CN203221880U - 一种双电机多模式耦合驱动总成 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双电机多模式耦合驱动总成。本实用新型采用由一号行星齿轮机构8和二号行星齿轮机构4组成的双行星排系统作为一号电机15和二号电机12的动力耦合装置。一号电机15和二号电机12布置在同一侧且轴向平行布置。锁止器5用于锁止和解锁行星架-齿圈23，二号离合器10用于连接和断开二号减速器11与动力输入齿轮9之间的动力传递，一号离合器17用于连接和断开一号减速器16与太阳轮组轴19之间的动力传递。本实用新型可以实现包括两电机单独驱动模式、双电机转速耦合驱动模式、双电机转矩耦合驱动模式在内的多种工作模式，可以满足车辆不同的行驶要求。
Description
技术领域
本发明属于动力总成部件技术领域，具体涉及一种双电机动力耦合驱动总成。
背景技术
目前电动大客车的电驱动装置常采用单一大功率驱动电机与变速箱，通过控制变速箱工作于不同变速比，对驱动系统输出的转矩转速进行调节，以满足车辆爬坡和高速行驶的要求。随着对车辆驾驶的舒适性要求不断提高，变速箱采用自动变速器成为了必然趋势。然而自动变速箱在进行换挡过程中，由于需要切断动力源，造成车辆换挡时出现动力中断，因而会出现车辆失速以及产生冲击等问题。
申请号为201010100671.7的中国专利公开了一种适合电动大客车的双电机转速耦合驱动总成，由一组简单行星齿轮机构、两台驱动电机、一个锁止器组成。低速时一号电机与行星机构的太阳轮相连，锁止器锁止齿圈，动力由太阳轮输入，由行星架输出以实现减速变比、输出大转矩；高速时，锁止器解锁齿圈，一号电机动力输入至太阳轮，二号电机动力输入至与之相连的行星齿轮机构的齿圈，通过行星齿轮机构实现两个电机输入动力的转速耦合；该方案结构简单且减小了单台电机的转矩容量和功率。但存在如下不足：低速时只有一台电机参与工作，另一台电机不能参与工作，在低速爬坡时对一号电机的转矩容量要求高；高速时简单行星齿轮机构的结构决定了二号电机的输出转矩大于一号电机的输出转矩，一号电机输出的转矩受制于二号电机的转矩容量。因此车辆在低速行驶时，二号电机利用率低，在高速行驶时，一号电机利用率较低。
申请号为201210024534.9的中国专利公开了一种双电机耦合变速装置，由一组行星齿轮机构、一组定轴齿轮机构、两台驱动电机、一个锁止器、两个离合器组成。通过对两个离合器与一个锁止器的联合控制可以实现双电机的转矩耦合输出和转速耦合输出，以及两种输出模式之前的切换。该方案实现了车辆行驶时的无动力中断换挡；在低速时通过双电机转矩耦合实现大转矩输出，高速时通过双电机转速耦合实现高转速输出；无论是在转矩耦合还是在转速耦合下，两台电机都参与工作，利用率较高。但存在机械结构复杂的不足；在转矩耦合工作模式与转速耦合工作模式之间切换时需要同时操控两个离合器和一个锁止器，其联动控制装置和操控复杂。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单、操作简便的双电机多模式耦合驱动总成，实现汽车低速行驶时双电机转矩耦合，输出大扭矩；汽车高速行驶时双电机转速耦合，输出高转速；也可实现任意单电机单独驱动；解决了现有变速装置的结构复杂、操控繁琐、换挡存在动力中断的问题。
本发明的目的是这样实现的：
一号电机（15）与二号电机（12）布置在同一侧，一号电机（15）动力经一号减速器（16）、 一号离合器（17）、太阳轮组轴（19），并分别经一号太阳轮（20）输入至一号行星齿轮机构（8）、经二号太阳轮（22）输入至二号行星齿轮机构（4），二号电机（12）动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）、一号齿圈外齿（18）输入至一号行星齿轮机构（8）。一号行星齿轮机构（8）与二号行星齿轮机构（4）共同实现输入动力的耦合，并由二号行星架（2）输出至驱动桥（1）。锁止器（5）、二号离合器（10）、一号离合器（17）用以实现双电机多模式耦合驱动总成的各种工作模式之间的切换。这种结构能有效的实现车辆多种工作模式的需求。
附图说明
附图是该双电机多模式耦合驱动总成组成结构图。
具体实施方式
现结合附图进一步说明。
本发明是由驱动桥（1）、二号行星齿轮机构（4）、锁止器（5）、一号行星齿轮机构（8）、二号离合器（10）、二号减速器（11）、二号电机（12）、电机控制器（13）、储能装置（14）、一号电机（15）、一号减速器（16）、一号离合器（17）组成，其中二号行星齿轮机构（4）由二号行星架（2）、行星架-齿圈（23）、二号太阳轮（22）、二号行星轮组（24）组成，一号行星齿轮机构（8）由一号齿圈（7）、一号太阳轮（20）、一号行星轮组（21）、行星架-齿圈（23）组成，一号太阳轮（20）、二号太阳轮（22）与太阳轮组轴（19）制造为一体。本发明其特征在于：一号电机（15）与二号电机（12）布置在同一侧，一号电机（15）动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19），并分别经一号太阳轮（20）输入至一号行星齿轮机构（8）、经二号太阳轮（22）输入至二号行星齿轮机构（4），二号电机（12）动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）、一号齿圈外齿（18）输入至一号行星齿轮机构（8）。一号行星齿轮机构（8）与二号行星齿轮机构（4）共同实现输入动力的耦合，并由二号行星架（2）输出至驱动桥（1）。
电机控制器（13）控制一号电机（15）和二号电机（12）的工作状态和动力输出，一号电机（15）的动力输出通断具体是由一号离合器（17）实现的，二号电机（12）的动力输出通断具体是由二号离合器（10）实现的。
