CN110949127A - 双电机无级变速行走驱动系统及其驱动方法 - Google Patents

双电机无级变速行走驱动系统及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及非道路车辆行走驱动系统技术领域，尤其是双电机无级变速行走驱动系统及其驱动方法。该种双电机无级变速行走驱动系统，包括动力换挡变速箱、主电机、副电机、主电机控制器、副电机控制器、前驱动桥、后驱动桥、动力换挡控制阀组、主控制器和显示屏，主电机安装在动力换挡变速箱的常通输入端，副电机安装在动力换挡变速箱的可断开输入端，主电机控制器与主电机连接，副电机控制器与副电机连接，动力换挡变速箱与动力换挡控制阀组连接，主控制器与主电机控制器、副电机控制器、动力换挡控制阀组和显示屏电性连接。本发明使用双电机驱动，满足低速大扭矩和高速两种工况的行驶需要，无排放，无污染，实现无动力中断的换挡操作。

Description

双电机无级变速行走驱动系统及其驱动方法
技术领域
本发明涉及非道路车辆行走驱动系统技术领域，尤其是双电机无级变速行走驱动系统及其驱动方法。
背景技术
越野车、工程机械和农用拖拉机是相对于道路车辆的另一种很重要的形式，这类车被称为非道路车。几乎所有的非道路车都是四轮驱动，随着科学技术不断进步，四轮驱动、液压装置的应用越来越广泛。
现有的非道路车辆行走驱动系统主要存在如下不足：(1)由于非道路车辆一般自重较大，并且对爬坡度要求较高，故而行走驱动扭矩(功率)较大，行走驱动扭矩变化范围较大，即使采用变速范围很大的液压驱动系统往往也很难实现如此宽范围的扭矩需求，无法满足低速大扭矩和高速小扭矩两种工况的行驶需要；(2)随着人类环保意识的增强，世界范围内对于节能、减排的法律法规也日益健全，非道路车辆的排放管制越来越严格，现有的非道路车辆存在排放大、污染大的问题；(3)现有的非道路车辆行走驱动系统难以实现无动力中断的换挡操作；(4)现有的非道路车辆行走驱动系统换挡的平顺性不佳，且换挡过程顿挫感和冲击较大。
发明内容
本发明的目的在于提供双电机无级变速行走驱动系统及其驱动方法，克服前述现有技术中无法满足低速大扭矩和高速小扭矩两种工况的行驶需要、排放大、污染大、难以实现无动力中断的换挡操作、换挡的平顺性不佳、换挡过程顿挫感和冲击较大的不足。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种双电机无级变速行走驱动系统，包括动力换挡变速箱、主电机、副电机、主电机控制器、副电机控制器、前驱动桥、后驱动桥、动力换挡控制阀组、主控制器和显示屏，所述主电机安装在动力换挡变速箱的常通输入端，副电机安装在动力换挡变速箱的可断开输入端，动力换挡变速箱的第一输出轴通过第一万向连轴器与车辆的前驱动桥连接，动力换挡变速箱的第二输出轴通过第二万向连轴器与车辆的后驱动桥连接，主电机控制器与主电机连接，副电机控制器与副电机连接，动力换挡变速箱与动力换挡控制阀组连接，主控制器与主电机控制器、副电机控制器和动力换挡控制阀组电性连接，主电机控制器控制主电机的转速及扭矩，副电机控制器控制副电机的转速及扭矩，动力换挡控制阀组控制动力换挡变速箱的可断开输入端与副电机断开或接合，主控制器实时接收主电机控制器传输的主电机转速及扭矩信号和副电机控制器传输的副电机转速及扭矩信号，且主控制器向主电机控制器、副电机控制器、动力换挡控制阀组发出控制指令。
进一步的，所述主控制器还与车辆FNR档位开关和油门踏板电性连接，实时接收FNR档位信号和油门踏板信号。
进一步的，所述主控制器与显示屏电性连接，显示屏上显示主电机、副电机的转速及扭矩信息。
进一步的，所述显示屏为人机交互显示屏。
进一步的，所述车辆为四轮驱动的非道路车辆。
一种双电机无级变速行走驱动系统的驱动方法，包括如下步骤：
(1)车辆启动后：主控制器实时接收FNR档位信号、油门踏板信号、主电机转速信号和副电机转速信号，主控制器根据其内设程序判断为车辆起步，需要增大扭矩降低转速，主控制器向动力换挡控制阀组发出接合指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于接合状态，副电机和主电机均接入动力换挡变速箱，增大扭矩输出，动力换挡变速箱输出的扭矩分别传递给前驱动桥和后驱动桥，实现车辆低速起步；
