一种双电机-单行星排动力装置及电动汽车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双电机?单行星排动力装置及电动汽车，动力装置包括具有两个输入端、一个输出端的单行星排动力系，两输入端为第一输入端和第二输入端，第一输入端与第一电机的输出轴传动连接，第二输入端与第二电机的输出轴传动连接，其特征在于：第一电机和第二电机中的至少一个电机的输出轴上设有用于对其进行锁止以避免其在另外一个电机输出动力以驱动所述输出端工作时跟随转动的锁止装置；还提供了使用上述双电机?单行星排动力装置的电动汽车。本发明能够在第一电机或者第二电机单独工作时，另外的一个电机由锁止装置锁止，从而能够有效的避免因随动或者堵转而产生的能量消耗，提高能量利用率。
【专利说明】
一种双电机-单行星排动力装置及电动汽车
技术领域
[0001] 本发明涉及新能源及节能技术领域，尤其涉及一种适用于纯电动汽车的双电机-单行星排动力装置。
【背景技术】
[0002] 目前纯电动车的电耗标准越来越高，为了能够逐步降低电耗，不同厂家采用不同 的驱动方式。
[0003] 目前的纯电动汽车驱动方式有两种形式:一种是电机直接驱动，一种是电机经过 变速机构驱动。前一种又分两种结构：一种是单电机直接驱动，为了满足整车动力性要求， 电机做得体积和重量比较大，无法满足整车轻量化和布置要求，并且不同整备重量的车型， 需要开发不同款电机，成本没有优势，无法兼顾整车不同车速和负载情况下的经济性;一种 是双电机通过中间加离合器实现直接驱动，双电机同轴结构的尺寸比较大，无法满足整车 平台化需求，并且单电机驱动的时候，其中一个电机随动，随动电机的磁阻转矩无形中增加 空载损耗，增加整车电耗;后一种有两种结构：一种是单电机加上恒定速比的变速机构，这 种结构减小了电机的尺寸，成本具有一定优势，但是无法兼顾整车不同车速和负载情况下 的经济性，不同车型仍然需要开发不同的电机或变速箱;一种是单电机加多挡变速箱，这种 结构有换挡机构，要实现自动换挡，换挡机构的控制比较复杂。
[0004] 申请号为201510088739.7的中国发明专利中公开了双电机一单行星排动力传动 系统，该系统的第一电机与太阳轮连接，第二电机与行星架连接，通过齿圈输出给整车动 力，但是当第一电机或第二电机单独工作的时候，需要其中一个电机堵转，控制器无形中增 加控制损耗，当两个电机同时驱动时，第二电机的动力不能完全输出到整车上，被第一电机 抵消一部分，产生能量损耗，并且第二电机的能力不能得到充分利用。
[0005] 上述公开的技术方案能够有效的减小装置体积，提高空间利用率和电机效率，然 而在第一电机或第二电机单独工作的时候，需要其中一个电机堵转，控制器无形中增加控 制损耗，上述的传动系统中由于行星架作为中间传动件，一旦对中间传动件进行锁止时，根 本无法进行对外输出，同时，当两电机同时驱动时，由于行星架作为中间传动件的原因，第 二电机的动力不能完全输出到整车上，被第一电机抵消一部分，产生能量损耗，并且第二电 机的能力不能得到充分利用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种双电机-单行星排动力装置及其驱动方法，用以解决现 有技术中双电机单行星排装置的电机随动或堵转过程中产生能量损耗的技术问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0008] 一种双电机-单行星排动力装置，包括第一电机、第二电机及单行星排动力系，该 单行星排动力系包括与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮、与所述第二电机的输出 轴传动连接的齿圈及作为输出端的行星架，所述的第一电机的输出轴和所述第二电机的输 出轴上分别设有用于对相应电机的输出轴进行单独锁止的锁止装置。
[0009]进一步地，第一电机、单行星排动力系、第二电机沿前后方向依次布置，行星架上 同轴传动连接有动力传动轴，动力传动轴沿前后方向朝向第一电机或第二电机的一侧延 伸，与动力传动轴延伸方向对应一侧的第一电机或第二电机的输出轴为空心轴，该空心轴 与所述动力传动轴对应同心间隙套装。
[0010]进一步地，双电机-单行星排动力装置包括双电机控制器和动力电源，动力电源连 接双电机控制器，双电机控制器连接第一电机和第二电机。
[0011] 进一步地，两锁止装置均为锁止离合器。
[0012] 优选地，第一电机的转速范围为0~3500rpm，扭矩范围为0-1200Nm;所述第二电机 的转速范围为〇~7000rpm，扭矩范围为0-800Nm。
[0013] 还提供了一种电动汽车，包括驱动桥和用于驱动所述驱动桥的双电机-单行星排 动力装置，该双电机-单行星排动力装置包括第一电机、第二电机及单行星排动力系，该单 行星排动力系包括与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮、与所述第二电机的输出轴 传动连接的齿圈及作为输出端的行星架，行星架通过动力传动轴与所述驱动桥传动连接， 所述的第一电机的输出轴和所述第二电机的输出轴上分别设有用于对相应电机的输出轴 进行单独锁止的锁止装置。
