发明内容
本申请提供一种驱动装置,用以解决大吨位车辆中现有驱动装置传动效率不高,换挡动力中断,控制逻辑复杂的问题。
一方面,本申请提供一种驱动装置,包括:驱动部、变速器总成、驱动控制器以及变速控制器;
所述驱动部包括N组驱动组件,所述变速器总成包括动力输出轴与N组变速组件,每组所述驱动组件的动力输出端用于向对应的一组变速组件输入驱动力,其中,所述N为大于1的正整数;
每组所述变速组件的变速输入轴上设置有同步器与M个输入齿轮,所述动力输出轴上设置有M个输出齿轮,每组所述变速组件上的所述M个输入齿轮与所述动力输出轴上的所述M个输出齿轮分别啮合,以在各输出齿轮用于承载所述驱动力时,通过所述动力输出轴输出对应挡位的输出动力,所述同步器用于调整当前用于承载所述驱动力的输出齿轮,其中,所述M为大于1的正整数;
所述驱动控制器用于根据运行工况控制所述驱动部中各组驱动组件的工作状态,所述变速控制器用于根据所述运行工况控制所述同步器进行换挡操作。
可选地,所述驱动部包括第一驱动组件、第二驱动组件、第一减速齿轮组件以及第二减速齿轮组件,所述变速器总成包括第一变速组件以及第二变速组件;
所述第一驱动组件包括第一驱动电机以及第二驱动电机,所述第一减速齿轮组件包括第一电机齿轮、第一传动齿轮和第二电机齿轮,所述第一驱动电机的输出端连接所述第一电机齿轮,所述第二驱动电机的输出端连接所述第二电机齿轮;所述第一电机齿轮与所述第二电机齿轮分别与所述第一传动齿轮啮合,所述第一减速齿轮组件的输出端与所述变速器总成中的所述第一变速组件连接;
所述第二驱动组件包括第三驱动电机以及第四驱动电机,所述第二减速齿轮组件包括第三电机齿轮、第二传动齿轮和第四电机齿轮,所述第三驱动电机的输出端连接所述第三电机齿轮,所述第四驱动电机的输出端连接所述第四电机齿轮;所述第三电机齿轮与所述第四电机齿轮分别与所述第二传动齿轮啮合,所述第二减速齿轮组件的输出端与所述变速器总成中的所述第二变速组件连接。
可选地,所述第一变速组件包括第一变速输入轴、设置在所述第一变速输入轴上的第一一挡输入齿轮、第一同步器以及第一二挡输入齿轮,所述第一同步器用于调节所述第一一挡输入齿轮或所述第一二挡输入齿轮用于承载至所述第一变速输入轴所输入的驱动力;
所述第二变速组件包括第二变速输入轴、设置在所述第二变速输入轴上的第二一挡输入齿轮、第二同步器以及第二二挡输入齿轮,所述第二同步器用于调节所述第二一挡输入齿轮或所述第二二挡输入齿轮用于承载至所述第二变速输入轴所输入的驱动力;
所述动力输出轴上设置有一挡输出齿轮以及二挡输出齿轮;
所述一挡输出齿轮用于与所述第一一挡输入齿轮和/或所述第二一挡输入齿轮啮合,所述二挡输出齿轮用于与所述第一二挡输入齿轮和/或所述第二二挡输入齿轮啮合。
可选地,若所述运行工况为第一工况,则所述变速控制器控制所述第一同步器切换至所述第一一挡输入齿轮承载从所述第一变速输入轴输入的驱动力,控制所述第二同步器切换至所述第二一挡输入齿轮承载从所述第二变速输入轴输入的驱动力;所述驱动控制器控制所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机以及所述第四驱动电机共同输出驱动力。
可选地,若所述运行工况为第二工况,则所述变速控制器控制所述第一同步器切换至所述第一二挡输入齿轮承载从所述第一变速输入轴输入的驱动力,控制所述第二同步器切换至所述第二二挡输入齿轮承载从所述第二变速输入轴输入的驱动力;所述驱动控制器控制所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机以及所述第四驱动电机共同输出驱动力。
可选地,若所述运行工况从所述第一工况切换至所述第二工况,则所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机降低扭矩,控制所述第三驱动电机与所述第四驱动电机增加扭矩,并在所述第一驱动电机与所述第二驱动电机的扭矩降为0时,所述变速控制器控制所述第一同步器将用于承载的齿轮从所述第一一挡输入齿轮切换至所述第一二挡输入齿轮;
所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机增加扭矩,控制所述第三驱动电机与所述第四驱动电机降低扭矩,并在所述第三驱动电机与所述第四驱动电机的扭矩降为0时,所述变速控制器控制所述第二同步器将用于承载的齿轮从所述第二一挡输入齿轮切换至所述第二二挡输入齿轮。
可选地,若所述运行工况为第三工况,则所述变速控制器控制所述第一同步器切换至所述第一一挡输入齿轮承载从所述第一变速输入轴输入的驱动力,控制所述第二同步器切换至空挡状态;所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机输出驱动力,控制所述第三驱动电机以及所述第四驱动电机停止输出驱动力。
可选地,若所述运行工况为第四工况,则所述变速控制器控制所述第一同步器切换至空挡状态,控制所述第二同步器切换至所述第二二挡输入齿轮承载从所述第二变速输入轴输入的驱动力;所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机停止输出驱动力,控制所述第三驱动电机以及所述第四驱动电机输出驱动力。
可选地,若所述运行工况从所述第三工况切换至所述第四工况,则所述驱动控制器控制所述第三驱动电机与所述第四驱动电机增加转速,当所述第二同步器的转速与所述第二二挡输入齿轮的转速差在预设范围内时,所述变速控制器控制所述第二同步器切换至所述第二二挡输入齿轮承载从所述第二变速输入轴输入的驱动力;
所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机降低扭矩,控制所述第三驱动电机与所述第四驱动电机增加扭矩,并在所述第一驱动电机与所述第二驱动电机的扭矩降为0时,所述变速控制器控制所述第一同步器切换至空挡状态。
