CN112078350A - 双电动机电传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双电动机电传动系统(5)，包括：具有输入(6a)和输出(6b)的变速器(TM)、取力器(PTO)(11)、与变速器(TM)的输入(6a)驱动地接合或选择性驱动地接合的第一电动机(EM1)、第二电动机(EM2)、第一离合装置(C1)以及第二离合装置(C2)，其中，第二电动机(EM2)通过第一离合装置(C1)与变速器(TM)的输入(6a)选择性驱动地接合，并且其中，第二电动机(EM2)通过第二离合装置(C2)与PTO(11)选择性驱动地接合。本发明还涉及一种包括所述双电动机电传动系统的车辆(1)，以及涉及一种控制所述双电动机电传动系统的方法。

Description

双电动机电传动系统
技术领域
本发明主要涉及双电动机电传动系统，涉及包括所述双电动机电传动系统的电动车辆，并且涉及操作所述双电动机电传动系统的方法。本文提出类型的双电动机电传动系统可以在作业机械中找到应用，例如在诸如伸缩臂搬运器、叉车、拖拉机、挖掘机、自卸车、采矿车辆或类似物的非公路车辆中。
背景技术
在诸如非公路车辆中使用的电传动系统的电传动系统中，可以使用不同的策略来对车轮和作业功能提供动力，所述作业功能可以包括例如伸缩臂、铲斗、绞车、升降机构或倾斜机构中的至少一个。例如，一种选项是将电动机联接到传统的变矩器(TC)变速器，该变速器可以连接到牵引装置和辅助装置，诸如液压泵。然而，在这种情况下，通常需要将TC用作速度脱离器，这通常会导致能源效率低下，例如，当车辆缓慢行驶且TC以高流量驱动工作泵时，车辆制动器必须发散由TC提供的多余动力。另一种选择是提供分离的电动机以便分别驱动车轮和作业功能。在这种情况下，车轮和作业功能各自可以以不同的速度被提供动力，这通常提高了能量效率。但是，安装额外的电动机会增加材料成本。
发明内容
因此，需要一种电传动系统，该电传动系统可以优选地以低成本制造，可以优选地以高效率操作，并且可以用于为牵引和作业功能提供动力。
该目的通过包括权利要求1的特征的双电动机电传动系统，通过包括所述双电动机电传动系统的车辆，以及通过操作所述双电动机电传动系统的方法来解决。在从属权利要求中描述了特定实施例。
本文提出的双电动机电传动系统包括：
变速器(TM)，该变速器(TM)具有输入和输出，
取力器(PTO)，
第一电动机，该第一电动机与TM的输入驱动地接合或选择性驱动地接合，
第二电动机，
第一离合装置，以及
第二离合装置，
其中，第二电动机通过第一离合装置与TM的输入选择性驱动地接合，并且
其中，第二电动机通过第二离合装置与PTO选择性驱动地接合。
由于第二电动机可以与PTO和TM的输入之一选择性驱动地接合，因此，本文提出的双电动机电传动系统可以以高效率操作并且可以以低成本制造。例如，由第一离合装置和第二离合装置提供的第二电动机与TM和PTO之间的柔性灵活联接允许第一电动机和第二电动机小于常规单电动机电传动系统中使用的电动机。例如，第一电动机和第二电动机可以将尺寸设计成：当第一电动机和第二电动机两者都与TM驱动地接合时，它们可以提供等于或高于TM输入动力阈值的牵引动力，或等于或高于TM输入扭矩阈值的牵引扭矩。例如，电动机可以将尺寸设计成：它们一起可以提供至少与常规柴油发动机或与在常规传动系统中作为单个电动机相同的动力或相同的扭矩。
然而，当在TM输入处要求的动力和/或扭矩低于TM输入动力阈值或低于TM输入扭矩阈值时，第一离合装置可以被打开并且第二离合装置可被闭合，以使第二电动机与TM驱动地脱离，并且使第二电动机与PTO驱动地接合，例如，以便为连接到PTO的一个或多个辅助装置提供动力。在这种情况下，TM和PTO由单独的电动机提供动力，由此提供了很高的效率。本文提出的传动系统可能用在诸如物料搬运车辆的车辆或机器中特别有利，在这些车辆或机器中，大多当在TM的输入处的要求的牵引动力或牵引扭矩低于TM输入动力阈值或低于TM输入扭矩阈值时，例如当车辆低速行驶或车辆静止时才使用连接至PTO的作业功能。
第一电动机和/或第二电动机可以为或可以包括传动系统或动力系统领域中，特别是在汽车传动系统或动力系统领域中已知的任何种类的电动机。例如，第一电动机和第二电动机可以是相同类型或可以是不同类型。例如，第一电动机和第二电动机可以构造成提供相同的最大输出动力(功率)，或者第一电动机可以构造成提供比第二电动机更高或更低的最大输出动力。第一电动机和第二电动机中的至少一个或两者经由不等于1的减速驱动比而可以被驱动地接合或构造成驱动地接合于变速器的输入。另外，取决于第一电动机和第二电动机的布局，可以想到的是，第一电动机和变速器的输入之间的第一减速驱动比与第二电动机和变速器的输入之间的第二减速驱动比不同。
变速器可以是传动系统或动力系统领域中，特别是汽车传动系统或动力系统领域中已知的任何类型的变速器。例如，变速器可以构造成步进比变速器或无级变速器，诸如静液压变速器。通常，变速器构造成在变速器的输入和输出之间选择性地提供至少第一传动比和第二传动比。
第一离合装置和/或第二离合装置可包括传动系统或变速器领域中，特别是汽车传动系统或变速器领域中已知的任何类型的离合装置。例如，第一离合装置和/或第二离合装置可包括湿式离合器、干式离合器、电磁驱动离合器、齿式离合器或同步器。然而，可以理解的是，第一离合装置和/或第二离合装置可包括本领域已知的其它类型的离合器。