[0014] 进一步地，所述的第一电机、单行星排动力系、第二电机沿前后方向依次布置，行 星架上同轴传动连接有输出轴，输出轴与传动轴相连接，传动轴驱动连接电动汽车的驱动 桥，输出轴穿套在所述空心轴中，第一电机上设有第一锁止装置，与第二电机相连的空心轴 上设有第二锁止装置。
[0015] 进一步地，双电机-单行星排动力装置包括双电机控制器和动力电源，动力电源连 接双电机控制器，双电机控制器连接第一电机和第二电机。
[0016] 进一步地，两锁止装置均为锁止离合器。
[0017] 优选的，第一电机的转速范围为0~3500rpm，扭矩范围为0-1200Nm;所述第二电机 的转速范围为〇~7000rpm，扭矩范围为0-800Nm。
[0018] 本发明提供的一种双电机-单行星排动力装置，能够实现第一电机和第二电机单 独驱动，在第一电机或者第二电机单独工作时，另外的一个电机由锁止装置锁止，从而能够 有效的避免因随动或者堵转而产生的能量消耗，提高能量利用率。
[0019] 同时，利用第一电机的低速大扭矩高效特性，实现整车低速经济性和动力性，利用 第二电机高速小扭矩高效特性，实现整车高速经济性和动力性；
[0020] 通过第一电机和第二电机同时驱动实现整车的大爬坡度，同时通过调节行星排的 K值，可满足不同车型的需求，实现动力系统的平台化和通用化。
【附图说明】
[0021] 图1是双电机-单行星排动力装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0023] 如图1所示，是本发明一种适用于纯电动汽车的双电机-单行星排动力装置的结构 示意图，从图1中可以看出包括第一电机1、第二电机2、第一锁止离合器3、第二锁止离合器 4、太阳轮5、行星轮6、齿圈7、行星架8、动力传动轴9、中间传动轴10、驱动桥11、车轮12、双电 机控制器13以及动力电源14。第一电机1的实心轴上设有可进行锁止和释放的第一锁止离 合器3,第一电机1的实心轴与齿圈7同轴传动连接，第二电机2的空心轴上设有可进行锁止 和释放的第二锁止离合器4,第二电机2的空心轴与太阳轮5同轴传动连接，而行星架作为输 出端与动力输出轴9对应传动连接，太阳轮5、行星轮6以及齿圈7通过相应的啮合齿进行啮 合。
[0024] 双电机-单行星排动力系设置在在第一电机1和第二电机2之间，与行星架8相连的 动力输出轴9穿过第二电机2的空心轴，动力输出轴9与中间传动轴10同轴传动连接，最终通 过驱动桥11将动力传递到车轮12上。双电机控制器13控制第一电机1和第二电机2的电动和 发电。动力电源给双电机控制器提供驱动能量:整车回馈能量的时候，双电机控制器相动力 电源充电。
[0025] 作为其他实施方式，也可以采用两个独立的电机控制器分别对第一电机1和第二 电机2进行控制。
[0026] 其中，第一电机的转速范围为:0-3500rpm，扭矩范围：0-1200Nm。第二电机的转速 范围为:0-7000rpm，扭矩范围：0_800Nm。
[0027]上述实施例中，锁止装置采用锁止离合器，在其他实施例中，锁止装置也可采用申 请号为201510088739.7的中国发明专利中所提供的制动器。
[0028]需要说明的是，本申请中锁止装置的作用在于，在双电机-单行星排动力装置中， 单独某一个电机工作时，锁止另外的一个电机，从而避免不工作电机随从工作电机转动而 产生能量损耗，以提高能量利用率。而不是，单单的仅是为了实现对双电机-单行星排动力 装置所驱动的装置的制动。
[0029] 上述对本发明一种双电机-单行星排动力装置的结构做出了详细说明，下面对其 工作方式做出详细描述。本发明的双电机-单行星排动力装置在运用到纯电动汽车上时，根 据实际运行中的需要具有三种工作模式，分别适用于不同的运行速度:适用于整车低速运 动的第一电机单独工作模式、适用于整车中速运动的双电机同时工作的工作模式、适用于 整车高速运动的第二电机单独工作模式。
[0030] 1.第一电机单独工作模式：
[0031] 在此工作模式下，第一锁止离合器3释放，使得第一电机1能够自由运动;而第二锁 止离合器4则锁止，使之不能够运动，此时整车由第一电机1驱动，则动力输出轴9即行星架8 的转速为：
[0032]
[0033]输出轴，即行星架的扭矩为：
[0034]
[0035]公式中，Tc为行星架上的转矩，即传动轴上的转矩;Tr为齿圈上的转矩，，即第一电 机实心轴上的转矩。
[0036]此时，第二电机不工作，整车由第一电机驱动，驱动整车进行低速运动：当整车低 速(25公里以下)前进时，第一电机正向驱动;使得第一整车能够低速前进;当需要回馈能量 时，则第一电机正向发电，通过双电机控制器给动力电源充电；而当整车需要倒车时，则第 一电机反向驱动，使得整车能够向后行驶。
[0037] 2.第二电机单独工作模式：
[0038] 在此工作模式下，第一锁止离合器锁止，使第一电机不工作;而第二锁止离合器释 放，使得第二电机能够自由运动，开始工作，整车由第二电机驱动，此时输出轴，即行星架的 转速为：