通过控制锁止器（5）、二号离合器（10）、一号离合器（17），可以得到双电机的多种工作模式，其组合状态如表1所示，其中“1”表示离合器处于接合状态或锁止器处于锁止状态，“0”表示离合器处于分离状态或锁止器处于解锁状态，“M”表示电机采用电动控制，“G”表示电机采用发电控制，“C”表示电机关闭。
表1工作模式
一号电机驱动工作模式：储能装置（14）输出能量，锁止器（5）锁止，一号离合器（17）接合，二号离合器（10）分离，电机控制器按照驾驶员指令控制一号电机（15）工作于电动模式，一号电机（15）输出动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19）、二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1），电机控制器控制二号电机（12）处于停机状态。
二号电机驱动工作模式：储能装置（14）输出能量，锁止器（5）锁止，一号离合器（17）分离，二号离合器（10）接合，电机控制器控制一号电机（15）处于停机状态，电机控制器按照驾驶员指令控制二号电机（12）工作于电动模式，二号电机（12）输出动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）、一号齿圈外齿（18）、一号齿圈内齿（6）、一号行星轮组（21）、一号太阳轮（20）、二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1）。
双电机转矩耦合驱动工作模式：储能装置（14）输出能量，锁止器（5）锁止，一号离合器（17）接合，二号离合器（10）接合，电机控制器按照驾驶员指令控制一号电机（15）工作于电动模式，一号电机（15）动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19）、二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1），电机控制器按照驾驶员指令控制二号电机（12）工作于电动模式，二号电机（12）输出动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）、一号齿圈外齿（18）、一号齿圈内齿（6）、一号行星轮组（21）、一号太阳轮（20）、二号太阳轮（22）
双电机转速耦合驱动工作模式：储能装置（14）输出能量，锁止器（5）解锁，一号离合器（17）接合，二号离合器（10）接合，电机控制器按照驾驶员指令控制一号电机（15）和二号电机（12）工作于电动状态，一号电机（15）动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19）、二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1），另一路经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19）、一号太阳轮（20）、行星架-齿圈（23）、二号齿圈（3）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1）， 二号电机（12）动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）、一号齿圈外齿（18）、一号齿圈内齿（6）、行星架-齿圈（23）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1）。
一号电机再生制动工作模式：锁止器（5）锁止，一号离合器（17）接合，二号离合器（10）分离，电机控制器（13）控制一号电机（15）工作在发电模式，二号电机（12）停机，车辆惯性转矩经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、太阳轮组轴（19）、一号离合器（17）、一号减速器（16）拖动一号电机（15）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制一号电机（15）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
二号电机再生制动工作模式：锁止器（5）锁止，一号离合器（17）分离，二号离合器（10）接合，电机控制器（13）控制二号电机（12）工作在发电模式，一号电机（15）停机，车辆惯性转矩经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、一号太阳轮（20）、一号行星轮组（21）、一号齿圈内齿（6）、一号齿圈外齿（18）、动力输入齿轮（9）、二号离合器（10）、二号减速器（11）拖动二号电机（12）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制二号电机（12）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
