一种电动汽车双电机耦合驱动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电动汽车双电机耦合驱动系统，克服现有技术存在的工作模式少、装置体积大、布置难、电机负荷率低的问题，该电动汽车双电机耦合驱动系统中，主电机和辅助电机同轴布置在系统两侧，主电机的输出轴与二号传动齿轮连接，二号传动齿轮与二号离合器的主动盘连接，二号离合器的从动盘与太阳轮通过传动轴连接，传动轴的另一端与三号离合器的从动盘连接，三号离合器的主动盘与辅助电机的输出轴连接，一号传动齿轮与一号离合器的主动盘连接，一号离合器的从动盘与三号传动齿轮连接，三号传动齿轮与齿圈的一端齿轮外啮合，锁止器一端与变速箱壳体连接，另一端与齿圈连接。
【专利说明】一种电动汽车双电机耦合驱动系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于新能源汽车动力总成部件【技术领域】，具体涉及一种电动汽车用双电机稱合驱动系统。
【背景技术】
[0002]由于单电机驱动的电动汽车驱动电机的高效率区固定，单电机固定速比传动的电机工作点不可调，为满足车辆在各种工况下的正常行驶，会导致按照动力性要求匹配的电机大部分工作点负荷率和效率偏低。而且当电机发生故障时，车辆无法正常行驶。鉴于传统的单电机驱动电动汽车存在的上述问题，双电机耦合驱动系统是一种很好地解决方案，它的优势是电机工作点可调，能够充分利用两个电机的各自的高效率区，并且当一个电机出现故障时保证汽车能够正常行驶。
[0003]申请号为201210024534.9的中国专利提供了一种电动汽车双电机耦合驱动及其控制系统，由一组行星齿轮机构、一组齿轮传动机构、两台驱动电机、一个锁止器、两个离合器组成，通过对两个离合器与一个锁止器的联合控制可以实现双电机的转矩耦合输出、转速耦合和主电机单独驱动输出。该方案实现了车辆行驶时的无动力中断换挡；在低速时通过双电机转矩耦合实现大转矩输出，高速时通过双电机转速耦合实现高转速输出。但是在低速小转矩工况下，汽车由主电机驱动，由于主电机负荷率较低，造成该构型在低速小转矩情况下的经济性并不明显；转速耦合模式下，两个电机的转矩分配不合理，高速工况经济性不明显；并且由于两个电机采用平行轴布置，为保证合适的轴间距，造成装置体积较大。
[0004]申请号为201010100671.7的中国专利公开了一种适合于纯电动大客车的双电机转速耦合的电驱动装置，由一组简单行星齿轮机构、两台驱动电机、一个锁止器组成。低速时，锁止器将齿圈锁止，一号电机动力经太阳轮由行星架输出，一号电机单独驱动；高速时，齿圈解锁，第二电机与行星机构齿圈连接，与第一电机通过行星机构实现转速耦合。该方案结构简单，通过高速情况下转速耦合，能够减小了单台电机功率。缺点是工作模式少，车辆低速时只能由第一电机单独驱动，这就要求第一电机转矩容量要大；在低速小转矩工况下，由于负荷率偏低，一号电机驱动构型的经济性并也不明显。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是克服现有技术存在的工作模式少、装置体积大、布置难、电机负荷率低的问题，提供一种电动汽车双电机耦合驱动系统，这种新型的同轴布置的双电机多模式驱动系统，通过执行机构的结合和脱开，选择不同的驱动和发电模式，能够适用于车辆行驶的各种工况。
[0006]本实用新型是采用如下技术方案实现的，结合附图:
