CN114179603A - 一种双电机纯电动汽车的两档动力系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双电机纯电动汽车的两档动力系统，包括第一电机、第二电机、与所述第一电机相连接的第一传动机构、与所述第二电机相连接的第二传动机构、与所述第一传动机构与第二传动机构相连接的中间轴、位于所述中间轴与所述第一传动机构之间的单向离合器、与所述中间轴相连接的第三传动机构以及与所述第三传动机构相连接的车轮。相应的，还提供基于两档动力系统的控制方法。本发明提供的双电机纯电动汽车的两档动力系统，采用了双电机两档结构，可以满足整车在起步、急加速等工况下的动力性能需求；通过单向离合器的设置，对第一电机进行选择性断开，有效降低了电耗，并防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电极，增强了系统的可靠性。

Description

一种双电机纯电动汽车的两档动力系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车驱动系统技术领域，具体地，涉及一种双电机纯电动汽车的两档动力系统，相应的，还涉及基于该两档动力系统的控制方法。

背景技术

随着能源紧缺和环境污染的日益严重，国家法规也在朝着越来越严格的方向发展，发展电动汽车是降低汽车油耗、减少排放、改善大气环境和满足排放的必经之路。

目前市场上多数的电动汽车均为纯电动单档系统，对于动力性和效率方面存在这一定的限制，在动力性方面、尤其是爬陡坡和急加速的时候表现出来的实际性能并不能令人十分满意，而多电机系统的模式切换往往需要多个离合器或同步器等执行机构，导致结构较为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双电机纯电动汽车的两档动力系统，实现了多档驱动，结构简单，且增强了系统的可靠性。

本发明要解决的技术问题还在于提供一种基于两档动力系统的控制方法，不同工况下均能够顺利的自由切换，过程平稳且操作方便。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种双电机纯电动汽车的两档动力系统，包括第一电机、第二电机、与所述第一电机相连接的第一传动机构、与所述第二电机相连接的第二传动机构、与所述第一传动机构与第二传动机构相连接的中间轴、位于所述中间轴与所述第一传动机构之间的单向离合器、与所述中间轴相连接的第三传动机构以及与所述第三传动机构相连接的车轮；

所述单向离合器包括与所述第一传动机构相连接的外圈、与所述中间轴相连接的内圈以及位于所述外圈与所述内圈之间的锁止结构；

所述外圈的转速大于所述内圈的转速时，所述单向离合器为啮合状态，并传递扭矩；

所述外圈的转速小于所述内圈的转速时，所述单向离合器为非啮合状态，所述第一传动机构与所述中间轴相互独立工作。

优选地，所述第一传动机构包括第一主动齿轮和与所述第一主动齿轮相互啮合的第一从动齿轮，其中所述第一主动齿轮通过花键与所述第一电机相连接，。

优选地，所述第一从动齿轮与所述单向离合器的外圈相连接。

优选地，所述第二传动机构包括第二主动齿轮和与所述第二主动齿轮相互啮合的第二从动齿轮，其中，所述第二主动齿轮通过花键与所述第二电机相连接。

优选地，所述第二从动齿轮与所述中间轴通过花键连接。

优选地，所述中间轴包括与所述内圈相连接的第一输入端、与所述第二从动齿轮相连接的第二输入端以及与所述第三传动机构相连接的输出端。

优选地，所述第二输入端与所述第二从动齿轮通过花键连接。

优选地，所述第三传动机构包括主减输入齿轮和主减齿轮，所述主减齿轮与所述主减输入齿轮相互啮合，所述主减输入齿轮与所述中间轴的输出端相连接；

所述车轮与所述主减齿轮相连接。

优选地，还包括差速器，所述差速器与所述车轮相连接。

一种基于所述的两档动力系统的控制方法，包括：

当汽车处于弹射起步工况时：所述单向离合器啮合，将所述第一电机的扭矩传递至中间轴；同时，所述第二电机驱动中间轴转动，所述中间轴通过第三转动机构将动力传递至车轮，所述第一电机和第二电机共同输出动力；

当汽车处于正常起步工况或巡航工况时：所述第一电机不工作，单向离合器的外圈静止；所述第二电机输出动力，单向离合器的内圈转动，使得单向离合器处于非啮合状态，所述第二电机与所述第一电机互不影响；

