CN111559237A - 一种纯电动车多动力耦合驱动系统及车辆 - Google Patents

一种纯电动车多动力耦合驱动系统及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种纯电动车多动力耦合驱动系统及车辆，包括：高速驱动电机、高速电机离合器、辅助电机、行星减速机构太阳轮、行星减速机构外齿圈、行星减速机构行星轮、行星减速机构行星架、辅助电机离合器、低速驱动电机、驱动系统机械本体以及低速驱动电机转子；通过在车辆行驶时灵活选择整车动力源，并平顺地将不同动力源的驱动力进行耦合，提升整车平顺性。通过整车动力源切换，使各动力系统都运行在高效率区，提升整车经济性、降低整车能量消耗量。从而有效解决现有纯电动车驱动系统构型方案通用性较差、驱动电机转速和扭矩覆盖范围较窄、换挡顿挫、传动效率低，导致车辆平顺性差、能耗高、动力不足等技术问题。

Description

一种纯电动车多动力耦合驱动系统及车辆
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种纯电动车多动力耦合驱动系统及车辆。
背景技术
纯电动汽车(Battery Electric Vehicle,简称BEV)，它是完全由可充电电池提供动力源的汽车。纯电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
根据纯电动车行驶特点，车辆具有低速行驶、频繁起停、重载爬坡、中高速行驶、高速巡航、滑行和制动等多种工况，市场上目前现有电机直驱、电机匹配变速器或减速器等多种驱动方案，但在满足市场需求的同时，具有电机转速和扭矩覆盖范围窄、换挡顿挫、传动效率较低等技术问题，这对车辆平顺性、经济性、动力性均带来了不利影响。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种纯电动车多动力耦合驱动系统，包括：高速驱动电机、高速电机离合器、辅助电机、行星减速机构太阳轮、行星减速机构外齿圈、行星减速机构行星轮、行星减速机构行星架、辅助电机离合器、低速驱动电机、驱动系统机械本体以及低速驱动电机转子；
高速驱动电机定子、低速驱动电机定子、辅助电机定子、行星减速机构外齿圈分别与驱动系统机械本体连接；行星减速机构外齿圈配合行星减速机构行星轮连接；
低速驱动电机的转子通过车辆传动轴连接驱动桥；
高速驱动电机转子通过高速电机离合器与低速驱动电机转子连接；
辅助电机转子与行星减速机构太阳轮连接；
行星减速机构行星架通过辅助电机离合器与低速驱动电机转子连接；
低速驱动电机转子通过车辆传动轴与驱动桥连接。
进一步需要说明的是，低速驱动电机用于当车辆处于低速行驶、重载、低速滑行、爬坡、频繁起停工况时，由低速驱动电机提供整车驱动力、进行整车滑行或制动能量回收。
进一步需要说明的是，高速驱动电机用于当车辆处于高速行驶、或高速巡航、或高速滑行工况时，由高速驱动电机提供整车驱动力，进行整车滑行或制动能量回收。
进一步需要说明的是，辅助电机用于当车辆加速时，由低速驱动电机驱动整车起步加速；
车速达到第一预设阈值时，闭合辅助电机离合器，使辅助电机与低速驱动电机进行动力耦合，辅助电机提供辅助驱动力；
当车速增大至低速驱动电机的转速限值时，闭合高速电机离合器，使高速驱动电机与低速驱动电机进行动力耦合，同时控制低速驱动电机输出零扭矩并空转，整车动力源由低速驱动电机切换为高速驱动电机，在动力源切换期间，辅助电机提供过渡性辅助驱动力；
如车速继续提高，高速驱动电机输出功率低于当前加速需要功率时，辅助电机提供辅助驱动力。
进一步需要说明的是，高速电机离合器用于将高速驱动电机驱动力投入或切出传动系统；
当车辆不需要高速驱动电机输出动力时，通过高速电机离合器将高速驱动电机与传动系统断开。
进一步需要说明的是，辅助电机离合器用于将辅助电机投入或切出传动系统，当车辆不需要辅助电机工作时，通过辅助电机离合器将辅助电机与传动系统断开。
本发明还提供一种车辆，包括：纯电动车多动力耦合驱动系统。
车辆包括：轿车、商用车以及客车。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了纯电动车多动力耦合驱动系统，根据整车实际行驶工况，通过匹配并耦合不同的驱动电机，拓展整车驱动系统转速和扭矩范围。通过在车辆行驶时灵活选择整车动力源，并平顺地将不同动力源的驱动力进行耦合，提升整车平顺性。通过简化传动系统，提升传动系统的效率。通过整车动力源切换，使各动力系统都运行在高效率区，提升整车经济性、降低整车能量消耗量。从而有效解决现有纯电动车驱动系统构型方案通用性较差、驱动电机转速和扭矩覆盖范围较窄、换挡顿挫、传动效率低，导致车辆平顺性差、能耗高、动力不足等技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为纯电动车多动力耦合驱动系统示意图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
本发明提供一种纯电动车多动力耦合驱动系统，如图1所示，包括：高速驱动电机1、高速电机离合器2、辅助电机3、行星减速机构太阳轮4、行星减速机构外齿圈5、行星减速机构行星轮6、行星减速机构行星架7、辅助电机离合器8、低速驱动电机9、驱动系统机械本体10以及低速驱动电机转子11；高速驱动电机1定子、低速驱动电机9定子、辅助电机3定子、行星减速机构外齿圈5分别与驱动系统机械本体10连接；行星减速机构外齿圈5配合行星减速机构行星轮6连接；低速驱动电机的转子11通过车辆传动轴连接驱动桥；高速驱动电机1转子通过高速电机离合器2与低速驱动电机转子11连接；辅助电机3转子与行星减速机构太阳轮4连接；行星减速机构行星架7通过辅助电机离合器8与低速驱动电机转子11连接；低速驱动电机转子11通过车辆传动轴与驱动桥连接。
