CN109941101A - 双电机差速耦合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机差速耦合动力系统，两部驱动机分别或联合地驱动两级差速部件，当通过选择相应两组制动器对一级齿轮及其同轴圆锥齿轮或一级差速器进行闭合和/或释放，实现了电机单独驱动、双电机联合驱动等多种驱动模式，实现当一台电机单独低速大扭矩驱动时，另外一台电机处于锁止制动状态，降低了双电机驱动中闲置电机的跟随转动损耗和有效提升了电机轴承寿命；还可以实现两台电机高转速下允许大误差匹配范围的联合驱动，极大地降低了两台电机高精度转速匹配控制的要求，有效地降低了控制系统成本，有效地提升了系统可靠性，系统效率高、体积重量小、驱动模式丰富以及低成本等特点，适用于各种纯电动车辆。

Description

双电机差速耦合动力系统

技术领域

本发明属于车辆动力系统，具体是涉及一种适应于电动车辆的动力系统。

背景技术

随着电动汽车的发展，越来越多的电动汽车使用者对其动力性能提出了更高的要求，对于中高端电动汽车而言，单个大功率电机很难兼顾城市低速低功率大扭矩行驶工况和高速大功率行驶工况，同时，单个大功率电机对冷却系统、电控系统以及底盘悬置安装都造成了困难。如何解决上述问题，电驱动领域研究者提出了采用两个中小功率的电机联合驱动，通过采用两个中小功率电机可以有效地解决低速和高速行驶效率问题，同时，由于两个电机采用对称布置有效地解决了底盘悬置和空间占用大等问题，然而，当单台电机单独工作时，其扭矩输出特性又难以满足中高端车辆的性能要求，另外，在高速联合驱动时，两台电机之间的高精度转速匹配控制问题成为难点和关键。此外，驻车和空挡如何实现也成为了设计难点和急剧增加成本的结构。如何设计一款既能满足单电机低速大扭矩驱动性能需求，又能满足两台电机联合驱动时的低精度转速匹配控制，同时，在不增加成本的情况下实现驻车和空挡，成为双电机电驱动领域的研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单独驱动低速大扭矩、双驱动高转速下允许大误差匹配范围的双电机差速耦合动力系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双电机差速耦合动力系统，包括至少两部驱动机，所述驱动机分别或联合地驱动差速部件，差速部件变速地输出动力。

进一步地，所述驱动机驱动连接一级齿轮，一级齿轮同轴地传动圆锥齿轮，圆锥齿轮啮合传动中间圆锥齿轮；所述另一驱动机驱动连接另一级齿轮，该一级齿轮同轴地传动另一圆锥齿轮，该圆锥齿轮啮合传动中间圆锥齿轮；所述中间圆锥齿轮带动壳体转动以输出动力。

进一步地，所述壳体传动二级齿轮，二级齿轮啮合传动三级齿轮，三级齿轮传动差速器总成以输出动力。

进一步地，所述驱动机驱动连接一级齿轮，一级齿轮传动差速器的输入端；所述另一驱动机驱动连接另一一级齿轮，该一级齿轮传动差速器的另一输入端；所述差速器的输出端传动二级齿轮，二级齿轮啮合传动三级齿轮，三级齿轮传动另一差速器以输出动力。

进一步地，所述一级齿轮和圆锥齿轮同轴地安装齿轮轴，齿轮轴安装制动部件。

进一步地，所述一级齿轮和差速器输入端同轴地安装齿轮轴，齿轮轴安装制动部件。

实施上述技术方案，由电动双驱动机驱动两级差速部件，当通过选择相应两组制动器对一级齿轮及其同轴圆锥齿轮或一级差速器进行闭合和/或释放，实现了电机单独驱动、双电机联合驱动以及驻车和空挡等多种驱动模式，实现当一台电机单独低速大扭矩驱动时，另外一台电机处于锁止制动状态，降低了双电机驱动中闲置电机的跟随转动损耗和有效提升了电机轴承寿命；同时，两台电机能够轮换交替工作，以此，来降低冷却系统和电控系统压力；还可以实现两台电机高转速下允许大误差匹配范围的联合驱动，极大地降低了两台电机高精度转速匹配控制的要求，有效地降低了控制系统成本，有效地提升了系统可靠性；更是在不增加系统成本的情况下实现了电子驻车和空挡模式。因此，双电机差速耦合动力系统具有结构简洁、系统效率高、体积重量小、驱动模式丰富以及低成本等特点，适用于各种纯电动车辆，也适合于插电式混合动力车辆。