可选地,若所述运行工况为第五工况,则所述变速控制器控制所述第一同步器切换至所述第一二挡输入齿轮承载从所述第一变速输入轴输入的驱动力,所述变速控制器控制所述第二同步器切换至空挡状态;所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机输出驱动力,控制所述第三驱动电机以及所述第四驱动电机停止输出驱动力。
可选地,若所述运行工况为第六工况,则所述变速控制器控制所述第一同步器切换至空挡状态,控制所述第二同步器切换至所述第二一挡输入齿轮承载从所述第二变速输入轴输入的驱动力;所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机停止输出驱动力,控制所述第三驱动电机以及所述第四驱动电机输出驱动力。
可选地,若所述运行工况从所述第五工况切换至所述第六工况,则所述驱动控制器控制所述第三驱动电机与所述第四驱动电机增加转速,当所述第二同步器的转速与所述第二一挡输入齿轮的转速差在预设范围内时,所述变速控制器控制所述第二同步器切换至所述第二一挡输入齿轮承载从所述第二变速输入轴输入的驱动力;
所述驱动控制器控制所述第一驱动电机与所述第二驱动电机降低扭矩,控制所述第三驱动电机与所述第四驱动电机增加扭矩,并在所述第一驱动电机与所述第二驱动电机的扭矩降为0时,所述变速控制器控制所述第一同步器切换至空挡状态。
另一方面,本申请提供一种车辆,包括如上所述任意一项所述的驱动装置。
本申请提供的驱动装置,包括:驱动部、变速器总成、驱动控制器以及变速控制器,其中,驱动部包括N组驱动组件,变速器总成包括动力输出轴与N组变速组件。通过将驱动电机和变速组件分组对应布置,在每组变速组件设置变速输入轴、同步器,并使变速输入轴上的输入齿轮和动力输出轴上的输出齿轮对应设置,再由驱动控制器和变速控制器分别控制各部件的工作。使每组驱动电机可在各自的动力线上独立工作,实现驱动电机组之间的机械解耦,提高了驱动电机间的传动效率,也减少了动力线反拖造成的功率损失。同时,可实现多种驱动模式,满足各种运行工况。挡位切换时,通过一组电机换挡,其它组电机传递动力的交替换挡形式实现无动力中断,换挡逻辑简单,整车控制相对简单。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
随着能源危机和环境污染问题不断加剧,电动汽车因其清洁、节能的显著优势,世界各国大力倡导电动汽车的开发,电驱动系统已成为国内外各公司的研发重点。然而,在大吨位车辆应用领域,大多数企业仍采用单个大转矩、低转速的驱动电机,配合固定速比的减速装置,这将导致电驱动系统重量大、制造成本高及中高速时动力性能不足等问题,不能满足车辆性能需求。虽然,部分企业已经采用多挡电控机械自动变速箱(AMT)替代减速装置,对车辆中高速的动力性能有所提升,但是,因为需要频繁换挡,会产生动力中断、换挡顿挫等问题,导致乘车舒适性较低,同时也使电驱动系统的成本大幅增加。并且低速大转矩电机高效区间范围小,无法大范围覆盖整车使用工况,电机效率低。此外,一旦该单个电机出现故障,车辆将无法继续行驶。
目前,已有部分企业提出双电机多挡位变速系统的开发及应用,使用两个高速大功率电机。该种电机成本较高,结构尺寸较大,设置挡位较多,如6挡、8挡、9挡,换挡逻辑相对复杂;在单电机驱动模式下,另外一个电机仍处于空转,未实现电机间的机械解耦,动力传递效率较低,且换挡过程较难控制。
因此,考虑到上述问题,本申请提出一种驱动装置。本申请提供的驱动装置,将驱动电机和变速组件分组对应布置,在每组变速组件设置变速输入轴、同步器,并使变速输入轴上的输入齿轮和动力输出轴上的输出齿轮对应设置,再由驱动控制器和变速控制器分别控制各部件的工作。使每组驱动电机可在各自的动力线上独立工作,实现驱动电机组之间的机械解耦,提高了驱动电机间的传动效率,也减少了动力线反拖造成的功率损失。同时,可实现多种驱动模式,满足各种运行工况。挡位切换时,通过一组电机换挡,其它组电机传递动力的交替换挡形式实现无动力中断,换挡逻辑简单,整车控制相对简单。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图,对本申请的实施例进行描述。
本申请提供的驱动装置包括:驱动部、变速器总成、驱动控制器以及变速控制器。
具体地,驱动部、变速器总成通过机械连接构建,具体构建方式本申请不做限制。驱动控制器和变速控制器分别有线连接驱动部和变速器总成。
其中,驱动部包括N组驱动组件,变速器总成包括动力输出轴与N组变速组件,每组驱动组件的动力输出端用于向对应的一组变速组件输入驱动力。每组变速组件的变速输入轴上设置有同步器与M个输入齿轮,动力输出轴上设置有M个输出齿轮,每组变速组件上的M个输入齿轮与动力输出轴上的M个输出齿轮分别啮合,以在各输出齿轮用于承载驱动力时,通过动力输出轴输出对应挡位的输出动力,其中,N为大于1的正整数,M为大于1的正整数。
具体地,驱动组件的个数与变速组件的个数相同,每组驱动组件的动力输出端向对应的变速组件输入驱动力。每组驱动组件中驱动电机的个数可以为2或3或其他为大于1的正整数,本本申不做具体限制。
每组变速组件的变速输入轴上设置有同步器与M个输入齿轮,同时动力输出轴上设置有M个输出齿轮,每组变速组件上的M个输入齿轮与动力输出轴上的M个输出齿轮均分别啮合。这样,在各输出齿轮用于承载输出驱动力时,各个输出驱动力就经过齿轮间的啮合实现了动力耦合,动力输出轴就可以输出对应挡位的耦合后的输出动力。
通过在每组变速组件的变速输入轴上设置同步器,并在每组变速组件的变速输入轴上和动力输出轴上分别设置相同个数的输入齿轮和输出齿轮,使得每组驱动组件都可以实现独立工作,实现每组驱动组件之间的机械断开,从而可以减少各驱动电机间的耦合零件数量,也提升了动力传递效率,使换挡时转速差的控制相对简单。
