双电机行星齿轮驱动装置及电动车辆的制作方法

本发明涉及电动车辆驱动装置领域，尤其涉及双电机行星齿轮驱动装置及电动车辆。

背景技术：

近些年来，电动车辆受到越来越多的关注，并得到了快速的发展。电动车辆的驱动系统则是电动车辆技术发展的重要环节。

目前电动车辆的驱动系统存在如下设计困难。输出功率等于转速与扭矩的乘积。在额定输出功率不变的前提下，转速与扭矩成反比。因此，电机的设计要么提升转速牺牲扭矩，要么加大扭矩牺牲转速。这就导致车辆要么起步、爬坡没力，要么最高速度上不去。

常用的解决方案是额外增加一个变速装置，但这样会加大整车设计复杂度。

因此，仍然需要一种电动车辆的驱动装置，其能够在车辆起步或爬坡时输出足够的扭矩，另一方面又能够达到更高的最高速度。

技术实现要素：

为了解决上述设计问题，本发明提供一种双电机行星齿轮驱动装置，能够做到低速有力，又不必牺牲最高转速。

本发明提供的双电机行星齿轮驱动装置包括第一电机、第二电机和行星齿轮装置。

其中，行星齿轮装置包括太阳轮、行星轮组、齿圈和行星架，太阳轮与行星轮组啮合，行星轮组与齿圈啮合，行星架与行星轮组配合，

第一电机被配置为驱动太阳轮，第二电机被配置为驱动行星架和齿圈中的一个，行星架和齿圈中的另一个作为动力输出机构。

可选地，在第一电机和第二电机同时工作的情况下，第一电机和第二电机的总功率不高于预定功率。

可选地，在需要增大动力输出机构的输出扭矩的情况下，减小分配给第二电机的功率，相应增大分配给第一电机的功率。

可选地，双电机行星齿轮驱动装置用于电动车辆，当车辆起步或爬坡时，需要增大动力输出机构的输出扭矩。

可选地，在动力输出机构需要最大输出扭矩的情况下，将第二电机设置为制动状态，为第一电机分配预定功率。

可选地，响应于增大动力输出机构的转速的请求，增大分配给第二电机的功率，相应减小分配给第一电机的功率。

可选地，响应于第二电机达到最高效率点，不再增大分配给第二电机的功率。

可选地，在动力输出机构的转速保持不变的情况下，根据第一电机和第二电机的效率特性，将分配给第一电机和第二电机的功率比例设置为使得第一电机和第二电机的总功率最小。

可选地，响应于减小动力输出机构的转速的请求，根据第一电机和第二电机的效率特性，调节分配给第一电机和第二电机的功率比例，以在减小转速的同时，使得第一电机和第二电机的总功率最小。

本发明还提供一种电动车辆，包括上述的双电机行星齿轮驱动装置。

通过使用上述双电机行星齿轮驱动装置，可以保证车辆低速有力，在加速运行时能够获得更高的速度。

另外，通过使用优选方案的双电机行星齿轮驱动装置，还可以进一步保证加速过程平稳，具有较好的节能效果。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明一实施例的双电机行星齿轮驱动装置的示意性结构图。

图2示出了根据本发明一实施例的行星齿轮驱动装置的示意性结构图。

图3示出了根据本发明另一实施例的双电机行星齿轮驱动装置的示意性结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在驱动电机总输出功率不变的情况下，为了使车辆起步或爬坡时获得较大的扭矩，以及车辆需要加速时获得更高的速度，本发明提供一种双电机行星齿轮驱动装置。

图1示出了根据本发明一实施例的双电机行星齿轮驱动装置的示意性结构图。

如图1所示，该装置包括第一电机(1)，第二电机(2)和行星齿轮驱动装置。行星齿轮驱动装置包括太阳轮(3)、行星轮组(4)、齿圈(5)和行星架(6)。太阳轮(3)与行星轮组(4)啮合，行星轮组(4)与齿圈(5)啮合，行星架(6)与行星轮组(4)配合。第一电机(1)被配置为驱动太阳轮(3)，第二电机(2)被配置为驱动行星架(6)，齿圈(5)作为动力输出机构。

其中，电机可以是直流电机、交流电机、永磁电机、感应电机、开关磁阻电机等中任何一种驱动电机，用于产生驱动转矩，在电动车辆中用于驱动车轮行驶。齿圈为内齿圈，是指行星齿轮传动中，与行星架同一轴线的内齿轮。动力输出机构可以由齿轮、轴等组成，可以将电机的动力向车辆等设备输出，动力输出机构的输出功率可以用输出扭矩和输出转速来衡量。

图2示出了根据本发明一实施例的行星齿轮驱动装置的示意性结构图。

如图2所示，行星轮组(4)除了能像定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴转动之外，它们的转动轴还随着行星架(6)绕其它齿轮的轴线转动。太阳轮(3)与行星轮组(4)常啮合，行星轮组(4)和齿圈(5)常啮合，各齿轮始终相互啮合，换挡时无需滑移齿轮，能够保证换档或加速过程平稳。

