CN212124825U - 一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，包括：第一电机，其具有动力输出轴；第一行星排，其包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架及第一齿圈；其中，所述动力输出轴与所述第一太阳轮固定连接，所述第一行星架与轮辋固定连接；第一制动器，其选择性的与所述第一齿圈结合或分离；第二驱动电机，其包括定子和转子；第二行星排，其包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架及第二齿圈；其中，所述转子选择性的连接所述第一齿圈或所述第二太阳轮；第二制动器，其与所述第二齿圈结合；车轮制动器，其用于向车轮提供制动力；车轮制动驱动机构，其动力输入端与所述第二行星架固定连接，动力输出端与所述车轮制动器连接。

Description

一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置

技术领域

本实用新型属于车辆驱动与制动集成技术领域，特别涉及一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置。

背景技术

目前纯电动汽车的驱动系统主要采用中央式驱动方案，利用驱动电机代替内燃机，驱动电机输出的动力经过传动系传递至车轮，能量在传递过程中会被消耗掉一部分，效率利用率低，不利于整车能源的有效利用。纯电动汽车的分布式驱动方案采用轮毂电机直接驱动车轮，能够有效提高电动汽车的能源利用率。

电子机械制动作为一类新兴的车辆制动设备，它能够发挥一般液压制动系统所不具备的功能。尤其是当前，新的技术不断进步，汽车电子设备愈发完善，车辆工业生产中，电子机械制动系统能够满足车辆制动技术的发展需求。

实用新型内容

本实用新型针对分布式驱动车辆，将电子机械制动与轮毂电机再生制动相结合，提供一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，该集成装置采用双电机驱动轮毂，降低各驱动电机的转矩负荷，从而使整车在较宽的转矩范围内保持高效驱动，同时能够进行电机制动与液压复合制动以提高制动效率，并使车辆的能源利用率得以提高。