[0007]提供一种电动汽车双电机稱合驱动系统，包括主电机1、辅助电机2、齿轮传动机构、一号离合器5、二号离合器6、三号传动齿轮7、锁止器10、三号离合器11、行星齿轮机构和传动轴15 ;齿轮传动机构由外哨合的一号传动齿轮3和二号传动齿轮4组成,行星齿轮机构包括齿圈8、太阳轮9、行星轮12及行星架13 ;其中，主电机I和辅助电机2同轴布置在系统两侧，主电机I的输出轴与二号传动齿轮4连接，二号传动齿轮4与二号离合器6的主动盘连接，二号离合器6的从动盘与行星齿轮机构的太阳轮9通过传动轴15连接，传动轴的另一端与三号离合器11的从动盘连接，三号离合器11的主动盘与辅助电机2的输出轴连接；一号传动齿轮3与一号离合器5的主动盘连接，一号离合器5的从动盘与三号传动齿轮7连接，三号传动齿轮7与行星齿轮机构的齿圈8的一端齿轮外啮合；锁止器10 —端与变速箱壳体连接，另一端与齿圈8连接。
[0008]作为本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统的改进方案，所述主电机I的输出轴与所述二号传动齿轮4的齿轮轴通过法兰盘连接，二号传动齿轮4端部凸缘与所述二号离合器6的主动盘内孔通过花键连接，二号离合器6的从动盘内孔与所述传动轴15—端通过花键连接，所述行星齿轮机构的太阳轮9内孔与传动轴15通过花键连接，传动轴15另一端与所述三号离合器11的从动盘内孔花键连接，三号离合器11的主动盘内孔与所述辅助电机2的输出轴通过花键连接；所述二号传动齿轮4与所述一号传动齿轮3外哨合，一号传动齿轮3端部凸缘与一号离合器5的主动盘内孔通过花键连接,一号离合器5的从动盘内孔与所述三号传动齿轮7的轴端部通过花键连接，三号传动齿轮7与行星齿轮机构的齿圈8的一端齿轮外啮合；所述锁止器10的主动盘内孔与变速箱壳体端部凸缘通过花键连接，锁止器10的从动盘内孔与所述齿圈8端部凸缘通过花键连接。
[0009]作为本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统的改进方案，该系统还包括驱动桥14，驱动桥14的主减速器齿轮与所述行星架13外啮合。
[0010]作为本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统的改进方案，所述一号离合器5、二号离合器6以及锁止器10均为双向离合器，三号离合器11为双向离合器或单向离合器。
[0011]为解决以上问题，本实用新型同时提供另一种技术方案:
[0012]提供一种电动汽车双电机稱合驱动系统，包括主电机1、辅助电机2、齿轮传动机构、一号离合器5、二号离合器6、三号传动齿轮7、锁止器10、三号离合器11、行星齿轮机构和传动轴15 ;齿轮传递机构由外哨合的一号传动齿轮3和二号传动齿轮4组成,行星齿轮机构包括齿圈8、太阳轮9、行星轮12及行星架13 ;其中，主电机I和辅助电机2同轴布置在系统同侧，且辅助电机2位于主电机I的外侧，主电机I转子轴是内空的，辅助电机2的输出轴穿过主电机I的转子轴内孔，主电机I的转子轴与二号传动齿轮4连接，二号传动齿轮4与二号离合器6的主动盘连接，二号离合器6的从动盘与行星齿轮机构的太阳轮9通过传动轴15 —端连接，传动轴的另一端与三号离合器11的从动盘连接，三号离合器11的主动盘与辅助电机2的输出轴连接；一号传动齿轮3与一号离合器5的主动盘连接,一号离合器5的从动盘与三号传动齿轮7连接,三号传动齿轮7与行星齿轮机构的齿圈8的一端齿轮外啮合；锁止器10 —端与变速箱壳体连接，另一端与齿圈8连接。
[0013]作为本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统的改进方案，所述主电机I的转子轴与所述二号传动齿轮4的齿轮轴通过法兰盘连接，二号传动齿轮4端部凸缘与所述二号离合器6的主动盘内孔通过花键连接，二号离合器6的从动盘内孔与所述传动轴15通过花键连接，所述行星齿轮机构的太阳轮9内孔与传动轴15—端通过花键连接，传动轴15另一端与所述三号离合器11的从动盘内孔花键连接，三号离合器11的主动盘内孔与所述辅助电机2的输出轴通过花键连接；所述二号传动齿轮4与所述一号传动齿轮3外哨合，一号传动齿轮3端部凸缘与一号离合器5的主动盘内孔通过花键连接,一号离合器5的从动盘内孔与所述三号传动齿轮7的轴端部通过花键连接，三号传动齿轮7与行星齿轮机构的齿圈8的一端齿轮外啮合；所述锁止器10的主动盘内孔与变速箱壳体端部凸缘通过花键连接，锁止器10的从动盘内孔与所述齿圈8端部凸缘通过花键连接。
