CN114838037B - 一种轮毂电液复合驱动总成及控制方法 - Google Patents

一种轮毂电液复合驱动总成及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种轮毂电液复合驱动总成，其特征在于，包括：双定子驱动机构，双定子驱动机构包括外定子和内定子，外定子和内定子之间驱动连接有转子，内定子内圈包覆有液压马达，液压马达与转子驱动连接；液压油冷却机构，液压油冷却机构包括第一管路和第二管路，第一管路一端与外定子连通，第一管路另一端与所述内定子连通，第二管路一端与内定子连通，第二管路另一端与液压马达连通，通过第一管路和第二管路使内定子、外定子和液压马达之间流通液压油本发明能够在不增加系统体积的情况下，增加系统的驱动功率，提高驱动总成运行效率，解决驱动电机冷却问题，容错性能强，控制灵活多变。

Description

一种轮毂电液复合驱动总成及控制方法
技术领域
本发明涉及汽车电液复合驱动领域，特别是涉及一种轮毂电液复合驱动总成及控制方法。
背景技术
轮毂驱动技术将动力装置、传动装置和制动装置等集成在轮毂内，将车辆的机械部分大大简化，具有集成度高、体积小和功率密度高等优点，是车辆驱动技术发展的新方向。一般轮毂驱动总成采用外转子电机驱动，转子与轮毂连接，而定子内部虽有大量空间但被浪费。如专利“用于轮毂驱动装置的冷却元件以及轮毂驱动装置(申请号：2014102549047)”公布了一种外转子、内定子的轮毂电驱动装置，定子内部空间没有被利用，而且没有考虑定子如何散热的问题。普通的单转子、单定子电机可能已不再符合日益增加的功率需求，而且电驱动装置在低速高载时效率较低，造成了电能的浪费。车辆运行在高速高载工况时，定子绕组发热严重，而由于空间有限很难再单独设计冷却装置，现实生活中可能因为冷却问题无法长时间运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮毂电液复合驱动总成及控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，在不增加系统体积的情况下，增加系统的驱动功率，提高驱动总成运行效率，解决驱动电机冷却问题，容错性能强，控制灵活多变。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种轮毂电液复合驱动总成，包括：
双定子驱动机构，所述双定子驱动机构包括外定子和内定子，所述外定子和内定子之间驱动连接有转子，所述内定子内圈包覆有液压马达，所述液压马达与所述转子驱动连接；
液压油冷却机构，所述液压油冷却机构包括第一管路和第二管路，所述第一管路一端与所述外定子连通，所述第一管路另一端与所述内定子连通，所述第二管路一端与所述内定子连通，所述第二管路另一端与所述液压马达连通；
通过所述第一管路和所述第二管路使所述内定子、所述外定子和所述液压马达之间流通液压油。
优选的，所述液压马达的液压马达轴上固接有转子支架，所述转子支架与所述转子固接。
优选的，所述液压马达远离所述转子支架的一端固接有定子支架，所述定子支架一侧固接有第一连接管，所述定子支架另一侧固接有第二连接管，所述第一连接管和所述第二连接管分别与所述外定子侧壁固接。
优选的，所述第一管路包括分别环绕开设在所述外定子内的外定子冷却油道和环绕开设在和所述内定子内的内定子冷却油道，所述外定子冷却油道两端分别设有外定子进油口和外定子出油口，所述内定子冷却油道两端分别设有第一内定子进油口和第二内定子进油口，所述第二内定子进油口内设有第一通油孔，所述内定子冷却油道靠近所述第二内定子进油口的一端设有所述第一通油孔，所述内定子冷却油道远离所述第一通油孔的一侧设有内定子出油口。