具体地,N和M均为大于1的正整数,N和M可以相同,也可以不同,本申请不做具体限制。
示例性的,当驱动部包括2组驱动组件时,变速器总成包括1根动力输出轴和2组变速组件。其中,每组驱动组件的动力输出端向与之对应的一组变速组件输入驱动力。其中,同步器的个数和输入齿轮的个数与档位设置数量有关,例如,当设置2个档位时,每组变速组件的变速输入轴上至少设置有1个同步器与2个输入齿轮,此时,动力输出轴上设置有2个输出齿轮,每组变速组件上的2个输入齿轮与动力输出轴上的2个输出齿轮分别啮合,以在各输出齿轮用于承载驱动力时,通过动力输出轴输出对应挡位的输出动力。当设置3个档位时,每组变速组件的变速输入轴上至少设置有2个同步器与3个输入齿轮,此时,动力输出轴上设置有3个输出齿轮,每组变速组件上的3个输入齿轮与动力输出轴上的3个输出齿轮分别啮合。
其中,同步器用于调整当前用于承载驱动力的输出齿轮,驱动控制器用于根据运行工况控制驱动部中各组驱动组件的工作状态,变速控制器用于根据运行工况控制同步器进行换挡操作。
具体地,同步器根据驱动部中各组驱动组件的工作状态调节各输入齿轮与各输出齿轮的啮合情况。驱动控制器根据车辆的运行工况通过电信号控制驱动部中各组驱动组件的工作状态,控制其输出驱动力。变速控制器根据车辆的运行工况通过电信号控制变速器总成中的同步器进行换挡。
本申请实施例提供的驱动装置,包括驱动部、变速器总成、驱动控制器以及变速控制器,其中,驱动部包括N组驱动组件,变速器总成包括动力输出轴与N组变速组件,同时在每组变速组件的变速输入轴上设置同步器,并在每组变速组件的变速输入轴上和动力输出轴上分别设置相同个数的输入齿轮和输出齿轮。通过驱动控制器控制驱动部中各组驱动组件的工作状态,并通过变速控制器控制同步器换挡,可以实现N组电机的多种工作组合,以及变速器总成的多种挡位状态。通过将N组电机的多种工作组合和变速器总成的多种挡位状态互相结合,可实现多种工作模式,满足车辆的更多工作实况。由于每组变速组件的变速输入轴上设置同步器,并且每组变速组件的变速输入轴上和动力输出轴上分别设置有相同个数的输入齿轮和输出齿轮,使得每组驱动组件都可以实现独立工作,可以实现每组驱动组件之间的机械断开,从而可以减少各驱动电机间的耦合零件数量,也提升了动力传递效率,使换挡时转速差的控制相对简单。
接下来,以驱动部包括2组驱动组件,每组驱动组件包括2个驱动电机,设置2个档位为例对本申请的驱动装置进行详细说明。
图1为本申请实施例提供的一驱动装置示意图。如图1所示,驱动装置包括:驱动部、变速器总成、驱动控制器5以及变速控制器4,其中,驱动控制器5可以为电机控制单元(Moter Control Unit,简称MCU),变速控制器4可以为自动变速箱控制模块(TransmissionControl Unit,简称TCU)。
其中,驱动部包括第一驱动组件、第二驱动组件、第一减速齿轮组件以及第二减速齿轮组件,变速器总成包括第一变速组件以及第二变速组件。
可选地,第一驱动组件包括第一驱动电机1A以及第二驱动电机1B,第一减速齿轮组件包括第一电机齿轮2A、第一传动齿轮2B和第二电机齿轮2C,第一驱动电机1A的输出端连接第一电机齿轮2A,第二驱动电机1B的输出端连接第二电机齿轮2C;第一电机齿轮2A与第二电机齿轮2C分别与第一传动齿轮2B啮合,第一减速齿轮组件的输出端与变速器总成中的第一变速组件连接。
具体地,第一驱动电机1A的输出端连接第一电机齿轮2A,第二驱动电机1B的输出端连接第二电机齿轮2C,此处的连接可以通过花键或平键连接,本申请不做具体限制。
花键连接是由轴上加工出多个纵向键齿的花键轴和轮毅孔上加工出同样的键齿槽组成,工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩。花键连接具有承载能力强、定心精度高和导向性好等优点。
平键连接是靠键和键槽侧面挤压传递转矩,键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点。
另外,第一电机齿轮2A与第二电机齿轮2C分别与第一传动齿轮2B常啮合,以实现动力传输。第一减速齿轮组件的输出端与变速器总成中的第一变速组件连接,其中,此处可以通过花键连接,也可以二者一体加工形成固定连接,本申请不做具体限制。
其中,第二驱动组件包括第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D,第二减速齿轮组件包括第三电机齿轮2D、第二传动齿轮2E和第四电机齿轮2F,第三驱动电机1C的输出端连接第三电机齿轮2D,第四驱动电机1D的输出端连接第四电机齿轮2F;第三电机齿轮2D与第四电机齿轮2F分别与第二传动齿轮2E啮合,第二减速齿轮组件的输出端与变速器总成中的第二变速组件连接。
具体地,第三驱动电机1C的输出端连接第三电机齿轮2D,第四驱动电机1D的输出端连接第四电机齿轮2F;此处的连接可以通过花键或平键连接,本申请不做具体限制。
而第三电机齿轮2D与第四电机齿轮2F分别与第二传动齿轮2E常啮合,以实现动力传输。第二减速齿轮组件的输出端与变速器总成中的第二变速组件连接,其中,此处可以通过花键连接,也可以二者一体加工形成固定连接,本申请不做具体限制。
可选地,第一驱动电机1A、第二驱动电机1B、第三驱动电机1C、第四驱动电机1D可以采用高转速小转矩电机,例如乘用车电机。该种驱动电机的转速高,高效区间覆盖范围广,可以使电机在大多数工况下,均可保持在高效区间内,可以提升电机间的动力传递效率。使用相同的驱动电机,也可以有效降低制造成本和采购成本。
另外,使用相同的驱动电机,不仅可以有效降低驱动电机制造成本和采购成本。同时,电机性能参数及几何尺寸相同,结构一致性高,装配方便,也可节约时间成本和安装成本。
