一種雙電機-單行星排動力裝置及電動汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙電機?單行星排動力裝置及電動汽車，動力裝置包括具有兩個輸入端、一個輸出端的單行星排動力系，兩輸入端為第一輸入端和第二輸入端，第一輸入端與第一電機的輸出軸傳動連接，第二輸入端與第二電機的輸出軸傳動連接，其特征在于：第一電機和第二電機中的至少一個電機的輸出軸上設有用于對其進行鎖止以避免其在另外一個電機輸出動力以驅(qū)動所述輸出端工作時跟隨轉(zhuǎn)動的鎖止裝置；還提供了使用上述雙電機?單行星排動力裝置的電動汽車。本發(fā)明能夠在第一電機或者第二電機單獨工作時，另外的一個電機由鎖止裝置鎖止，從而能夠有效的避免因隨動或者堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的能量消耗，提高能量利用率。
【專利說明】
一種雙電機-單行星排動力裝置及電動汽車
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及新能源及節(jié)能技術(shù)領域，尤其涉及一種適用于純電動汽車的雙電機-單行星排動力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前純電動車的電耗標準越來越高，為了能夠逐步降低電耗，不同廠家采用不同 的驅(qū)動方式。
[0003] 目前的純電動汽車驅(qū)動方式有兩種形式:一種是電機直接驅(qū)動，一種是電機經(jīng)過 變速機構(gòu)驅(qū)動。前一種又分兩種結(jié)構(gòu)：一種是單電機直接驅(qū)動，為了滿足整車動力性要求， 電機做得體積和重量比較大，無法滿足整車輕量化和布置要求，并且不同整備重量的車型， 需要開發(fā)不同款電機，成本沒有優(yōu)勢，無法兼顧整車不同車速和負載情況下的經(jīng)濟性;一種 是雙電機通過中間加離合器實現(xiàn)直接驅(qū)動，雙電機同軸結(jié)構(gòu)的尺寸比較大，無法滿足整車 平臺化需求，并且單電機驅(qū)動的時候，其中一個電機隨動，隨動電機的磁阻轉(zhuǎn)矩無形中增加 空載損耗，增加整車電耗;后一種有兩種結(jié)構(gòu)：一種是單電機加上恒定速比的變速機構(gòu)，這 種結(jié)構(gòu)減小了電機的尺寸，成本具有一定優(yōu)勢，但是無法兼顧整車不同車速和負載情況下 的經(jīng)濟性，不同車型仍然需要開發(fā)不同的電機或變速箱;一種是單電機加多擋變速箱，這種 結(jié)構(gòu)有換擋機構(gòu)，要實現(xiàn)自動換擋，換擋機構(gòu)的控制比較復雜。
[0004] 申請?zhí)枮?01510088739.7的中國發(fā)明專利中公開了雙電機一單行星排動力傳動 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的第一電機與太陽輪連接，第二電機與行星架連接，通過齒圈輸出給整車動 力，但是當?shù)谝浑姍C或第二電機單獨工作的時候，需要其中一個電機堵轉(zhuǎn)，控制器無形中增 加控制損耗，當兩個電機同時驅(qū)動時，第二電機的動力不能完全輸出到整車上，被第一電機 抵消一部分，產(chǎn)生能量損耗，并且第二電機的能力不能得到充分利用。
[0005] 上述公開的技術(shù)方案能夠有效的減小裝置體積，提高空間利用率和電機效率，然 而在第一電機或第二電機單獨工作的時候，需要其中一個電機堵轉(zhuǎn)，控制器無形中增加控 制損耗，上述的傳動系統(tǒng)中由于行星架作為中間傳動件，一旦對中間傳動件進行鎖止時，根 本無法進行對外輸出，同時，當兩電機同時驅(qū)動時，由于行星架作為中間傳動件的原因，第 二電機的動力不能完全輸出到整車上，被第一電機抵消一部分，產(chǎn)生能量損耗，并且第二電 機的能力不能得到充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種雙電機-單行星排動力裝置及其驅(qū)動方法，用以解決現(xiàn) 有技術(shù)中雙電機單行星排裝置的電機隨動或堵轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生能量損耗的技術(shù)問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0008] 一種雙電機-單行星排動力裝置，包括第一電機、第二電機及單行星排動力系，該 單行星排動力系包括與所述第一電機的輸出軸傳動連接的太陽輪、與所述第二電機的輸出 軸傳動連接的齒圈及作為輸出端的行星架，所述的第一電機的輸出軸和所述第二電機的輸 出軸上分別設有用于對相應電機的輸出軸進行單獨鎖止的鎖止裝置。