双电动机电传动系统还可包括与PTO驱动地接合或选择性驱动地接合的辅助装置。例如，该辅助装置可以包括一个或多个液压泵，该液压泵与PTO驱动地接合或选择性地驱动地接合，以通过PTO驱动一个或多个液压工具，诸如一个或多个液压马达和/或一个或多个液压缸。附加地或替代地，辅助装置可以包括与PTO驱动接合或选择性地驱动地接合的机械接头和/或轴。辅助装置可以构造成驱动诸如臂、绞盘、铲斗、升降机构、倾斜机构或类似物的作业功能。
双电动机电传动系统还可包括至少一个输入装置，诸如踏板、旋钮、开关、控制杆或操作杆等类似物，该至少一个输入装置用于打开和闭合第一离合装置和/或用于打开和闭合第二离合装置。至少一个输入装置通常构造成由操作者或驾驶员控制。换句话说，该操作者或驾驶员可以使用至少一个输入装置来选择性地打开和闭合第一离合装置和/或第二离合装置。
双电动机电传动系统可进一步包括电子控制单元(ECU)。ECU通常包括电路，诸如一个或多个可程控(可编程)处理器，例如一个或多个可程控微处理器和/或一个或多个FPGA或类似物。ECU可以构造成基于以下至少一项或全部来控制第一离合装置和/或第二离合装置：
当前的变速器输入速度和/或要求的变速器输入速度、
当前的变速器输入扭矩和/或要求的变速器输入扭矩、
当前的变速器输入动力和/或要求的变速器输入动力、
当前的PTO速度和/或要求的PTO速度、
当前的PTO扭矩和/或要求的PTO扭矩、以及
当前的PTO动力和/或要求的PTO动力。
例如，双电动机电传动系统可包括一个或多个速度传感器，该一个或多个速度传感器用于确定当前的变速器输入速度、当前的变速器输出速度或PTO速度中的至少一个或全部。附加地或替代地，双电动机电传动系统可包括一个或多个输入装置，诸如踏板、旋钮、开关、控制杆或操作杆等类似物。于是可以基于一个或多个输入装置的控制位置来确定所要求的变速器输入速度、所要求的变速器输入扭矩、所要求的变速器输入动力、所要求的PTO速度、所要求的PTO扭矩和所要求的PTO动力中的至少一个或全部。
ECU可以构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则闭合第一离合装置或保持第一离合装置闭合，以将第二电动机与变速器的输入端驱动地接合或附加地驱动地接合，即，如果或当：
当前的变速器输入速度或要求的变速器输入速度超过变速器输入速度上限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入扭矩或要求的变速器输入扭矩超过变速器输入扭矩上限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入动力或要求的变速器输入动力超过变速器输入动力上限阈值。
ECU可以构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则打开第二离合装置或保持第二离合装置打开，以将第二电动机与PTO驱动地脱离，即，如果或当：
当前的变速器输入速度或要求的变速器输入速度超过变速器输入速度上限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入扭矩或要求的变速器输入扭矩超过变速器输入扭矩上限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入动力或要求的变速器输入动力超过变速器输入动力上限阈值。
ECU可以构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则打开第二离合装置或保持第二离合装置打开，以将第二电动机与PTO驱动地脱离，或保持第二电动机与PTO脱离：
所述当前的PTO速度或所述要求的PTO速度为或下降至低于PTO速度下限阈值，和
所述当前的PTO扭矩或所述要求的PTO扭矩为或下降至低于PTO扭矩下限阈值，和
所述当前的PTO动力或所述要求的PTO动力为或下降至低于PTO动力下限阈值。
以这种方式，第二电动机可以与PTO断开或驱动地脱离和/或可以通过第一离合装置与变速器的输入连接或驱动地接合，从而第一电动机和第二电动机两者都可以驱动变速器的输入以在变速器的输入处提供足够高的速度和/或扭矩和/或动力。
ECU可以构造成或程控为：控制第二电动机，并且在或正好在闭合第二离合装置之前，使第二电动机的速度与当前的变速器输入速度同步，以通过第一离合装置使第二电动机与变速器的输入驱动地接合。通常，在闭合第一离合装置之前，当使第二电动机的速度与当前的变速器输入速度同步时或之前，ECU打开第二离合装置。使第二电动机的速度与当前的变速器输入速度同步可以包括将第二电动机的速度转为当前的变速器输入速度，使得第二电动机的速度落入包括当前的变速器输入速度的速度区间内。例如，该速度区间可以包括与当前的变速器输入相差小于当前的变速器输入速度的百分之十或小于百分之五的所有速度值。
ECU可以构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则打开第一离合装置或保持第一离合装置打开，以将第二电动机与变速器的输入驱动地脱离，即，如果或当：
当前的变速器输入速度或要求的变速器输入速度为或下降至低于变速器输入速度下限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入扭矩或要求的变速器输入扭矩为或下降至低于变速器输入扭矩下限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入动力或要求的变速器输入动力为或下降至低于变速器输入动力下限阈值。
ECU可以构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则闭合第二离合装置或保持第二离合装置闭合，以将第二电动机与PTO驱动地接合，即，如果或当：