可选地,变速器总成包括第一变速组件以及第二变速组件。其中,第一变速组件包括第一变速输入轴3D、设置在第一变速输入轴3D上的第一一挡输入齿轮3C、第一同步器3B以及第一二挡输入齿轮3A,第一同步器3B用于调节第一一挡输入齿轮3C或第一二挡输入齿轮3A用于承载至第一变速输入轴3D所输入的驱动力。
具体地,第一变速输入轴3D与第一电机齿轮2A通过花键或平键连接,设置在第一变速输入轴3D上的第一一挡输入齿轮3C与第一二挡输入齿轮3A空套于第一变速输入轴3D上,第一同步器3B与第一变速输入轴3D通过花键连接。变速控制器根据车辆的实际工况需要,确认车辆的档位状态,再控制第一同步器3B与第一一挡输入齿轮3C或第一二挡输入齿轮3A结合。当第一同步器3B与第一一挡输入齿轮3C结合时,车辆档位处于1档,由第一一挡输入齿轮3C承载第一变速输入轴3D所输入的驱动力。当第一同步器3B与第一二挡输入齿轮3A结合时,车辆档位处于2档,由第一二挡输入齿轮3A承载第一变速输入轴3D所输入的驱动力。
其中,第二变速组件包括第二变速输入轴3H、设置在第二变速输入轴3H上的第二一挡输入齿轮3G、第二同步器3F以及第二二挡输入齿轮3E,第二同步器3F用于调节第二一挡输入齿轮3G或第二二挡输入齿轮3E用于承载至第二变速输入轴3H所输入的驱动力。
具体地,第二变速输入轴3H与第三电机齿轮2D通过花键或平键连接,设置在第二变速输入轴3H上的第二一挡输入齿轮3G与第二二挡输入齿轮3E空套于第二变速输入轴3H上,第二同步器3F与第二变速输入轴3H通过花键连接。变速控制器根据车辆的实际工况需要,确认车辆的档位状态,再控制第二同步器3F与第二一挡输入齿轮3G或第二二挡输入齿轮3E结合。当第二同步器3F与第二一挡输入齿轮3G结合时,车辆档位处于1档,由第二一挡输入齿轮3G承载第二变速输入轴3H所输入的驱动力。当第二同步器3F与第二二挡输入齿轮3E结合时,车辆档位处于2档,由第二二挡输入齿轮3E承载第二变速输入轴3H所输入的驱动力。
可选地,变速器总成还包括动力输出轴。其中,动力输出轴3J上设置有一挡输出齿轮3K以及二挡输出齿轮3I。一挡输出齿轮3K用于与第一一挡输入齿轮3C和/或第二一挡输入齿轮3G啮合,二挡输出齿轮3I用于与第一二挡输入齿轮3A和/或第二二挡输入齿轮3E啮合。
具体地,根据一挡输出齿轮3K以及二挡输出齿轮3I与各个输入齿轮的啮合情况,可产生6种运行工况。
当一挡输出齿轮3K同时与第一一挡输入齿轮3C和第二一挡输入齿轮3G啮合时,车辆处于1档,此时车辆运行工况为第一工况。
当二挡输出齿轮3I同时与第一二挡输入齿轮3A和第二二挡输入齿轮3E啮合时,车辆处于2档,此时车辆运行工况为第二工况。
当一挡输出齿轮3K仅与第一一挡输入齿轮3C啮合时,车辆处于1档,此时车辆运行工况为第三工况。
当二挡输出齿轮3I仅与第二二挡输入齿轮3E啮合时,车辆处于2档,此时车辆运行工况为第四工况。
当二挡输出齿轮3I仅与第一二挡输入齿轮3A啮合时,车辆处于2档,此时车辆运行工况为第五工况。
当一挡输出齿轮3K仅与第二一挡输入齿轮3G啮合时,车辆处于1档,此时车辆运行工况为第六工况。
由于每组变速组件设置有变速输入轴、输入齿轮、同步器,输入齿轮可以分别与动力输出轴上的输出齿轮啮合,使得每组驱动组件都可以实现独立工作,从而可以减少各驱动电机间的耦合零件数量。而且,可以根据车辆的实际使用需求,实现双电机驱动模式和四电机驱动模式,既可满足整车低速大转矩需求,又可满足整车高车速需要。由于各组电机独立工作,在双电机驱动时,可以控制另外一路双电机动力线位于空挡,实现每组驱动组件之间的机械断开,驱动力直接从各自的动力线上传输,无需经过置于空挡的驱动组件,驱动力传输速度更快,提高了传动效率。进一步,置于空挡的驱动组件无需转动,不会造成动力线反拖,减少了动力线反拖造成的功率损失。此外,当电机组中,某一电机出现故障时,其他电机可继续驱动车辆,保证车辆继续行驶至售后地或目的地。
可选地,驱动部和变速器总成中各部件的实际位置,以及驱动控制器、变速控制器的实际位置可以根据整车布置需求灵活调整,本申请不做具体限制。
例如,可以为如图1所示的:驱动组件、减速齿轮组件、二挡输入齿轮、同步器、一挡输入齿轮依次布置。
可选地,图2为本申请实施例提供的另一驱动装置示意图。如图2所示:减速齿轮组件、驱动组件、二挡输入齿轮、同步器、一挡输入齿轮依次布置。该驱动装置的具体实现方式与图1所示驱动装置的实现方式类同,此处不再赘述。
可选地,图3为本申请实施例提供的再一驱动装置示意图。如图3所示:减速齿轮组件、驱动组件、一挡输入齿轮、同步器、二挡输入齿轮依次布置。该驱动装置的具体实现方式与图1所示驱动装置的实现方式类同,此处不再赘述。
此处,基于上述实施例所提供的装置,对该装置的6种可能运行的工况进行详细说明。
若运行工况为第一工况,则变速控制器4控制第一同步器3B切换至第一一挡输入齿轮3C承载从第一变速输入轴3D输入的驱动力,控制第二同步器3F切换至第二一挡输入齿轮3G承载从第二变速输入轴3H输入的驱动力;驱动控制器5控制第一驱动电机1A、第二驱动电机1B、第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D共同输出驱动力。
具体地,变速控制器4控制第一同步器3B与第一一挡输入齿轮3C结合,控制第二同步器3F与第二一挡输入齿轮3G结合,驱动控制器5控制第一驱动电机1A、第二驱动电机1B、第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D同时输出驱动力。此时,第一电机齿轮2A和第二电机齿轮2C同时与第一传动齿轮2B啮合,第三电机齿轮2D和第四电机齿轮2F同时与第二传动齿轮2E啮合,一挡输出齿轮3K同时与第一一挡输入齿轮3C和第二一挡输入齿轮3G啮合,由4个驱动电机共同输出驱动力。
