电动车用双电机总成装置的制作方法

本实用新型属于新能源车用驱动装置的技术领域，具体涉及一种电动车用双电机总成装置。

背景技术：

目前我国汽车年产销量已跃居世界第一，随之而来的石油资源供需矛盾和大气环境污染等问题变得愈发突出，日益严格的排放法规和不断出台的国家鼓励政策促使电动汽车市场规模呈现爆发式增长。

电动汽车，主要包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等。纯电动汽车通过驱动电机将电能转换成机械能驱动车辆行驶，动力电池提供电能，其零排放、高效率、电能来源广泛等优点成为各主要整车生产厂大力发展的方向。但是受限于现有动力电池技术水平，其价格高、体积大、续航里程短、充电时间长、低温性能差等缺点仍无法满足用户的日常使用需求。燃料电池汽车，采用氢氧等混合燃料电池提供电能，与纯电动汽车相比，燃料电池可补充燃料，零排放、效率高、运行平稳。但是目前燃料电池仍处于技术开发探索阶段，同时储氢装置的体积、安全性及氢来源等问题仍需根本解决。

混合动力汽车作为纯电动汽车、燃料电池汽车市场化前的过渡车型，其仅通过集成现有的发动机、电机和电池技术，即可满足排放法规和用户需求。混合动力汽车一般由至少两种不同类型的动力源驱动车辆行驶。由发动机和单个电机组成的混合动力系统对电机性能要求较高、尺寸较大，工作模式单一，需要匹配变速器系统以满足车辆动力性要求；由发动机和多个，特别是两个电机组成的混合动力系统，仅需通过电机与离合器或者行星齿轮的匹配，无需复杂的变速器系统，即可实现多种工作模式。由于双电机、离合器和行星齿轮机构的组合方式不同，现有专利也存在着一些问题，如专利文献1公开了一种混合动力汽车的双排行星齿轮机电动力耦合装置，该装置将双排行星齿轮机构设置在两个电机之间，行星齿轮机构之间的动力不可中断，这种结构直接导致在纯电动或者静止启动辅助电机等运行模式时，电机的动力不能完全用来驱动车辆，部分动力带动另一个行星齿轮机构做无效运行，降低了能量利用率。专利文献2公开了一种混合动力传动系统，该混合动力传动系统在混合动力驱动模式状态下，由于离合器结合，发动机动力需要变速器调速；同时，离合器处于行星齿轮机构内部(太阳轮和行星架之间)，导致行星齿轮机构装配精度要求较高；辅助电机于发动机直接连接，体积较大，上述问题导致该机构成本较高，体积较大。专利文献3和专利文献4分别公开了一种基于行星轮传动的混合动力汽车的驱动系统和一种增程式电动汽车多模耦合动力传动系统，而在专利文献3和4中，辅助电机与发动机等速布置，导致辅助电机尺寸较大，成本较高。专利文献5公开了一种混合动力驱动装置以及车辆，该装置采用较多的离合器或锁止机构与行星齿轮机构配合，结构复杂，装配要求较高。专利文献6公开了一种带发动机锁止机构的混合动力装置及其驱动方法，该专利文献中发动机动力无法直接传递到后排行星齿轮机构，需要控制器来实现前排行星齿轮机构、辅助电机及发动机的协调管理，才能将三个动力源的能量耦合驱动车辆，控制技术复杂，精度要求较高。

【专利文献】

1.CN101628541A

2.CN102259580A

3.CN102259582A

4.CN102320238A

5.CN102922981A

6.CN104742730A

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种能够实现电机大传动比设计，减小电机轴向尺寸，降低成本的电动车用双电机总成装置。