附图说明

图1为双电机差速耦合动力系统的结构示意图。

图中：1-第一电机，2-第一电机轴，3-第一电机齿轮，4-第二电机，5-第二电机轴，6-第二电机齿轮，7-右一级齿轮，8-右制动盘，9-右制动器，10-左一级齿轮，11-左制动盘，12-左制动器，13-左齿轮轴，14-二级齿轮，15-第一差速器总成，16-左圆锥齿轮，17-右圆锥齿轮，18-右齿轮轴，19-三级齿轮，20-第二差速器总成，21-左半轴，22-右半轴，23-中间圆锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，双电机差速耦合动力系统由第一电机1、第二电机4、多级齿轮传动副、第一差速器总成15、第二差速器总成20以及两组制动部件组成。第一电机1和第二电机4分别与第一差速器总成15和第二差速器总成20平行轴布局。

第一电机1通过第一电机轴2与第一电机齿轮3连接，第一电机齿轮3与右一级齿轮7外啮合，右制动盘8、右一级齿轮7、右圆锥齿轮17依次固定安装在右齿轮轴18上，右制动盘8按一定间隙安装在右制动器9的左右摩擦块之间。

第二电机4通过第二电机轴5与第二电机齿轮6连接，第二电机齿轮6与左一级齿轮10外啮合，左制动盘11、左一级齿轮10、左圆锥齿轮16依次固定安装在左齿轮轴13上，左制动盘11按一定间隙安装在左制动器12的左右摩擦块之间。

第一差速器15总成由左圆锥齿轮16、中间圆锥齿轮23、右圆锥齿轮17和差速器壳体构成，左圆锥齿轮16与右圆锥齿轮17之间啮合传动中间锥齿轮17。二级齿轮14固定安装或直接加工在第一差速器总成15的壳体上，二级齿轮14与三级齿轮19外啮合，三级齿轮19固定安装在第二差速器总成20的壳体上，第二差速器总成20通过左、右半轴输出动力。

当左制动器锁止左制动盘且右制动器释放右制动盘时，即左圆锥齿轮被锁止、右圆锥齿轮处于自由转动状态，第一电机将动力通过第一电机轴传递给第一电机齿轮，第一电机齿轮将动力传递给右一级齿轮，右一级齿轮将动力由右齿轮轴传递给右圆锥齿轮，右圆锥齿轮将动力由中间圆锥齿轮传递给第一差速器总成的壳体，第一差速器总成的壳体将动力由二级齿轮传递给三级齿轮，三级齿轮将动力由第二差速器总成传递给左半轴和右半轴。

当右制动器锁止右制动盘且左制动器释放左制动盘时，即右圆锥齿轮被锁止、左圆锥齿轮处于自由转动状态，第二电机将动力通过第二电机轴传递给第二电机齿轮，第二电机齿轮将动力传递给左一级齿轮，左一级齿轮将动力由左齿轮轴传递给左圆锥齿轮，左圆锥齿轮将动力由中间圆锥齿轮传递给第一差速器总成的壳体，第一差速器总成的壳体将动力由二级齿轮传递给三级齿轮，三级齿轮将动力由第二差速器总成传递给左半轴和右半轴。

当右制动器释放右制动盘以及左制动器释放左制动盘时，即右圆锥齿轮和左圆锥齿轮同时处于自由转动状态，第一电机将动力通过第一电机轴传递给第一电机齿轮，第一电机齿轮将动力传递给右一级齿轮，右一级齿轮将动力由右齿轮轴传递给右圆锥齿轮；第二电机将动力通过第二电机轴传递给第二电机齿轮，第二电机齿轮将动力传递给左一级齿轮，左一级齿轮将动力由左齿轮轴传递给左圆锥齿轮；中间圆锥齿轮将来自第一电机和第二电机动力叠加后传递给第一差速器总成的壳体，第一差速器总成的壳体将动力由二级齿轮传递给三级齿轮，三级齿轮将动力由第二差速器总成传递给左半轴和右半轴。

当右制动器释放右制动盘以及左制动器释放左制动盘时，即右圆锥齿轮和左圆锥齿轮同时处于自由转动状态，第一电机和第二电机处于断电关机状态，此时，三级齿轮与第一电机齿轮和第二电机齿轮处于动力中断状态，即实现空挡模式；当右制动器锁止右制动盘以及左制动器锁止左制动盘时，即右圆锥齿轮和左圆锥齿轮同时处于锁止状态，进而，第一差速器总成处于锁止状态，即第二差速器总成也处于锁止状态，实现驻车模式。

