CN115923475A - 车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥、驱动方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于机动车驱动桥技术领域，公开了车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥、驱动方法及应用。所述车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥包括：驱动桥和双电机驱动两挡变速装置；驱动桥用于接收来自双电机驱动两挡变速装置的动力，进行多种模式动力运行；双电机驱动两挡变速装置，用于驱动时根据不同的挡位模式、驱动过程中参与驱动的电机数量，自由组合为多种适于车辆行驶工况的工作模式。本发明能够提高车辆的综合性能；驱动电机、变速装置和驱动桥集成设计，能够提高空间利用率，为其它部件的布置提供便利。综合来说，这种商用卡车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥在改善车辆动力性和经济性方面具有较大的潜力。

Description

车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥、驱动方法及应用

技术领域

本发明属于机动车驱动桥技术领域，尤其涉及车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥、驱动方法及应用。

背景技术

双电机驱动两挡变速集成驱动车桥是商用卡车电动化的一种方案，由于电机特殊的工作特性，电动化的商用卡车在排放、经济性和舒适性方面相对传统内燃机卡车有较大的优势。商用卡车对动力性的要求较高，为了满足动力性要求需要匹配大功率的电机，以满足车辆大负载工况下的动力性。考虑商用卡车满载和空载时需求的动力差别较大，因此可以采用双电机驱动的方式来优化车辆的动力性和经济性，另外在动力传动系统中匹配两挡变速装置可进一步优化车辆的综合性能。

商用卡车动力传动系统通常是发动机驱动和多挡变速装置调速的前置后驱方式，动力由传动轴传递至驱动桥。其中发动机多为功率较大的柴油发动机，多挡变速装置多手动变速器或者电控机械式自动变速器(AMT)。

乘用车电动化技术已经比较成熟，变速装置通常为固定速比的传动装置，通常设置有一个驱动电机或两个驱动电机，两个驱动电机的通常为四驱车型，两个驱动电机的动力没有通过转速耦合或转矩耦合的方式集中输出到驱动桥，而是通过牵引力耦合驱动形式进行车辆的驱动，这种类型的驱动形式需要两套主减速器和差速器，增加了成本，另外对两个电机的协调控制要求更高。

车辆双电机驱动动力耦合集中输出的方式主要有行星排的转速耦合方式和平行轴齿轮转矩耦合方式，车辆双电机驱动传动系统中的变速器通常为两挡AMT或者E-CVT，双电机与变速器集成后，根据电机和变速器的工作状态可实现多种工作模式。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，车辆电动桥驱动系统机构中驱动电机和变速装置集成后，对车辆不同的工作模式适应性效果差，而且现有技术要实现多种工作模式投入的成本高，并且操作方式繁琐。

(2)现有技术车辆的综合性能差；驱动电机、变速装置和驱动桥集成中空间占用率大，不便于其他部件的布置。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开提供了车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥、驱动方法及应用。

所述技术方案如下：一种车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥包括：驱动桥和双电机驱动两挡变速装置；

所述驱动桥用于直接接收来自双电机驱动两挡变速装置的动力，进行多种动力模式运行；

所述双电机驱动两挡变速装置，用于根据不同的挡位模式，在驱动过程中控制参与驱动的电机数量，自由组合为多种适于车辆行驶工况的工作模式。

在一个实施例中，所述驱动桥包括主减速器从动齿轮、差速器、主减速器主动齿轮、车轮、半轴；

所述主减速器主动齿轮与主减速器从动齿轮啮合，主减速器从动齿轮安装在差速器上；差速器通过齿轮组合连接半轴，半轴安装有车轮。

在一个实施例中，所述双电机驱动两挡变速装置设置有双驱动电动机，所述双驱动电动机由第一驱动电机和第二驱动电机组成，根据车辆转矩和功率的需求，第一驱动电机和第二驱动电机同时输出动力或单独输出动力。

