CN109455075A - 一种双电机驱动系统及其使用方法 - Google Patents

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朱雷
房超
杨守银
吴四军
周用华
薛刚
段仁仕
张英伦
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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Abstract

本发明涉及一种双电机驱动系统，壳体内分别设有第一、第二电机，第一电机作为主驱动电机，用以输出动能；第二电机为辅助驱动电机，第二电机的输出轴通过单向离合器与第一电机的输出轴相连，用以对第一电机提供辅助输出动能。通过单向离合器来调节两者之间的连接，使得车辆的提速阶段，能够提供最大的输出动力，同时在车辆高速运行阶段，只有主驱动电机的提供输出动力，保证最高车速。同时结构简单，布局合理，制造成本较低。

Description

一种双电机驱动系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及驱动系统的技术领域，具体地说是一种双电机驱动系统,尤其涉及一种用于纯电动车辆的双电机驱动系统及其使用方法。
背景技术
现有的纯电动车辆一般使用单电机驱动系统或者双电机驱动系统，这种单电驱动系统一般存在动力性能比较差的问题。
而现有的双电机驱动系统也相对比较简单，参见图1，采用两个电机通过同一个齿轮共同输出动力，这种双电驱动系统基本采用单档减速箱，动力输出模式比较单一，难以兼顾动力性、效率、最高车速等要求。
由于是单档减速箱，齿轮速比固定。如果需要提高动力性，则需要增加速比；如果需要提高最高车速，则需要减小速比。故单档减速箱难以做到兼顾，而两档变速箱则成本较高，结构复杂，不利于推广和应用。
因此，市场上急需要一种可以兼顾动力性能、车速要求以及制造成本的电机驱动系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的双电机驱动系统及其使用方法，由于设置第一、第二电机，通过单向离合器将第二电机的输出动力连接至第一电机的输出轴上，使得双电机驱动系统可以兼顾动力性能和车速要求。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双电机驱动系统，包括壳体，其特征在于：壳体内分别设有第一、第二电机，第一电机作为主驱动电机，用以输出动能；第二电机为辅助驱动电机，第二电机的输出轴通过单向离合器与第一电机的输出轴相连，用以对第一电机提供辅助输出动能。
优选的，壳体内设有两个并列设置的电机，分别为第一、第二电机，第一电机的输出轴上连接有第二齿轮和单向离合器，第二齿轮与主减速齿轮啮合，主减速齿轮连接有差速器；第二电机的输出端通过齿轮组与单向离合器的配合，使得第二电机的动能传输至第一电机的输出轴上。
进一步，第二电机的输出端连接有第一齿轮，第一齿轮与第三齿轮进行啮合，单向离合器的内圈通过花键固定于第二电机的输出轴上，单向离合器的外圈与第三齿轮相连接。
进一步，主减速齿轮通过螺栓固定在差速器上，第一、第二电机分别与各自的输出轴通过花键相连，第一齿轮与第三齿轮的减速比为A，A的数值范围为3-5，第二齿轮与主减速齿轮的减速比为B，B的数值范围为3-5.5。
一种双电机驱动系统的使用方法，其特征在于：使用步骤如下：a、车辆启动阶段，第一、第二电机共同输出动能，单向离合器与第一电机的输出轴连接；b、当第二电机转速达到限定值时，单向离合器断开，仅第一电机提供动能输出；c步骤中，车速下降时，第二电机运行，一旦第二电机的转速达到第一电机的A倍时，单向离合器与第一电机的输出轴再次连接，达到第一、第二电机共同输出动能的状态。
优选的，a步骤中，第一电机的输出轴上连接有第二齿轮和单向离合器，第二齿轮与主减速齿轮啮合，主减速齿轮连接有差速器；第二电机的输出端通过齿轮组与单向离合器的配合，使得第二电机的动能传输至第一电机的输出轴上；当第一齿轮与第三齿轮的减速比为A，第二齿轮与主减速齿轮的减速比为B时，单向离合器与第一电机的输出轴连接，第二电机的输出转速是第一电机的B倍。
相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：