当汽车处于大扭矩加速工况时：所述第二电机持续输出动力；所述第一电机的转速加快，带动所述第一传动机构的转速不断增加，直至第一传动机构的转速超过中间轴的转速，使得所述单向离合器进入啮合状态，所述第一电机和第二电机共同输出动力；

当汽车处于超速工况时：汽车车速超过了第一电机的设计转速，使得单向离合器的外圈转速小于内圈转速，所述单向离合器进入非啮合状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的双电机纯电动汽车的两档动力系统，采用了双电机两档结构，可以满足整车在起步、急加速等工况下的动力性能需求；通过单向离合器的设置，对第一电机进行选择性断开，有效降低了电耗，并防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电极，增强了系统的可靠性。

2、本发明提供的双电机纯电动汽车的两档动力系统，采用单向离合器作为断开装置，为纯机械断开装置，与多片离合器相比，单向离合器无须复杂的控制策略，且成本低廉，结构简单，所需布置空间较小，无需复杂的液压控制模块或电磁离合器驱动控制模块，对于动力系统的成本重量等都有较好的改善；与狗牙式离合器相比，单向离合器在内外圈等速时结合，结合过程更加平稳，提高了整车的平顺性和舒适性。

3、本发明提供的基于上述两档动力系统的控制方法，通过单向离合器的设置，对第一电机进行选择性断开，车辆的不同工况下均能够顺利的自由切换，且过程平稳、操作方便，有效降低了电耗，并防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电机。

附图说明

图1为本发明提供的双电机纯电动汽车的两档动力系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种双电机纯电动汽车的两档动力系统，包括第一电机1、第二电机2、与所述第一电机1相连接的第一传动机构3、与所述第二电机2相连接的第二传动机构4、与所述第一传动机构3与第二传动机构4相连接的中间轴5、位于所述中间轴5与所述第一传动机构3之间的单向离合器6、与所述中间轴5相连接的第三传动机构7以及与所述第三传动机构7相连接的车轮8；

所述单向离合器6包括与所述第一传动机构3相连接的外圈61、与所述中间轴5相连接的内圈62以及位于所述外圈61与所述内圈62之间的锁止结构63；

所述外圈61的转速大于所述内圈62的转速时，所述单向离合器6为啮合状态，并传递扭矩；

所述外圈61的转速小于所述内圈62的转速时，所述单向离合器6为非啮合状态，所述第一传动机构3与所述中间轴5相互独立工作。

所述第一电机1用于提供动力，其驱动力通过所述第一传动机构3传递至所述中间轴5，实现所述第一电机1对所述中间轴5的驱动。

所述第二电机2用于提供动力，其驱动力通过所述第二传动机构4传递至所述中间轴5，实现所述第二电机2对所述中间轴5的驱动。

所述第一传动机构3与所述第一电机1相连接，用于传递驱动力，其包括第一主动齿轮31和与所述第一主动齿轮31相互啮合的第一从动齿轮32，其中所述第一主动齿轮31通过花键与所述第一电机1相连接，便于传递所述第一电机1的驱动力，所述第一从动齿轮32与所述第一主动齿轮31相互啮合，保证所述第一电机1的驱动力能够传递至所述第一从动齿轮32。

为了实现所述第一传动机构3与所述单向离合器6之间的联动作用，所述第一从动齿轮32与所述单向离合器6的外圈61相连接，故所述第一从动齿轮32转动时，所述外圈61跟随所述第一从动齿轮32一起转动。

所述第二传动机构4与所述第二电机2相连接，用于传递驱动力，其包括第二主动齿轮41和与所述第二主动齿轮41相互啮合的第二从动齿轮42，其中所述第二主动齿轮41通过花键与所述第二电机2相连接，便于传递所述第二电机2的驱动力，所述第二从动齿轮42与所述第二主动齿轮41相互啮合，保证所述第二电机2的驱动力能够传递至所述第二从动齿轮42。

为了实现所述第二传动机构4与所述中间轴5之间的联动作用，所述第二从动齿轮42与所述中间轴5通过花键连接，故所述第二从动齿轮42转动时，所述中间轴5跟随所述第二从动齿轮42一起转动。

所述中间轴5用于传递所述第一电机1及第二电机2的驱动力，并将该驱动力传递至第三传动机构7，其包括与所述内圈相连接的第一输入端、与所述第二从动齿轮相连接的第二输入端以及与所述第三传动机构相连接的输出端，所述第一输入端与所述内圈62相连接，故当所述单向离合器6处于啮合状态时，所述外圈61的转动传递至所述内圈62，内圈62的转动再传递至所述第一输入端，从而将第一传动机构3的扭矩传递至所述中间轴5。

