CN114571993A - 电动传动系和电动传动系的操作方法 - Google Patents

电动传动系和电动传动系的操作方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种电动传动系(1、1')，包括至少一个第一电机(2)和第二电机(3)，至少一个第一输出部(4)和第二输出部(5)，以及至少一个第一行星齿轮组(6)，至少一个第一行星齿轮组(6)包括三个驱动地连接的部件(7、8、9)，包括太阳齿轮、行星架和齿圈。第一电机(2)和第二电机(3)经由第一行星齿轮组(6)与第一输出部(4)和第二输出部(5)驱动地连接或可连接。第一电机(2)和第二电机(3)中的至少一个经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组(6)的三个部件(7、8、9)中的同一个选择性驱动地连接或驱动地可连接，和/或第一行星齿轮组(6)的三个部件(7、8、9)中的同一个经由至少两个不同的齿轮比与第一输出部(4)和第二输出部(5)中的每一个选择性驱动地连接或驱动地可连接。本公开还涉及一种操作电动传动系(1、1')的方法。

Description

电动传动系和电动传动系的操作方法
技术领域
本公开涉及一种电动传动系，特别是用于电动汽车的电动传动系，以及一种电动传动系的操作方法。
背景技术
电动汽车、电动传动系以及操作这种传动系的方法在本领域是已知的。例如，电动汽车可能包括一个或多个电机(提供电力输入)和一个或多个机械取力器。在这种状况下，电动传动系在电力输入部和电力输出部之间提供动力分配。
这种类型的电动传动系较佳地允许电机在相应的最佳操作点处高效运行，并避免例如在车辆失速情况期间电机的零转速(每分钟转数)运行。此外，还要求这种电动传动系结构紧凑、成本效益高，并允许在各种情况下灵活运行。
发明内容
因此，本公开的目的是提出一种电动传动系和一种具有部分或全部上述特性的电动传动系的操作方法。
根据权利要求1的电动传动系和根据权利要求10的电动传动系的操作方法解决了这个问题。结合从属权利要求和较佳实施例，进一步的发展和应用变得明显。
所提出的电动传动系包括至少一个第一电机和第二电机，至少一个第一输出部和第二输出部，以及至少一个第一行星齿轮组，至少一个第一行星齿轮组包括三个驱动地连接的部件，包括太阳齿轮、行星架和齿圈。
第一电机和第二电机经由第一行星齿轮组与第一输出部和第二输出部驱动地连接或可连接。
第一电机和第二电机中的至少一个经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组的三个部件中的同一个选择性驱动地连接或驱动地可连接，和/或第一行星齿轮组的三个部件中的同一个经由至少两个不同的齿轮比与第一输出部和第二输出部中的每一个选择性驱动地连接或驱动地可连接。
第一电机和第二电机经由行星齿轮与第一输出部和第二输出部以所提出的方式连接，使得电动传动系的设计紧凑且成本效益高，以及电动传动系在各种情况下的灵活运行。
例如，由所提出的包括第一行星齿轮的电动传动系实现的动力分配并没有在输入部(电机)和输出部之间强加固定的比率，并且允许任意高的齿轮减速，即它提供了无级变速箱。
特别是，这使得电机有可能以高效率(在其各自的最佳运行点)运行。此外，可以避免电机的零转速运行。
此外，由于第一电机和第二电机中的至少一个和/或第一输出部和第二输出部中的每一个经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组选择性驱动地连接或可连接，可在行星齿轮组的输入(电机)侧和/或输出侧提供灵活的换档和/或功率分配功能。
应当注意的是，在运行中，第一电机和第二电机必须与第一行星齿轮组的相应部件连接并向其提供扭矩，以便经由第一行星齿轮组向第一输出部和第二输出部传递扭矩。
电动传动系可包括一个或多个齿形离合器和/或湿式离合器和/或同步器，它们构造成经由至少两个不同的齿轮比将第一电机和/或第二电机和/或第一输出部和/或第二输出部与第一行星齿轮组选择性驱动地连接。
如果第一电机和第二电机中仅一个经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组选择性驱动地连接或驱动地可连接，则第一电机和第二电机中的其余一个可以直接或经由一个或多个固定的齿轮比联接到行星齿轮，比如构造成传递扭矩。
