CN109519505A - 双电机两挡电驱动系统、控制方法及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机两挡电驱动系统，包括布置在同侧的电机一和电机二，所述电机一连接有变速系统，所述电机二连接有减速齿轮组，所述电机二通过所述减速齿轮组将动力传递至输出轴，所述变速系统与减速齿轮组的输出齿轮相耦合，也将所述电机一所提供的动力传递至输出轴，能够实现动力无中断输出；还提供了一种控制方法，使车辆能够实现起步阶段、中低速阶段以及高速阶段不同的工作模式，在此基础上，提供了一种电动汽车，具有前述的电驱动系统和采用前述的控制方法，使车辆适应不同的工况，提升经济性。

Description

双电机两挡电驱动系统、控制方法及电动汽车

技术领域

本发明涉及商用车电驱动技术领域，尤其涉及一种双电机两挡电驱动系统、双电机两挡电驱动系统的控制方法以及一种电动汽车。

背景技术

能源危机和环境污染的加剧，使得新能源车辆逐渐走上了市场的舞台，然而因为受到车辆空间限制和使用环境的约束，车用电驱动系统不同于普通的电传动系统，它要求具有更高的运行性能、比功率，以及适应更严酷的工作环境等。

当前存在多个驱动系统的技术路线，主要包括两种驱动模式：

(1)单电机配备单级减速器驱动：采用单电机配备单级减速器的驱动系统，该种驱动系统没有可变速比的变速箱，通过单级变速齿轮以达到减速的效果，通过调节电机的转速来实现车辆调速，该种驱动系统缺点明显：不能兼顾最大爬坡度和最高车速，例如CN203739605U公开了一种纯电动车辆及其双电机驱动系统，其采用单级减速器进行驱动，在车辆需要大扭矩输出时，其很难满足需求。

2)单电机配备变速箱驱动：

也有采用单电机配备多挡变速箱的方案，采用多挡变速箱能更好的利用电机高效区，增加车辆的续驶里程。其中匹配的变速箱结构形式多样，有AMT方案、DCT方案、AT方案等，而AMT变速器方案存在动力中断的缺点；DCT和AT变速箱内部含有离合器、同步器等摩擦原件，大大降低了变速箱的传动效率。

因此，如何满足车辆的多样性需求，并尽可能的降低传动系统的复杂性，成为了本发明需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双电机两挡电驱动系统，通过提供一个同侧位的双电机，并且能够提供变速和减速相耦合的系统，来提供给车辆以适应不同的工况的动力要求；还针对该电驱动系统提供了一种控制方法，以实现不同的工作模式，并且提供了一种电动汽车，具有双电机两挡电驱动系统和两挡电驱动控制方法。

本发明的技术方案如下：

双电机两挡电驱动系统，包括电机一和电机二，电机一和电机二布置在同侧，所述电机一连接有变速系统，所述电机二连接有减速齿轮组，所述电机二通过所述减速齿轮组将动力传递至输出轴，所述变速系统与所述减速齿轮组的输出齿轮相耦合，也将所述电机一所提供的动力传递至输出轴，通过将电机一和电机二布置在同侧，能够缩短横向的尺寸，并且充分利用变速系统和减速齿轮组的单侧空间布置，输出端与电机布置在异侧。

进一步地，变速系统包括平行布置的第一轴和第二轴，二者之间啮合有两组齿轮副，其中一组齿轮副的传动比为1:1；第一轴与所述电机一相接，并且在第二轴的两个齿轮之间布置有啮合套，通过啮合套实现是否与所述第二轴的任一齿轮结合或者是否与齿轮结合，控制动力是否介入，以及以何种传动比介入。

