CN115257352A - 无级调速的双电机轮毂驱动系统及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级调速的双电机轮毂驱动系统，第二电机与第一行星排的第一太阳轮连接，第一行星排的第一齿圈与第一固定件连接；第一电机与第二行星排的第二太阳轮连接，第二行星排的第二齿圈与第一行星排的第一行星架连接，第二行星排的第二行星架为连接轮毂的动力输出部；单向离合器与第二行星排的第二齿圈结合或分离；当第一电机驱动时，用于防止第二行星排的第二齿圈反转，以实现第一电机通过第二行星排的行星架进行降速增扭；当第一电机和第二电机驱动时，允许第二行星排中的第二齿圈正向转动，以实现第一电机和第二电机通过第一行星排、第二行星排进行耦合及无级调速。本发明通过两个电机的速度耦合以实现无级调速。

Description

无级调速的双电机轮毂驱动系统及驱动方法

技术领域

本发明涉及汽车轮毂驱动技术领域，具体涉及一种无级调速的双电机轮毂驱动系统及驱动方法。

背景技术

参见图1，CN106335356 A公开了一种带减速机构的轮毂电机驱动装置，其包括驱动电机 1 、行星减速机构2 、制动机构3、轮辋18；所述行星减速机构2包括第一普通行星排4、第二普通行星排5；第一普通行星排4包括第一太阳轮8、第一行星架9、第一行星轮组10、第一齿圈11；第二普通行星排5包括第二太阳轮12、第二行星架13、第二行星轮组14、第二齿圈15；所述制动机构3包括制动器内摩擦片16、外摩擦片17；所述驱动电机1的定子6与电机壳体相连，转子7与电机输出轴一体制造；所述行星减速机构2中，所述第一太阳轮8与驱动电机1的电机输出轴连接；第一行星架9与第二太阳轮12连接；第一齿圈11与第二齿圈15连接并与固定件相连接；第二行星架13与制动机构内摩擦片16连接；第一行星轮组10分别与第一太阳轮8、第一齿圈11啮合；第二行星轮组14分别与第二太阳轮12、第二齿圈15啮合；所述制动机构3中的内摩擦片16一端与第二行星架13连接，一端与输出轮辋18相连接，外摩擦片17与电机壳体相连；所述驱动电机1、行星减速机构2同轴布置。

针对上述方案表述：

1、上述方案共1个电机，2排行星轮装置，且2个行星排的齿圈均为固定设置；

2、电机输出动力经第一行星排减速且由行星架输出至第二行星排太阳轮，第二行星排减速后通过第二行星排行星架输出至车轮；

3、电机需经过两个行星排减速，以达到减小电机扭矩需求的目的；1个电机无法调速，无法适应更多的工况变化，适应性差，高车速时NVH性能较差。

发明内容

本发明提供一种无级调速的双电机轮毂驱动系统及驱动方法， 本发明通过两个电机的速度耦合以实现无级调速。

解决上述问题的技术方案如下：

无级调速的双电机轮毂驱动系统，包括第一电机、第一行星排、第二行星排，还包括第二电机、单向离合器、第二固定件；

第二电机与第一行星排的第一太阳轮连接，第一行星排的第一齿圈与第一固定件配合；

第一电机与第二行星排的第二太阳轮连接，第二行星排的第二齿圈与第一行星排的第一行星架连接，第二行星排的第二行星架为连接轮毂的动力输出部；

单向离合器与第二行星排的第二齿圈结合或分离，所述单向离合器与第二固定件固定，单向离合器位于第二固定件与第二齿圈之间；

当第一电机驱动时，单向离合器与第二齿圈结合，用于防止第二行星排的第二齿圈反转，以实现第一电机通过第二行星排的行星架进行降速增扭；当第一电机和第二电机驱动时，单向离合器与第二齿圈分离，允许第二行星排中的第二齿圈正向转动，以实现第一电机和第二电机通过第一行星排、第二行星排进行耦合及无级调速。

无级调速的双电机轮毂驱动方法，采用无级调速的双电机轮毂驱动系统，所述方法包括以下过程：

单向离合器与第二齿圈结合；

第一电机处于电驱动状态并正向旋转以输出动力至第二行星排的太阳轮，第二行星排的齿圈受单向离合器的约束处于静止状态后，一方面第一电机的动力通过第二行星排的行星架进行减速增扭后输出；另一方面使第一行星排的行星架、太阳轮以及第二电机也处于静止状态。

无级调速的双电机轮毂驱动方法，采用无级调速的双电机轮毂驱动系统，所述方法包括以下过程：

单向离合器与第二齿圈分离，第一电机和第二电机都处于电驱动状态，第一电机通过第二行星排将动力输出，第二电机通过第一行星排将动力传递至第二行星排进行动力耦合，实现第一电机的动力和第二电机减速输出后的动力的进行转速耦合。