[0009]進一步地，第一電機、單行星排動力系、第二電機沿前后方向依次布置，行星架上 同軸傳動連接有動力傳動軸，動力傳動軸沿前后方向朝向第一電機或第二電機的一側(cè)延 伸，與動力傳動軸延伸方向?qū)粋?cè)的第一電機或第二電機的輸出軸為空心軸，該空心軸 與所述動力傳動軸對應同心間隙套裝。
[0010]進一步地，雙電機-單行星排動力裝置包括雙電機控制器和動力電源，動力電源連 接雙電機控制器，雙電機控制器連接第一電機和第二電機。
[0011] 進一步地，兩鎖止裝置均為鎖止離合器。
[0012] 優(yōu)選地，第一電機的轉(zhuǎn)速范圍為0~3500rpm，扭矩范圍為0-1200Nm;所述第二電機 的轉(zhuǎn)速范圍為〇~7000rpm，扭矩范圍為0-800Nm。
[0013] 還提供了一種電動汽車，包括驅(qū)動橋和用于驅(qū)動所述驅(qū)動橋的雙電機-單行星排 動力裝置，該雙電機-單行星排動力裝置包括第一電機、第二電機及單行星排動力系，該單 行星排動力系包括與所述第一電機的輸出軸傳動連接的太陽輪、與所述第二電機的輸出軸 傳動連接的齒圈及作為輸出端的行星架，行星架通過動力傳動軸與所述驅(qū)動橋傳動連接， 所述的第一電機的輸出軸和所述第二電機的輸出軸上分別設有用于對相應電機的輸出軸 進行單獨鎖止的鎖止裝置。
[0014] 進一步地，所述的第一電機、單行星排動力系、第二電機沿前后方向依次布置，行 星架上同軸傳動連接有輸出軸，輸出軸與傳動軸相連接，傳動軸驅(qū)動連接電動汽車的驅(qū)動 橋，輸出軸穿套在所述空心軸中，第一電機上設有第一鎖止裝置，與第二電機相連的空心軸 上設有第二鎖止裝置。
[0015] 進一步地，雙電機-單行星排動力裝置包括雙電機控制器和動力電源，動力電源連 接雙電機控制器，雙電機控制器連接第一電機和第二電機。
[0016] 進一步地，兩鎖止裝置均為鎖止離合器。
[0017] 優(yōu)選的，第一電機的轉(zhuǎn)速范圍為0~3500rpm，扭矩范圍為0-1200Nm;所述第二電機 的轉(zhuǎn)速范圍為〇~7000rpm，扭矩范圍為0-800Nm。
[0018] 本發(fā)明提供的一種雙電機-單行星排動力裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)第一電機和第二電機單 獨驅(qū)動，在第一電機或者第二電機單獨工作時，另外的一個電機由鎖止裝置鎖止，從而能夠 有效的避免因隨動或者堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的能量消耗，提高能量利用率。
[0019] 同時，利用第一電機的低速大扭矩高效特性，實現(xiàn)整車低速經(jīng)濟性和動力性，利用 第二電機高速小扭矩高效特性，實現(xiàn)整車高速經(jīng)濟性和動力性；
[0020] 通過第一電機和第二電機同時驅(qū)動實現(xiàn)整車的大爬坡度，同時通過調(diào)節(jié)行星排的 K值，可滿足不同車型的需求，實現(xiàn)動力系統(tǒng)的平臺化和通用化。
【附圖說明】
[0021] 圖1是雙電機-單行星排動力裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0023] 如圖1所示，是本發(fā)明一種適用于純電動汽車的雙電機-單行星排動力裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖，從圖1中可以看出包括第一電機1、第二電機2、第一鎖止離合器3、第二鎖止離合器 4、太陽輪5、行星輪6、齒圈7、行星架8、動力傳動軸9、中間傳動軸10、驅(qū)動橋11、車輪12、雙電 機控制器13以及動力電源14。第一電機1的實心軸上設有可進行鎖止和釋放的第一鎖止離 合器3,第一電機1的實心軸與齒圈7同軸傳動連接，第二電機2的空心軸上設有可進行鎖止 和釋放的第二鎖止離合器4,第二電機2的空心軸與太陽輪5同軸傳動連接，而行星架作為輸 出端與動力輸出軸9對應傳動連接，太陽輪5、行星輪6以及齒圈7通過相應的嚙合齒進行嚙 合。