双电机转矩耦合再生制动工作模式：锁止器（5）锁止，一号离合器（17）接合，二号离合器（10）接合，电机控制器（13）控制一号电机（15）和二号电机（12）工作在发电模式，车辆惯性转矩一路经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、一号离合器（17）、一号减速器（16）拖动一号电机（15）旋转，另一路经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、一号太阳轮（20），行星架-齿圈（23）、一号齿圈外齿7、动力输入齿轮（9）、二号离合器（10）、二号减速器（11）拖动二号电机（12）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制一号电机（15）和二号电机（12）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
双电机转速耦合再生制动工作模式：锁止器（5）解锁，一号离合器（17）接合，二号离合器（10）接合，电机控制器（13）控制一号电机（15）和二号电机（12）工作在发电状态，车辆惯性转矩第一路经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、太阳轮组轴（19）、一号离合器（17）、一号减速器（16）拖动一号电机（15）旋转，第二路经驱动桥（1）、二号行星架（2）、行星架-齿圈（23）、一号太阳轮（20）、太阳轮组轴（19）、一号离合器（17）、一号减速器（16）拖动一号电机（15）旋转第三路经驱动桥（1）、二号行星架（2）、行星架-齿圈（23）、一号齿圈（7）、动力输入齿轮（9）、二号离合器（10）、二号减速器（11）拖动二号电机（12）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制一号电机（15）和二号电机（12）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
一号减速器（16）可以是定传动比的减速器，也可以是变速器，其可以具有多个变速级，将从一号电机（15）输出的动力向一号离合器（17）输出，该变速器的多个变速级可以至少具备增速变速级或减速变速级，根据需要该减速器也可以取消。
二号减速器（11）可以是定传动比的减速器，也可以是变速器，其可以具有多个变速级，将从二号电机（12）输出的动力向二号离合器（10）输出，该变速器的多个变速级可以至少具备增速变速级或减速变速级，根据需要该减速器也可以取消。
双电机动力源不限定为电机，也可以是发动机或其他动力源的组合，两动力源的特性可以相同也可以不同。二号行星架（2）后连接的装置不限定为驱动桥。在二号行星架（2）后连接驱动桥可以用于传统车辆的驱动；在二号行星架（2）后连接驱动轮，用两套该驱动总成实现车辆的双侧独立传动，以满足双侧独立传动的大功率车辆的动力要求。
从以上工作原理可以看出，该双电机多模式耦合驱动总成可以实现两电机单独驱动、双电机转矩耦合驱动、双电机转速耦合驱动、两电机单独制动能量回收、双电机转矩耦合制动能量回收、双电机转速耦合制动能量回收的多种工作模式，能够满足车辆行驶的动力性需求，且两电机利用率高，双电机转矩耦合驱动与双电机转速耦合驱动切换控制方便。
Claims (5)
1.一种双电机多模式耦合驱动总成，由驱动桥（1）、二号行星齿轮机构（4）、锁止器（5）、一号行星齿轮机构（8）、动力输入齿轮（9）、二号离合器（10）、二号减速器（11）、二号电机（12）、电机控制器（13）、储能装置（14）、一号电机（15）、一号减速器（16）、一号离合器（17）组成，其中一号行星齿轮机构（8）由一号齿圈（7）、太阳轮组轴（19）上的一号太阳轮（20）、行星架-齿圈（23）、一号行星轮组（21）组成，二号行星齿轮机构（4）由二号行星架（2）、太阳轮组轴（19）上的二号太阳轮（22）、行星架-齿圈（23）、二号行星轮组（24）组成，其特征在于：一号电机（15）和二号电机（12）布置在同侧，且轴向平行布置，一号电机（15）输出动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19）分别输出至一号太阳轮（20）和二号太阳轮（22），二号电机（12）输出动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）输入到一号行星齿轮机构（8）的一号齿圈外齿（18），一号电机（15）和二号电机（12）的动力经过一号行星齿轮机构（8）和二号行星齿轮机构（4）耦合，并由二号行星架（2）输出至驱动桥。
2.根据权利要求1所描述的双电机多模式耦合驱动总成，其特征在于：一号电机工作模式分为一号电机驱动工作模式和一号电机发电工作模式，在一号电机工作模式下，锁止器（5）锁止行星架-齿圈（23），二号离合器（10）断开，一号离合器（17）接合；
其中在一号电机驱动工作模式下，储能装置（14）输出能量，电机控制器（13）根据驾驶员指令控制一号电机（15）工作在电动模式，二号电机（12）停止工作，一号电机（15）输出动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）输入至太阳轮组轴（19）、二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1）；
在再生制动一号电机发电工作模式下，电机控制器（13）控制一号电机（15）工作在发电模式，车辆惯性转矩经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、太阳轮组轴（19）、一号离合器（17）、一号减速器（16）拖动一号电机（15）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制一号电机（15）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