在一个实施例中，所述双电机驱动两挡变速装置还包括两挡变速装置；

所述两挡变速装置由动力输入轴、两挡变速装置动力输出轴、两挡变速装置同步器、高低挡位齿轮组成；

所述两挡变速装置动力输入轴包括第一动力输入轴、第二动力输入轴；

所述高低挡位齿轮包括：高速挡主动齿轮、第一输入轴低速挡主动齿轮、第二输入轴低速挡主动齿轮、低速挡从动齿轮、高速挡从动齿轮；

所述高速挡主动齿轮通过第一动力输入轴连接第一驱动电机；

所述高速挡主动齿轮通过两挡变速装置动力输出轴与主减速器主动齿轮连接；高速挡主动齿轮还与高速挡从动齿轮啮合；

所述第一输入轴低速挡主动齿轮通过两挡变速装置动力输出轴与主减速器主动齿轮连接；

所述第二驱动电机通过第二动力输入轴连接第二输入轴低速挡主动齿轮；第二输入轴低速挡主动齿轮与低速挡从动齿轮啮合；低速挡从动齿轮通过两挡变速装置动力输出轴与主减速器主动齿轮连接；

两挡变速装置动力输出轴上套装有两挡变速装置同步器；两挡变速装置同步器用于实现高低挡位的切换。

本发明的另一目的在于提供一种车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法，所述方法包括：

低挡时，双驱动电动机由第一驱动电机、第二驱动电机分别通过第一输入轴低速挡主动齿轮和第二输入轴低速挡主动齿轮向两挡变速装置输入动力，并通过低速挡从动齿轮实现两个驱动电机的转矩耦合；

高挡时，第一驱动电机通过高速挡主动齿轮将动力传输至高速挡从动齿轮；第二驱动电机通过第一输入轴低速挡主动齿轮、第二输入轴低速挡主动齿轮、低速档从动齿轮、两挡变速装置动力输出轴和第一输入轴，通过高速挡主动齿轮，将动力输入高速挡从动齿轮。

在一个实施例中，在低挡时包括以下驱动模式：

根据车辆的具体需求驱动第一驱动电机和第二驱动电机同时工作模式；

驱动第一驱动电机单独驱动模式。

在一个实施例中，在高挡时包括以下驱动模式：

根据车辆的具体需求驱动第一驱动电机和第二驱动电机同时工作模式；

驱动第一驱动电机单独驱动模式；

第二驱动电机单独驱动模式。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述双电机驱动两挡变速集成驱动桥的商用卡车，所述商用卡车实施所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述双电机驱动两挡变速集成驱动桥的地形勘探电动汽车，所述地形勘探电动汽车实施所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述双电机驱动两挡变速集成驱动桥的恶劣环境施工机器人，所述恶劣环境施工机器人实施所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果，具体描述如下：

本发明提供的商用卡车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，包括两个驱动电机，一个两挡变速装置和驱动桥。驱动桥包括主减速器、差速器、半轴等，两个驱动电机一个功率相对较大，另一个功率相对较小，两挡变速装置包括一个高速挡一个低速挡，挡位切换依靠同步器完成。双电机驱动两挡变速集成驱动桥有多种工作模式，根据驱动时变速装置的挡位分为高挡模式和低档模式，根据驱动过程中参与驱动的电机数量分为单电机驱动模式和双电机驱动模式，因此一共有四种驱动模式：低档单电机驱动、低档双电机驱动、高挡单电机驱动、高挡双电机驱动，根据车辆具体的行驶工况确定车辆工作的具体工作模式。适应了不同状况的需求。

第二、把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：本发明涉及商用卡车电动桥驱动系统机构组成的改进，具体的，驱动桥与两个驱动电机和一个两挡变速装置集成在一起，其中两个驱动电机和两挡变速装置可根据车辆的需求实现不同的工作模式。本发明利用两个驱动电机和一个两挡变速装置，实现多种模式的动力耦合和输出，提高车辆对工况的适应性，可以在保证车辆动力性的前提下提高车辆的经济性和舒适性。

相比于现有技术，本发明的优点进一步包括：本发明用两个功率不同的驱动电机，一个两挡变速装置、主减速器、差速器、半轴等组成的一种商用卡车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，车辆的动力来自于一个驱动电机或者两个驱动电机，两挡变速装置有一个高速挡和一个低速挡，根据车辆的需求，驱动电机与两挡变速装置可实现多种驱动模式。