当前的变速器输入速度或要求的变速器输入速度为或下降至低于变速器输入速度下限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入扭矩或要求的变速器输入扭矩为或下降至低于变速器输入扭矩下限阈值，和/或如果或当
当前的变速器输入动力或要求的变速器输入动力为或下降至低于变速器输入动力下限阈值。
ECU可以构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则闭合第二离合装置或保持第二离合装置闭合，以将第二电动机与PTO驱动地接合，即，如果或当：
当前的PTO速度或要求的PTO速度超过PTO速度上限阈值，和/或如果或当
当前的PTO扭矩或要求的PTO扭矩超过PTO扭矩上限阈值，和/或如果或当
当前的PTO动力或要求的PTO动力超过PTO动力上限阈值。
以这种方式，如果或当在变速器的输入处要求的速度和/或扭矩和/或动力低于给定阈值，则第二电动机可以与变速器断开或驱动地脱离，并且可以通过第二离合装置与PTO连接或驱动地接合，由此允许PTO和变速器通过分离的电动机驱动并且以高效率驱动。
变速器输入速度下限阈值可以等于或小于变速器输入速度上限阈值。变速器输入扭矩下限阈值可以等于或小于变速器输入扭矩上限阈值。并且，变速器输入动力下限阈值可以等于或小于变速器输入动力上限阈值。PTO速度下限阈值可以等于或小于PTO速度上限阈值。PTO扭矩下限阈值可以等于或小于PTO扭矩上限阈值。并且，PTO动力下限阈值可以等于或小于PTO动力上限阈值。
ECU可以构造成或程控为：控制第二电动机，并且在或正好在闭合第二离合装置之前使第二电动机的速度与当前的PTO速度同步，以通过第二离合装置使第二电动机与PTO驱动地接合。通常，当使第二电动机的速度与当前的PTO速度同步时或之前，ECU打开第一离合装置。使第二电动机的速度与当前的PTO速度同步可以包括将第二电动机的速度转为当前的PTO速度，使得第二电动机的速度落入包括当前的PTO速度的速度区间内。例如，该速度区间可以包括与当前的PTO相差小于当前的PTO速度的百分之十或小于百分之五的所有速度值。
当变速器从变速器的第一传动比切换至第二传动比，并且第一电动机和第二电动机两者都与变速器的输入驱动地接合时，ECU可以构造成使第一电动机的速度和第二电动机的速度同时与目标速度同步。通常，该目标速度至少基于当前的变速器输出速度并且基于变速器的输入和输出之间的第二传动比。通常，该目标速度为或基于当前的变速器输出速度乘以变速器的输入和输出之间的第二传动比。在第一电动机经由不等于1的第一减速驱动比而与变速器的输入驱动地接合的情况下，第一电动机的目标速度可以进一步基于第一减速驱动比。并且，在第二电动机经由不等于1的第二减速驱动比而与变速器的输入驱动地接合的情况下，第二电动机的目标速度可以进一步基于第二减速驱动比。特别地，如果第一减速驱动比与第二减速驱动比不同，则第一电动机的目标速度可以与第二驱动电动机的目标速度不同。
通过以此方式使第一电动机的速度和第二电动机的速度与目标速度同步，可以以特别平滑的方式进行换挡。使第一电动机的速度和第二电动机的速度与目标速度同步可以包括将第一电动机的速度和第二电动机的速度调转为目标速度，使得第一电动机的速度电动机和第二电动机的速度分别落入包括目标速度的速度区间内。例如，该速度区间可以包括与目标速度相差小于目标速度的百分之十或小于百分之五的所有速度值。
当满足以下每个条件(1.1)-(1.3)：
(1.1)变速器从第一传动比换挡到第二传动比，
(1.2)第一电动机和第二电动机两者都与变速器的输入驱动地接合，并且
(1.3)要求的变速器输入速度低于变速器输入速度阈值或要求的变速器输入扭矩低于变速器输入扭矩阈值或要求的变速器输入动力低于变速器输入动力阈值，
则ECU可以构造成执行以下步骤(2.1)-(2.5)中的至少一个、多个或全部：
(2.1)打开第一离合装置，以使第二电动机与变速器的输入驱动地脱离，
(2.2)使第一电动机的速度与对应于变速器的输入和输出之间的第二传动比的当前的变速器的输出速度同步，
(2.3)当第一电动机的速度已经与对应于变速器的输入和输出之间的第二传动比的当前的变速器输出速度同步时，完成从第一传动比切换至第二传动比的换挡。
(2.4)使第二电动机的速度与对应于变速器的输入和输出之间的第二传动比的当前的变速器的输出速度同步，以及
(2.5)当第二电动机的速度已经与对应于在变速器的输入和输出之间的第二传动比的当前的变速器输出速度同步时，闭合第一离合装置，以将第二电动机与变速器的输入驱动地接合。
ECU可以构造成：同时闭合第一离合装置和第二离合装置，以使PTO与变速器的输入驱动地接合，以允许能量在PTO与变速器的输入之间传输。以这种方式，诸如在与变速器的输出驱动地接合的一个或多个车轮的制动期间经由变速器吸收的能量可以被传输至PTO，例如用来驱动与PTO驱动地连接的辅助装置。或者，诸如在与PTO驱动地接合的升降机构的下降期间经由PTO吸收的能量可以被传输至变速器的输出，例如以驱动与变速器的输出驱动地接合的一个或多个车轮。
当变速器具有空挡时，同时闭合第一离合装置和第二离合装置两者也可能是有利的，在该空挡中，变速器的输入和输出彼此驱动地脱离。例如，ECU可以构造成同时闭合第一离合装置和第二离合装置，并且将变速器切换至空挡，从而使两个电动机与PTO驱动地接合，例如以便在PTO处提供特别高的扭矩或特别高的动力以驱动辅助装置。
此外，目前提出了一种包括上述双电动机电传动系统的电动车辆。通常，车辆还包括地面接合结构，诸如一个或多个车轮或履带链，该地面接合结构与变速器的输出驱动地接合或选择性驱动地接合。该车辆可以是非公路车辆，诸如，伸缩臂搬运器、叉车、拖拉机、挖掘机、自卸车、采矿车辆或类似物。