电机、尤其可以是诸如电动公路车或越野车或船的电机。每个或任何一个输出部可以是或包括例如车辆的牵引传动系的部分和/或一个或若干机械取力器(PTO)。
第一行星齿轮组的行星架可以包括或连接到一个行星齿轮，或者较佳地与太阳齿轮和齿圈啮合的多个行星齿轮。
第一电机和第二电机中的每一个可以与第一行星齿轮组的三个部件中的不同的一个驱动地连接或驱动地可连接。在这种情况下，第一输出部和第二输出部中的每一个都可以与第一行星齿轮组的三个部件中的其余一个驱动地连接或驱动地可连接。这样，由第一电机和第二电机中的每一个提供的动力可以结合起来，以驱动第一输出部和/或第二输出部，和/或由第一输出部和/或第二输出部提供的动力可以分配给第一电机和/或第二电机。
第一电机和第二电机中的每一个可以经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组驱动地连接或驱动地可连接。因此可以在输入侧上提供灵活的换档和/或动力分配功能。
第一输出部和第二输出部可以与第一行星齿轮组的输出部驱动地连接或驱动地可连接。第一行星齿轮组的输出部可包括第一行星齿轮组的太阳齿轮、行星架或齿圈。
第一行星齿轮组可经由第二行星齿轮组与第一输出部和第二输出部驱动地连接或驱动地可连接。因此，可以在输出侧上提供灵活的换挡和/或动力分配功能。
第二行星齿轮组可包括太阳齿轮、行星架和齿圈。第一输出部和第二输出部可以各自与第二行星齿轮组的太阳齿轮、行星架和齿圈中的不同一个驱动地连接。因此，第二行星齿轮组可以实现对第一输出部和第二输出部的不同驱动，即，它可以例如作为行星齿轮桥间差速器(IAD)起作用。
第二行星齿轮组可以包括锁定机构。因此，可以适应不同的驾驶状况，例如具有不同牵引力和/或地面情况的状况。
可以经由锥齿轮IAD和/或前桥断开部和/或后桥断开部来连接第一输出部和第二输出部。锥齿轮IAD可以包括锁定机构。
电动传动系还包括与第一电机和第二电机之一驱动地连接或选择性驱动地连接的机械取力器。
电动传动系可包括前驱动桥和后驱动桥。前驱动桥可以与第一输出部和/或第二输出部驱动性地连接或选择性驱动地连接。后驱动桥可以与第一输出部和/或第二输出部驱动性地连接或选择性驱动地连接。
电动传动系可包括与第一电机和/或第二电机电连接的储能装置。第一电机和/或第二电机可以构造成选择性地作为电动马达和发电机中的任何一个运行。这样，电动传动系可以提供储存在储能装置中的能量的再生，例如通过再生制动。
所提出的操作电动传动系的方法包括：将来自第一电机和第二电机的扭矩经由第一行星齿轮组传递到第一机械输出部和第二机械输出部，第一行星齿轮组包括三个驱动地连接的部件，包括太阳齿轮、行星架和齿圈。
来自第一电机和第二电机中的至少一个的扭矩经由至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个选择性地传递到第一行星齿轮组的三个部件中的一个，和/或来自第一行星齿轮组的扭矩经由至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个选择性地传递到第一机械输出部和第二机械输出部中的每一个。
如果来自第一电机和第二电机中的仅一个的扭矩经由至少两个不同的齿轮比中的一个选择性地传递到第一行星齿轮组，那么来自第一电机和第二电机中的其余一个的扭矩可以直接或经由一个或多个固定齿轮比传递到行星齿轮组。
来自第一输出部和第二输出部中的至少一个的扭矩可以经由行星齿轮组传递到第一电机和第二电机。
借助所提出的方法操作电动传动系，受益于上述与所提出的电动传动系有关的相同优点。因此，该方法可还包括与各实施例中的电动传动系的特征相对应的步骤或方面。
附图说明
当根据所附示意图考虑时，上述以及所提出的电动传动系和方法的其它优点将从以下对示例性实施例的详细描述中对本领域的技术人员变得显而易见，附图中：
图1示出了根据一示例的电动传动系的框图，
图2示出了根据另一个示例的电动传动系的示意图。
附图中重复出现的和相似的特征具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1中所示的电动传动系1包括第一电机2、第二电机3、第一输出部4、第二输出部5和第一行星齿轮组6。第一行星齿轮组包括三个驱动地连接的部件(第一部件7、第二部件8、第三部件9)，其中这三个部件是太阳齿轮、行星齿轮和齿圈。输出部4、5是机械输出部。