优选的，所述外定子进油口连通有外定子进油路的一端，所述外定子进油路开设在所述第一连接管内，所述外定子进油路连通有第一液压阀，所述第一液压阀固定安装在所述第一连接管上，所述外定子出油口连通有外定子出油路的一端，所述外定子出油路开设在所述第二连接管内，所述外定子出油路另一端与所述第二内定子进油口连通。
优选的，所述第一内定子进油口连通有第二液压阀，所述第二液压阀固定安装在所述定子支架上，所述第一内定子进油口与一个所述第一通油孔连通。
优选的，所述第二管路包括周向开设在所述液压马达缸体上的若干个第二通油孔，所述第一通油孔与所述第二通油孔连通。
优选的，所述内定子冷却油道上开设有第三通油孔，所述第三通油孔分别与所述第二通油孔和所述内定子出油口连通，所述定子支架上开设有定子支架出油口，所述定子支架出油口与所述内定子出油口连通。
一种轮毂电液复合驱动总成控制方法，包括以下步骤：
步骤一：启动设备；
步骤二：判断工况；
步骤三：根据工况选择驱动方式。
本发明公开了以下技术效果：通过采用外定子和内定子的双定子结构能够增加总成运行模式数量，并且将转子和液压马达驱动连接，一种方式为转子为液压马达提供动力，另一种方式为液压马达为转子提供动力，利用液压马达低速驱动转矩大，电驱动元件高速功率大的优点，能够提高整个系统的效率和适应性，进而提高容错率和功率密度，同时通过第一管路和第二管路将外定子、内定子和液压马达相连通设计冷却回路，解决驱动电机冷却问题，使液压油在驱动液压马达旋转的同时也能够冷却电机内定子和外定子，在不增加系统体积的情况下，提高驱动电机的工作时长，增加系统的驱动功率，提高驱动总成运行效率，解决驱动电机冷却问题，容错性能强，控制灵活多变
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明轮毂电液复合驱动总成的装配结构正视图；
图2为本发明轮毂电液复合驱动总成的装配结构侧视图；
图3为本发明液压马达结构示意图；
图4为本发明定子支架结构正视图；
图5为本发明定子支架结构后视图；
图6为本发明内定子结构剖视图；
图7为本发明外定子结构剖视图；
其中，1、外定子；2、转子；3、内定子；4、定子支架；5、转子支架；6、行星轮；7、太阳轮；8、齿圈；9、第一液压阀；10、第二液压阀；11、定子支架出油口；12、第二通油孔；13、柱塞；14、液压马达轴；16、第二内定子进油口；17、内定子出油口；18、第一内定子进油口；19、第一通油孔；20、外定子出油口；21、外定子进油口；22、第三通油孔；23、第一连接管；24、第二连接管；25、外定子冷却油道；26、内定子冷却油道；27、外定子进油路；28、外定子出油路；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-7，本发明提供一种轮毂电液复合驱动总成，包括：
双定子驱动机构，双定子驱动机构包括外定子1和内定子3，外定子1和内定子3之间驱动连接有转子2，内定子3内圈包覆有液压马达，液压马达的缸体外圈与电机内定子3的内圈紧贴同时允许液压马达转动，液压马达与转子2驱动连接；
液压油冷却机构，液压油冷却机构包括第一管路和第二管路，第一管路一端与外定子1连通，第一管路另一端与内定子3连通，第二管路一端与内定子3连通，第二管路另一端与液压马达连通；
通过第一管路和第二管路使内定子1、外定子3和液压马达之间流通液压油。
通过采用外定子1和内定子3的双定子结构能够增加总成运行模式数量，并且将转子2和液压马达驱动连接，一种方式为转子2为液压马达提供动力，另一种方式为液压马达为转子2提供动力，利用液压马达低速驱动转矩大，电驱动元件高速功率大的优点，能够提高整个系统的效率和适应性，进而提高容错率和功率密度，同时通过第一管路和第二管路将外定子1、内定子3和液压马达相连通设计冷却回路，解决驱动电机冷却问题，使液压油在驱动液压马达旋转的同时也能够冷却电机内定子3和外定子1，提高驱动电机的工作时长，容错性能强，控制灵活多变。
进一步优化方案，液压马达的液压马达轴14上固接有转子支架5，转子支架5与转子2固接。