此外，目前提出了一种操作上述双电动机电传动系统的方法。该方法包括基于以下至少一项或全部来控制第一离合装置和第二离合装置：
当前的变速器输入速度和/或要求的变速器输入速度、
当前的变速器输入扭矩和/或要求的变速器输入扭矩、
当前的变速器输入动力和/或要求的变速器输入动力、
当前的PTO速度和/或要求的PTO速度、
当前的PTO扭矩和/或要求的PTO扭矩、以及
当前的PTO动力和/或要求的PTO动力。
该方法还可以包括可由ECU执行或进行的上述步骤中的一个或多个。
附图说明
在下面的详细说明中描述了本文提出的双电动机电传动系统、车辆和操作方法的实施例，并且在附图中进行了描绘，在附图中：
图1示意性地示出了包括双电动机电传动系统的车辆的实施例；
图2示意性地示出了图1的双电动机电传动系统的详细视图；
图3示意性地示出了图1和图2的双电动机电传动系统的变速器；
图4a示意性地示出了控制图1和2的双电动机电传动系统的第一离合装置的方法的实施例；
图4b示意性地示出了控制图1和2的双电动机电传动系统的第二离合装置的方法的实施例；
图4c示意性地示出了控制图1和2的双电动机电传动系统的第二离合装置的方法的另一实施例；以及
图5示意性地示出了使图3的变速器换挡的方法的实施例。
具体实施方式
图1是电动车辆1的示意图。电动车辆1可以是非公路车辆，诸如臂式搬运车、叉车、拖拉机，挖掘机、自卸车、采矿车辆、林业机械，或类似物。电动车辆1包括前桥组件2a、后桥组件2b和双电动机电力传动系统5。前桥组件2a包括前桥3a和与前桥3a驱动接合的一组前轮4a，后桥组件2b包括后桥3b和一组后轮4b。在图1所示的电动车辆1的实施例中，双电动机电传动系统5与前桥组件2a驱动接合。然而，可以理解的是，在此处未明确示出的替代实施例中，双电动机电传动系统5可以与后桥组件2b或者与前桥组件2a以及后桥组件2b两者驱动接合。
图2示出了图1的双电动机电传动系统5的实施例的更详细的示意图，其中在此以及在所有下文中，重复特征以相同的附图标记表示。双电动机电传动系统5包括第一电动机EM1、第二电动机EM2、具有输入6a和输出6b的变速器TM、用于将电动机EM1、EM2与变速器TM联接或选择性地联接的联接装置7、至少一个辅助装置8、构造成由操作者控制的至少一个输入装置9、以及电子控制单元(ECU)10。ECU 10与输入装置9连通(通信)，并且被构造成控制电动机EM1、EM2、变速器TM、以及联接装置7。该至少一个输入装置9可包括例如踏板、操作杆、旋钮、开关，控制杆、转轮、麦克风、或照相机中的至少一个。变速器TM的输出6b与电动车辆1的前桥组件2a驱动接合或选择性驱动接合，参见图1。在本示例中，每个电动机EM1、EM2可包括DANA TM4 SUMO系统，最大速度为约4700rpm，最大扭矩为1000Nm，并且工作电压在350伏特和750伏特之间。然而，可以理解的是，在替代实施例中，电动机EM1、EM2可包括本领域已知的任何其它种类的电动机。特别地，取决于优选的应用，电动机EM1、EM2可以是相同类型或不同类型的。
联接装置7包括与第一电动机EM1驱动接合的第一输入7a、与第二电动机EM2驱动接合的第二输入7b、以及与变速器TM的输入6a驱动接合的输出7c。联接装置还包括与至少一个辅助装置8驱动接合的取力器(PTO)11。在图2所描绘的传动系统5的实施例中，至少一个辅助装置8包括一组液压泵。辅助装置8的液压泵可以与一个或多个液压工具(诸如与一个或多个液压马达)流体连通和/或与用于驱动这些液压工具的一个或多个液压缸流体连通(未示出)。附加地或替代地，至少一个辅助装置8例如可包括一个或多个机械接头或一个或多个轴。总体上，联接装置7的PTO 11可用于驱动电动车辆1的作业功能，该作业功能可包括臂、绞车、铲斗、钻头、升降机构、倾斜机构或类似物。
联接装置7还包括第一离合装置C1、第二离合装置C2、以及变速器输入速度传感器12，变速器输入速度传感器12与ECU 10通信以用于确定变速器TM的输入6a的速度。附加地或替代地，传动系统5可包括与ECU 10通信以用于确定变速器TM的输出6b的速度的另一速度传感器。此外，第一电动机EM1通常包括与ECU 10通信以用于确定第一电动机EM1的速度的速度传感器，并且第二电动机EM2通常包括与ECU 10通信以用于确定第二电动机EM2的速度的速度传感器(未示出)。联接装置7在联接装置7的第一输入7a与变速器TM的输入6a之间还提供第一减速驱动比，并且在联接装置7的第二输入7b与变速器TM的输入6a之间提供第二减速驱动比。第一减速驱动比和第二减速驱动比例如可以在1.2∶1至4∶1之间。然而，可以理解的是，在替代实施例中，联接装置7的输入7a、7b与变速器的输入6a之间的驱动比可采用其它比率值，例如包括比率为1：1。取决于电动机EM1、EM2的应用和布局，第一减速驱动比和第二减速驱动比可以相同或彼此不同。
在图2所描绘的传动系统5的实施例中，联接装置7还包括壳体7d，该壳体7d与变速器TM的壳体分离。至少离合装置C1、C2和PTO 11设置在联接装置7的壳体7d内部。联接装置7和变速器TM具有分离的壳体这一事实可允许传动系统5的特别灵活的布局。例如，这可允许根据要求来提供联接装置7作为附加件。然而，可以理解的是，在此处未明确描绘的传动系统5的替代实施例中，联接装置7和变速器TM可以设置在单个壳体中。