[0039] 输出轴，即行星架的扭矩为：
[0040]公式中，T。为行星架上的转矩，即传动轴上的转矩;TS为太阳轮上的转矩，即第二电 机空心轴上的转矩。
[0041]第二电机的工作模式用于驱动整车进行高速运动：当整车需要高速(50-70公里） 前进时，第二电机正向驱动，使得第一整车能够低速前进；当整车需要高速回馈能量时，第 二电机正向发电，通过双电机控制器给动力电源充电，尤其是在车辆进行爬坡运动时，第二 电机正向驱动。
[0042] 3.双电机同时工作的工作模式：
[0043] 第一锁lh离合器释放，第二锁止离合器释放，输出轴，即行星架的转速为：
[0044]
[0045]输出轴，即行星架的扭矩为:Tc = Tr+Ts
[0046]公式中，T。为行星架上的转矩，即传动轴上的转矩;Tr为齿圈上的转矩，即第一电机 轴上的转矩;Ts为太阳轮上的转矩，即第二电机空心轴上的转矩。
[0047]在双电机同时工作的工作模式下，整车需要中速(25-50公里)前进时，第一电机正 向驱动，第二电机正向驱动，从而驱动整车前进。当整车需要中速回馈能量时，第一电机正 向发电，第二电机正向发电，第一电机和第二电机通过双电机控制器给动力电源充电。 [0048]以上给出了本发明具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本 发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手 段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发 明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案 仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种双电机-单行星排动力装置，包括第一电机、第二电机及单行星排动力系，该单 行星排动力系包括与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮、与所述第二电机的输出轴 传动连接的齿圈及作为输出端的行星架，其特征在于，所述的第一电机的输出轴和所述第 二电机的输出轴上分别设有用于对相应电机的输出轴进行单独锁止的锁止装置。2. 根据权利要求1所述的双电机-单行星排动力装置，其特征在于，所述的第一电机、单 行星排动力系、第二电机沿前后方向依次布置，行星架上同轴传动连接有动力传动轴，动力 传动轴沿前后方向朝向第一电机或第二电机的一侧延伸，与动力传动轴延伸方向对应一侧 的第一电机或第二电机的输出轴为空心轴，该空心轴与所述动力传动轴对应同心间隙套 装。3. 根据权利要求1或2所述的双电机-单行星排动力装置，其特征在于，双电机-单行星 排动力装置包括双电机控制器和动力电源，动力电源连接双电机控制器，双电机控制器连 接第一电机和第二电机。4. 根据权利要求1或2所述的双电机-单行星排动力装置，其特征在于，两锁止装置均为 锁止离合器。5. 根据权利要求1或2所述的双电机-单行星排动力装置，其特征在于，所述第一电机的 转速范围为〇~3500rpm，扭矩范围为0-1200Nm ;所述第二电机的转速范围为0~7000rpm，扭 矩范围为0-800Nm。6. -种电动汽车，包括驱动桥和用于驱动所述驱动桥的双电机-单行星排动力装置，该 双电机-单行星排动力装置包括第一电机、第二电机及单行星排动力系，该单行星排动力系 包括与所述第一电机的输出轴传动连接的太阳轮、与所述第二电机的输出轴传动连接的齿 圈及作为输出端的行星架，行星架通过动力传动轴与所述驱动桥传动连接，其特征在于，所 述的第一电机的输出轴和所述第二电机的输出轴上分别设有用于对相应电机的输出轴进 行单独锁止的锁止装置。7. 根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，所述的第一电机、单行星排动力系、第 二电机沿前后方向依次布置，行星架上同轴传动连接有输出轴，输出轴与传动轴相连接，传 动轴驱动连接电动汽车的驱动桥，输出轴穿套在所述空心轴中，第一电机上设有第一锁止 装置，与第二电机相连的空心轴上设有第二锁止装置。8. 根据权利要求6或7所述的电动汽车，其特征在于，双电机-单行星排动力装置包括双 电机控制器和动力电源，动力电源连接双电机控制器，双电机控制器连接第一电机和第二 电机。9. 根据权利要求6或7所述的电动汽车，其特征在于，两锁止装置均为锁止离合器。10. 根据权利要求6或7所述的电动汽车，其特征在于，所述第一电机的转速范围为0~ 3500rpm，扭矩范围为0-1200Nm ;所述第二电机的转速范围为0~7000rpm，扭矩范围为0-800Nm〇
【文档编号】B60K1/02GK105857044SQ201610238910
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】刘朝辉, 尚明利, 宋瑞芳, 靳超, 丁计飞, 陈正亮, 邓伟, 肖丹丹, 段喜伟, 王清德
【申请人】郑州宇通客车股份有限公司