[0014]作为本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统的另一种解决方案的改进方案，该系统还包括驱动桥14，驱动桥14的主减速器齿轮与所述行星架13外啮合。
[0015]作为本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统的改进方案，所述一号离合器5、二号离合器6以及锁止器10均为双向离合器，所述三号离合器11为单向离合器或双向离合器。
[0016]与现有技术相比本实用新型所具有的有益效果是:
[0017]1.低速小转矩工况、中高速中转矩、低速大转矩和高速工况可分别采用辅助电机2驱动、主电机I驱动、双电机转矩耦合和双电机转速耦合工作模式，不仅能够减小单电机的转矩和功率容量，又能够充分发挥双电机耦合驱动的经济性优势。
[0018]2.在转速耦合驱动工况下，主电机的动力输出到齿圈，辅助电机的动力输出到太阳轮，能够合理分配主电机和辅助电机的转矩，提高高速工况的经济性。
[0019]3.两个电机采用同轴布置，可以减小装置的尺寸，整车布置更加灵活。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为双电机耦合驱动系统组成结构示意图；
[0021]图2为双电机同侧布置的系统组成结构示意图；
[0022]图中:1.主电机,2.辅助电机,3.—号传动齿轮,4.二号传动齿轮,5.—号离合器，6.二号离合器,7.三号传动齿轮,8.齿圈,9.太阳轮，10.锁止器，11.三号离合器，
12.行星轮,13.行星架，14.驱动桥,15.传动轴。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型作详细的描述。
[0024]实施例1
[0025]参阅图1，本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统，由主电机1、辅助电机2、齿轮传递机构、一号离合器5、二号离合器6、三号传动齿轮7、锁止器10、三号离合器11、行星齿轮机构、驱动桥14和传动轴15组成,齿轮传动机构由外哨合的一号传动齿轮3和二号传动齿轮4组成，行星齿轮机构包括齿圈8、太阳轮9、行星轮12及行星架13。主电机I与辅助电机2同轴布置在系统两侧,主电机I的输出轴与二号传动齿轮4的齿轮轴通过法兰盘连接，二号传动齿轮4端部凸缘与二号离合器6的主动盘内孔通过花键连接，二号离合器6的从动盘内孔与传动轴15—端通过花键连接，行星齿轮机构的太阳轮9内孔与传动轴15通过花键连接，传动轴15另一端与三号离合器11的从动盘内孔花键连接，三号离合器11的主动盘内孔与辅助电机2的输出轴通过花键连接。二号传动齿轮4与一号传动齿轮3通过外哨合传递动力，一号传动齿轮3端部凸缘与一号离合器5的主动盘内孔通过花键连接，一号离合器5的从动盘内孔与三号传动齿轮7的轴端部通过花键连接，三号传动齿轮7与行星齿轮机构的齿圈8的一端齿轮通过外啮合传动动力。锁止器10的主动盘内孔与变速箱壳体端部凸缘通过花键连接，锁止器10的从动盘内孔与齿圈8端部凸缘通过花键连接，行星架13与驱动桥14的主减速器齿轮通过外啮合传递动力，动力由行星架13输出至驱动桥14驱动车辆行驶。一号离合器5、二号离合器6以及锁止器10都是双向离合器，由3至5片主动盘和从动盘沿轴向依次间隔叠放组成，三号离合器11可以采用双向离合器或单向离合器。