转子支架5用于支撑转子2转动，并将转子2和液压马达转子连接起来，通过转子支架5实现液压马达和转子2之间的相互驱动。
进一步优化方案，液压马达远离转子支架5的一端固接有定子支架4，所述定子支架4一侧固接有第一连接管23，定子支架4另一侧固接有第二连接管24，第一连接管23和第二连接管24分别与所述外定子1侧壁固接。
通过定子支架4和第一连接管23以及第二连接管24将外定子1和内定子3固定，并且定子支架4的宽度小于定子轭部宽度，定子支架4被电枢绕组嵌绕。
进一步优化方案，第一管路包括分别环绕开设在外定子1内的外定子冷却油道25和环绕开设在和内定子3内的内定子冷却油道26，外定子冷却油道25两端分别设有外定子进油口21和外定子出油口20，内定子冷却油道26两端分别设有第一内定子进油口18和第二内定子进油口(16)，第二内定子进油口16内设有第一通油孔19，内定子冷却油道26靠近第二内定子进油口16的一端设有第一通油孔19，内定子冷却油道26远离第一通油孔19的一侧设有内定子出油口17。
通过外定子冷却油道25和内定子冷却油道26流通液压油，对外定子1和内定子3实现冷却。
进一步优化方案，外定子进油口21连通有外定子进油路27的一端，外定子进油路27开设在第一连接管23内，外定子进油路27连通有第一液压阀9，第一液压阀9用于控制通往外定子1油路的通断，第一液压阀9固定安装在第一连接管23上，外定子出油口20连通有外定子出油路28的一端，外定子出油路28开设在第二连接管24内，外定子出油路28另一端与第二内定子进油口16连通。
通过第一液压阀9控制液压油流入外定子进油路27，从而液压油通过外定子进油路27流入外定子冷却油道25内，经过对外定子1进行冷却后通过外定子出油路28流入第二内定子进油口16，对内定子3进行冷却。
进一步优化方案，第一内定子进油口18连通有第二液压阀10，第二液压阀10用于控制通往内定子3油路的通断，第二液压阀10固定安装在定子支架4上，第一内定子进油口18与一个第一通油孔19连通。
通过第二液压阀10能够控制将液压油直接流入内定子冷却油道26
进一步优化方案，第二管路包括周向开设在液压马达缸体上的若干个第二通油孔12，第一通油孔19与第二通油孔12连通，液压马达还包括柱塞13。
通过两个第一通油孔19能够将液压油流入液压马达缸体内，从而利用内定子冷却油道26中流出的液压油驱动液压马达。
进一步优化方案，内定子冷却油道26上开设有第三通油孔22，第三通油孔22分别与第二通油孔12和内定子出油口17连通，定子支架4上开设有定子支架出油口11，定子支架出油口11与内定子出油口17连通。
通过第三通油孔22实现液压马达缸体内液压油回流至内定子中，并由内定子出油口17将驱动液压马达后的低压油排出。
进一步优化方案，液压马达轴驱动连接有行星齿轮减速机构，行星齿轮减速机构包括行星轮6、太阳轮7和齿圈8，太阳轮7与液压马达轴14连接，齿圈8用于固定在轮毂上，太阳轮7驱动行星轮6转动，行星架保持不动(行星架为现有技术，图中未画出)，行星轮6驱动齿圈8转动。
本发明第一条油路为：液压油经过第一液压阀9进入定子支架4，从定子支架4流出后进入外定子冷却油道25，从外定子冷却油道25流出后从定子支架4的另一端的第二连接管25流入内定子3，与内定子3液压油汇合后通过第一通油孔19流入液压马达缸体，液压马达旋转后从内定子出油口17流出；
本发明第二条油路为：液压油经过第二液压阀10进入内定子冷却油道26，从内定子冷却油道26流出后与外定子液压油汇合后通过第一通油孔19流入液压马达缸体，液压马达旋转后从内定子出油口17流出；
一种轮毂电液复合驱动总成控制方法，包括以下步骤：
步骤一：启动设备；
步骤二：判断工况；
步骤三：根据工况选择驱动方式。
本发明轮毂电液符合驱动总成具体控制方法为：