本实用新型提供的技术方案为：

一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，包括：

第一电机，其具有动力输出轴；

第一行星排，其包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架及第一齿圈；

其中，所述动力输出轴与所述第一太阳轮固定连接，所述第一行星架与轮辋固定连接；

第一制动器，其选择性的与所述第一齿圈结合或分离；

第二驱动电机，其包括定子和转子；

第二行星排，其包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架及第二齿圈；

其中，所述转子选择性的连接所述第一齿圈或所述第二太阳轮；

第二制动器，其与所述第二齿圈结合；

车轮制动器，其用于向车轮提供制动力；

车轮制动驱动机构，其动力输入端与所述第二行星架固定连接，动力输出端与所述车轮制动器连接。

优选的是，所述车轮制动器包括：

壳体，其内部具有容置空腔；

制动活塞，其可移动设置在所述容置空腔中；

活塞推杆，其一端与所述制动活塞的一端固定连接；另一端可轴向移动的穿过所述壳体的一端，并且与所述动力输出端固定连接；

摩擦片组件，设置在所述壳体内，并且与所述活塞的另一端接触；

其中，当所述制动活塞轴朝向所述摩擦片组件移动时，使所述摩擦片组件受到挤压产生摩擦力，实现车轮制动。

优选的是，所述制动片组件包括：

多个滑动摩擦片和多个旋转摩擦片；所述旋转摩擦片与所述滑动摩擦片相互间隔设置；

其中，所述滑动摩擦片与所述活塞相接触。

优选的是，所述车轮制动器还包括：

车轮制动盘，其设置在所述壳体外侧，并且与所述轮辋固定连接；

车轮制动毂，其一端设置在所述壳体内；

其中，所述壳体的另一端开设有通孔，所述车轮制动鼓的另一端从所述通孔中伸出并且与所述车轮制动盘固定连接；

所述旋转摩擦片通过花键匹配套设在所述车轮制动鼓上，使所述旋转摩擦片与所述车轮制动盘同步转动，并且能够沿所述车轮制动毂的轴向移动。

优选的是，所述车轮制动驱动机构包括：

丝杠，其与所述第二行星架固定连接；

滚珠螺母，其匹配连接在所述丝杠上；

其中，所述滚珠螺母与所述活塞推杆固定连接。

优选的是，所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置还包括：

支撑轴，其固定连接在所述壳体上；

其中，所述丝杠具有中心通孔，并且通过所述中心通孔可旋转的支撑在所述支撑轴上。

优选的是，所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置还包括：

第一离合器，其设置在所述第一齿圈与所述转子之间，用于使所述第一齿圈与所述转子连接或分离。

优选的是，所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置还包括：

第二离合器，其设置在所述第二太阳轮和所述转子之间，用于使所述第二太阳轮与所述转子连接或分离。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，将驱动系统与制动系统相结合，该集成装置中的两个电机在车辆正常行驶时作为驱动电机，在车辆制动时作为制动电机，能够有效提高电机的利用率，以及以提高轮辋径向空间的利用率，并使该集成装置结构紧凑。采用双电机驱动轮毂，降低各驱动电机的转矩负荷，从而使整车在较宽的转矩范围内保持高效驱动，同时将电子机械制动与轮毂电机再生制动相结合，能够改善汽车的制动性能，有效地提高车辆的能源利用率，缩短车辆制动过程作用时间，提高整车的制动性能和行车安全。

附图说明

图1为本实用新型所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本实用新型提供了一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，附图标记说明如下：

1—第一电机(MG1)，2—连接轴，3—第一行星排太阳轮，4—第一行星排行星轮，5—第一行星排行星架，6—第一行星排齿圈，7—轮辋，8—第一制动器(制动器B1)，9—第一离合器(离合器C1)，10—第二电机外转子，11—第二电机内定子，12—第二离合器(离合器C2)，13—第二行星排太阳轮，14—第二制动器(制动器B2)，15—第二行星排齿圈，16—第二行星排行星轮，17—第二行星排行星架，18—螺母，19—滚珠，20—丝杠，21—滚珠丝杠副支撑轴，22—推杆，23—制动活塞，24—车轮制动盘，25—车轮制动毂，26—滑动摩擦片，27—旋转摩擦片，28—车轮制动器壳体。

本实用新型提供的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置系统由两个电机、两个行星排，两个离合器、两个制动器、一个滚珠丝杠副、一个车轮制动器等组成。

第一电机(MG1)1为主要驱动电机，为车轮驱动系统提供主要的驱动力；第一电机1集成有电动机与发电机功能。当车轮减速或者制动时，切断第一电机1的电源，第一电机1惯性转动，此时1第一电机1为发电机(发电模式)，将车轮制动产生的动能转化为电能存储到蓄电池中，同时车轮的动能迅速下降，相当于制动，实现再生制动功能。

第二电机(MG2)为外转子驱动电机，由电机内定子11、电机外转子10组成。第二电机为辅助驱动电机，为车轮驱动系统提供辅助驱动力。同时，第二电机作为制动电机，为车轮制动系统提供制动力。

第一行星排由太阳轮3、行星轮4、行星架5和齿圈6组成。第一电机1与连接轴2相连接，连接轴2与第一行星排太阳轮3相连接，第一电机1输出的动力可以经连接轴2传递至第一行星排太阳轮3。第一行星排齿圈6与第一制动器8、第一离合器9相连接。

第二行星排由太阳轮13、行星轮16、行星架17和齿圈15组成。第二行星排太阳轮13通过第二离合器12与第二电机外转子10相连接，第二行星排行星架17与滚珠丝杠副中的丝杠19相连接，第二行星排齿圈15与第二制动器14相连接。

第一制动器8为常闭制动器，与第一行星排齿圈6相连接；第二制动器14为常闭制动器，与第二行星排齿圈15相连接。

第一离合器9、第二离合器12均为常开离合器，同时与第二电机外转子10相连接。

滚珠丝杠副由丝杠20、滚珠19和螺母18组成。滚珠丝杠副中的丝杠20与行星架第二行星排17相连接，螺母18与推杆22相连接。

车轮制动器由制动活塞23、车轮制动盘24、车轮制动毂25、滑动摩擦片26、旋转摩擦片27、车轮制动器壳体28组成。滑动摩擦片26与旋转摩擦片27间隔布置。其中，滑动摩擦片26可轴向移动的安装在车轮制动器壳体28上；旋转摩擦片27通过花键匹配套设在制动鼓25上，使旋转摩擦片27与制动毂25同步转动，并且能够沿制动毂25的轴向移动；制动毂25与制动盘24固定连接。