[0026]本实用新型提供的一种电动汽车双电机耦合驱动系统的工作原理为:主电机I输出的动力经二号离合器6、太阳轮9，由行星架13输出至驱动桥14实现动力输出，实现主电机I单独驱动；辅助电机2输出的动力经三号离合器11、太阳轮9，由行星架13输出至驱动桥14实现动力输出，实现辅助电机2单独驱动；主电机I和辅助电机2的动力分别经过二号离合器6和三号离合器11耦合到太阳轮9，由行星架13输出至驱动桥14输出，实现主电机I和辅助电机2的转矩稱合；主电机I输出的动力经过二号传动齿轮4、一号传动齿轮
3、一号离合器5和三号传动齿轮7到齿圈8,辅助电机2输出的动力经三号离合器11输出到太阳轮，动力耦合后经行星架13输出至驱动桥14，实现主电机I和辅助电机2的转速耦
[0027]双电机稱合驱动系统通过一号离合器5、二号离合器6、三号离合器11和锁止器10的接合与脱开可以实现各种工作模式之间的切换，组合状态如表1所示，表中，“0N”表示离合器处于接合状态或锁止器处于锁止状态，“OFF”表示离合器或锁止器处于脱开状态，“M”表示电动机采用电动控制，“G”表示电动机采用发电控制，“C”表示电动机关闭。表1是四个执行元件在各种工作模式下的工作状态表。
[0028]表1执行元件工作模式表
[0029]
执行元件工作状态
— 0.二号三号
工作模式辅助
主电机离合离合离合锁止器
电机
PLgCLP.Rg
器器器
主电机驱动MCOFFONOFFON
辅助电机驱动CMOFFOFFONON
双电机转矩耦合驱动MMOFFONONON
双电机转速耦合驱动MMONOFFONOFF
主电机再生制动GCOFFONOFFON
[0030]
【权利要求】
1.一种电动汽车双电机稱合驱动系统，包括主电机(I)、辅助电机(2)、齿轮传动机构、一号离合器(5)、二号离合器(6)、三号传动齿轮(7)、锁止器(10)、三号离合器(11)、行星齿轮机构和传动轴(15);齿轮传动机构由外哨合的一号传动齿轮(3)和二号传动齿轮(4)组成，行星齿轮机构包括齿圈(8)、太阳轮(9)、行星轮(12)及行星架(13);其特征在于，所述主电机(I)和辅助电机(2)同轴布置在系统两侧,主电机(I)的输出轴与二号传动齿轮(4)连接，二号传动齿轮(4)与二号离合器(6)的主动盘连接，二号离合器(6)的从动盘与行星齿轮机构的太阳轮(9)通过传动轴(15)连接，传动轴的另一端与三号离合器(11)的从动盘连接，三号离合器(11)的主动盘与辅助电机(2)的输出轴连接；一号传动齿轮(3)与一号离合器(5)的主动盘连接,一号离合器(5)的从动盘与三号传动齿轮(7)连接,三号传动齿轮(7)与行星齿轮机构的齿圈(8)的一端齿轮外啮合；锁止器(10)—端与变速箱壳体连接，另一端与齿圈(8)连接。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车双电机耦合驱动系统，其特征在于，所述主电机(I)的输出轴与所述二号传动齿轮(4)的齿轮轴通过法兰盘连接，二号传动齿轮(4)端部凸缘与所述二号离合器(6)的主动盘内孔通过花键连接，二号离合器(6)的从动盘内孔与所述传动轴(15)—端通过花键连接，所述行星齿轮机构的太阳轮(9)内孔与传动轴(15)通过花键连接，传动轴(15)另 一端与所述三号离合器(11)的从动盘内孔花键连接，三号离合器(II)的主动盘内孔与所述辅助电机(2)的输出轴通过花键连接；所述二号传动齿轮(4)与所述一号传动齿轮(3)外哨合,一号传动齿轮(3)端部凸缘与一号离合器(5)的主动盘内孔通过花键连接，一号离合器(5)的从动盘内孔与所述三号传动齿轮(7)的轴端部通过花键连接，三号传动齿轮(7)与行星齿轮机构的齿圈(8)的一端齿轮外啮合；所述锁止器(10)的主动盘内孔与变速箱壳体端部凸缘通过花键连接，锁止器(10)的从动盘内孔与所述齿圈(8)端部凸缘通过花键连接。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车双电机耦合驱动系统，其特征在于，该电动汽车双电机耦合驱动系统还包括驱动桥(14)，驱动桥(14)的主减速器齿轮与所述行星架(13)外哨合。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车双电机稱合驱动系统，其特征在于，所述一号离合器(5)、二号离合器(6)以及锁止器(10)均为双向离合器，所述三号离合器(11)为单向离合器或双向离合器。