C1可以包括湿式离合器、干式离合器、液压致动离合器、电磁致动离合器、齿式离合器、同步器或机械变速器领域中已知的任何其它类型的离合装置。类似地，C2可以包括湿式离合器、干式离合器、液压致动离合器、电磁致动离合器、齿式离合器、同步器或机械变速器领域中已知的任何其它类型的离合装置。
C1构造成将第二电动机EM2与变速器TM的输入6a选择性驱动地接合，而C2构造成将第二电动机EM2与PTO 11选择性驱动地接合。换句话说，C1和C2各自可以在闭合状态和打开状态之间选择性地切换。当C1处于闭合状态时，C1使第二电动机EM2与变速器TM驱动地接合，使得EM2可以驱动、或者可以附加地驱动变速器TM。并且当C1处于打开状态时，C1使第二电动机EM2与变速器TM脱离。类似地，当C2处于闭合状态时，C2使第二电动机EM2与PTO 11驱动地接合，使得EM2可以驱动、或者可以附加地驱动PTO 11。并且当C2处于打开状态时，C2使第二电动机EM2与PTO 11脱离。通常，C1或C2或两者可以另外处于打滑状态。通常，C1和C2可以独立地致动，使得在给定时间中C1和C2各自可以处于闭合状态和打开状态中的任何一个。即，C1和C2通常可以处于至少四种构造中的任一种。在第一构造中，C1和C2两者都闭合。在第二构造中C1闭合而C2打开。在第三构造中C1打开而C2闭合。在第四构造中，C1和C2两者都打开。
在图2所示的传动系统5的实施例中，C1和C2构造成例如通过电磁信号而由ECU 10控制。例如，ECU 10可以构造成基于从输入装置9接收的输入信号来控制C1和C2。ECU 10可从输入装置9接收的输入信号可以指示至少一个传动系统参数。至少一个传动系统参数可以包括以下至少之一：要求的变速器输入速度、要求的变速器输入扭矩、要求的变速器输入动力(功率)、要求的变速器输出速度、要求的变速器输出扭矩、要求的变速器输出动力(功率)、要求的PTO速度、要求的PTO扭矩和要求的PTO动力(功率)。附加地或替代地，ECU 10可以构造成基于一个或多个传感器信号来控制C1和C2，所述一个或多个传感器信号可以指示至少一个另外的传动系统参数。该至少一个另外的传动系统参数可以包括以下至少之一：当前的变速器输入速度、当前的变速器输入扭矩、当前的变速器输入动力(功率)、当前的变速器输出速度、当前的变速器输出扭矩、当前的变速器输出动力(功率)、当前的PTO速度、当前的PTO扭矩和当前的PTO动力(功率)。
然而，可以理解的是，离合装置C1、C2可以附加地或替代地被构造成手动控制。
变速器TM可以包括任何类型的步进比变速器或无级变速器。优选地，变速器TM构造成在变速器TM的输入6a和输出6b之间提供至少两个不同的驱动比或传动比。
变速器TM的一种可能的布局如图3中所示。图3中所示的示例性变速器TM包括与输入6a驱动接合的输入轴13和与输出6b驱动接合的输出轴14。变速器TM包括固定地设置在输入轴13上的齿轮13a和13b。齿轮13a的半径和直径大于齿轮13b的半径和直径。并且，变速器TM包括可旋转地设置在输出轴14上的高挡齿轮14a和低挡齿轮14b。高挡齿轮14a与齿轮13a驱动接合或啮合，并且低挡齿轮14b与齿轮13b驱动接合或啮合。高挡齿轮14a的半径和直径小于低挡齿轮14b的半径和直径。变速器TM还包括同步器15，同步器15用于将齿轮14a、14b之一选择性地与输出轴14旋转地锁定。变速器TM还具有空挡(neutral gear)，在该空挡中，同步器15不将齿轮14a、14b两者锁定至输出轴14。当变速器TM处于空挡时，变速器TM的输入6a和输出6b彼此驱动地脱离。即，同步器15构造成选择第一传动比和第二传动比中的任一个，第一传动比在变速器TM的输入6a和输出6b之间，其中第一传动比由齿轮13a、14a提供，第二传动比在变速器TM的输入6a和输出6b之间，其中第二传动比由齿轮13b、14b和空挡提供。同步器15可以构造成例如通过电磁力或通过液压力来致动。ECU 10被构造成控制同步器15，并且因此控制变速器TM在第一传动比、第二传动比和空挡之间切换。
可以理解的是，在替代实施例中，变速器TM可以在输入6a和输出6b之间提供两个以上的驱动比或传动比，以及，变速器TM可以包括用于选择输入6a和输出6b之间的不同驱动比的多个其它离合装置，诸如液压离合器、齿式离合器或类似物。同样可以想到的是，变速器TM包括静液压变速器，该静液压变速器包括与输入6a驱动接合的第一液压泵/马达和与输出6b驱动接合的第二液压泵/马达，其中，第一液压泵/马达和第二液压泵/马达彼此流体连通，使得第一液压泵/马达可通过使诸如油的液压流体在包括第一液压泵/马达和第二液压泵/马达的闭合液压回路中循环来驱动第二液压泵/马达，或反之亦然，这在静液压变速器领域中通常已知。
图4a至4c示意性地示出了控制第一离合装置C1和控制第二离合装置C2的策略，所述第一离合装置C1在第二电动机EM2和变速器TM的输入6a之间提供选择性驱动接合，所述第二离合装置C2在第二电动机EM2和PTO 11之间提供选择性驱动接合。在图4a至4c中，ECU10基于在变速器TM的输入6a处的要求扭矩(图4a至4b)或基于在PTO 11处的要求扭矩(图4c)来控制C1和C2。可以理解的是，附加地或替代地，ECU 10可以构造成基于一个或多个其它传动系统参数或基于上述一个或多个另外的传动系统参数来控制C1和C2。
图4a示出ECU 10可以闭合C1或者可以构造成闭合C1或保持C1闭合，从而当或一旦要求的变速器输入扭矩TTM大于或超过变速器输入扭矩阈值TTM,TH，则将第二电动机EM2与变速器TM的输入6a驱动地连接。例如，TTM,TH可以是第一电动机EM1可以能够提供的最大扭矩的预定百分比，例如TTM,TH可以等于或大于EM1的最大扭矩的90％。以这种方式，保证了可以在变速器TM的输入6a处提供所要求的扭矩。