商用卡车用电动化驱动桥的动力来自于两个驱动电机，相对于单电机驱动，提高了车辆动力性；针对不同的车辆行驶工况，两个驱动电机与两挡变速装置匹配有多工作模式可供选择，可以使电机更多的工作在理想的工作点附近，从而能够提高车辆的综合性能；驱动电机、变速装置和驱动桥集成设计，能够提高空间利用率，为其它部件的布置提供便利。综合来说，这种商用卡车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥在改善车辆动力性和经济性方面具有较大的潜力。

第三、作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

(1)本发明对于商用车电动化有重要意义，具体的对于降低商用车排放，降低商用车的使用成本都有重要作用。

(2)本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：商用车功率需求变化范围大，同时最大需求功率也较大，这对电动商用车的电机的功率和转矩提出了较高的要求，采用单电机的形式，电机的体积和成本都会相对较高，单电机驱动时保证电机工作在理想范围也相对困难。本发明的技术方案采用双电机两挡变速驱动集成的驱动桥，结构相对紧凑，对单个单机的要求相对降低，能够更好的使电机工作在理想工作范围。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理；

图1是本发明实施例提供的车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥结构示意图；

图中：1、高速挡主动齿轮；2、第一动力输入轴；3、第一输入轴低速挡主动齿轮；4、第一驱动电机；5、第二驱动电机；6、第二动力输入轴；7、第二输入轴低速挡主动齿轮；8、低速挡从动齿轮；9、两挡变速装置动力输出轴；10、两挡变速装置同步器；11、高速挡从动齿轮；12、主减速器从动齿轮；13、差速器；14、主减速器主动齿轮；15、车轮；16、半轴。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

一、解释说明实施例：

本发明实施例提供一种车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥包括：驱动桥和双电机驱动两挡变速装置；

所述驱动桥用于接收来自双电机驱动两挡变速装置的动力，进行多种模式动力运行；

所述双电机驱动两挡变速装置，用于驱动时根据不同的挡位模式、驱动过程中参与驱动的电机数量，自由组合为多种适于车辆行驶工况的工作模式。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，包括驱动桥和双电机驱动两挡变速装置；

驱动桥由主减速器从动齿轮12、差速器13、主减速器主动齿轮14、车轮15、半轴16组成；主要结构与传统驱动桥类似，但是直接接收来自双电机驱动两挡变速装置的动力，与双电机驱动两挡变速装置实现了集成；

所述主减速器主动齿轮14与主减速器从动齿轮12啮合，主减速器从动齿轮12安装在差速器13上；差速器13通过齿轮组合连接半轴16，半轴16安装有车轮15；

双电机驱动两挡变速装置包括双驱动电动机、两挡变速装置(平行轴式两挡变速装置)；能够以多种模式输出动力；

所述双驱动电动机由第一驱动电机4、第二驱动电机5组成，第一驱动电机4采用大功率的永磁同步电机，第二驱动电机5采用相对小功率的永磁同步电机，根据车辆转矩和功率的需求，第一驱动电机4、第二驱动电机5可以同时输出动力，也可以单独输出动力；

所述两挡变速装置包括：动力输入轴、两挡变速装置动力输出轴9、两挡变速装置同步器10、高低挡位齿轮组成；同步器可实现高低挡位的切换，两挡变速装置有两个动力输入源；

所述动力输入轴包括第一动力输入轴2、第二动力输入轴6；

所述高低挡位齿轮包括：高速挡主动齿轮1、第一输入轴低速挡主动齿轮3、第二输入轴低速挡主动齿轮7、低速挡从动齿轮8、高速挡从动齿轮11。

高速挡主动齿轮1通过第一动力输入轴2连接第一驱动电机4；

高速挡主动齿轮1通过两挡变速装置动力输出轴9与主减速器主动齿轮14连接；高速挡主动齿轮1还与高速挡从动齿轮11啮合；

第一输入轴低速挡主动齿轮3通过两挡变速装置动力输出轴9与主减速器主动齿轮14连接；第一输入轴低速挡主动齿轮3还与低速挡从动齿轮8啮合；

第二驱动电机5通过第二动力输入轴6连接第二输入轴低速挡主动齿轮7；第二输入轴低速挡主动齿轮7与低速挡从动齿轮8啮合；低速挡从动齿轮8通过两挡变速装置动力输出轴9与主减速器主动齿轮14连接；