5.如权利要求1所述的一种电动汽车双电机耦合驱动系统，其特征在于，所述主电机(I)与辅助电机(2)均可以替换为其他类型的动力源，所述其他类型动力源选自燃油发动机、燃气发动机及液压马达。
6.—种电动汽车双电机稱合驱动系统，包括主电机(I )、辅助电机(2)、齿轮传动机构、一号离合器(5)、二号离合器(6)、三号传动齿轮(7)、锁止器(10)、三号离合器(11)、行星齿轮机构和传动轴(15);齿轮传递机构由外哨合的一号传动齿轮(3)和二号传动齿轮(4)组成，行星齿轮机构包括齿圈(8)、太阳轮(9)、行星轮(12)及行星架(13);其特征在于，所述主电机(I)和辅助电机(2)同轴布置在系统同侧，且辅助电机(2)位于主电机(I)的外侧，主电机(I)转子轴是内空的，辅助电机(2 )的输出轴穿过主电机(I)的转子轴内孔，主电机(I)的转子轴与二号传动齿轮(4)连接，二号传动齿轮(4)与二号离合器(6)的主动盘连接，二号离合器(6)的从动盘与行星齿轮机构的太阳轮(9)通过传动轴(15)—端连接，传动轴的另一端与三号离合器(11)的从动盘连接，三号离合器(11)的主动盘与辅助电机(2)的输出轴连接；一号传动齿轮(3)与一号离合器(5)的主动盘连接,一号离合器(5)的从动盘与三号传动齿轮(7)连接，三号传动齿轮(7)与行星齿轮机构的齿圈(8)的一端齿轮外啮合；锁止器(10) —端与变速箱壳体连接，另一端与齿圈(8)连接。
7.如权利要求6所述的一种电动汽车双电机耦合驱动系统，其特征在于，所述主电机(I)的转子轴与所述二号传动齿轮(4)的齿轮轴通过法兰盘连接，二号传动齿轮(4)端部凸缘与所述二号离合器(6)的主动盘内孔通过花键连接，二号离合器(6)的从动盘内孔与所述传动轴(15)通过花键连接，所述行星齿轮机构的太阳轮(9)内孔与传动轴(15) —端通过花键连接，传动轴(15)另一端与所述三号离合器(11)的从动盘内孔花键连接，三号离合器(II)的主动盘内孔与所述辅助电机(2)的输出轴通过花键连接；所述二号传动齿轮(4)与所述一号传动齿轮(3)外哨合,一号传动齿轮(3)端部凸缘与一号离合器(5)的主动盘内孔通过花键连接，一号离合器(5)的从动盘内孔与所述三号传动齿轮(7)的轴端部通过花键连接，三号传动齿轮(7)与行星齿轮机构的齿圈(8)的一端齿轮外啮合；所述锁止器(10)的主动盘内孔与变速箱壳体端部凸缘通过花键连接，锁止器(10)的从动盘内孔与所述齿圈(8)端部凸缘通过花键连接。
8.如权利要求6所述的一种电动汽车双电机耦合驱动系统，其特征在于，该电动汽车双电机耦合驱动系统还包括驱动桥(14)，驱动桥(14)的主减速器齿轮与所述行星架(13)外哨合。
9.如权利要求6所述的一种电动汽车双电机稱合驱动系统,其特征在于,所述一号离合器(5)、二号离合器(6)以及锁止器(10)均为双向离合器，所述三号离合器(11)为单向离合器或双向离合器。
10.如权利要求6所述的一种电动汽车双电机耦合驱动系统，其特征在于，所述主电机(I)与辅助电机(2)均可以替换为其他类型的动力源，所述其他类型动力源选自燃油发动机、燃气发动机及液压马达。
【文档编号】H02K7/10GK203543619SQ201320779634
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】张运昌, 初亮, 王军年, 许楠, 郭崇, 富子丞, 李育宽 申请人:吉林大学