当丝杠20转动带动螺母18轴向移动，螺母18轴向移动时带动推杆22移动，推杆22推动制动活塞23，使制动活塞23产生夹紧力，滑动摩擦片26与旋转摩擦片27相互压紧并产生摩擦力，使转动的旋转摩擦片27、车轮制动毂25、车轮制动盘24都停止转动，使车轮制动。当制动结束时，第二电机(MG2)反转，作用在滑动摩擦片26与旋转摩擦片27上的制动活塞23压力撤销后，摩擦力消失，制动解除。

当第一制动器8断开，第一离合器9闭合，第一电机1和第二电机输出的动力由第一行星排的太阳轮3和齿圈6输入，经耦合后由第一行星排的行星架5输出给轮辋7，此时第一电机1与第二电机共同驱动车轮行驶。

驱动与制动集成系统部件按照表1进行工作。

表1驱动与制动控制部件工作示意图

表中“○”表示分离，“●”表示接合。

几种驱动和制动模式的具体工作原理如下：

1、驱动控制

1)第一电机(MG1)单独驱动

当第一电机1单独驱动时，第一电机1工作，第二电机不工作，第一制动器8处于接合状态，第一行星排齿圈6固定不动。整车动力由第一电机1提供，通过连接轴2传递给第一行星排太阳轮3，再通过第一行星排行星轮4和第一行星排行星架5传递给车辋7，驱动车轮行驶。

2)第一电机(MG1)与第二电机(MG2)同时驱动

第一电机与第二电机同时驱动时，第一电机1工作，第二电机工作，第一制动器处于分离状态，第一离合器9处于接合状态。整车动力由第一电机1和第二电机提供，第一电机提1供的动力通过连接轴2传递给第一行星排太阳轮3；第二电机提供的动力通过第一离合器9传递给第一行星排齿圈6。此时，第一行星排中，太阳轮3和齿圈6为动力输入端，5行星架为动力输出端。

2、制动控制

1)纯电机再生制动(第一电机再生制动)

当汽车以小强度制动时，此时制动强度要求较低，为了拥有较高的制动能量回收率，一般选择纯电机再生制动模式；

当进入纯电机再生制动模式时，制动能量通过第一电机1转化为电能，第一电机作为发电机工作；此时第一制动器8处于接合状态，第一离合器9处于分离状态，第一行星排齿圈6固定不动。

当车辆减速或者制动时，即切断第一电机1的电源，第一电机1惯性转动，此时通过电路切换，往第一电机转子中提供的励磁电源的功率较小，产生磁场，并且磁场通过第一电机转子的物理旋转切割第一电机定子的绕组，于是第一电机定子产生感应电动势，也叫逆电动势，电机反转，功能与发电机相同。第一电机1为发电机，所产生的电流通过功率逆变器接入蓄电池，即为能量回馈，制动能量回收过程完成；同时车轮的动能迅速下降(被消耗转化为电能)，相当于制动。

2)电子机械制动(第二电机电子机械制动)

当进入电子机械制动模式，关闭电机再生制动系统。

制动系统处于纯机械制动模式，第一电机1不工作，第二电机工作，第二离合器12处于接合状态，第二制动器14处于接合状态。制动力由第二电机提供，通过第二离合器12传递至第二行星排太阳轮13。

在第二行星排中，制动力由太阳轮13输入，从行星架17输出到丝杠20。丝杠20转动时，通过滚珠19带动螺母18作横向移动。螺母18推动推杆22带动制动活塞23横向移动，使制动活塞23产生夹紧力，滑动摩擦片26与旋转摩擦片27相互压紧并产生摩擦力，使转动的旋转摩擦片27、车轮制动毂25、车轮制动盘24都停止转动，产生制动力。

3)复合制动(MG1电机再生制动与MG2电子机械制动)

当汽车以较大强度制动时，此时对于制动强度要求较高，应该以制动稳定性优先，一般选择复合制动模式。

当进入复合制动模式，第一电机1作为发电机工作，第二电机正常工作。

切断第一电机1电源，第一电机1惯性转动，在电机再生制动时，制动能量通过第一电机1转化为电能。第一制动器8处于接合状态，第一离合器9处于分离状态，第一行星排齿圈6固定不动；电机再生制动力由第一电机1提供。