本发明具备下述优点：

1，本发明无离合器或制动器等执行元件，从而无需单独的执行元件控制系统。

2，单向离合器无需控制；单电机驱动时，防止齿圈反转，双电机驱动时，允许齿圈正向转动。

3，2个电机均可实现减速增扭，对电机的扭矩需求降低，从而易于实现电机的小型化设计。

4，2个电机可实现速度耦合即无级调速。

5，车辆动力需求小时，采用单电机驱动模式，车辆动力需求大时，采用双电机驱动模式。

附图说明

图1是现有带减速机构的轮毂电机驱动装置的示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的单电机驱动工作模式示意图；

图4是本发明的双电机转速耦合驱动工作模式示意图；

图5是本发明的倒车工作模式示意图；

附图中的标记：第一电机1，第二电机2，第一行星排3，第一太阳轮3a，第一行星架3b，第一齿圈3c，轮毂4，单向离合器5，第二行星排6，第二太阳轮6a，第二行星架6b，第二齿圈6c，第一固定件7，第二固定件8。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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和简化描述，而非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保护范围的限制。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面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更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例为示例性的，旨在用于解释本发明，而不能简单地理解为对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图2所示，本发明的无级调速的双电机轮毂驱动系统，包括第一电机1、第一行星排3、第二行星排6，还包括第二电机2、单向离合器5，第一行星架3b上的行星轮分别与第一太阳轮3a以及第一齿圈3c配合，第二电机2与第一行星排3的第一太阳轮3a连接，第二电机2与第一太阳轮3a的连接方式不限于花键等机械方式。第一行星排3的第一齿圈3c与第一固定件7配合，第一齿圈3c与第一固定件7的配合方式不限于花键等机械方式。第二行星架6b上的行星轮分别与第二太阳轮6a以及第二齿圈6c配合，第一电机1与第二行星排6的第二太阳轮6a连接， 第一电机1与第二太阳轮6a的连接方式不限于花键等机械方式。第二行星排6的第二齿圈6c与第一行星排3的第一行星架3b连接，第二齿圈6c与第一行星架3b的连接方式不限于花键等机械方式，第二行星排6的第二行星架6b为动力输出部，第二行星架6b与轮毂4连接，优选的方式是，在第二行星排6的输出端设有用于连接轮毂4的变速装置，变速装置是根据是否需要来设置的，并非是必须配置。单向离合器5与第二行星排6的第二齿圈6c结合或分离。所述单向离合器5为自动接合或分离的离合装置，不限于楔块式、滚珠式、滚柱式等结构形式。

本发明可以将驱动电机、减速机构和制动机构集成于一个轮辋之内，通过电机的无级调速功能，使车辆具备良好的动力性。

还包括第二固定件8，第一固定件7和第二固定件8分别为变速器箱体上的不同部位。所述单向离合器5与第二固定件8固定，单向离合器5位于第二固定件8与第二齿圈6c之间；当第一电机1驱动时，单向离合器5与第二齿圈6c结合，用于防止第二行星排6的第二齿圈6c反转，以实现第一电机1通过第二行星排6的第二行星架6b进行降速增扭的效果。当第一电机1和第二电机2驱动时，单向离合器5与第二齿圈6c分离，允许第二行星排6中的第二齿圈6c正向转动，以实现第一电机1和第二电机2通过第一行星排3、第二行星排6进行耦合及无级调速的目的。

为便于分析行星轮装置的太阳轮、行星架、齿圈等三个构件的运动关系，引入公知的行星轮杠杆分析方法，本实施例的杠杆连接关系见图3-5，实线表示第二行星排6的转速关系，虚线表示第一行星排3的转速关系。通过上述结构设置，本实施例有以下驱动方式：

1、单电机驱动方式：

在单向离合器5与第二齿圈6c结合的状态下，如图3，第一电机1处于电驱动状态并正向旋转以输出动力至第二行星排6的第二太阳轮6a，此时第二行星排6的第二齿圈6c受单向离合器5的约束处于静止状态，从而使得第一电机1的动力通过第二行星排6的第二行星架6b进行减速增扭后输出至轮毂4；此时第一电机1独立为轮毂4提供动力，通过第二行星排6进行减速增扭后将动力输出用于驱动车辆运行；由于单向离合器5的约束使得第二行星排6的第二齿圈6c处于静止状态，而第一行星排3的第一行星架3b与之固连，从而第一行星架3b也处于静止状态，由行星轮公知的运动学可知，第一行星排3的第一太阳轮3a也处于静止状态，即第二电机2也处于静止状态。该模式适应动力需求较小或车速较低的工况， 以提高单个电机的负荷率，使电机在高效区间工作，降低能量消耗。