系统可以根据车辆不同行驶工况对整车动力系统转速和扭矩的需求，匹配低速驱动电机9、高速驱动电机1、辅助电机3、行星机构减速比。
低速驱动电机9的作用是，当车辆处于低速行驶、重载、低速滑行、爬坡、频繁起停等工况时，由低速驱动电机9独立提供整车驱动力、进行整车滑行或制动能量回收。
高速驱动电机1的作用是，当车辆处于高速行驶、高速巡航、高速滑行等工况时，由高速驱动电机1独立提供整车驱动力、进行整车滑行或制动能量回收。
辅助电机3的作用是，当车辆加速时，首先由低速驱动电机9驱动整车起步加速。随着车速增大，闭合辅助电机离合器8，使辅助电机3与低速驱动电机9进行动力耦合，此时辅助电机3提供辅助驱动力。当车速增大至低速驱动电机9的转速限值时，闭合高速驱动电机离合器2，使高速驱动电机1与低速驱动电机9进行动力耦合，同时控制低速驱动电机输出零扭矩并空转，此时整车动力源由低速驱动电机切换为高速驱动电机，在动力源切换期间，辅助电机3提供过渡性辅助驱动力，避免出现动力中断，改善整车平顺性。如车速继续提高，高速驱动电机1出现功率不足时，辅助电机3提供辅助驱动力。
通过控制辅助电机3工作在驱动或发电状态，还可以调节低速驱动电机9和高速驱动电机1的工作区间，从而调节多动力源均工作在高效率区。
高速电机离合器2的作用是，将高速驱动电机1驱动力平缓的投入或切出传动系统，避免动力源切换过程中出现顿挫，改善整车平顺性。当车辆不需要高速驱动电机1提供动力时，通过高速电机离合器2将高速驱动电机1与传动系统断开，避免增加传动系转动惯量，提升传动系效率。
辅助电机离合器8的作用是，将辅助电机3平缓的投入或切出传动系统，以避免动力源切换过程中出现顿挫，改善整车平顺性。当车辆不需要辅助电机3工作时，通过辅助电机离合器8将辅助电机与传动系统断开，避免增加传动系转动惯量，提升传动系效率。
基于上述系统本发明还提供一种车辆，包括：纯电动车多动力耦合驱动系统。车辆包括：轿车、商用车以及客车。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种纯电动车多动力耦合驱动系统，其特征在于，包括：高速驱动电机(1)、高速电机离合器(2)、辅助电机(3)、行星减速机构太阳轮(4)、行星减速机构外齿圈(5)、行星减速机构行星轮(6)、行星减速机构行星架(7)、辅助电机离合器(8)、低速驱动电机(9)、驱动系统机械本体(10)以及低速驱动电机转子(11)；
高速驱动电机(1)定子、低速驱动电机(9)定子、辅助电机(3)定子、行星减速机构外齿圈(5)分别与驱动系统机械本体(10)连接；行星减速机构外齿圈(5)配合行星减速机构行星轮(6)连接；
低速驱动电机的转子(11)通过车辆传动轴连接驱动桥；
高速驱动电机(1)转子通过高速电机离合器(2)与低速驱动电机转子(11)连接；
辅助电机(3)转子与行星减速机构太阳轮(4)连接；
行星减速机构行星架(7)通过辅助电机离合器(8)与低速驱动电机转子(11)连接；
低速驱动电机转子(11)通过车辆传动轴与驱动桥连接。
2.根据权利要求1所述的纯电动车多动力耦合驱动系统，其特征在于，
低速驱动电机(9)用于当车辆处于低速行驶、重载、低速滑行、爬坡、频繁起停工况时，由低速驱动电机(9)提供整车驱动力、进行整车滑行或制动能量回收。
3.根据权利要求1所述的纯电动车多动力耦合驱动系统，其特征在于，
高速驱动电机(1)用于当车辆处于高速行驶、或高速巡航、或高速滑行工况时，由高速驱动电机(1)提供整车驱动力，进行整车滑行或制动能量回收。
4.根据权利要求1所述的纯电动车多动力耦合驱动系统，其特征在于，
辅助电机(3)用于当车辆加速时，由低速驱动电机(9)驱动整车起步加速；
车速达到第一预设阈值时，闭合辅助电机离合器(8)，使辅助电机(3)与低速驱动电机(9)进行动力耦合，辅助电机(3)提供辅助驱动力；
当车速增大至低速驱动电机(9)的转速限值时，闭合高速电机离合器(2)，使高速驱动电机(1)与低速驱动电机(9)进行动力耦合，同时控制低速驱动电机输出零扭矩并空转，整车动力源由低速驱动电机切换为高速驱动电机，在动力源切换期间，辅助电机(3)提供过渡性辅助驱动力；
如车速继续提高，高速驱动电机(1)输出功率低于当前加速需要功率时，辅助电机(3)提供辅助驱动力。
5.根据权利要求1所述的纯电动车多动力耦合驱动系统，其特征在于，
高速电机离合器(2)用于将高速驱动电机(1)驱动力投入或切出传动系统；
当车辆不需要高速驱动电机(1)输出动力时，通过高速电机离合器(2)将高速驱动电机(1)与传动系统断开。
6.根据权利要求1所述的纯电动车多动力耦合驱动系统，其特征在于，
辅助电机离合器(8)用于将辅助电机(3)投入或切出传动系统，当车辆不需要辅助电机(3)工作时，通过辅助电机离合器(8)将辅助电机与传动系统断开。
7.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至6任意一项所述的纯电动车多动力耦合驱动系统。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，车辆包括：轿车、商用车以及客车。
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