1、本发明所述的改进方案，设置两个电机，一个作为主驱动电机，另一个作为辅助驱动电机，通过单向离合器来调节两者之间的连接，使得车辆的提速阶段，能够提供最大的输出动力，同时在车辆高速运行阶段，只有主驱动电机的提供输出动力；
2、本发明的技术方案的中，第二电机的输出端连接有第一齿轮，第一齿轮与第三齿轮进行啮合，单向离合器的内圈通过花键固定于第二电机的输出轴上，单向离合器的外圈与第三齿轮相连接，通过单向离合器的自动打开和闭合，使得车辆速度提升40%，轴向空间布置节约20%--30%；
3、本发明各部件连接关系简单、明了，制造成本较低，而运行效果好，无需设置额外的控制系统，是一种低成本高性能的双电机驱动系统。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明一实施例中汽车启动时单向离合器连接时的电机工作原理示意图。
图4本发明一实施例中汽车高速运行时单向离合器断开后的电机工作原理示意图。
附图标记：
1第一电机、2第二电机、3第一齿轮、4第二输出轴、5第二齿轮、6单向离合器、7第二输出轴、8第三齿轮、9主减速齿轮、10差速器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种双电机驱动系统，包括壳体，具体参见图2，其与现有技术的区别在于：壳体内分别设有第一、第二电机，第一电机作为主驱动电机，用以输出动能；第二电机为辅助驱动电机，第二电机的输出轴通过单向离合器与第一电机的输出轴相连，用以对第一电机提供辅助输出动能。
具体来说，这里的第一、第二电机可以并列设置，通过单向离合器的连接、断开，来控制第二电机是否提驱动动力，很好的解决了现有技术产品的整体动力型和最高车速无法兼顾的问题，同时可以提高驱动系统的效率，缩短轴向距离，并且节约了整体产品的布置空间，便于后续产品的安装、检测和维护工作。
在一个实施例中，参见图2中，壳体内设有两个并列设置的电机，分别为第一、第二电机，第一电机的输出轴上连接有第二齿轮和单向离合器，这里的单向离合器可以自动与第一电机的输出轴进行连接或者断开，用以调节第一电机的额输出动力，同时第二齿轮与主减速齿轮啮合，主减速齿轮连接有差速器。
第二电机的输出端通过齿轮组与单向离合器的配合，使得第二电机的动能传输至第一电机的输出轴上。具体来说，这里的齿轮组为第一、第三齿轮，第一齿轮与第三齿轮进行啮合，单向离合器的内圈通过花键固定于第二电机的输出轴上，单向离合器的外圈与第三齿轮相连接。
进一步，主减速齿轮通过螺栓固定在差速器上，第一、第二电机分别与各自的输出轴通过花键相连，第一齿轮与第三齿轮的减速比为A，A的数值范围为3-5，优选的数值为4-5，第二齿轮与主减速齿轮的减速比为B，B的数值范围为3-5.5，优选的数值范围为4.5-5.5。
操作时，通过单向离合器来调节第一、第二电机之间的连接关系，使得车辆的提速阶段，能够提供最大的输出动力，同时在车辆高速运行阶段，只有主驱动电机的提供输出动力。这种结构解决了现有产品的整车动力性和最高车速无法兼顾的问题，同时提高驱动系统效率，缩短轴向距离，较好的节约了布置空间。
在一个具体的实施例中，假设齿轮1和齿轮3的减速比为a,齿轮2和主减速齿轮减速比为b。在车辆起步阶段，两个电机同时输出动力，电机1扭矩通过齿轮2和主减速齿轮啮合直接传递到差速器，；电机2扭矩通过齿轮1和齿轮3啮合、单向离合器传递到轴2，再通过齿轮2和主减速齿轮啮合传递到差速器。故起步阶段，双电机都能给车辆提供动力，此时轮端扭矩车轮端扭矩为电机1输出扭矩的b倍，再加上电机2输出扭矩的a×b倍，整车获得最大的动力性。该状态下，单向离合器结合并传递扭矩，电机2的输出转速和是电机1的b倍，这里的a值为4.5，b值为5，具体参见图3所示。
正常中低速行驶的情况，电机1和电机2相互配合，保持在较高的效率区间运行，达到整体效率提升的效果。
车速提升到一定程度的情况下，例如大于100km/h等较高车速时，由于电机转速限制，电机2难以达到维持100km/h车速的转速。此时，仅电机1出扭矩，减速比为b。由于单向离合器此时断开，电机1可以0转速0扭矩，具体如图4所示。
如若车速下降，电机2进行高转速拉升，出小扭矩，一旦转速达到电机1的a 倍时，单向离合器平顺结合，此时电驱动系统状态和起步阶段一致。上述结构，预计最高车速可以提升40%，轴向空间布置节约20%-30%。是一种较为可行的低成本高性能的双电机驱动系统。