本实用新型的实施例提供一种电动车用双电机总成装置，包括：端盖、第一壳体、第二壳体、第一电机、第一行星齿轮机构、离合器、第二电机、第二行星齿轮机构、制动器和输出轴，所述第一壳体的一端与所述端盖连接，另一端与所述第二壳体连接，所述第一电机和所述第一行星齿轮机构布置在由所述端盖和所述第一壳体形成的空腔中，所述第二电机和所述第二行星齿轮机构布置在由所述第一壳体和所述第二壳体形成的空腔中，所述第一行星齿轮机构设置在所述第一电机的转子的内部，所述第二行星齿轮机构设置在所述第二电机的转子的内部，所述离合器设置在所述第一电机和所述第二电机之间，所述第一电机和所述第二电机可选择性地作为发电机或者电动机，其中，所述第一行星齿轮机构包括第一行星架、第一行星齿轮、第一太阳轮和第一齿圈，所述第一行星架与发动机直接连接，所述第一太阳轮与所述第一电机的转子轴同轴设置并由所述转子轴带动转动，所述第一齿圈固定在所述端盖上；所述第二行星齿轮机构包括第二行星架、第二行星齿轮、第二太阳轮和第二齿圈，所述第二行星架与所述输出轴连接，所述第二太阳轮与所述第二电机的转子轴同轴设置并由所述转子轴带动转动，所述第二齿圈通过键与所述制动器的制动盘连接；所述制动器固定在所述第一壳体的底盖上，所述离合器的输入轴通过花键与所述第一行星架连接，所述离合器的输出轴通过花键与所述第二齿圈连接。

可选地，所述第一太阳轮与所述第一电机的转子轴一体成型，所述第二太阳轮与所述第二电机的转子轴一体成型。

可选地，所述离合器为湿式离合器，所述制动器为电磁制动器，所述电磁制动器的磁轭组件通过螺栓固定在所述第一壳体的底盖上。

可选地，还包括密封盘，所述密封盘通过螺栓固定在所述第一壳体的内部，所述湿式离合器设置在由所述密封盘与所述第一壳体形成的空腔中。

可选地，所述第一壳体的一端通过螺栓与所述端盖连接，所述第一壳体的另一端通过螺栓与所述第二壳体连接。

可选地，所述第一齿圈通过螺栓固定在所述端盖上，所述第二行星架通过螺栓与所述输出轴连接或者焊接在所述输出轴上。

可选地，所述第一电机和所述第二电机为永磁同步电机。

与现有技术相比，本实用新型的电动车用双电机总成装置将双电机、双行星齿轮机构、离合器和制动器集成优化，依靠行星齿轮机构将发动机曲轴转速提高，从而能够减小轴向尺寸，降低成本；采用最基础的行星齿轮机构，结构简单，加工精度较低；动力通过行星齿轮机构耦合，实现大传动比、无级变速，平稳输出；通过控制离合器和制动器的结合与断开，实现双电机系统的多种工作模式，控制系统简单，可实现性较强。

附图说明

图1为本实用新型的电动车用双电机总成装置的结构示意图。

图2为本实用新型的第一行星齿轮机构的部分放大示意图。

图3为本实用新型的第二行星齿轮机构的部分放大示意图。

(附图标记说明)

1-端盖、2-第一壳体、3-第二壳体、4-第二电机、5-制动器、501-磁轭组件、502-制动盘、6-第二行星齿轮机构、601-第二齿圈、602-第二行星架、603-第二行星齿轮、604-第二太阳轮、7-输出轴、8-密封盘、9-第一电机、10-离合器、11-第一行星齿轮机构、1101-第一齿圈、1102-第一行星架、1103-第一行星齿轮、1104-第一太阳轮、12-端盖螺栓、13-壳体螺栓、14-行星架螺栓、15-制动器螺栓、16-密封盘螺栓、17-齿圈螺栓