2、双电机驱动方式：

在单向离合器5与第二齿圈6c分离的状态下，如图4，第一电机1和第二电机2都处于电驱动状态；此时第一电机1通过第二行星排6将动力传递至轮毂4，第二电机2通过第一行星排3将动力传递至第二行星排6进行动力耦合；具体地，在同一车速下（对应于第二行星架6b转速），第二电机2通过第一行星排3进行减速，由于第一行星排3的第一行星架3b与第二行星排6的第地一齿圈6c固连，因此第一行星排3的第一行星架3b与第二行星排6的第二齿圈6c转速相同，进一步地，由于行星轮装置公知运动学特性，其具有2个自由度，可实现第一电机1的动力和第二电机2减速输出后的动力（第一行星架3b/第二齿圈6c）的进行转速耦合，转速在设定范围内可任意调节，即可实现无级调速。该工况适应大动力需求或较高车速的工况，利用行星排的实现无级调速，使电机工作在高效区间，提供较大动力的同时降低能量消耗。

3、倒车工作模式

如图5，第一电机1反转驱动，第二电机2正转驱动，由于行星轮装置公知运动学特性，其具有2个自由度，可实现第一电机1和第二电机2的转速自由调节，即实现无级调速。

4、制动能量回收工作模式

参考图3-5，当车辆进行减速或制动时，第一电机1和第二电机2由驱动状态切换至发电状态，以将车辆制动时的动能损耗转换为电能为电池充电，减少能量消耗。

以上是对本技术方案的详细说明，应当理解的是，由于文字的局限性，及技术方案的多样性，本领域的技术人员通过对本技术方案的文字、语法或其它的等同替换，同样能够实现本技术方案，因此，这样的替换均应当视为在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.无级调速的双电机轮毂驱动系统，包括第一电机（1）、第一行星排（3）、第二行星排（6），其特征在于，还包括第二电机（2）、单向离合器（5）、第二固定件（8）；

第二电机（2）与第一行星排（3）的第一太阳轮（3a）连接，第一行星排（3）的第一齿圈（3c）与第一固定件（7）配合；

第一电机（1）与第二行星排（6）的第二太阳轮（6a）连接，第二行星排（6）的第二齿圈（6c）与第一行星排（3）的第一行星架（3b）连接，第二行星排（6）的第二行星架（6b）为连接轮毂（4）的动力输出部；

单向离合器（5）与第二行星排（6）的第二齿圈（6c）自动结合或分离，所述单向离合器（5）与第二固定件（8）固定，单向离合器（5）位于第二固定件（8）与第二齿圈（6c）之间；

当第一电机（1）驱动时，单向离合器（5）与第二齿圈（6c）结合，用于防止第二行星排（6）的第二齿圈（6c）反转，以实现第一电机（1）通过第二行星排（6）的行星架（6b）进行降速增扭；当第一电机（1）和第二电机（2）驱动时，单向离合器（5）与第二齿圈（6c）分离，允许第二行星排（6）中的第二齿圈（6c）正向转动，以实现第一电机（1）和第二电机（2）通过第一行星排（3）、第二行星排（6）进行耦合及无级调速。

2.根据权利要求1所述的无级调速的双电机轮毂驱动系统，在第二行星排（6）的输出端设有用于连接轮毂（4）的变速装置。

3.根据权利要求1所述的无级调速的双电机轮毂驱动系统，第一固定件（7）和第二固定件（8）分别为变速器箱体上的不同部位。

4.无级调速的双电机轮毂驱动方法，其特征在于，采用权利要求1所述的无级调速的双电机轮毂驱动系统，所述方法包括以下过程：

单向离合器（5）与第二齿圈（6c）结合；

第一电机（1）处于电驱动状态并正向旋转以输出动力至第二行星排（6）的太阳轮（6a），第二行星排（6）的齿圈（6c）受单向离合器（5）的约束处于静止状态后，一方面第一电机（1）的动力通过第二行星排（6）的行星架（6b）进行减速增扭后输出；另一方面使第一行星排（3）的行星架（3b）、太阳轮（3a）以及第二电机（2）也处于静止状态。

5.无级调速的双电机轮毂驱动方法，其特征在于，采用权利要求1所述的无级调速的双电机轮毂驱动系统，所述方法包括以下过程：

单向离合器（5）与第二齿圈（6c）分离，第一电机（1）和第二电机（2）都处于电驱动状态，第一电机（1）通过第二行星排（6）将动力输出，第二电机（2）通过第一行星排（3）将动力传递至第二行星排（6）进行动力耦合，实现第一电机（1）的动力和第二电机（2）减速输出后的动力的进行转速耦合。

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