(2)车辆起步后：驱动扭矩需求降低，车速增大，主控制器实时接收FNR档位信号、油门踏板信号、主电机转速信号和副电机转速信号，根据主电机内设程序，当达到换挡条件时，主控制器向动力换挡控制阀组发出断开指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于断开状态，由主机单独驱动，实现车辆高速行驶，同时主控制器向副电机控制器发出指定，使副电机减速直到停转；
(3)车辆行驶过程中：遇到上坡上，主控制器的内设程序根据接收到的主电机转速信息、扭矩信息以及油门踏板信号，判断单独依靠朱单机驱动无法提供足够的扭矩，达到换挡条件，主控制器启动内部换挡子程序，根据主电机的当前转速核算出副电机的目标转速，然后主控制器向副电机控制器发出提速指令，副电机控制器控制副电机提速至目标值，主控制器立即向动力换挡控制阀组发出接合指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于接合状态，副电机和主电机均接入动力换挡变速箱，增大扭矩输出，达到上坡的扭矩需求。
进一步的，车辆操纵人员能够通过显示屏的人机交互界面进行控制操作，选择性查看显示屏上的主电机、副电机的转速及扭矩信息。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的双电机无级变速行走驱动系统及其驱动方法具有以下优点：(1)采用绿色环保的电机作为动力来源，无排放，无污染；(2)使用双电机驱动，根据需求灵活调整副电机与动力换挡变速箱的可断开输入端接合或断开，可以满足低速大扭矩和高速两种工况的行驶需要；(3)系统采用主控制器整体控制，使得动力换挡变速箱实现类似与CVT的无级变速功能，实现无动力中断的换挡操作；(4)
(4)主控制器、主电机控制器、副电机控制器以及显示屏之间实现信息传递，系统可操作性强，通过主控制器中的智能换挡子程序，精确控制副电机接入动力换挡变速箱的可断开输入端时的转速和接入时间，充分提高了换挡的平顺性，大幅度降低顿挫感和冲击。
附图说明
图1为本发明的双电机无级变速行走驱动系统结构框图；
其中，1动力换挡变速箱、101第一输出轴、102第二输出轴、2主电机、3副电机、4主电机控制器、5副电机控制器、6前驱动桥、7后驱动桥、8动力换挡控制阀组、9主控制器、10显示屏。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述。
实施例1双电机无级变速行走驱动系统
如图1所示实施例中，一种双电机无级变速行走驱动系统，包括动力换挡变速箱1、主电机2、副电机3、主电机控制器4、副电机控制器5、前驱动桥6、后驱动桥7、动力换挡控制阀组8、主控制器9和显示屏10，所述主电机2安装在动力换挡变速箱1的常通输入端，副电机安装在动力换挡变速箱1的可断开输入端，动力换挡变速箱1的第一输出轴101通过第一万向连轴器与车辆的前驱动桥6连接，动力换挡变速箱1的第二输出轴102通过第二万向连轴器与车辆的后驱动桥7连接，主电机控制器4与主电机2连接，副电机控制器5与副电机3连接，动力换挡变速箱1与动力换挡控制阀组8连接，主控制器9与主电机控制器4、副电机控制器5、动力换挡控制阀组8和显示屏10电性连接，主电机控制器4控制主电机2的转速及扭矩，副电机控制器5控制副电机2的转速及扭矩，动力换挡控制阀组8控制动力换挡变速箱1的可断开输入端与副电机3断开或接合，主控制器9实时接收主电机控制器4传输的主电机2转速及扭矩信号和副电机控制器5传输的副电机3转速及扭矩信号，且主控制器9向主电机控制器4、副电机控制器5、动力换挡控制阀组8发出控制指令。
本实施例中，所述主控制器9还与车辆FNR档位开关和油门踏板电性连接，实时接收FNR档位信号和油门踏板信号。
本实施例中，所述主控制器9与显示屏10电性连接，显示屏10上显示主电机2、副电机3的转速及扭矩信息.