当轮毂电液复合驱动总成运行在低速小负载工况时，一种驱动方式为：外定子1通入电流，第一液压阀9和第二液压阀10关闭，转子2驱动行星齿轮减速机构输出转矩；检测外定子1温度，当温度高于设定温度时，第一液压阀9开启，液压马达由转子2驱动转变为液压泵，低压油从内定子出油口17流入反向经过第一条油路冷却外定子1。另一种驱动方式为：内定子3通入电流，第一液压阀9和第二液压阀10关闭，转子驱动行星齿轮减速机构输出转矩；检测内定子3温度，当温度高于设定温度时，第二液压阀10开启，液压马达由转子2驱动转变为液压泵，低压油从内定子出油口17流入反向经过第二条油路冷却外定子1。另一种驱动方式为：外定子1和内定子3不通入电流，第一液压阀9或第二液压阀10开启，高压油经过第一条油路或第二条油路驱动液压马达旋转，液压马达驱动行星齿轮减速机构输出转矩。
当轮毂电液复合驱动总成运行在低速中负载工况时，一种驱动方式为：外定子1通入电流，第一液压阀9开启，第二液压阀10关闭，高压油经过第一条油路驱动液压马达旋转，液压马达和转子2共同驱动行星传动机构输出扭矩。另一种驱动方式为：内定子3通入电流，第二液压阀10开启，第一液压阀9关闭，高压油经过第二条油路驱动液压马达旋转，液压马达和转子2共同驱动行星传动机构输出扭矩。另一种驱动方式为：外定子1和内定子3不通入电流，第一液压阀9和第二液压阀10开启，高压油经过第一条油路和第二条油路驱动液压马达旋转，液压马达驱动行星齿轮减速机构输出转矩。
当轮毂电液复合驱动总成运行在低速大负载工况时，外定子1和内定子3同时通入电流，第一液压阀9和第二液压阀10开启，高压油经过第一条油路和第二条油路驱动液压马达旋转，液压马达和转子2共同驱动行星传动机构输出扭矩。
当轮毂电液复合驱动总成运行在高速小负载工况时，一种驱动方式为：外定子1通入电流，第一液压阀9和第二液压阀10关闭。转子2驱动行星齿轮传动机构输出转矩，检测外定子1温度，当温度高于设定温度时，第一液压阀9开启，液压马达由转子2驱动转变为液压泵，低压油从内定子出油口17流入反向经过第一条油路冷却外定子1。另一种驱动方式为：内定子3通入电流，第一液压阀9和第二液压阀10关闭，转子2驱动行星齿轮传动机构输出转矩，检测内定子3温度，当温度高于设定温度时，第二液压阀10开启，液压马达由转子2驱动转变为液压泵，低压油从内定子出油口17流入反向经过第二条油路冷却外定子1。
当轮毂电液复合驱动总成运行在高速中负载工况时，一种驱动方式为：外定子1通入电流，转子2驱动行星传动机构输出扭矩，第一液压阀9开启，第二液压阀10关闭，液压马达由转子2驱动转变为液压泵，低压油从内定子出油口17流入反向经过第一条油路冷却外定子1。另一种驱动方式为：内定子3通入电流，转子2驱动行星传动机构输出扭矩，第二液压阀10开启，第一液压阀9关闭，液压马达由转子2驱动转变为液压泵，低压油从内定子出油口17流入反向经过第二条油路冷却内定子3。
当轮毂电液复合驱动总成运行在高速大负载工况时，外定子1和内定子3通入电流，转子2驱动行星齿轮传动机构输出转矩。第一液压阀9和第二液压阀10开启，液压马达由转子2驱动转变为液压泵，低压油从内定子出油口17流入反向经过第一条油路和第二条油路分别冷却外定子1和内定子3。
可选的，当外定子1和内定子3发热更严重时，可增加定子支架4油路的通道数，提高通入外定子1和内定子3的液压流量。
本发明通过同一种工况下选择不同的驱动方式，增加了驱动总成的容错率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种轮毂电液复合驱动总成，其特征在于，包括：
双定子驱动机构，所述双定子驱动机构包括外定子(1)和内定子(3)，所述外定子(1)和内定子(3)之间驱动连接有转子(2)，所述内定子(3)内圈包覆有液压马达，所述液压马达与所述转子(2)驱动连接；