[0024] 雙電機-單行星排動力系設置在在第一電機1和第二電機2之間，與行星架8相連的 動力輸出軸9穿過第二電機2的空心軸，動力輸出軸9與中間傳動軸10同軸傳動連接，最終通 過驅(qū)動橋11將動力傳遞到車輪12上。雙電機控制器13控制第一電機1和第二電機2的電動和 發(fā)電。動力電源給雙電機控制器提供驅(qū)動能量:整車回饋能量的時候，雙電機控制器相動力 電源充電。
[0025] 作為其他實施方式，也可以采用兩個獨立的電機控制器分別對第一電機1和第二 電機2進行控制。
[0026] 其中，第一電機的轉(zhuǎn)速范圍為:0-3500rpm，扭矩范圍：0-1200Nm。第二電機的轉(zhuǎn)速 范圍為:0-7000rpm，扭矩范圍：0_800Nm。
[0027]上述實施例中，鎖止裝置采用鎖止離合器，在其他實施例中，鎖止裝置也可采用申 請?zhí)枮?01510088739.7的中國發(fā)明專利中所提供的制動器。
[0028]需要說明的是，本申請中鎖止裝置的作用在于，在雙電機-單行星排動力裝置中， 單獨某一個電機工作時，鎖止另外的一個電機，從而避免不工作電機隨從工作電機轉(zhuǎn)動而 產(chǎn)生能量損耗，以提高能量利用率。而不是，單單的僅是為了實現(xiàn)對雙電機-單行星排動力 裝置所驅(qū)動的裝置的制動。
[0029] 上述對本發(fā)明一種雙電機-單行星排動力裝置的結(jié)構(gòu)做出了詳細說明，下面對其 工作方式做出詳細描述。本發(fā)明的雙電機-單行星排動力裝置在運用到純電動汽車上時，根 據(jù)實際運行中的需要具有三種工作模式，分別適用于不同的運行速度:適用于整車低速運 動的第一電機單獨工作模式、適用于整車中速運動的雙電機同時工作的工作模式、適用于 整車高速運動的第二電機單獨工作模式。
[0030] 1.第一電機單獨工作模式：
[0031] 在此工作模式下，第一鎖止離合器3釋放，使得第一電機1能夠自由運動;而第二鎖 止離合器4則鎖止，使之不能夠運動，此時整車由第一電機1驅(qū)動，則動力輸出軸9即行星架8 的轉(zhuǎn)速為：
[0032]
[0033]輸出軸，即行星架的扭矩為：
[0034]
[0035]公式中，Tc為行星架上的轉(zhuǎn)矩，即傳動軸上的轉(zhuǎn)矩;Tr為齒圈上的轉(zhuǎn)矩，，即第一電 機實心軸上的轉(zhuǎn)矩。
[0036]此時，第二電機不工作，整車由第一電機驅(qū)動，驅(qū)動整車進行低速運動：當整車低 速(25公里以下)前進時，第一電機正向驅(qū)動;使得第一整車能夠低速前進;當需要回饋能量 時，則第一電機正向發(fā)電，通過雙電機控制器給動力電源充電；而當整車需要倒車時，則第 一電機反向驅(qū)動，使得整車能夠向后行駛。
[0037] 2.第二電機單獨工作模式：
[0038] 在此工作模式下，第一鎖止離合器鎖止，使第一電機不工作;而第二鎖止離合器釋 放，使得第二電機能夠自由運動，開始工作，整車由第二電機驅(qū)動，此時輸出軸，即行星架的 轉(zhuǎn)速為：
[0039] 輸出軸，即行星架的扭矩為：
[0040]公式中，T。為行星架上的轉(zhuǎn)矩，即傳動軸上的轉(zhuǎn)矩;TS為太陽輪上的轉(zhuǎn)矩，即第二電 機空心軸上的轉(zhuǎn)矩。
[0041]第二電機的工作模式用于驅(qū)動整車進行高速運動：當整車需要高速(50-70公里） 前進時，第二電機正向驅(qū)動，使得第一整車能夠低速前進；當整車需要高速回饋能量時，第 二電機正向發(fā)電，通過雙電機控制器給動力電源充電，尤其是在車輛進行爬坡運動時，第二 電機正向驅(qū)動。
[0042] 3.雙電機同時工作的工作模式：
[0043] 第一鎖lh離合器釋放，第二鎖止離合器釋放，輸出軸，即行星架的轉(zhuǎn)速為：
[0044]
[0045]輸出軸，即行星架的扭矩為:Tc = Tr+Ts
[0046]公式中，T。為行星架上的轉(zhuǎn)矩，即傳動軸上的轉(zhuǎn)矩;Tr為齒圈上的轉(zhuǎn)矩，即第一電機 軸上的轉(zhuǎn)矩;Ts為太陽輪上的轉(zhuǎn)矩，即第二電機空心軸上的轉(zhuǎn)矩。