第一电机和第二电机2、3经由第一行星齿轮组6与第一输出部4和第二输出部5驱动地连接或可连接。更具体地，第一电机2经由第一齿轮系10与第一行星齿轮组6连接，第二电机3经由第二齿轮系11与第一行星齿轮组6连接，并且第一输出部4和第二输出部5中的每一个经由第三齿轮系12与第一行星齿轮组6连接。
第一齿轮系10包括至少两个不同的、可选择啮合的齿轮比，使得第一电机2经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组6的第一部件7选择性驱动地连接或可连接。
第二齿轮系11包括至少两个不同的、可选择性接合的齿轮比，使得第二电机3经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组6的第二部件8选择性驱动地连接或可连接。
根据本实施例，第一电机2和第二电机3中的每一个因此经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组6驱动地连接或驱动地可连接。替代地，第一电机2和第二电机3中只有一个可以经由至少两个不同的齿轮比与第一行星齿轮组6选择性驱动地连接或驱动地可连接。在这种情况下，第一电机2和第二电机3中的其余一个可以直接联接到第一行星齿轮组6或经由一个或多个固定齿轮比联接到第一行星齿轮组6。
替代地或另外地，在第一电机2和第二电机3中的至少一个如上所述与第一行星齿轮6选择性地连接或可连接的情况下，第一行星齿轮组6的第三部件9可以经由至少两个不同的齿轮比与第一输出部4和第二输出部5中的每一个选择性驱动地连接或可连接。在本实施例中，第三齿轮系12包括至少两个不同的、可选择性接合的齿轮比，使得第一行星齿轮组6的第三部件9经由至少两个不同的齿轮比与第一输出部4和第二输出部5中的每一个选择性驱动地连接或可连接。
根据前述内容，第一电机2和第二电机3中的每一个与第一行星齿轮组6的三个部件7、8、9中的不同一个驱动地连接或驱动地可连接，并且第一输出部4和第二输出部5中的每一个与第一行星齿轮组6的三个部件7、8、9中的其余一个驱动地连接或驱动地可连接。
电动传动系1包括机械取力器13，该机械取力器经由第一齿轮系10与第一电机2驱动地连接或可选择地驱动连接。取力器13连接到第三输出部14(机械输出部)。
电动传动系1还包括诸如可充电电池之类的储能装置15，其经由第一马达控制单元16与第一电机2电连接，并且经由第二马达控制单元17与第二电机3电连接。第一马达控制单元16和第二马达控制单元17构造成分别供应和控制第一电机2和第二电机3。
第一电机2和/或第二电机3可以构造成选择性地作为电动马达和发电机中的任何一个运行。
图2所示的电动传动系1'的构造与电动传动系1类似，即它包括如上所述布置和构造的第一电机2、第二电机3、第一输出部4、第二输出部5、第三输出部14、第一行星齿轮组6、第一齿轮系10、第二齿轮系11、第三齿轮系12、机械取力器13、储能装置(未示出)、第一马达控制单元16和第二马达控制单元17。
第一电机2和第二电机3是电动车辆的电机。第一输出部4和第二输出部5是车辆的牵引传动系的部分；特别地，第一输出部4是与车辆的后驱动桥驱动地连接的后输出部，第二输出部5是与车辆的前驱动桥驱动地连接的前输出部。第一输出部4和/或第二输出部5可以是车辆的其它类型的机械输出部。
第一行星齿轮组6包括作为第一部件7的太阳齿轮、作为第二部件8的齿圈、以及作为第三部件9的行星架。第一行星齿轮组6的行星架9包括与太阳齿轮7和齿圈8啮合的多个行星齿轮18。
第一齿轮系10、第二齿轮系11和第三齿轮系12中的每一个都包括提供第一齿轮比的一组第一齿轮19和提供第二齿轮比的一组第二齿轮20。
第一齿轮系10和第二齿轮系11中的每一个都还包括两个齿形离合器21，其构造成将相应齿轮系10、11的第一齿轮19或第二齿轮20与第一行星齿轮组6的太阳齿轮7和齿圈8分别选择性驱动地连接。
因此，第一电机2经由第一齿轮系10的第一齿轮比和第二齿轮比与第一行星齿轮组6的太阳齿轮7选择性驱动地可连接。第二电机3经由第二齿轮系12的第一齿轮比和第二齿轮比与第一行星齿轮组6的齿圈8选择性驱动地可连接。
第三齿轮系12包括两个湿式离合器22，其构造成使第三齿轮系12的第一齿轮19或第二齿轮20与第一行星齿轮组6的行星架9选择性驱动地连接。因此，第一输出部4和第二输出部5经由第三齿轮系12的第一齿轮比和第二齿轮比与第一行星齿轮组6的行星架9选择性驱动地可连接。