两挡变速装置动力输出轴9上套装有两挡变速装置同步器10。

实施例2

在本发明实施例中，双驱动电机和两挡变速装置集成安装于商用卡车驱动桥上。

在本发明实施例中，两挡变速装置低档时通过第一输入轴低速挡主动齿轮3、第二输入轴低速挡主动齿轮7运行，高挡时通过高速挡主动齿轮1、第二输入轴低速挡主动齿轮7运行。

在本发明实施例中，双驱动电动机由第一驱动电机4、第二驱动电机5直接与两挡变速装置的高速挡主动齿轮1、第一输入轴低速挡主动齿轮3、第二输入轴低速挡主动齿轮7固定连接，实现动力的输入；

两挡变速装置动力输出轴9与主减速器主动齿轮14之间没有传动轴，直接固定连接。

实施例3

发明实施例提供一种车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法，包括：

低挡时，双驱动电动机由第一驱动电机4、第二驱动电机5分别通过第一输入轴低速挡主动齿轮3和第二输入轴低速挡主动齿轮7向两挡变速装置输入动力，并通过低速挡从动齿轮8实现两个驱动电机的转矩耦合；

高挡时，第一驱动电机4通过高速挡主动齿轮1将动力传输至高速挡从动齿轮11，第二驱动电机5通过第一输入轴低速挡主动齿轮3、第二输入低速挡主动齿轮7、低速挡从动齿轮8、两挡变速装置动力输出轴9和第一输入轴2，将动力传至高速挡主动齿轮1，进而将动力输入高速挡从动齿轮11。

实施例4

在低挡时包括以下驱动模式：根据车辆的具体需求驱动第一驱动电机4和第二驱动电机5同时工作模式；驱动第一驱动电机4单独驱动模式。

在高挡时包括以下驱动模式：根据车辆的具体需求驱动第一驱动电机4和第二驱动电机5同时工作模式；驱动第一驱动电机4单独驱动模式；第二驱动电机5单独驱动模式。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

二、应用实施例：

如图1所示，本发明实施例提供的车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，用于商用卡车的驱动，包括车辆的驱动桥和双电机驱动两挡变速集成装置；

车辆的驱动桥包括：主减速器从动齿轮12、差速器13、主减速器主动齿轮14、车轮15、半轴16；

双电机驱动两挡变速集成装置包括：

两个功率不同的第一驱动电机4、第二驱动电机5；

两挡变速装置，包括：

高速挡主动齿轮1、第一动力输入轴2、第一输入轴低速挡主动齿轮3；

第二动力输入轴6、第二输入轴低速挡主动齿轮7、低速挡从动齿轮8、两挡变速装置动力输出轴9、两挡变速装置同步器10、高速挡从动齿轮11。

其中，两挡变速装置有三个工作状态，空挡、低速挡和高速挡，空挡时两挡变速装置无动力输出；低速挡时，两个驱动电机的动力耦合至低速挡从动齿轮8后经两挡变速装置动力输出轴9输出；

高速挡时，第一驱动电机4、第二驱动电机5的动力耦合至第一动力输入轴2后经高速挡主动齿轮1、高速挡从动齿轮11传递至两挡变速装置动力输出轴9输出；

当两挡变速装置工作于低速挡或高速挡时，第一驱动电机4、第二驱动电机5两个驱动电机可以联合驱动输出动力，也可单独驱动输出动力。

三、实施例相关效果的证据：

车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥可根据车辆的车速和动力需求，灵活的调整变速器的挡位和参与驱动的电机数量，在保证车辆动力性的前提下，能够改善车辆的经济性。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，其特征在于，所述车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥设置有：

驱动桥，用于直接接收来自双电机驱动两挡变速装置的动力，进行多种动力模式运行；

双电机驱动两挡变速装置，与所述驱动桥相连接，用于根据不同的挡位模式，在驱动过程中控制参与驱动的电机数量，自由组合为多种适于车辆行驶工况的工作模式。

2.根据权利要求1所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，其特征在于，所述驱动桥设置有主减速器主动齿轮(14)，所述主减速器主动齿轮(14)与主减速器从动齿轮(12)啮合，所述主减速器从动齿轮(12)安装在差速器(13)上；所述差速器(13)通过齿轮组合连接半轴(16)，所述半轴(16)上安装有车轮(15)。