并且图4a还示出ECU 10可以打开C1或者可以构造成打开C1或保持C1打开，从而当或一旦要求的变速器输入扭矩TTM为或下降至低于变速器输入扭矩阈值TTM,TH，则将第二电动机EM2与变速器TM的输入6a断开。例如，当第一电动机EM1单独提供足够的扭矩来满足变速器TM的输入6a处的扭矩要求时，第二电动机EM2可以与变速器TM解除联接。
图4b示出ECU 10可以打开C2或者可以构造成打开C2或保持C2打开，从而当或一旦要求的变速器输入扭矩TTM大于或超过变速器输入扭矩阈值TTM,TH，则将第二电动机EM2与PTO 11驱动地断开，使得从EM2获得的所有扭矩可以被传输到变速器TM的输入6a。
并且图4b还示出ECU 10可以闭合C2或者可以构造成闭合C2或保持C2闭合，从而当或一旦要求的变速器输入扭矩TTM为或下降至低于变速器输入扭矩阈值TTM,TH，则将第二电动机EM2与PTO 11驱动地连接。例如，当第一电动机EM1单独提供足够的扭矩来满足变速器TM的输入6a处的扭矩要求时，第二电动机EM2可以与PTO 11驱动地连接，使得变速器TM的输入6a和PTO 11两者可以分别由分开的电动机驱动并且具有最大的效率。
尽管在图4a和4b中，相同的变速器输入扭矩阈值TTM,TH被用于控制C1和C2，但是可以想到的是，不同的阈值可以被用于控制C1和C2。例如，为了以优选平滑的方式接合C1，ECU10可以构造成或程控为在或正好在闭合C1之前将第二电动机EM2的速度与当前的变速器输入速度同步，以通过C1驱动地接合第二电动机EM2和变速器TM的输入端6a。在这种情况下，有利的是，在将EM2的速度与当前的变速器输入速度同步的过程期间，即，可能在TTM达到图4b中描绘的TTM,TH值之前，已经打开C2。
图4c示出ECU 10可以闭合C2或可以构造成闭合C2或保持C2闭合，从而当或一旦要求的PTO扭矩TPTO大于或超过PTO扭矩阈值TPTO,TH，则将第二电动机EM2与PTO 11驱动地连接。为了以优选平滑的方式接合C2，ECU 10可以构造成或程控为在或正好在闭合C2之前将第二电动机EM2的速度与当前的PTO速度同步，以通过C2驱动地接合第二电动机EM2和PTO 11。在这种情况下，有利的是，在将EM2的速度与当前的PTO速度同步的过程期间已经打开C1。
并且图4c还示出ECU 10可以打开C2或者可以构造成打开C2或保持C2打开，从而当或一旦要求的PTO扭矩TPTO为或下降至低于PTO扭矩阈值TPTO,TH，则将第二电动机EM2与PTO11驱动地断开。
可以理解的是，在替代实施例中，ECU 10可基于其它传动系统参数来控制C1和C2，诸如当前的变速器输入速度、要求的变速器输入速度、当前的变速器输入扭矩、当前的变速器输入动力、要求的变速器输入动力、当前的PTO速度、当前的PTO扭矩、当前的PTO动力或要求的PTO动力，上述的阈值TTM,TH和TPTO,TH优选地由其它阈值代替，诸如变速器输入速度阈值、变速器输入动力阈值、PTO速度阈值或PTO动力阈值。
ECU 10还可以构造成在同一时间同时地闭合C1和C2和/或在同一时间保持C1和C2闭合，例如从而允许能量在PTO 11和变速器TM的输入6a之间传输。以这种方式，诸如在电动车辆1的车轮4a、4b的制动期间经由变速器吸收的能量可以被传输至PTO 11，例如从而提升起重臂或类似物。或者，诸如在降低负载期间经由PTO 11吸收的能量可以被传输到变速器TM的输出6b，从而在变速器TM的输出6b处提供附加的动力。而且，变速器TM可以提供空挡，在空挡时，变速器的输入6a和输出6b彼此驱动地脱离。ECU 10于是可以构造成将变速器TM切换至空挡并且在同一时间同时闭合C1和C2和/或在同一时间保持C1和C2闭合。如果在PTO11处需要大量的扭矩和/或动力，则该构造于是允许电动机EM1和EM2两者驱动PTO 11。
图5示意性地示出使变速器TM在分别由齿轮13a、14a提供的第一传动比和由齿轮13b、14b提供的第二传动比之间切换的策略。应当强调的是，图5中示出并且在下文中解释的策略可涉及升挡和降挡，即，从第一传动比到第二传动比的换挡和相反操作。
当EM1和EM2两者都与变速器TM的输入6a驱动地接合时，并且优选地当要求的变速器输入扭矩TTM低于变速器输入扭矩阈值，例如当TTM＜TTM,TH时，ECU 10可以执行或可以构造成执行图5中所示的一个或多个以下所述步骤。
步骤2.1：打开C1，使EM2与变速器TM的输入6a驱动地脱离。
步骤2.2：考虑到在完成切换至第二传动比的换挡之后变速器的输入6a与输出6b之间的第二传动比，将EM1的速度与当前的变速器的输出速度同步。优选地，当变速器TM的输入6a和输出6b在换挡期间彼此驱动地脱离时，例如，当齿轮14a、14b中的没有任何一个旋转地锁定到输出轴14时，进行EM1的速度与变速器输出速度的同步。
步骤2.3：当或一旦EM1的速度已经与当前的变速器输出速度同步，则例如通过借助于同步器15而将齿轮14a、14b中的一个旋转地锁定到输出轴14来完成从第一传动比到第二传动比的换挡(参见图3)。
步骤2.4：考虑到在完成切换至第二传动比的换挡之后变速器的输入6a与输出6b之间的第二传动比，将EM2的速度与当前的变速器的输出速度同步。优选地，在C2打开并且EM2与PTO 11脱离时，进行EM2的速度与变速器输出速度的同步。
以及步骤2.5：当或一旦EM2的速度与当前的变速器的输出速度同步，则闭合C1以使EM2与变速器TM的输入6a驱动地接合。
