轮毂电机外壳2-1 上。车轮制动器的制动钳5固定在第一轮毂电机外壳1-1上，制动盘4固定在行星架7上，并随之转动。
本发明的工作原理如下：
行星机构运动关系如下：
ρωs＝(1+ρ)ωc-ωr
上式中，假设行星机构太阳轮9的转速为ωs，齿圈6的转速为ωr，行星轮8 的转速为ωc，其中ρ＝Rs/Rr，Rs是太阳轮9的半径，Rr是齿圈6的半径。
(1)固定传动比传动是通过以下方式实现：
当第二轮毂电机2不工作，同时其制动器制动钳2-5工作，将电机外壳2-1 处于静止状态，即与之相连的齿圈6处于静止状态。此时第一轮毂电机1正常工作，即行星机构的太阳轮9作为主动件，行星轮8作为从动件，带动行星架7 旋转，从而输出动力到车轮上。此时，齿圈6的转速ωr为0，由行星机构运动公式可得行星机构的传动比如下：
ωs/ωc＝1+1/ρ
(2)无级调速功能通过以下方式实现：
当两个电机同时工作，即行星机构的太阳轮9和齿圈6，分别随第一轮毂电机1的转子支架1-4和第二轮毂电机2的电机外壳2-1转动，即作为行星机构的主动件，而行星轮7作为从动件输出动力。
此时设第二轮毂电机2转速是第一轮毂电机1的k倍，即齿圈6的转速ωr为 kωs，由行星机构运动公式可得传动比如下：
ωs/ωc＝(1+ρ)/(ρ+k)
由上述公式可得，传动比不是定值，可以通过调节其中一个电机的转速来控制传动比的变化，减速功能通过利用各个轮毂电机的制动器来完成，便实现了无级调速功能。
综合上述分析，固定传动比的实现可以通过制动器使行星机构的齿圈6保持静止，行星机构主动件为太阳轮9，随着第一轮毂电机1的转子支架1-4转动，行星轮8作为从动件输出动力；无极调速功能的实现通过两个轮毂电机共同工作，此时行星机构的太阳轮9和齿圈6作为主动件，分别随转子支架1-4和电机外壳2-1转动，行星轮8作为从动件输出动力，同时通过调节各轮毂电机的转速，完成变传动比传递动力，从而实现了无级调速功能。

Claims (8)

1.本发明公开了一种电动客车用双电机驱动电动轮系统，主要包括：两个轮毂电机、轮辋、电机外壳、电机轴、三个制动器、行星机构等结构，主要特征是：所述轮辋通过螺栓与支撑在转子支架上的行星架连接；第一轮毂电机转子固定在转子支架上并通过轴承支撑在电机轴上，第一制动器的制动钳固定在其外壳上，制动盘安装在转子支架上；第二轮毂电机的定子安装在与电机轴固结与一起的定子支架上，第二制动器的制动钳固定在电机轴上，制动盘固定在第二轮毂电机外壳上。行星机构齿圈固定在第二轮毂电机外壳上。车轮制动器制动钳固定在第一轮毂电机外壳上，制动盘固定在行星架上。该系统通过双电机、制动器和行星机构的配合使用可以实现固定传动比传动和无级调速功能。
2.根据权利要求1所述的电动客车用双电机驱动电动轮系统，其特征在于：所述轮毂电机的类型可以为永磁同步、开关磁阻、交流感应等励磁方式的电机。
3.根据权利要求1所述的电动客车用双电机驱动电动轮系统，其特征在于：所述轮毂电机结构形式可以是内定子外转子结构，也可以是内转子外定子结构。
4.根据权利要求1所述的电动客车用双电机驱动电动轮系统，其特征在于：所述行星机构可以是单行星排结构、双行星排结构及其它的多行星排机构。
5.根据权利要求1所述的电动客车用双电机驱动电动轮系统，其特征在于：行星机构特性参数及结构尺寸可以根据目标车型性能需求及轮辋尺寸具体设计。
6.根据权利要求1所述的电动客车用双电机驱动电动轮系统，其特征在于：所述制动器可以是电磁式、液压式、气动式等。
7.根据权利要求1所述的电动客车用双电机驱动电动轮系统，其特征在于：行星机构的太阳轮、齿圈和行星架三个元件的其中两个作为动力输入端，一个动力输出端，输入端可以根据需要进行选择，可以是所述三个元件的其中任意两个。
8.根据权利要求1所述的电动客车用双电机驱动电动轮系统，其特征在于：通过多个制动器、行星机构和双电机等实现固定传动比传动和调速功能。
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