图4为第一工况下4个驱动电机的驱动力传输路径示意图。如图4所示:
第一驱动电机1A的驱动力依次经过第一电机齿轮2A、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一一档输入齿轮3C、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
第二驱动电机1B的驱动力依次经过第二电机齿轮2C、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一一档输入齿轮3C、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
第三驱动电机1C的驱动力依次经过第三电机齿轮2D、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二一档输入齿轮3G、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
第四驱动电机1D的驱动力依次经过第四电机齿轮2F、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二一档输入齿轮3G、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
该种运行工况下,四个驱动电机输出的驱动力通过一挡输出齿轮3K同时与第一一挡输入齿轮3C和第二一挡输入齿轮3G的啮合实现动力耦合后,经动力输出轴3J输出耦合动力。此时,车辆处于四电机1挡工作状态,适用于车辆中重载起步、爬坡、中低速行驶等工况,由于由四电机同时工作,可以输出最大转矩,保证车辆的动力性需求。
若运行工况为第二工况,则变速控制器4控制第一同步器3B切换至第一二挡输入齿轮3A承载从第一变速输入轴3D输入的驱动力,控制第二同步器3F切换至第二二挡输入齿轮3E承载从第二变速输入轴3H输入的驱动力;驱动控制器5控制第一驱动电机1A、第二驱动电机1B、第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D共同输出驱动力。
具体地,变速控制器4控制第一同步器3B与第一二挡输入齿轮3A结合,控制第二同步器3F与第二二挡输入齿轮3E结合,驱动控制器5控制第一驱动电机1A、第二驱动电机1B、第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D同时输出驱动力。此时,第一电机齿轮2A和第二电机齿轮2C同时与第一传动齿轮2B啮合,第三电机齿轮2D和第四电机齿轮2F同时与第二传动齿轮2E啮合,二挡输出齿轮3I同时与第一二挡输入齿轮3A和第二二挡输入齿轮3E啮合,由4个驱动电机共同输出驱动力。
图5为第二工况下4个驱动电机的驱动力传输路径示意图。如图5所示:
第一驱动电机1A的驱动力依次经过第一电机齿轮2A、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一二档输入齿轮3A、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
第二驱动电机1B的驱动力依次经过第二电机齿轮2C、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一二档输入齿轮3A、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
第三驱动电机1C的驱动力依次经过第三电机齿轮2D、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二二档输入齿轮3E、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
第四驱动电机1D的驱动力依次经过第四电机齿轮2F、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二二档输入齿轮3E、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
该种运行工况下,四个驱动电机输出的驱动力通过二挡输出齿轮3I同时与第一二挡输入齿轮3A和第二二挡输入齿轮3E的啮合实现动力耦合后,经动力输出轴3J输出耦合动力。此时,车辆处于四电机2挡工作状态,适用于车辆中重载高速行驶工况。
若运行工况为第三工况,则变速控制器4控制第一同步器3B切换至第一一挡输入齿轮3C承载从第一变速输入轴3D输入的驱动力,控制第二同步器3F切换至空挡状态;驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B输出驱动力,控制第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D停止输出驱动力。
具体地,变速控制器4控制第一同步器3B与第一一挡输入齿轮3C结合,控制第二同步器3F切换至空挡状态,驱动控制器5控制第一驱动电机1A和第二驱动电机1B输出驱动力,控制第三驱动电机1C和第四驱动电机1D停止输出驱动力。此时,仅第一电机齿轮2A和第二电机齿轮2C与第一传动齿轮2B啮合,一挡输出齿轮3K也仅与第一一挡输入齿轮3C啮合,仅由第一驱动电机1A和第二驱动电机1B输出驱动力。
图6为第三工况下第一驱动电机和第二驱动电机的驱动力传输路径示意图。如图6所示:
第一驱动电机1A的驱动力依次经过第一电机齿轮2A、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一一档输入齿轮3C、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