[0047]在雙電機同時工作的工作模式下，整車需要中速(25-50公里)前進時，第一電機正 向驅(qū)動，第二電機正向驅(qū)動，從而驅(qū)動整車前進。當整車需要中速回饋能量時，第一電機正 向發(fā)電，第二電機正向發(fā)電，第一電機和第二電機通過雙電機控制器給動力電源充電。 [0048]以上給出了本發(fā)明具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。在本 發(fā)明給出的思路下，采用對本領域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術(shù)手 段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應技術(shù)手段基本相同、實現(xiàn)的發(fā) 明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案 仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種雙電機-單行星排動力裝置，包括第一電機、第二電機及單行星排動力系，該單 行星排動力系包括與所述第一電機的輸出軸傳動連接的太陽輪、與所述第二電機的輸出軸 傳動連接的齒圈及作為輸出端的行星架，其特征在于，所述的第一電機的輸出軸和所述第 二電機的輸出軸上分別設有用于對相應電機的輸出軸進行單獨鎖止的鎖止裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電機-單行星排動力裝置，其特征在于，所述的第一電機、單 行星排動力系、第二電機沿前后方向依次布置，行星架上同軸傳動連接有動力傳動軸，動力 傳動軸沿前后方向朝向第一電機或第二電機的一側(cè)延伸，與動力傳動軸延伸方向?qū)粋?cè) 的第一電機或第二電機的輸出軸為空心軸，該空心軸與所述動力傳動軸對應同心間隙套 裝。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙電機-單行星排動力裝置，其特征在于，雙電機-單行星 排動力裝置包括雙電機控制器和動力電源，動力電源連接雙電機控制器，雙電機控制器連 接第一電機和第二電機。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙電機-單行星排動力裝置，其特征在于，兩鎖止裝置均為 鎖止離合器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙電機-單行星排動力裝置，其特征在于，所述第一電機的 轉(zhuǎn)速范圍為〇~3500rpm，扭矩范圍為0-1200Nm ;所述第二電機的轉(zhuǎn)速范圍為0~7000rpm，扭 矩范圍為0-800Nm。6. -種電動汽車，包括驅(qū)動橋和用于驅(qū)動所述驅(qū)動橋的雙電機-單行星排動力裝置，該 雙電機-單行星排動力裝置包括第一電機、第二電機及單行星排動力系，該單行星排動力系 包括與所述第一電機的輸出軸傳動連接的太陽輪、與所述第二電機的輸出軸傳動連接的齒 圈及作為輸出端的行星架，行星架通過動力傳動軸與所述驅(qū)動橋傳動連接，其特征在于，所 述的第一電機的輸出軸和所述第二電機的輸出軸上分別設有用于對相應電機的輸出軸進 行單獨鎖止的鎖止裝置。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動汽車，其特征在于，所述的第一電機、單行星排動力系、第 二電機沿前后方向依次布置，行星架上同軸傳動連接有輸出軸，輸出軸與傳動軸相連接，傳 動軸驅(qū)動連接電動汽車的驅(qū)動橋，輸出軸穿套在所述空心軸中，第一電機上設有第一鎖止 裝置，與第二電機相連的空心軸上設有第二鎖止裝置。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電動汽車，其特征在于，雙電機-單行星排動力裝置包括雙 電機控制器和動力電源，動力電源連接雙電機控制器，雙電機控制器連接第一電機和第二 電機。9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電動汽車，其特征在于，兩鎖止裝置均為鎖止離合器。10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電動汽車，其特征在于，所述第一電機的轉(zhuǎn)速范圍為0~ 3500rpm，扭矩范圍為0-1200Nm ;所述第二電機的轉(zhuǎn)速范圍為0~7000rpm，扭矩范圍為0-800Nm〇
【文檔編號】B60K1/02GK105857044SQ201610238910
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】劉朝輝, 尚明利, 宋瑞芳, 靳超, 丁計飛, 陳正亮, 鄧偉, 肖丹丹, 段喜偉, 王清德
【申請人】鄭州宇通客車股份有限公司