可以同时或顺序地执行使EM1与变速器输出速度同步的步骤2.2和使EM2与变速器输出速度同步的步骤2.4。当步骤2.2和2.4同时进行时，完成换挡和闭合C1的步骤2.3和2.5同样可以同时进行。相反，当顺序执行步骤2.2和2.4时，优选地，仅当或仅一旦完成步骤2.3(完成变速器TM从第一传动比切换至第二传动比的换挡)时才进行步骤2.4。

Claims (16)

1.一种双电动机电传动系统(5)，包括：
变速器(TM)，所述变速器(TM)具有输入(6a)和输出(6b)，
取力器(PTO)(11)，
第一电动机(EM1)，所述第一电动机(EM1)与所述变速器(TM)的输入(6a)驱动地接合或选择性驱动地接合，
第二电动机(EM2)，
第一离合装置(C1)，以及
第二离合装置(C2)，
其中，所述第二电动机(EM2)通过所述第一离合装置(C1)与所述变速器(TM)的输入(6a)选择性驱动地接合，并且
其中，所述第二电动机(EM2)通过所述第二离合装置(C2)与所述PTO(11)选择性驱动地接合。
2.根据前述权利要求中任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，还包括至少一个输入装置(9)，诸如踏板、旋钮、开关、控制杆或操作杆等类似物，所述至少一个输入装置(9)用于打开和闭合所述第一离合装置(C1)和/或用于打开和闭合所述第二离合装置(C2)，所述至少一个输入装置(9)构造成由操作者控制。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，还包括电子控制单元(ECU)(10)，所述电子控制单元(10)构造成基于以下所述的至少一项或全部来控制所述第一离合装置(C1)和所述第二离合装置(C2)：
当前的变速器输入速度和/或要求的变速器输入速度、
当前的变速器输入扭矩和/或要求的变速器输入扭矩、
当前的变速器输入动力和/或要求的变速器输入动力、
当前的PTO速度和/或要求的PTO速度、
当前的PTO扭矩和/或要求的PTO扭矩、
当前的PTO动力和/或要求的PTO动力。
4.根据权利要求3所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则闭合所述第一离合装置(C1)或保持所述第一离合装置(C1)闭合，以将所述第一电动机(EM1)和第二电动机(EM2)两者与所述变速箱(TM)的输入端(6a)驱动地接合，即，如果或当：
所述当前的变速器输入速度或所述要求的变速器输入速度超过变速器输入速度上限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入扭矩或所述要求的变速器输入扭矩超过变速器输入扭矩上限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入动力或所述要求的变速器输入动力超过变速器输入动力上限阈值。
5.根据权利要求4所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成或程控为：控制所述第二电动机(EM2)，并且在或正好在闭合所述第一离合装置之前，使所述第二电动机(EM2)的速度与当前的变速器输入速度同步，以通过所述第一离合装置(C1)使所述第二电动机(EM2)与所述变速器(TM)的输入驱动地接合。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则打开所述第一离合装置(C1)或保持所述第一离合装置(C1)打开，以将所述第二电动机(EM2)与所述变速箱(TM)的输入端(6a)驱动地脱离，即，如果或当：
所述当前的变速器输入速度或所述要求的变速器输入速度为或下降至低于变速器输入速度下限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入扭矩或所述要求的变速器输入扭矩为或下降至低于变速器输入扭矩下限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入动力或所述要求的变速器输入动力为或下降至低于变速器输入动力下限阈值。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则打开所述第二离合装置(C2)或保持所述第二离合装置(C2)打开，以将所述第二电动机(EM2)与所述PTO(11)驱动地脱离，即，如果或当：
所述当前的变速器输入速度或所述要求的变速器输入速度超过变速器输入速度上限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入扭矩或所述要求的变速器输入扭矩超过变速器输入扭矩上限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入动力或所述要求的变速器输入动力超过变速器输入动力上限阈值。
8.根据权利要求3至7中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则闭合所述第二离合装置(C2)或保持所述第二离合装置(C2)闭合，以将所述第二电动机(EM2)与所述PTO(11)驱动地接合，即，如果或当：
所述当前的变速器输入速度或所述要求的变速器输入速度为或下降至低于变速器输入速度下限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入扭矩或所述要求的变速器输入扭矩为或下降至低于变速器输入扭矩下限阈值，和/或如果或当
所述当前的变速器输入动力或所述要求的变速器输入动力为或下降至低于变速器输入动力下限阈值。