3.根据权利要求1所描述的双电机多模式耦合驱动总成，其特征在于：二号电机工作模式分为二号电机驱动工作模式和二号电机发电工作模式，在二号电机工作模式下，锁止器（5）锁止行星架-齿圈（23），二号离合器（10）接合，一号离合器（17）断开；
其中在二号电机驱动工作模式下，储能装置（14）输出能量，电机控制器（13）根据驾驶员指令控制二号电机（12）工作在电动模式，一号电机（15）停止工作，二号电机（12）输出动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）、一号齿圈外齿（18）、一号齿圈内齿（6）、一号行星轮组（21）、一号太阳轮（20）、二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1）；
在再生制动二号电机发电工作模式下，电机控制器（13）控制二号电机（12）工作在发电模式，车辆惯性转矩经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、一号太阳轮（20）、一号行星轮组（21）、一号齿圈内齿（6）、一号齿圈外齿（18）、动力输入齿轮（9）、二号离合器（10）、二号减速器（11）拖动 二号电机（12）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制二号电机（12）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
4.根据权利要求1所描述的双电机多模式耦合驱动总成，其特征在于：双电机转矩耦合工作模式分为转矩耦合驱动工作模式和转矩耦合发电工作模式，在转矩耦合工作模式下，锁止器（5）锁止行星架-齿圈（23），二号离合器（10）接合，一号离合器（17）接合；
双电机转矩耦合驱动工作模式，储能装置（14）输出能量，电机控制器（13）根据驾驶员指令控制一号电机（15）和二号电机（12）工作在电动模式下，一号电机（15）输出动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）输入至太阳轮组轴（19），二号电机（12）动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）输入至一号行星齿轮机构（8）的一号齿圈外齿（18），一号电机（15）与二号电机（12）的动力由一号行星齿轮机构（8）实现转矩耦合由一号太阳轮（20）输出至太阳轮组轴（19）输出，并经二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1）；
再生制动双电机转矩耦合发电工作模式，一号电机（15）和二号电机（12）工作在发电模式，车辆惯性转矩一路经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、一号离合器（17）、一号减速器（16）拖动一号电机（15）旋转，另一路经驱动桥（1）、二号行星架（2）、二号太阳轮（22）、一号太阳轮（20），行星架-齿圈（23）、一号齿圈外齿（7）、动力输入齿轮（9）、二号离合器（10）、二号减速器（11）拖动二号电机（12）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制一号电机（15）和二号电机（12）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
5.根据权利要求1所描述的双电机多模式耦合驱动总成，其特征在于：双电机转速耦合工作模式分为转速耦合驱动工作模式和转速耦合发电工作模式，在转速耦合工作模式下，锁止器（5）解锁行星架-齿圈（23），二号离合器（10）接合，一号离合器（17）接合；
双电机转速耦合驱动工作模式，储能装置（14）输出能量，锁止器（5）解锁，一号离合器（17）接合，二号离合器（10）接合，电机控制器按照驾驶员指令控制一号电机（15）和二号电机（12）工作在电动状态，一号电机（15）动力经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19）、二号太阳轮（22）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1），另一路经一号减速器（16）、一号离合器（17）、太阳轮组轴（19）、一号太阳轮（20）、行星架-齿圈（23）、二号齿圈（3）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1），二号电机（12）动力经二号减速器（11）、二号离合器（10）、动力输入齿轮（9）、一号齿圈外齿（18）、一号齿圈内齿（6）、行星架-齿圈（23）、二号行星架（2）输出至驱动桥（1）；
再生制动双电机转速耦合发电工作模式，电机控制器控制一号电机（15）和二号电机（12）工作在发电状态，车辆惯性转矩经驱动桥（1）、二号行星架（2）依次输入二号行星齿轮机构（4）和一号行星齿轮机构（8），并分流输出，一路由一号太阳轮（20）和二号太阳轮（22）输出，经太阳轮组轴（19）、一号离合器（17）、一号减速器（16）拖动一号电机（15）旋转，另一路由一号行星齿轮机构（8）的一号齿圈 外齿（18）输出，经动力输入齿轮（9）、二号离合器（10）、二号减速器（11）拖动二号电机（12）旋转，电机控制器（13）按照整车再生制动控制逻辑控制一号电机（15）和二号电机（12）的发电量，并输出直流电为储能装置（14）充电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131002 Termination date: 20170407 |