由于行星架的当量齿等于太阳轮齿数与齿圈齿数之和，当太阳轮为主动件，太阳轮与齿圈是减速关系，行星架和齿圈是加速关系。因此当第二电机(2)被配置为驱动行星架(6)，齿圈(5)作为动力输出机构时，能够起到加速的效果。

为了提升动力输出机构的转速，图3示出了根据本发明另一实施例的双电机行星齿轮驱动装置的示意性结构图，如图3所示，该装置包括第一电机(1)，第二电机(2)和行星齿轮驱动装置，其中行星齿轮驱动装置包括太阳轮(3)、行星轮组(4)、齿圈(5)和行星架(6)，太阳轮(3)与行星轮组(4)啮合，行星轮组(4)与齿圈(5)啮合，行星架(6)与行星轮组(4)配合，第一电机(1)被配置为驱动太阳轮(3)，第二电机(2)被配置为驱动齿圈(5)，行星架(6)作为动力输出机构。

由于齿圈相对于行星架的减速比大于太阳轮相对于行星架的减速比，因此，当第二电机驱动齿圈时，也可以达到提升动力输出机构转速的目的。

根据本发明一实施例，在第一电机和第二电机同时工作的情况下，第一电机和第二电机的总功率不高于预定功率。

其中，预定功率是指达到动力输出机构达到最高输出转速时的电机的总功率。电机的额定功率是指电动机在额定运行(额定电压，额定频率，额定负载)条件下，转轴上输出的机械功率。预定功率不一定等于额定功率，第一电机和第二电机的总功率可以根据电机的效率特性或实际运行情况进行调节。

根据本发明一实施例，在需要增大动力输出机构的输出扭矩的情况下，减小分配给第二电机的功率，相应增大分配给第一电机的功率。

其中，扭矩是使物体发生转动的力。在功率固定的条件下它与转速成反比关系，它反映了车辆在一定范围内的负载能力。例如车辆启动时或在或在山区行驶时，扭矩越高，车辆运行的反应便越好。扭矩输出越大承载量越大，加速性能越好，爬坡能力越强，换挡次数越少，对车辆的磨损也会相对的减少。

根据本发明一实施例，在动力输出机构需要最大输出扭矩的情况下，将第二电机设置为制动状态，为第一电机分配预定功率。

其中，最大输出扭矩是通过动力系统输送到车轮的最大的扭转力矩。力矩越大，动力性能越好。例如，当双电机行星齿轮驱动装置用于电动车辆，当车辆起步或爬坡时，需要增大动力输出机构的输出扭矩，可以将第二电机设置为制动状态，将全部功率分配到第一电机，通过太阳轮驱动行星轮组，从而带动齿圈，使得作为动力输出机构的齿圈减速输出，获得最大输出扭矩。

根据本发明一实施例，响应于增大动力输出机构的转速的请求，增大分配给第二电机的功率，相应减小分配给第一电机的功率。

例如，当双电机行星齿轮驱动装置用于电动车辆，当车辆需要提升速度时，将第二电机设置为输出状态，第一电机将部分功率分配给第二电机，通过行星架加速输出，第一电机和第二电机的驱动速度加成，相比于单电机驱动可以使转速超出额定转速，从而使动力输出机构获得更高的速度。

根据本发明一实施例，响应于第二电机达到最高效率点，不再增大分配给第二电机的功率。

其中，最高效率点为电机在该功率下工作最经济节能，通常把最高效率点设在额定功率的70％-100％。超过最高效率点，电机带负载能力会降低。当第二电机达到最高效率点后，第二电机转速达到最大，不用继续提高功率，此时第一电机功率未降到零。这样，第一电机与第二电机共同驱动，从而实现动力输出机构更高的转速。

根据本发明一实施例，在动力输出机构的转速保持不变的情况下，可以根据第一电机和第二电机的效率特性，将分配给第一电机和第二电机的功率比例设置为使得第一电机和第二电机的总功率最小。

其中，电机的效率特性可以包括在额定电压及额定频率下，电机的主要物理量(转速，转矩，效率，功率因数等)随输出功率变化的关系曲线。例如，高速电机扭矩小转速高，低速电机扭矩大转速低。当双电机行星齿轮驱动装置用于电动车辆，当车辆以某个速度巡航时，可以根据两个电机的效率特性，调节两个电机的功率输出比例，可以获得更好的节能效果。

根据本发明一实施例，响应于减小动力输出机构的转速的请求，可以根据第一电机和第二电机的效率特性，调节分配给第一电机和第二电机的功率比例，以在减小转速的同时，使得第一电机和第二电机的总功率最小。

其中，可以根据两个电机的效率特性曲线的交点确定第一电机和第二电机的功率比例，使第一电机和第二电机的总功率最小，能够实现在任意速度下，采取动力最优和节能最优策略。

本发明实施例还提供一种电动车辆，包括以上所述的双电机行星齿轮驱动装置。电动车辆主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成，其中的电机驱动系统决定了电动车辆的性能指标。因此，驱动装置的选择就尤为重要。

通过上述装置，可以保证车辆低速有力，在加速运行时能够获得更高的速度，同时可以保证加速过程平稳，具有较好的节能效果。

上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的双电机行星齿轮驱动装置。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。