同时，第二电机工作，第二离合器12处于接合状态，第二制动器14处于接合状态。机械制动力由第二电机提供，通过第二离合器12传递至第二行星排太阳轮13，经过第二行星排，由行星架17输出至丝杠20，通过滚珠丝杠副中螺母18推动推杆22带动制动活塞23横向移动，使制动活塞23产生夹紧力，使摩擦片组件相互压紧并产生摩擦力，使转动的旋转摩擦片27、车轮制动毂25、车轮制动盘24都停止转动，产生制动力。

4)驻车制动

驻车制动与电子机械制动共用一套系统。

当车辆进行驻车制动时，第一电机1不工作，第二电机工作，第二离合器12处于接合状态，第二制动器14处于接合状态。制动力由第二电机提供，通过第二离合器12传递至第二行星排太阳轮13。

在第二行星排中，制动力由13太阳轮输入，从行星架17输出至丝杠20。丝杠20转动时，通过滚珠19带动螺母18作横向移动。螺母18推动推杆22带动制动活塞23横向移动，使制动活塞23产生夹紧力，实现驻车制动。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，包括：

第一电机，其具有动力输出轴；

第一行星排，其包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架及第一齿圈；

其中，所述动力输出轴与所述第一太阳轮固定连接，所述第一行星架与轮辋固定连接；

第一制动器，其选择性的与所述第一齿圈结合或分离；

第二驱动电机，其包括定子和转子；

第二行星排，其包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架及第二齿圈；

其中，所述转子选择性的连接所述第一齿圈或所述第二太阳轮；

第二制动器，其与所述第二齿圈结合；

车轮制动器，其用于向车轮提供制动力；

车轮制动驱动机构，其动力输入端与所述第二行星架固定连接，动力输出端与所述车轮制动器连接。

2.根据权利要求1所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，所述车轮制动器包括：

壳体，其内部具有容置空腔；

制动活塞，其可移动设置在所述容置空腔中；

活塞推杆，其一端与所述制动活塞的一端固定连接；另一端可轴向移动的穿过所述壳体的一端，并且与所述动力输出端固定连接；

摩擦片组件，设置在所述壳体内，并且与所述活塞的另一端接触；

其中，当所述制动活塞轴朝向所述摩擦片组件移动时，使所述摩擦片组件受到挤压产生摩擦力，实现车轮制动。

3.根据权利要求2所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，所述摩擦片组件包括：

多个滑动摩擦片和多个旋转摩擦片；所述旋转摩擦片与所述滑动摩擦片相互间隔设置；

其中，所述滑动摩擦片与所述活塞相接触。

4.根据权利要求3所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，所述车轮制动器还包括：

车轮制动盘，其设置在所述壳体外侧，并且与所述轮辋固定连接；

车轮制动毂，其一端设置在所述壳体内；

其中，所述壳体的另一端开设有通孔，所述车轮制动鼓的另一端从所述通孔中伸出并且与所述车轮制动盘固定连接；

所述旋转摩擦片通过花键匹配套设在所述车轮制动鼓上，使所述旋转摩擦片与所述车轮制动盘同步转动，并且能够沿所述车轮制动毂的轴向移动。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，所述车轮制动驱动机构包括：

丝杠，其与所述第二行星架固定连接；

滚珠螺母，其匹配连接在所述丝杠上；

其中，所述滚珠螺母与所述活塞推杆固定连接。

6.根据权利要求5所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，还包括：

支撑轴，其固定连接在所述壳体上；

其中，所述丝杠具有中心通孔，并且通过所述中心通孔可旋转的支撑在所述支撑轴上。

7.根据权利要求6所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，还包括：

第一离合器，其设置在所述第一齿圈与所述转子之间，用于使所述第一齿圈与所述转子连接或分离。

8.根据权利要求7所述的具有双电机的轮毂驱动与制动集成装置，其特征在于，还包括：

第二离合器，其设置在所述第二太阳轮和所述转子之间，用于使所述第二太阳轮与所述转子连接或分离。

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