双电机差速耦合动力系统，能够提供以下驱动模式：

1、第一电机单独驱动模式。当整车需求低速中低功率大扭矩行驶时，整车控制器向左制动器12发出锁止左制动盘11且右制动器9释放右制动盘8指令，进而，左圆锥齿轮16被锁止、右圆锥齿轮17处于自由转动状态，第一电机1将动力通过第一电机轴2传递给第一电机齿轮3，第一电机齿轮3将动力传递给右一级齿轮7，右一级齿轮7将动力由右齿轮轴18传递给右圆锥齿轮17，右圆锥齿轮17将动力由中间圆锥齿轮23传递给第一差速器总成15的壳体，第一差速器总成15的壳体将动力由二级齿轮14传递给三级齿轮19，三级齿轮19将动力由第二差速器总成20传递给左半轴21和右半轴22驱动车辆行驶。

2、第二电机单独驱动模式。当整车需求低速中低功率大扭矩行驶且第一电机1需停止工作时，整车控制器向右制动器9发出锁止右制动盘8且左制动器12释放左制动盘11指令，进而右圆锥齿轮17被锁止、左圆锥齿轮16处于自由转动状态，第二电机4将动力通过第二电机轴5传递给第二电机齿轮6，第二电机齿轮6将动力传递给左一级齿轮10，左一级齿轮10将动力由左齿轮轴13传递给左圆锥齿轮16，左圆锥齿轮16将动力由中间圆锥齿轮23传递给第一差速器总成15的壳体，第一差速器总成15的壳体将动力由二级齿轮14传递给三级齿轮19，三级齿轮19将动力由第二差速器总成20传递给左、右半轴驱动车辆行驶。

3、第一电机和第二电机联合驱动模式。当整车需求高速大功率行驶时，整车控制器向右制动器9发出释放右制动盘8以及左制动器12释放左制动盘11的指令，进而，右圆锥齿轮17和左圆锥齿轮16同时处于自由转动状态，第一电机1将动力通过第一电机轴2传递给第一电机齿轮3，第一电机齿轮3将动力传递给右一级齿轮7，右一级齿轮7将动力由右齿轮轴18传递给右圆锥齿轮17；第二电机4将动力通过第二电机轴5传递给第二电机齿轮6，第二电机齿轮6将动力传递给左一级齿轮10，左一级齿轮10将动力由左齿轮轴13传递给左圆锥齿轮16；中间圆锥齿轮将来自第一电机1和第二电机4的动力叠加后传递给第一差速器总成15的壳体，第一差速器总成15的壳体将动力由二级齿轮14传递给三级齿轮19，三级齿轮19将动力由第二差速器总成20传递给左半轴21和右半轴22驱动车辆行驶。

4、驻车和空挡模式。当右制动器9释放右制动盘8以及左制动器12释放左制动盘11时，即右圆锥齿轮17和左圆锥齿轮16同时处于自由转动状态，第一电机1和第二电机4处于断电关机状态，此时，三级齿轮19与第一电机齿轮3和第二电机齿轮6处于动力中断状态，即实现空挡模式；当右制动器9锁止右制动盘8以及左制动器12锁止左制动盘11时，即右圆锥齿轮17和左圆锥齿轮16同时处于锁止状态，进而，第一差速器总成15处于锁止状态，即第二差速器总成20也处于锁止状态，实现驻车模式。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种双电机差速耦合动力系统，包括至少两部驱动机，其特征在于：所述驱动机分别或联合地驱动差速部件，差速部件变速地输出动力。

2.根据权利要求1所述的双电机差速耦合动力系统，其特征在于，所述驱动机驱动连接一级齿轮，一级齿轮同轴地传动圆锥齿轮，圆锥齿轮啮合传动中间圆锥齿轮；所述另一驱动机驱动连接另一级齿轮，该一级齿轮同轴地传动另一圆锥齿轮，该圆锥齿轮啮合传动中间圆锥齿轮；所述中间圆锥齿轮带动壳体转动以输出动力。

3.根据权利要求2所述的双电机差速耦合动力系统，其特征在于，所述壳体传动二级齿轮，二级齿轮啮合传动三级齿轮，三级齿轮传动差速器总成以输出动力。

4.根据权利要求1所述的双电机差速耦合动力系统，其特征在于，所述驱动机驱动连接一级齿轮，一级齿轮传动差速器的输入端；所述另一驱动机驱动连接另一一级齿轮，该一级齿轮传动差速器的另一输入端；所述差速器的输出端传动二级齿轮，二级齿轮啮合传动三级齿轮，三级齿轮传动另一差速器以输出动力。

5.根据权利要求3所述的双电机差速耦合动力系统，其特征在于，所述一级齿轮和圆锥齿轮同轴地安装齿轮轴，齿轮轴安装制动部件。

6.根据权利要求4所述的双电机差速耦合动力系统，其特征在于，所述一级齿轮和差速器输入端同轴地安装齿轮轴，齿轮轴安装制动部件。