第二驱动电机1B的驱动力依次经过第二电机齿轮2C、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一一档输入齿轮3C、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
第三驱动电机1C和第四驱动电机1D不输出驱动力。
该种运行工况下,第一驱动电机1A和第二驱动电机1B输出的驱动力通过一挡输出齿轮3K与第一一挡输入齿轮3C的啮合实现动力耦合后,经动力输出轴3J输出耦合动力。此时,车辆处于双电机1挡工作状态,适用于车辆轻载起步、中低速行驶等工况。
若运行工况为第四工况,则变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态,控制第二同步器3F切换至第二二挡输入齿轮3E承载从第二变速输入轴3H输入的驱动力;驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B停止输出驱动力,控制第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D输出驱动力。
具体地,变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态,控制第二同步器3F与第二二挡输入齿轮3E结合,驱动控制器5控制第一驱动电机1A、第二驱动电机1B停止输出驱动力,控制第三驱动电机1C、第四驱动电机1D输出驱动力。此时,仅第三电机齿轮2D和第四电机齿轮2F与第二传动齿轮2E啮合,二挡输出齿轮3I也仅与第二二挡输入齿轮3E啮合,仅有第三驱动电机1C和第四驱动电机1D输出驱动力。
图7为第四工况下第三驱动电机和第四驱动电机的驱动力传输路径示意图。如图7所示:
第三驱动电机1C的驱动力依次经过第三电机齿轮2D、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二二档输入齿轮3E、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
第四驱动电机1D的驱动力依次经过第四电机齿轮2F、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二二档输入齿轮3E、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
第一驱动电机1A和第二驱动电机1B不输出驱动力。
该种运行工况下,第三驱动电机1C和第四驱动电机1D的驱动力通过二挡输出齿轮3I与第二二挡输入齿轮3E的啮合实现动力耦合后,经动力输出轴3J输出耦合动力。此时,车辆处于双电机2挡工作状态,适用于车辆轻载高速行驶工况。
若运行工况为第五工况,则变速控制器4控制第一同步器3B切换至第一二挡输入齿轮3A承载从第一变速输入轴3D输入的驱动力,变速控制器4控制第二同步器3F切换至空挡状态;驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B输出驱动力,控制第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D停止输出驱动力。
具体地,变速控制器4控制第一同步器3B与第一二挡输入齿轮3A结合,控制第二同步器3F换至空挡状态,驱动控制器5控制第一驱动电机1A、第二驱动电机1B输出驱动力,控制第三驱动电机1C、第四驱动电机1D停止输出驱动力。此时,仅第一电机齿轮2A和第二电机齿轮2C与第一传动齿轮2B啮合,二挡输出齿轮3I也仅与第一二挡输入齿轮3A啮合,仅由第一驱动电机1A和第二驱动电机1B输出驱动力。
图8为第五工况下第一驱动电机和第二驱动电机的驱动力传输路径示意图。如图8所示:
第一电机1A的驱动力依次经过第一电机齿轮2A、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一二档输入齿轮3A、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
第二电机1B的驱动力依次经过第二电机齿轮2C、第一传动齿轮2B、第一变速输入轴3D、第一同步器3B、第一二档输入齿轮3A、二档输出齿轮3I到达动力输出轴3J。
第三驱动电机1C和第四驱动电机1D不输出驱动力。
该种运行工况下,第一驱动电机1A和第二驱动电机1B的驱动力通过二挡输出齿轮3I与第一二挡输入齿轮3A的啮合实现动力耦合后,动力输出轴3J输出耦合动力。此时,车辆处于双电机2挡工作状态,适用于车辆轻载高速行驶工况。
若运行工况为第六工况,则变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态,控制第二同步器3F切换至第二一挡输入齿轮3G承载从第二变速输入轴3H输入的驱动力;驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B停止输出驱动力,控制第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D输出驱动力。
具体地,变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态,控制第二同步器3F与第二一挡输入齿轮3G结合,驱动控制器5控制第一驱动电机1A、第二驱动电机1B停止输出驱动力,控制第三驱动电机1C、第四驱动电机1D输出驱动力。此时,仅第三电机齿轮2D和第四电机齿轮2F与第二传动齿轮2E啮合,一挡输出齿轮3K也仅与第二一挡输入齿轮3G啮合,仅由第三驱动电机1C和第四驱动电机1D输出驱动力。