所述第二输入端与所述第二从动齿轮42相连接，其与所述第二从动齿轮42通过花键连接，故所述第二从动齿轮42的转动能够传递至所述第二输入端。

所述输出端用于将所述中间轴5的扭矩输出，其与所述第三传动机构7相连接，通过第三传动机构7将驱动轮传递至所述车轮8，保证所述车轮8能够正常转动。

所述单向离合器6用于根据实际需要，选择输出所述第一电机1的驱动力，其包括与所述第一传动机构3相连接的外圈61、与所述中间轴5相连接的内圈62以及位于所述外圈61与所述内圈62之间的锁止结构63，其中，所述外圈61与所述第一传动机构3的第一从动齿轮32相连接，故其跟随所述第一从动齿轮32一起转动。

所述内圈62与所述中间轴5的第一输入端相连接，故所述内圈62跟随所述中间轴5一起转动，便于将驱动力传递至所述中间轴5。

所述锁止结构63用于实现所述外圈61与所述内圈62之间的单向锁定，当所述外圈61的转速大于所述内圈62的转速时，所述锁止结构63锁止所述内圈62和所述外圈61，使得所述单向离合器6处于啮合状态，并传递扭矩。当所述外圈61的转速小于所述内圈62的转速时，所述锁止结构63不能锁止所述内圈62和所述外圈61，且所述单向离合器6处于非啮合状态，所述第一传动机构3与所述中间轴5相互独立工作。

所述第三传动机构7与所述中间轴5的输出端相连接，其包括主减输入齿轮71和主减齿轮72，所述主减输入齿轮71与所述中间轴5的输出端相连接，便于传递所述中间轴5的驱动力，所述主减齿轮72与所述主减输入齿轮71相互啮合，保证所述中间轴5的动力能够通过所述主减输入齿轮71传递至所述主减齿轮72，从而实现动力的传动。

所述车轮8与所述主减齿轮72相连接，故所述主减齿轮72转动时，所述车轮8跟随所述主减齿轮72一起转动，从而实现了车辆的前进与倒退。

为了使得车辆能够更好的行驶，所述车轮8不会时刻保持同一速度转动，故本发明还包括差速器9，所述差速器9与所述车轮8相连接。

本发明提供的双电机纯电动汽车的两档动力系统，弹射起步工况下，对动力的需求较大，此时第一电机1和第二电机2共同输出动力，即所述单向离合器6锁止，将扭矩传递至所述中间轴5上，同时第二电机2与所述中间轴5处于常啮合状态，也将动力传递至所述中间轴5，中间轴5通过第三传动机构7将动力传递至所述车轮8，如此保证了两个电机均可输出扭矩。

正常起步工况下和巡航工况下，第一电机1不工作，第二电机2输出动力，此时，由于第一电机1不工作，所述单向离合器6的外圈61静止，其内圈62在所述第二电机2及中间轴5的作用下转动，使得单向离合器6处于非啮合状态，第二电机2输出扭矩，且第一电机1也不会被反拖转动，保证了扭矩的输出效率。

大扭矩加速工况下，第二电机2持续输出动力，且则需要第一电机1迅速平稳的接入工作，此时第一电机1开始加速，并带动第一传动机构3加速，当所述第一传动机构3的转速不断增加并超过中间轴5的转速时，单向离合器6的外圈61转速小于内圈62转速状态进入到外圈61转速大于内圈62转速的状态，即单向离合器6从非啮合状态进入啮合状态，所述第一电机1的动力通过第一传动机构3传递至中间轴5，第一电机1成功介入工作，与所述第二电机2一起提供动力。

超速工况下：当车速超过了第一电机1的设计转速，通过所述单向离合器6的设置，保证第一电机1不会被反拖，从而保护了第一电机1。

本发明提供的双电机纯电动汽车的两档动力系统，采用了双电机两档结构，可以满足整车在起步、急加速等工况下的动力性能需求；通过单向离合器的设置，对第一电机进行选择性断开，有效降低了电耗，并防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电极，增强了系统的可靠性。

相应的，本发明还提供基于上述两档动力系统的控制方法，包括以下步骤：

当汽车处于弹射起步工况时：驾驶员深踩油门，所述单向离合器6啮合，将所述第一电机的扭矩传递至所述中间轴5，同时，所述第二电机2驱动所述中间轴5转动，中间轴5通过所述第三转动机构7将动力传递至所述车轮8，所述第一电机和第二电机共同输出动力。