在不同的示例中，本示例的齿形离合器21和湿式离合器22可以被诸如齿形离合器和/或湿式离合器和/或同步器之类的其它技术取代。
在本示例中，第一行星齿轮组6的第一输入部包括太阳齿轮7，第一行星齿轮组6的第二输入部包括齿圈8，并且第一行星齿轮组6的输出部包括行星架9。替代地，第一行星齿轮组6的第一输入部和/或第二输入部和/或输出部可以包括太阳齿轮7、齿圈8和行星架9中的任何其它一个。
第三齿轮系12包括第二行星齿轮组23，第二行星齿轮组23包括作为第一部件的太阳齿轮7'，作为第二部件的齿圈8'，以及作为第三部件的行星架9'。第二行星齿轮组23的行星架9'包括与太阳齿轮7'和齿圈8'啮合的多个行星齿轮18'。
第一行星齿轮组6经由第二行星齿轮组23与第一输出部4和第二输出部5驱动地可连接。更具体地说，第一输出部4与齿圈8'驱动地连接，第二输出部5与太阳齿轮7'驱动地连接，并且第二行星齿轮组23的行星架9'经由第三齿轮系12的第一齿轮19和第二齿轮20与第一行星齿轮组6的行星架9选择性驱动地可连接。
第二行星齿轮组包括选择性可接合的锁定机构24，以直接驱动地连接第一输出部4和第二输出部5(例如，应对可变牵引力和/或道路情况)。可以省略锁定机构24。替代地，可以经由锥齿轮IAD和/或前桥断开部和/或后桥断开部来连接第一输出部4和第二输出部5。
机械取力器13包括与第一电机2驱动地连接的一组第一齿轮19。取力器13的第一齿轮19经由取力器13的齿形离合器21选择性驱动地可连接到第三输出部14(机械输出部)。第三输出部14可以是例如电动车辆的辅助机械输出部。
在下文中，描述了一种操作电动传动系的方法，比如电动传动系1或1'。扭矩经由第一行星齿轮组6从第一电机2和第二电机3传递到第一机械输出部4和第二机械输出部5。
来自第一电机2和第二电机3中的至少一个的扭矩经由至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个(在本示例中，经由第一和/或第二齿轮系10、11的至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个)选择性地传递到第一行星齿轮组6的三个部件7、8、9中的一个。
附加地或作为先前段落的替代，来自第一行星齿轮组6的扭矩经由至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个(在本示例中，经由第三齿轮系12的至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个)选择性地传递到第一输出部4和第二输出部5中的每一个。
如果来自第一电机2和第二电机3中的仅一个的扭矩经由至少两个不同的齿轮比中的一个选择性地传递到第一行星齿轮组6，那么来自第一电机2和第二电机3中的其余一个的扭矩可以直接或经由一个或多个固定齿轮比传递到行星齿轮组6。
此外，来自第一输出部4和第二输出部5中的至少一个的扭矩可以经由行星齿轮组6传递到第一电机2和第二电机3。
附图标记列表
1、1' 电动传动系，
2 第一电机，
3 第二电机，
4 第一输出部，
5 第二输出部，
6 第一行星齿轮组，
7 第一部件，
8 第二部件，
9 第三部件，
10 第一齿轮系，
11 第二齿轮系，
12 第三齿轮系，
13 取力器，
14 第三输出部，
15 储能装置，
16 第一马达控制单元，
17 第二马达控制单元，
18、18' 行星齿轮，
19 第一齿轮，
20 第二齿轮，
21 齿形离合器，
22 湿式离合器，
23 第二行星齿轮组，
24 锁定机构。

Claims (12)

1.一种电动传动系(1、1')，包括：
至少一个第一电机(2)和第二电机(3)，至少一个第一输出部(4)和第二输出部(5)，以及至少一个第一行星齿轮组(6)，所述至少一个第一行星齿轮组(6)包括驱动地连接的三个部件(7、8、9)，包括太阳齿轮、行星架和齿圈，
其中，所述第一电机(2)和所述第二电机(3)经由所述第一行星齿轮组(6)与所述第一输出部(4)和所述第二输出部(5)驱动地连接或可连接，
其中，
a.所述第一电机(2)和所述第二电机(3)中的至少一个经由至少两个不同的齿轮比与所述第一行星齿轮组(6)的所述三个部件(7、8、9)中的同一个选择性驱动地连接或驱动地可连接，和/或