优选地，两个齿轮空套在第二轴上，所述啮合套连接有电机，通过电机控制其进行位移，与任一齿轮结合或者分离，或者与两个齿轮都分离。

优选地，所述啮合套轴接于所述第二轴，所述啮合套与相邻的齿轮采用斜齿配合。

进一步地，所述变速系统还包括二级输入齿轮，所述二级输入齿轮与第二轴的终端相轴接，且与所述减速齿轮组的输出齿轮相啮合，实现减速和增扭。

一种双电机两挡系统的控制方法，所述的双电机两挡电驱动系统，能够实现以下任意一种工作模式：

(a)在车辆起步或者需要大扭矩输出时，启动电机一并将啮合套与低档位齿轮组相配合，同时启动电机二，与电机一共同配合，输出最大扭矩给整车；

(b)在车辆以中低速行驶时，将啮合套推至空挡，单独由电机二通过减速齿轮组输出动力；

(c)在车辆高速巡航时，电机一通过高挡位齿轮组输出动力，与电机二共同配合，为整车提供动力。

进一步地，在仅电机二工作时，变速系统中的齿轮组和电机一均保持静止状态。

一种电动汽车，其搭载有前述的双电机两挡电驱动系统，能够实现前述的工作模式，车轮与输出轴通过法兰相接。

有益效果：本发明通过提供一种双电机两挡电驱动系统，其具有电机一和电机二，电机一和电机二布置在同侧，即从同侧输入动力，二者平行布置，相互独立，其中，所述电机一连接有变速系统，所述电机二连接有减速齿轮组，通过这样设计能够使两挡电驱动系统仅仅需要较小的高速电机即可以达到低速大扭矩的输出要求，而且变速系统和减速齿轮组所提供的动力能够进行耦合输出，相比于现有技术中的结构而言，其扭矩输出大，能够适用于商用车的要求；在此基础上，双电机两挡电驱动系统能够实现多种工作模式，使车辆在不同的工况下采用不同的控制模式，其能够达到最优的经济性；另外，本发明还提供了一种电动汽车，其具有前述的双电机两挡电驱动系统，并且对该系统采用了能够实现多种工作模式的控制方法，使车辆能够满足不同情形下的工作要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的双电机两挡电驱动系统的系统原理结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、电机一；2、齿轮副；3、第一轴；4、第二轴；5、啮合套；6、二级输入齿轮；7、输出齿轮；8、输入齿轮；9、电机二；10、输出轴；11、法兰；12、输入轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

图1示出了一种双电机两挡电驱动系统，所述的电驱动系统包括动力源和传动系统，其中所述动力源采用单侧输入的方式，传动系统通过匹配不同的动力输出，从与动力源相反的方向作为动力源的终端输出，其优点在于，能够缩短整个电驱动系统的轴向长度，使电驱动系统能够满足整车空间布置的需求。

现有技术中的双电机电驱动系统采用动力源双侧输入，导致轴向长度较大，整车布置受限，在工况恶劣的情形下容易受损，但是布置在同侧，传动系统的传动比给予双电机布置的空间又极为有限，使双电机布置在同侧成为了难题。

在本实施例中，提供了一种能够为布置双电机创造有利条件的传动系统，其包括变速系统和减速系统两种，两种系统能够耦合共同输出，传递至输出轴，为终端输出动力。

所述变速系统包括第一轴和第二轴，其中所述第一轴与所述第二轴相平行，所述第一轴与所述第二轴之间啮合有两组齿轮副，具体地，所述第一轴轴接有两个齿轮，通过第一轴的转动，能够同时驱动两个齿轮进行转动，也就是说，二者与第一轴同速转动；所述第二轴上空套有两个齿轮，第一轴上的齿轮与第二轴上的齿轮位置相对应，并且啮合相接，第二轴在转动的过程中，与其空套的两个齿轮在未结合的情形下保持静止。

为了能够使两组齿轮副与第二轴根据需要进行结合和分离，在第二轴上轴接有啮合套，与现有技术中的啮合套结构相一致，本实施例中的啮合套与第二轴相轴接后，通过滑动的方式能实现移动，与第二轴上的齿轮相结合，形成齿轮与第二轴之间的动力枢纽。

为了能够实现控制的精准度，所述啮合套通过电机进行控制，具体地，将电机与啮合套相连接，通过电机提供动力，推动啮合套进行滑动，这种电机可以采用换挡电机，其能够实现啮合套的移动。

为了能够使啮合套与齿轮进行啮合，本实施例在第二轴上的齿轮内侧设有斜齿，啮合套上设有相对应的斜齿，通过斜齿相啮合，电机通过滑动控制啮合套移动后，使啮合套与齿轮箱连接，使齿轮与第二轴相连通后形成动力传递路径。

在本实施例中，所述第二轴的终端轴接有二级输入齿轮，通过齿轮副所提供的传动比，以第二轴的转速输出，并且二级输入齿轮的转速与第二轴的转速相同，所述二级输入齿轮与输出齿轮相啮合，所述输出齿轮与输出轴轴接，形成变速系统的输出。

所述第一轴的左端与电机一相接，通过所述电机一的转动，能够驱动所述第一轴转动，从而带动与其轴接的两个齿轮进行同时转动，，当啮合套与第二轴上的任意一个齿轮均不结合时，第二轴上的两个齿轮能够进行空转，不会带动电机一转动。

当啮合套向左移动，并与左侧的齿轮啮合时，动力通过第一齿轮副传递至第二轴，从而通过二级输入齿轮与输出齿轮的啮合进行传递动力；当啮合套向右移动，并与右侧的齿轮啮合时，动力通过第一齿轮副传递至第二轴，从而通过二级输入齿轮与输出齿轮的啮合进行传递动力。

此时，需要说明的是，两组齿轮副之间的速比均不相同，而二级输入齿轮与输出齿轮之间为减速增扭的过程，因此，对于整个变速系统而言，其至少存在通过一级变速来达到所需求的扭矩。

具体到本技术方案，当两组齿轮副之间的速比不相同，并且均大于1时，则电机提供的扭矩达到动力终端时采用两级减速来达到所需求的扭矩；当一组齿轮副的速比为1时，另一组齿轮副的速比大于1时，则一组通过一级减速来达到所需求的扭矩，另一组则通过二级减速来达到所需求的扭矩。