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

【本实用新型的技术思想】

本实用新型提出一种采用两套行星齿轮机构、一个离合器、一个制动器和两个电机组成的电动车用双电机总成装置，该总成装置中，在汽车的行驶过程中，一个电机作为辅助电机用，主要用于发电，另一个电机作为驱动电机，主要用于提供驱动力以驱动车辆行驶，车辆发动机与第一套行星齿轮机构的行星架连接，辅助电机与该套行星齿轮机构的太阳轮连接；驱动电机与第二套行星齿轮机构的太阳轮连接，该套行星齿轮机构的行星架与双电机总成装置的输出轴的集成为一体。离合器置于两个电机之间，制动器与第二套行星齿轮机构的齿圈集成，通过控制离合器和制动器的结合与断开，实现发动机、辅助电机和驱动电机的动力的耦合或者解耦，从而可实现纯电动、串联模式及混合动力驱动等多种工作模式，同时实现电机大传动比设计，减小电机轴向尺寸，降低成本。

以下，参考图1至图3对本实用新型的电动车用双电机总成装置进行详细介绍。

如图1所示，本实用新型的实施例提供的电动车用双电机总成装置，主要包括端盖1、第一壳体2、第二壳体3、第二电机4、制动器5、第二行星齿轮机构6、输出轴7、密封盘8、第一电机9、离合器10、第一行星齿轮机构11。制动器5可为控制简单、布置方便和不需要注意液压油密封的电磁制动器5，离合器10可使用同体积下能够传递较大扭矩的湿式离合器10，所述第一壳体2的一端可与所述端盖1通过螺栓连接，另一端可与所述第二壳体3通过螺栓连接，所述第一电机9和所述第一行星齿轮机构11布置在由所述端盖1和所述第一壳体2形成的空腔中，可使用密封件来密封该空腔从而形成封闭腔，所述第二电机4和所述第二行星齿轮机构6布置在由所述第一壳体2和所述第二壳体3形成的封闭空腔中。湿式离合器10位于密封盘8和第一壳体2构成的空腔内，可使用密封件来密封该空腔从而形成封闭腔，密封盘8可通过密封盘螺栓16固定在第一壳体2的内部，湿式离合器10可布置在由密封盘8和第一壳体2构成的封闭腔内。所述第一行星齿轮机构11设置在所述第一电机9的转子的内部，所述第二行星齿轮机构6设置在所述第二电机4的转子的内部，所述湿式离合器10设置在所述第一电机9和所述第二电机4之间，用于将发动机和第一电机9的动力输出到第二行星齿轮机构6中。本实用新型中，第一电机9和第二电机40可采用功率密度大和控制策略简单的永磁同步电机，但是并不局限于此，也可以采用其他类型的电机。

本实用新型的第一行星齿轮机构11和第二行星齿轮机构6可采用现有的简单的行星齿轮机构，第一行星齿轮机构11可包括第一齿圈1101、第一行星架1102、多个第一行星齿轮1103和第一太阳轮1104，多个第一行星齿轮1103支撑在第一行星架1102的支撑轴上并与第一齿圈1101和第一太阳轮1104相啮合。第二行星齿轮机构6可包括第一齿圈601、第二行星架602、多个第二行星齿轮603和第二太阳轮604，多个第二行星齿轮603支撑在第二行星架602的支撑轴上并与第二齿圈601和第二太阳轮604相啮合。如图2所示，第一行星架1102与发动机直连，具体地，第一行星架1102的外花键可与发动机飞轮的内花键啮合，用于将发动机的动力传递到双电机驱动装置中；第一太阳轮1104与所述第一电机9的转子轴同轴设置并由所述转子轴带动转动，所述第一齿圈17固定在所述端盖1上，例如可通过齿圈螺栓17固定在端盖1上。如图3所示，所述第二行星架602所述输出轴7连接，例如可通过行星架螺栓14与输出轴7相连或者直接焊接在输出轴7上以与输出轴7成为一体结构，所述第二太阳轮604与所述第二电机4的转子轴同轴设置并由所述转子轴带动转动，所述第二齿圈601可通过键与所述制动器的制动盘502连接，本实用新型对键的类型没有特别限制，只要是能够确保制动盘在第二齿圈构成轴的圆周方向固定的任何键都可以使用。在一非限制性的示例中，为使得结构布置紧凑和减少零部件，第一太阳轮1104可与第一电机9的转子轴一体成型，即在第一电机9的转子轴上一体成型有作为第一太阳轮1104的齿轮，第二太阳轮604可与第二电机4的转子轴一体成型，即在第二电机4的转子轴上一体成型有作为第二太阳轮604的齿轮，但是本实用新型并不局限于此，例如，第一太阳轮1104和第二太阳轮604也可以通过键等结构固定连接到转子轴上。所述湿式离合器10的输入轴可通过花键与所述第一行星架1102连接，所述湿式离合器10的输出轴可通过花键与所述第二齿圈601连接，用于传递或者中断发动机和第一电机9向后输出的动力。电磁制动器5的磁轭组件501通过制动器螺栓15固定在第一壳体2的底盖上，用于使第二齿圈601锁止或转动。如此，本实用新型的第一电机、离合器和第二电机可实现同轴布置。