在一个使用方法实施例中，使用步骤如下：a、车辆启动阶段，第一、第二电机共同输出动能，单向离合器与第一电机的输出轴连接；b、当第二电机转速达到限定值时，单向离合器断开，仅第一电机提供动能输出；c步骤中，车速下降时，第二电机运行，一旦第二电机的转速达到第一电机的A倍时，单向离合器与第一电机的输出轴再次连接，达到第一、第二电机共同输出动能的状态。
优选的，a步骤中，第一电机的输出轴上连接有第二齿轮和单向离合器，第二齿轮与主减速齿轮啮合，主减速齿轮连接有差速器；第二电机的输出端通过齿轮组与单向离合器的配合，使得第二电机的动能传输至第一电机的输出轴上；当第一齿轮与第三齿轮的减速比为A，第二齿轮与主减速齿轮的减速比为B时，单向离合器与第一电机的输出轴连接，第二电机的输出转速是第一电机的B倍。
进一步，第二电机的输出端连接有第一齿轮，第一齿轮与第三齿轮进行啮合，单向离合器的内圈通过花键固定于第二电机的输出轴上，单向离合器的外圈与第三齿轮相连接。
在运行时，单向离合器可以自动控制来进行打开或者连接，无需在配置额外的控制系统，仅通过机械结构的连接就能达到高性能的双电机驱动作用，使得车辆的最高车速提升40%以上，同时整台驱动电机的轴向空间布置可以节约2--3成空间。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双电机驱动系统，包括壳体，其特征在于：壳体内分别设有第一、第二电机，第一电机作为主驱动电机，用以输出动能；第二电机为辅助驱动电机，第二电机的输出轴通过单向离合器与第一电机的输出轴相连，用以对第一电机提供辅助输出动能。
2.一种双电机驱动系统，包括壳体，其特征在于：壳体内设有两个并列设置的电机，分别为第一、第二电机，第一电机的输出轴上连接有第二齿轮和单向离合器，第二齿轮与主减速齿轮啮合，主减速齿轮连接有差速器；第二电机的输出端通过齿轮组与单向离合器的配合，使得第二电机的动能传输至第一电机的输出轴上。
3.根据权利要求2所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：第二电机的输出端连接有第一齿轮，第一齿轮与第三齿轮进行啮合，单向离合器的内圈通过花键固定于第二电机的输出轴上，单向离合器的外圈与第三齿轮相连接。
4.根据权利要求2所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：主减速齿轮通过螺栓固定在差速器上，第一、第二电机分别与各自的输出轴通过花键相连，第一齿轮与第三齿轮的减速比为A，A的数值范围为3-5，第二齿轮与主减速齿轮的减速比为B，B的数值范围为3-5.5。
5.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统的使用方法，其特征在于：使用步骤如下：a、车辆启动阶段，第一、第二电机共同输出动能，单向离合器与第一电机的输出轴连接；b、当第二电机转速达到限定值时，单向离合器断开，仅第一电机提供动能输出；c步骤中，车速下降时，第二电机运行，一旦第二电机的转速达到第一电机的A倍时，单向离合器与第一电机的输出轴再次连接，达到第一、第二电机共同输出动能的状态。
6.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统的使用方法，其特征在于：a步骤中，第一电机的输出轴上连接有第二齿轮和单向离合器，第二齿轮与主减速齿轮啮合，主减速齿轮连接有差速器；第二电机的输出端通过齿轮组与单向离合器的配合，使得第二电机的动能传输至第一电机的输出轴上；当第一齿轮与第三齿轮的减速比为A，第二齿轮与主减速齿轮的减速比为B时，单向离合器与第一电机的输出轴连接，第二电机的输出转速是第一电机的B倍。
7.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统的使用方法，其特征在于：第二电机的输出端连接有第一齿轮，第一齿轮与第三齿轮进行啮合，单向离合器的内圈通过花键固定于第二电机的输出轴上，单向离合器的外圈与第三齿轮相连接。
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