本实施例中，所述显示屏10为人机交互显示屏。
本实施例中，所述车辆为四轮驱动的非道路车辆。
实施例2双电机无级变速行走驱动系统的驱动方法
实施例2是在实施例1的双电机无级变速行走驱动系统的基础上进行的系统驱动。
双电机无级变速行走驱动系统的驱动方法，包括如下步骤：
(1)车辆启动后：主控制器实时接收FNR档位信号、油门踏板信号、主电机转速信号和副电机转速信号，主控制器根据其内设程序判断为车辆起步，需要增大扭矩降低转速，主控制器向动力换挡控制阀组发出接合指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于接合状态，副电机和主电机均接入动力换挡变速箱，增大扭矩输出，动力换挡变速箱输出的扭矩分别传递给前驱动桥和后驱动桥，实现车辆低速起步；
(2)车辆起步后：驱动扭矩需求降低，车速增大，主控制器实时接收FNR档位信号、油门踏板信号、主电机转速信号和副电机转速信号，根据主电机内设程序，当达到换挡条件时，主控制器向动力换挡控制阀组发出断开指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于断开状态，由主机单独驱动，实现车辆高速行驶，同时主控制器向副电机控制器发出指定，使副电机减速直到停转；
(3)车辆行驶过程中：遇到上坡上，主控制器的内设程序根据接收到的主电机转速信息、扭矩信息以及油门踏板信号，判断单独依靠朱单机驱动无法提供足够的扭矩，达到换挡条件，主控制器启动内部换挡子程序，根据主电机的当前转速核算出副电机的目标转速，然后主控制器向副电机控制器发出提速指令，副电机控制器控制副电机提速至目标值，主控制器立即向动力换挡控制阀组发出接合指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于接合状态，副电机和主电机均接入动力换挡变速箱，增大扭矩输出，达到上坡的扭矩需求。
本实施例中，车辆操纵人员能够通过显示屏的人机交互界面进行控制操作，选择性查看显示屏上的主电机、副电机的转速及扭矩信息。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种双电机无级变速行走驱动系统，其特征在于：包括动力换挡变速箱、主电机、副电机、主电机控制器、副电机控制器、前驱动桥、后驱动桥、动力换挡控制阀组、主控制器和显示屏，所述主电机安装在动力换挡变速箱的常通输入端，副电机安装在动力换挡变速箱的可断开输入端，动力换挡变速箱的第一输出轴通过第一万向连轴器与车辆的前驱动桥连接，动力换挡变速箱的第二输出轴通过第二万向连轴器与车辆的后驱动桥连接，主电机控制器与主电机连接，副电机控制器与副电机连接，动力换挡变速箱与动力换挡控制阀组连接，主控制器与主电机控制器、副电机控制器和动力换挡控制阀组电性连接，主电机控制器控制主电机的转速及扭矩，副电机控制器控制副电机的转速及扭矩，动力换挡控制阀组控制动力换挡变速箱的可断开输入端与副电机断开或接合，主控制器实时接收主电机控制器传输的主电机转速及扭矩信号和副电机控制器传输的副电机转速及扭矩信号，且主控制器向主电机控制器、副电机控制器、动力换挡控制阀组发出控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种双电机无级变速行走驱动系统，其特征在于：所述主控制器还与车辆FNR档位开关和油门踏板电性连接，实时接收FNR档位信号和油门踏板信号。
3.根据权利要求2所述的一种双电机无级变速行走驱动系统，其特征在于：所述主控制器与显示屏电性连接，显示屏上显示主电机、副电机的转速及扭矩信息。
4.根据权利要求3所述的一种双电机无级变速行走驱动系统，其特征在于：所述显示屏为人机交互显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种双电机无级变速行走驱动系统，其特征在于：所述车辆为四轮驱动的非道路车辆。
6.根据权利要求4所述的一种双电机无级变速行走驱动系统的驱动方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)车辆启动后：主控制器实时接收FNR档位信号、油门踏板信号、主电机转速信号和副电机转速信号，主控制器根据其内设程序判断为车辆起步，需要增大扭矩降低转速，主控制器向动力换挡控制阀组发出接合指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于接合状态，副电机和主电机均接入动力换挡变速箱，增大扭矩输出，动力换挡变速箱输出的扭矩分别传递给前驱动桥和后驱动桥，实现车辆低速起步；
(2)车辆起步后：驱动扭矩需求降低，车速增大，主控制器实时接收FNR档位信号、油门踏板信号、主电机转速信号和副电机转速信号，根据主电机内设程序，当达到换挡条件时，主控制器向动力换挡控制阀组发出断开指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于断开状态，由主机单独驱动，实现车辆高速行驶，同时主控制器向副电机控制器发出指定，使副电机减速直到停转；
(3)车辆行驶过程中：遇到上坡上，主控制器的内设程序根据接收到的主电机转速信息、扭矩信息以及油门踏板信号，判断单独依靠朱单机驱动无法提供足够的扭矩，达到换挡条件，主控制器启动内部换挡子程序，根据主电机的当前转速核算出副电机的目标转速，然后主控制器向副电机控制器发出提速指令，副电机控制器控制副电机提速至目标值，主控制器立即向动力换挡控制阀组发出接合指令，动力换挡控制阀组控制换挡变速箱的可断开输入端与副电机处于接合状态，副电机和主电机均接入动力换挡变速箱，增大扭矩输出，达到上坡的扭矩需求。
7.根据权利要求6所述的一种双电机无级变速行走驱动系统的驱动方法，其特征在于：车辆操纵人员能够通过显示屏的人机交互界面进行控制操作，选择性查看显示屏上的主电机、副电机的转速及扭矩信息。
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