在本实施例中，还包括减速齿轮组，所述减速齿轮组实质上由一个输入齿轮与所述输出齿轮相啮合，其实质上是在由变速系统的输出齿轮上组合了一个输入齿轮，而且形成特定的传动比来达到输出的目的，所述输入齿轮轴接有输入轴12，通过所述输入轴12将动力传递至输入齿轮，并最终通过输出齿轮传递至输出轴。

在本技术方案中，其特点还在于，所述变速系统和所述减速齿轮组能够共同将动力耦合至输出齿轮，并传递至输出轴，也就是说，减速齿轮组能够提供低速大扭矩，而变速系统能够配合减速齿轮增大输出动力，以满足车辆对工况的适应。

为了能够对不同的工况进行控制方式的选择，本技术方案还提供了一种双电机两挡系统的控制方法，其能够实现以下几种工作模式：

(a)在车辆起步或者需要大扭矩输出时，启动电机一，并将啮合套与低档位齿轮组相配合，同时启动电机二，与电机一共同配合，输出最大扭矩给整车；

(b)在车辆以中低速行驶时，将啮合套推至空挡，单独由电机二通过减速齿轮组输出动力，保证系统高效率输出；

(c)在车辆高速巡航时，电机一通过高挡位齿轮组输出动力，与电机二共同配合，为整车提供动力，这就有利于整车采用双电机进行控制，具体地，在此模式下，电机仅需要高速电机，对本领域技术人员而言，高速电机的体积非常小，也就是说，在本技术方案中，采用双电机布置在整车上成为了可能，而且双电机通过高速度小扭矩输出，能够保证大功率持续运行。

在本实施例中，提供了一种电动汽车，其搭载有双电机两挡电驱动系统，并采用前述的控制方法，输入轴12通过法兰与差速器连接，动力最终通过差速器将动力传递至车轮，当电机一不运行时，电机二由于持续有动力输出，能够防止车辆换挡过程中出现动力中断的现象，使电机始终运行在高效工作区；另外，电机二通过减速齿轮组能够兼顾大扭矩输出以及车辆的高速运行，这样能够充分满足商用车的行驶要求；同时通过前面的阐述，电机一与电机二的协调工作，其实现了扭矩的合理分配，可以提升系统效率；在低扭矩输出时，通过将啮合套置于中间位置，即与任一齿轮均分离，成为空挡，能够实现单电机驱动的同时，仅仅带动第二轴转动，不会驱动减速齿轮组和电机一动作，避免了反拖电机一转动而耗费能量。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.双电机两挡电驱动系统，包括电机一和电机二，其特征在于，所述电机一和所述电机二布置在同侧，所述电机一连接有变速系统，所述电机二连接有减速齿轮组，所述电机二通过所述减速齿轮组将动力传递至输出轴，所述变速系统与减速齿轮组的输出齿轮相耦合，也将所述电机一所提供的动力传递至输出轴。

2.根据权利要求1所述的双电机两挡电驱动系统，其特征在于，变速系统包括平行布置的第一轴和第二轴，二者之间啮合有两组齿轮副，其中一组齿轮副的传动比为1:1；第一轴与所述电机一相接，并且在第二轴的两个齿轮之间布置有啮合套。

3.根据权利要求2所述的双电机两挡电驱动系统，其特征在于，两个齿轮空套在第二轴上，所述啮合套连接有电机，通过电机控制其进行位移，与任一齿轮结合或者分离，或者与两个齿轮都分离。

4.根据权利要求2所述的双电机两挡电驱动系统，其特征在于，所述啮合套轴接于所述第二轴，所述啮合套与相邻的齿轮采用斜齿配合。

5.根据权利要求2至4任一项所述的双电机两挡电驱动系统，其特征在于，所述变速系统还包括二级输入齿轮，所述二级输入齿轮与第二轴的终端相轴接，且与所述减速齿轮组的输出齿轮相啮合，实现减速和增扭。

6.一种双电机两挡系统的控制方法，其特征在于，包含权利要求1或2所述的双电机两挡电驱动系统，并且能够实现以下任意一种模式：

(a)在车辆起步或者需要大扭矩输出时，启动电机一并将啮合套与低档位齿轮组相配合，同时启动电机二，与电机一共同配合，输出最大扭矩给整车；

(b)在车辆以中低速行驶时，将啮合套推至空挡，单独由电机二通过减速齿轮组输出动力；

(c)在车辆高速巡航时，电机一通过高挡位齿轮组输出动力，与电机二共同配合，为整车提供动力。

7.根据权利要求6所述的一种双电机两挡系统的控制方法，其特征在于，在仅电机二工作时，变速系统中的齿轮组和电机一均保持静止状态。

8.一种电动汽车，其特征在于，其动力系统为权利要求1至5任一项所述的双电机两挡电驱动系统，车轮与输出轴通过法兰相接,其采用权利要求6或者7所述的双电机两挡系统的控制方法，控制车辆适应不同的路况。