液压油冷却机构，所述液压油冷却机构包括第一管路和第二管路，所述第一管路一端与所述外定子(1)连通，所述第一管路另一端与所述内定子(3)连通，所述第二管路一端与所述内定子(3)连通，所述第二管路另一端与所述液压马达连通；
通过所述第一管路和所述第二管路使所述内定子(1)、所述外定子(3)和所述液压马达之间流通液压油。
2.根据权利要求1所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于：所述液压马达的液压马达轴(14)上固接有转子支架(5)，所述转子支架(5)与所述转子(2)固接。
3.根据权利要求2所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于：所述液压马达远离所述转子支架(5)的一端固接有定子支架(4)，所述定子支架(4)一侧固接有第一连接管(23)，所述定子支架(4)另一侧固接有第二连接管(24)，所述第一连接管(23)和所述第二连接管(24)分别与所述外定子(1)侧壁固接。
4.根据权利要求3所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于：所述第一管路包括分别环绕开设在所述外定子(1)内的外定子冷却油道(25)和环绕开设在和所述内定子(3)内的内定子冷却油道(26)，所述外定子冷却油道(25)两端分别设有外定子进油口(21)和外定子出油口(20)，所述内定子冷却油道(26)两端分别设有第一内定子进油口(18)和第二内定子进油口(16)，所述第二内定子进油口(16)内设有第一通油孔(19)，所述内定子冷却油道(26)靠近所述第二内定子进油口(16)的一端设有所述第一通油孔(19)，所述内定子冷却油道(26)远离所述第一通油孔(19)的一侧设有内定子出油口(17)。
5.根据权利要求4所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于：所述外定子进油口(21)连通有外定子进油路(27)的一端，所述外定子进油路(27)开设在所述第一连接管(23)内，所述外定子进油路(27)连通有第一液压阀(9)，所述第一液压阀(9)固定安装在所述第一连接管(23)上，所述外定子出油口(20)连通有外定子出油路(28)的一端，所述外定子出油路(28)开设在所述第二连接管(24)内，所述外定子出油路(28)另一端与所述第二内定子进油口(16)连通。
6.根据权利要求5所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于：所述第一内定子进油口(18)连通有第二液压阀(10)，所述第二液压阀(10)固定安装在所述定子支架(4)上，所述第一内定子进油口(18)与一个所述第一通油孔(19)连通。
7.根据权利要求6所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于：所述第二管路包括周向开设在所述液压马达缸体上的若干个第二通油孔(12)，所述第一通油孔(19)与所述第二通油孔(12)连通。
8.根据权利要求7所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于：所述内定子冷却油道(26)上开设有第三通油孔(22)，所述第三通油孔(22)分别与所述第二通油孔(12)和所述内定子出油口(17)连通，所述定子支架(4)上开设有定子支架出油口(11)，所述定子支架出油口(11)与所述内定子出油口(17)连通。
9.一种轮毂电液复合驱动总成控制方法，基于权利要求1-8任一项所述的轮毂电液复合驱动总成，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：启动设备；
步骤二：判断工况；
步骤三：根据工况选择驱动方式。
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