9.根据权利要求3至8中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成或程控为：如果或当以下情况发生，则闭合所述第二离合装置(C2)或保持所述第二离合装置(C2)闭合，以将所述第二电动机(EM2)与所述PTO(11)驱动地接合，即，如果或当：
所述当前的PTO速度或所述要求的PTO速度超过PTO速度阈值，和/或如果或当
所述当前的PTO扭矩或所述要求的PTO扭矩超过PTO扭矩阈值，和/或如果或当
所述当前的PTO动力或所述要求的PTO动力超过PTO动力阈值。
10.根据权利要求3至9中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成或程控为：如果或当以下发生，则打开所述第二离合装置(C2)或保持所述第二离合装置(C2)打开，以将所述第二电动机(EM2)与所述PTO(11)驱动地脱离，或者以保持所述第二电动机(EM2)与所述PTO(11)脱离，即，如果或当：
所述当前的PTO速度或所述要求的PTO速度为或下降至低于PTO速度阈值，和如果或当
所述当前的PTO扭矩或所述要求的PTO扭矩为或下降至低于PTO扭矩阈值，和如果或当
所述当前的PTO动力或所述要求的PTO动力为或下降至低于PTO动力阈值。
11.根据权利要求3至10中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，当所述第二离合装置(C2)打开时，所述ECU(10)构造成或程控为：控制所述第二电动机(EM2)，并且在或正好在闭合所述第二离合装置(C2)之前，使所述第二电动机(EM2)的速度与当前的PTO速度同步，以通过所述第二离合装置(C2)使所述第二电动机(EM2)与所述PTO(11)驱动地接合。
12.根据权利要求3至11中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述变速器(TM)在所述变速器(TM)的所述输入(6a)和所述输出(6b)之间提供至少第一传动比和第二传动比,其中，当所述变速器(TM)从所述第一传动比切换至所述第二传动比，并且所述第一电动机(EM1)和所述第二电动机(EM2)两者都与所述变速器(TM)的输入(6a)驱动地接合时，所述ECU(10)构造成同时使所述第一电动机(EM1)的速度和所述第二电动机(EM2)的速度与对应于在所述变速器(TM)的输入(6a)和输出(6b)之间的所述第二传动比的当前的变速器输出速度同步。
13.根据权利要求3至12中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述变速器(TM)在所述变速器(TM)的所述输入(6a)和所述输出(6b)之间提供至少第一传动比和第二传动比，并且其中，
(1.1)当所述变速器(TM)从所述第一传动比切换到所述第二传动比时，
(1.2)当所述第一电动机(EM1)和所述第二电动机(EM2)两者都与所述变速器(TM)的输入(6a)驱动地接合时，并且
(1.3)当所述要求的变速器输入扭矩低于变速器输入扭矩阈值时，
所述ECU(10)构造成：
(2.1)打开所述第一离合装置(C1)，以使所述第二电动机(EM2)与所述变速器(TM)的输入(6a)驱动地脱离，
(2.2)使所述第一电动机(EM1)的速度与对应于在所述变速器(TM)的输入(6a)和输出(6b)之间的第二传动比的当前的变速器输出速度同步，
(2.3)当所述第一电动机(EM1)的速度已经与对应于在所述变速器(TM)的输入(6a)和输出(6b)之间的第二传动比的所述当前的变速器输出速度同步时，完成从所述第一传动比切换至所述第二传动比的换挡，
(2.4)使所述第二电动机(EM2)的速度与对应于在所述变速器(TM)的输入(6a)和输出(6b)之间的第二传动比的所述当前的变速器输出速度同步，以及
(2.5)当所述第二电动机(EM2)的速度已经与对应于在所述变速器(TM)的输入(6a)和输出(6b)之间的第二传动比的所述当前的变速器输出速度同步时，闭合所述第一离合装置(C1)，以将所述第二电动机(EM2)与所述变速器(TM)的输入(6a)驱动地接合。
14.根据权利要求3至13中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)，其特征在于，所述ECU(10)构造成：同时闭合所述第一离合装置(C1)和所述第二离合装置(C2)，以使所述PTO(11)与所述变速器(TM)的输入(6a)驱动地接合，以允许能量或扭矩在所述PTO(11)与所述变速器(TM)的输入(6a)之间传输。
15.一种电动车辆(1)，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的双电动机电传动系统(5)，以及
车辆输出，所述车辆输出包括地面接合结构，诸如一个或多个车轮(4a、4b)，所述地面接合结构与所述变速器(TM)的输出(6b)驱动地接合或选择性驱动地接合。
16.一种操作根据权利要求1至14中的任一项所述的双电动机电传动系统(5)的方法，其特征在于，所述方法包括基于以下至少一项或全部来控制所述第一离合装置(C1)和所述第二离合装置(C2)：
当前的变速器输入速度和/或要求的变速器输入速度，
当前的变速器输入扭矩和/或要求的变速器输入扭矩、
当前的变速器输入动力和/或要求的变速器输入动力、
当前的PTO速度和/或要求的PTO速度、
当前的PTO扭矩和/或要求的PTO扭矩、以及
当前的PTO动力和/或要求的PTO动力。
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