b.所述第一行星齿轮组(6)的所述三个部件(7、8、9)中的同一个经由至少两个不同的齿轮比与所述第一输出部(4)和所述第二输出部(5)中的每一个选择性驱动地连接或驱动地可连接。
2.根据权利要求1所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，所述第一电机(2)和所述第二电机(3)中的每一个与所述第一行星齿轮组(6)的所述三个部件(7、8、9)中的不同的一个驱动地连接或驱动地可连接，并且所述第一输出部(4)和所述第二输出部(5)中的每一个与所述第一行星齿轮组(6)的所述三个部件(7、8、9)中的其余一个驱动地连接或驱动地可连接。
3.根据权利要求2所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，所述第一电机(2)和所述第二电机(3)中的每一个经由至少两个不同的齿轮比与所述第一行星齿轮组(6)驱动地连接或驱动地可连接。
4.权利要求2和3中任一项所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，所述第一输出部和第二输出部(5)与所述第一行星齿轮组(6)的输出部驱动地连接或驱动地可连接，其中，所述第一行星齿轮组(6)的输出部包括所述第一行星齿轮组(6)的所述太阳齿轮、所述行星架或所述齿圈。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，所述第一行星齿轮组(6)经由第二行星齿轮组(23)与所述第一输出部(4)和所述第二输出部(5)驱动地连接或驱动地可连接。
6.根据权利要求5所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，所述第二行星齿轮组(23)包括太阳齿轮、行星架和齿圈，并且其中，所述第一输出部(4)和所述第二输出部(5)各自与所述第二行星齿轮组(23)的所述太阳齿轮、所述行星架和所述齿圈中的不同的一个驱动地连接。
7.根据权利要求5或6所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，所述第二行星齿轮组(23)包括锁定机构(24)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，还包括与所述第一电机(2)和所述第二电机(3)中的一个驱动地连接或选择性驱动地连接的机械取力器(13)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，还包括前驱动桥和后驱动桥，其中，所述前驱动桥与所述第一输出部(4)驱动地连接或选择性驱动地连接，而所述后驱动桥与所述第二输出部(5)驱动地连接或选择性驱动地连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电动传动系(1、1')，其特征在于，还包括与所述第一电机(2)和/或与所述第二电机(3)电连接的储能装置(15)，其中，所述第一电机(2)和/或所述第二电机(3)构造成选择性地作为电动马达和发电机中的任一个而运行。
11.一种操作电动传动系(1、1')的方法，包括：
经由第一行星齿轮组(6)将来自第一电机(2)和第二电机(3)的扭矩传递到第一机械输出部(4)和第二机械输出部(5)，所述第一行星齿轮组(6)包括驱动地连接的三个部件(7、8、9)，包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中
a.来自所述第一电机(2)和所述第二电机(3)中的至少一个的扭矩经由至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个选择性地传递到所述第一行星齿轮组(6)的所述三个部件(7、8、9)中的一个，和/或
b.来自所述第一行星齿轮组(6)的扭矩经由至少两个选择性可接合的齿轮比中的一个选择性地传递到所述第一机械输出部(4)和所述第二机械输出部(5)中的每一个。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，来自所述第一机械输出部(4)和所述第二机械输出部(5)中的至少一个的扭矩经由所述第一行星齿轮组(6)传递到所述第一电机(2)和所述第二电机(3)。
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