本实用新型中的第一电机9和第二电机4在电动车可选择性地用作电动机或发电机，在车辆的行驶过程中，第二电机4主要用作电动机以为车辆提供行驶动力，发动机和第一电机9可根据实际情况来选择性的工作，并通过控制离合器的断开和结合来实现发动机、第一电机与第二电机的动力的耦合与解耦，具体地，本实用新型的电动车用双电机总成装置可根据离合器和制动器的工作状态，可实现以下几种工作模式，包括纯电动启动/行驶模式、串联模式、混合动力模式和制动模式等。

1.纯电动启动/行驶模式：当电动车的蓄电池SOC高于某一阈值SOC_low且车速未超过设定值Vm时，湿式离合器10断开，电磁制动器5结合，此时，第二齿圈601锁止，发动机和第一电机9不工作，第二电机4做电动机用，第二电机4从蓄电池获取的动力通过与第二电机4的转子轴结合的第二行星齿轮机构6的第二行星架602传递给输出轴7，以驱动车辆行驶。阈值SOC_low和Vm可根据车型和控制策略来具体设置。

2.串联模式：当电动车的蓄电池SOC低于某一阈值SOC_low时且车速未超过设定值Vm时，湿式离合器10、电磁制动器5、第二电机4状态跟上述纯电动启动/行驶模式一样，即湿式离合器10断开，电磁制动器5结合，第二电机4用作电动机，此种情况下，第一电机9做发电机用，用于给蓄电池充电。这样，发动机的动力通过与第一电机9的转子轴结合的第一行星齿轮机构11传递给第一电机9，以使得机械能转换成电能，给蓄电池充电。同时，第二电机4将蓄电池的电能转换成机械能由第二行星齿轮机构6的第二行星架602传递给输出轴7，以驱动车辆行驶。

3.混合动力模式：当车辆需要大扭矩或中高速行驶时，湿式离合器10结合，电磁制动器5断开，此时，第一电机9和第二电机4均用作电动机，发动机输出的扭矩通过第一行星架1102调节后直接传递给第二行星齿轮机构6，第一电机9从蓄电池获取的动力经由第一行星齿轮机构调节后传递给第二行星齿轮机构，这样，发动机的动力、第一电机的动力和第二电机的动力通过第二行星齿轮机构6进行耦合后由输出轴进行输出，从而实现发动机、第一电机9和第二电机4的动力叠加输出。

4.制动模式：根据车辆对制动能力的不同要求，通过控制湿式离合器10和电磁制动器5的动作状态，实现多种制动模式，实现制动能量回收。例如，当电磁制动器5结合，湿式离合器10断开时，只有第二电机4用作发电机，实现制动能量回收，从而实现第二电机4单机制动发电；当电磁制动器5断开，湿式离合器10结合时，第一电机9和第二电机4都用作发电机，这种情况下，可通过发动机进行制动，或者通过第一电机和第二电机联合制动发电，实现制动能量回收。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。