当汽车处于正常起步工况或巡航工况时：驾驶员轻踩油门，所述第一电机1不工作，所述单向离合器6的外圈61静止；所述第二电机2输出动力，所述单向离合器6的内圈62转动，使得所述单向离合器6处于非啮合状态，故所述第二电机2单独工作，并与所述第一电机1互不影响。

当汽车处于大扭矩加速工况时：驾驶员突然加速，所述第二电机2持续输出动力，所述第一电机1加速，带动所述第一传动机构3的转速不断增加，直至第一传动机构的转速超过所述中间轴5的转速，使得所述单向离合器6的外圈61转速大于内圈62转速进入啮合状态，所述第一电机1和所述第二电机2共同输出动力。

超速工况下：此时汽车车速超过了第一电机1的设计转速，使得单向离合器6的外圈61转速小于内圈62转速进入非啮合状态，使得所述第一电机1不会被反拖。

本发明提供的基于上述两档动力系统的控制方法，通过单向离合器的设置，对第一电机进行选择性断开，车辆的不同工况下均能够顺利的自由切换，且过程平稳，有效降低了电耗，并防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电机。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，包括第一电机、第二电机、与所述第一电机相连接的第一传动机构、与所述第二电机相连接的第二传动机构、与所述第一传动机构与第二传动机构相连接的中间轴、位于所述中间轴与所述第一传动机构之间的单向离合器、与所述中间轴相连接的第三传动机构以及与所述第三传动机构相连接的车轮；

所述单向离合器包括与所述第一传动机构相连接的外圈、与所述中间轴相连接的内圈以及位于所述外圈与所述内圈之间的锁止结构；

所述外圈的转速大于所述内圈的转速时，所述单向离合器为啮合状态，并传递扭矩；

所述外圈的转速小于所述内圈的转速时，所述单向离合器为非啮合状态，所述第一传动机构与所述中间轴相互独立工作。

2.如权利要求1所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，所述第一传动机构包括第一主动齿轮和与所述第一主动齿轮相互啮合的第一从动齿轮，其中所述第一主动齿轮通过花键与所述第一电机相连接，。

3.如权利要求2所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，所述第一从动齿轮与所述单向离合器的外圈相连接。

4.如权利要求1所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，所述第二传动机构包括第二主动齿轮和与所述第二主动齿轮相互啮合的第二从动齿轮，其中，所述第二主动齿轮通过花键与所述第二电机相连接。

5.如权利要求4所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，所述第二从动齿轮与所述中间轴通过花键连接。

6.如权利要求4所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，所述中间轴包括与所述内圈相连接的第一输入端、与所述第二从动齿轮相连接的第二输入端以及与所述第三传动机构相连接的输出端。

7.如权利要求6所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，所述第二输入端与所述第二从动齿轮通过花键连接。

8.如权利要求6所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，所述第三传动机构包括主减输入齿轮和主减齿轮，所述主减齿轮与所述主减输入齿轮相互啮合，所述主减输入齿轮与所述中间轴的输出端相连接；

所述车轮与所述主减齿轮相连接。

9.如权利要求1所述的双电机纯电动汽车的两档动力系统，其特征在于，还包括差速器，所述差速器与所述车轮相连接。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的两档动力系统的控制方法，其特征在于，包括：

当汽车处于弹射起步工况时：所述单向离合器啮合，将所述第一电机的扭矩传递至中间轴；同时，所述第二电机驱动中间轴转动，所述中间轴通过第三转动机构将动力传递至车轮，所述第一电机和第二电机共同输出动力；

当汽车处于正常起步工况或巡航工况时：所述第一电机不工作，单向离合器的外圈静止；所述第二电机输出动力，单向离合器的内圈转动，使得单向离合器处于非啮合状态，所述第二电机与所述第一电机互不影响；

当汽车处于大扭矩加速工况时：所述第二电机持续输出动力；所述第一电机的转速加快，带动所述第一传动机构的转速不断增加，直至第一传动机构的转速超过中间轴的转速，使得所述单向离合器进入啮合状态，所述第一电机和第二电机共同输出动力；

当汽车处于超速工况时：汽车车速超过了第一电机的设计转速，使得单向离合器的外圈转速小于内圈转速，所述单向离合器进入非啮合状态。

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