3.根据权利要求1所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，其特征在于，所述双电机驱动两挡变速装置设置有双驱动电动机，所述双驱动电动机由第一驱动电机(4)和第二驱动电机(5)组成，根据车辆转矩和功率的需求，第一驱动电机(4)和第二驱动电机(5)同时输出动力或单独输出动力。

4.根据权利要求3所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥，其特征在于，所述双电机驱动两挡变速装置还包括两挡变速装置；

所述两挡变速装置由动力输入轴、两挡变速装置动力输出轴(9)、两挡变速装置同步器(10)、高低挡位齿轮组成；

所述两挡变速装置动力输出轴(9)包括第一动力输入轴(2)和第二动力输入轴(6)；所述高低挡位齿轮包括：高速挡主动齿轮(1)、第一输入轴低速挡主动齿轮(3)、第二输入轴低速挡主动齿轮(7)、低速挡从动齿轮(8)、高速挡从动齿轮(11)；所述高速挡主动齿轮(1)通过第一动力输入轴(2)连接第一驱动电机(4)；所述高速挡主动齿轮(1)通过两挡变速装置动力输出轴(9)与主减速器主动齿轮(14)连接；高速挡主动齿轮(1)还与高速挡从动齿轮(11)啮合；所述第一输入轴低速挡主动齿轮(3)通过两挡变速装置动力输出轴(9)与主减速器主动齿轮(14)连接；所述低速挡主动齿轮(7)通过第二动力输入轴(6)连接第二驱动电机(5)；第二输入轴低速挡主动齿轮(7)与低速挡从动齿轮(8)啮合；低速挡从动齿轮(8)通过两挡变速装置动力输出轴(9)与主减速器主动齿轮(14)连接；两挡变速装置动力输出轴(9)上套装有两挡变速装置同步器(10)；两挡变速装置同步器(10)用于实现高低挡位的切换。

5.一种实现如权利要求1-4任意一项所述车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法，其特征在于，所述车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法包括：

低挡时，双驱动电动机由第一驱动电机(4)、第二驱动电机(5)分别通过第一输入轴低速挡主动齿轮(3)和第二输入轴低速挡主动齿轮(7)向两挡变速装置输入动力，并通过低速挡从动齿轮(8)实现两个驱动电机的转矩耦合；

高挡时，第一驱动电机(4)通过高速挡主动齿轮(1)将动力传输至高速挡从动齿轮(11)；第二驱动电机(5)通过第一输入轴低速挡主动齿轮(3)、第二输入轴低速挡主动齿轮(7)、低速挡从动齿轮(8)、两挡变速装置动力输出轴(9)和第一输入轴(2)，通过高速挡主动齿轮(1)，将动力输入高速挡从动齿轮(11)。

6.如权利要求5所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法，其特征在于，在低挡时包括以下驱动模式：

根据车辆的具体需求驱动第一驱动电机(4)和第二驱动电机(5)同时工作模式；

驱动第一驱动电机(4)单独驱动模式。

7.如权利要求5所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法，其特征在于，在高挡时包括以下驱动模式：

根据车辆的具体需求驱动第一驱动电机(4)和第二驱动电机(5)同时工作模式；

驱动第一驱动电机(4)单独驱动模式；

第二驱动电机(5)单独驱动模式。

8.一种搭载权利要求1-4任意一项所述车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥的商用卡车，其特征在于，所述商用卡车实施权利要求6-7任意一项所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法。

9.一种搭载权利要求1-4任意一项所述车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥的地形勘探电动汽车，其特征在于，所述地形勘探电动汽车实施权利要求6-7任意一项所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法。

10.一种搭载权利要求1-4任意一项所述车用双电机驱动两挡变速集成驱动桥的恶劣环境施工机器人，其特征在于，所述恶劣环境施工机器人实施权利要求6-7任意一项所述的车用双电机驱动两挡变速集成驱动方法。

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