图9为第六工况下第三驱动电机和第四驱动电机的驱动力传输路径示意图。如图9所示:
第三驱动电机1C的驱动力依次经过第三电机齿轮2D、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二一档输入齿轮3G、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
第四驱动电机1D的驱动力依次经过第四电机齿轮2F、第二传动齿轮2E、第二变速输入轴3H、第二同步器3F、第二一档输入齿轮3G、一档输出齿轮3K到达动力输出轴3J。
第一驱动电机1A和第二驱动电机1B不输出驱动力。
该种运行工况下,第三驱动电机1C和第四驱动电机1D输出的驱动力通过一挡输出齿轮3K与第二一挡输入齿轮3G的啮合实现动力耦合后,经动力输出轴3J输出耦合动力。此时,车辆处于双电机1挡工作状态,适用于车辆轻载起步、中低速行驶等工况。
可选地,可将第一电机齿轮2A、第二电机齿轮2C、第三电机齿轮2D、第四电机齿轮2F设计相同参数;将第一传动齿轮2B、第二传动齿轮2E设计相同参数;将第一一档输入齿轮3C、第二一档输入齿轮3G设计相同参数;将第一二档输入齿轮3A、第二二档输入齿轮3E设计相同参数;将第一同步器3B、第二同步器3F设计相同参数;将第一变速输入轴3D、第二变速输入轴3H设计相同参数。
将各相同部件设计相同参数,可以方便驱动控制器和变速控制器控制各部件的工作状态,当出现故障时,也方便检修。
在上述6种可能运行的工况的基础上,车辆运行时还需要根据不同的实际运行环境进行工况的切换,以下对车辆在各运行工况间如何切换进行详细说明。
若运行工况从第一工况切换至第二工况,则驱动控制器4控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B降低扭矩,控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加扭矩,并在第一驱动电机1A与第二驱动电机1B的扭矩降为0时,变速控制器4控制第一同步器3B将用于承载的齿轮从第一一挡输入齿轮3C切换至第一二挡输入齿轮3A;
驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B增加扭矩,控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D降低扭矩,并在第三驱动电机1C与第四驱动电机1D的扭矩降为0时,变速控制器4控制第二同步器3F将用于承载的齿轮从第二一挡输入齿轮3G切换至第二二挡输入齿轮3E。
具体地,车辆从第一工况切换至第二工况,即车辆从四电机1挡切换至四电机2挡工作。换档前,车辆在第一工况下工作,此时,第一驱动电机1A、第二驱动电机1B、第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D共同输出驱动力,各自所在动力线上的挡位均位于1挡。
换挡过程中,驱动控制器5先控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B降低扭矩,并控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加扭矩。当第一驱动电机1A与第二驱动电机1B的扭矩降为0时,变速控制器4控制第一同步器3B摘挡,之后驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B增加转速。当第一同步器3B与第一二挡输入齿轮3A的转速差达到限定范围内时,变速控制器4控制第一同步器3B与第一二挡输入齿轮3A结合,完成第一驱动电机1A与第二驱动电机1B的2挡切换。然后,驱动控制器5先控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D降低扭矩,并控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B增加扭矩。当第三驱动电机1C与第四驱动电机1D的扭矩降为0时,变速控制器4控制第二同步器3F摘挡,之后驱动控制器5控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加转速。当第二同步器3F与第二二挡输入齿轮3E的转速差达到限定范围内时,变速控制器4控制第二同步器3F与第二二挡输入齿轮3E结合,完成第三驱动电机1C与第四驱动电机1D的2挡切换。
然后,由驱动控制器5平均分配4个驱动电机输出转矩,至此,车辆从第一工况切换至第二工况,完成车辆从四电机1挡切换至四电机2挡工作。换档后,车辆在第二工况下工作,此时,第一驱动电机1A、第二驱动电机1B、第三驱动电机1C以及第四驱动电机1D共同输出驱动力,并且,各自所在动力线上的挡位均位于2挡。
整个切换过程中,通过其中一组电机换挡时,另一组电机传递动力,另一组电机换挡时,已经换挡成功的电机组提供传动力,这种交替依次换挡的形式可以保证一直有驱动电机组传递动力,换挡过程没有动力传输中断,实现了车辆换挡无动力中断。此外,当换挡电机组降低扭矩时,可通过另外一组传递动力的电机增加扭矩,使输出扭矩的总和几乎不变,保持总扭矩稳定输出,保证换挡时车速变化不大,使驱动力输出稳定,车辆平稳行驶,减小了车辆换挡带来的不适感。
可选地,车辆可从第二工况切换至第一工况,切换过程与从第一工况切换至第二工况类同,此处不再赘述。
若运行工况从第三工况切换至第四工况,则驱动控制器4控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加转速,当第二同步器3F的转速与第二二挡输入齿轮3E的转速差在预设范围内时,变速控制器4控制第二同步器3F切换至第二二挡输入齿轮3E承载从第二变速输入轴3H输入的驱动力;
驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B降低扭矩,控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加扭矩,并在第一驱动电机1A与第二驱动电机1B的扭矩降为0时,变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态。
具体地,车辆从第三工况切换至第四工况,即车辆从双电机1挡切换至双电机2挡工作。换档前,车辆在第三工况下工作,此时,第一驱动电机1A、第二驱动电机1B输出驱动力,所在动力线上的挡位位于1挡,第三驱动电机1C和第四驱动电机1D处于空挡。
换挡过程中,驱动控制器5控制第三驱动电机1C和第四驱动电机1D增加转速,当第二同步器3F与第二二挡输入齿轮3E的转速差达到预设范围时,变速控制器4控制第二同步器3F与第二二挡输入齿轮3E结合,完成第二同步器3F的挂挡。然后,驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B降低扭矩,并控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加扭矩。当第一驱动电机1A与第二驱动电机1B的扭矩降为0时,变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态,完成第一驱动电机1A和第二驱动电机1B的摘挡。
为保证车辆换挡时输出的总转矩大致不变,由驱动控制器5控制各电机转矩增减值,至此,车辆从第三工况切换至第四工况,完成车辆从双电机1挡切换至双电机2挡工作。换档后,车辆在第四工况下工作,此时,仅由第三驱动电机1C和第四驱动电机1D输出驱动力,其所在动力线上的挡位位于2挡;并且,第一驱动电机1A和第二驱动电机1B位于空挡。
整个切换过程中,通过一组电机换挡另一组电机传递动力的交替换挡形式,不仅实现了第一驱动电机1A和第二驱动电机1B与第三驱动电机1C和第四驱动电机1D的机械断开,可以减少各驱动电机之间的耦合零件数量,也实现了换挡无动力中断。相对单个电机依次换挡,换挡逻辑简单,使换挡时转速差控制相对简单。
可选地,车辆可从第四工况切换至第三工况,切换过程与从第三工况切换至第四工况类同,此处不再赘述。
若运行工况从第五工况切换至第六工况,则驱动控制器5控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加转速,当第二同步器3F的转速与第二一挡输入齿轮3G的转速差在预设范围内时,变速控制器4控制第二同步器3F切换至第二一挡输入齿轮3G承载从第二变速输入轴3H输入的驱动力;
驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B降低扭矩,控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加扭矩,并在第一驱动电机1A与第二驱动电机1B的扭矩降为0时,变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态。
具体地,车辆从第五工况切换至第六工况,即车辆从双电机2挡切换至双电机1挡工作。换档前,车辆在第五工况下工作,此时,第一驱动电机1A、第二驱动电机1B输出驱动力,所在动力线上的挡位位于2挡,第三驱动电机1C和第四驱动电机1D处于空挡。
换挡过程中,驱动控制器5控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加转速,当第二同步器3F与第二一挡输入齿轮3G的转速差达到预设范围时,变速控制器4控制第二同步器3F与第二一挡输入齿轮3G结合,完成第二同步器3F的挂挡。然后,驱动控制器5控制第一驱动电机1A与第二驱动电机1B降低扭矩,并控制第三驱动电机1C与第四驱动电机1D增加扭矩,当第一驱动电机1A与第二驱动电机1B的扭矩降为0时,变速控制器4控制第一同步器3B切换至空挡状态,完成第一驱动电机1A和第二驱动电机1B的摘挡。
为保证车辆换挡时输出的总转矩大致不变,由驱动控制器5控制各电机转矩增减值,至此,车辆从第五工况切换至第六工况,完成车辆从双电机2挡切换至双电机1挡工作。换档后,车辆在第六工况下工作,此时,仅由第三驱动电机1C和第四驱动电机1D输出驱动力,其所在动力线上的挡位位于1挡;并且,第一驱动电机1A和第二驱动电机1B位于空挡。
整个切换过程中,通过一组电机换挡另一组电机传递动力的交替换挡形式,不仅实现了第一驱动电机1A和第二驱动电机1B与第三驱动电机1C和第四驱动电机1D的机械断开,可以减少各驱动电机之间的耦合零件数量,也实现了换挡无动力中断。相对单个电机依次换挡,换挡逻辑简单,使换挡时转速差控制相对简单。
可选地,车辆可从第六工况切换至第五工况,切换过程与从第五工况切换至第六工况类同,此处不再赘述。
可选地,在切换时同步器与输入齿轮的转速差应在预设范围内,转速差越小,挂挡越平滑流畅。若转速差太大,将会出现挂挡不成功,或者造成车辆抖动、噪声等,不仅影响乘车舒适性,也会造成齿轮损伤。本申请对转速差的预设范围不做具体限制,只需能使挂挡流畅即可。
本申请实施例提供的驱动装置,将驱动电机分组布置,中重载时依靠四个电机组进行驱动,轻载时依靠两个电机组进行驱动,并通过变换挡位实现电机始终工作在高效区间,提高了电机利用效率,控制也相对简单。换挡时,通过一组电机换挡另一组电机传递动力的交替换挡形式实现无动力中断。
另一个方面,本申请实施例还提供了一种车辆,该车辆包括如上任一实施例描述的驱动装置。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。