一种双电机电驱动系统及控制方法与流程
本发明属于车辆制造领域，特别涉及到一种双电机电驱动系统及控制方法。
背景技术：
1、随着新能源汽车领域的发展，纯电驱动汽车发展迎来爆发式增长。纯电驱动汽车的电驱动系统总成主要由电机，电控单元，减速箱组成，目前市面上纯电驱动汽车的电驱动系统从电机数量来分类主要分为单电机电驱动系统和双电机电驱动系统，在当前市场上，由于价格等方面的优势，采用单电机电驱动系统的纯电驱动汽车更受欢迎；
2、但单电机电驱动系统在设计时，由于考虑到汽车需要应对爬坡以及一些复杂的路况，所选择的电机功率往往偏大，而在实际的应用过程当中，很多情况下电机都处于低速运转点，所以电机的效率比较低，大部分能量被浪费。而双电机电驱动系统就不用担心这样的问题，在低速和高速时使用功率不同的电机，能够大幅提高能量利用效率，比起单电机来说更加节能环保，而且汽车的续航能力也会提升不少。随着技术的进步和成本的降低，未来双电机电驱动系统将在新能源汽车市场中占据更重要的地位。
3、现有的双电机电驱动系统的减速箱(包括单挡减速箱和多挡减速箱)的各个挡位中，在对两个电机输出的动力进行耦合时，通常都需要使两个电机以一个对应转速比运行，这会造成现有的双电机电驱动系统在双电机耦合输出动力时，双电机电驱动系统的电控单元通常难以控制两个电机都在其最佳转速范围内运行，从而影响两个电机的输出性能，容易对电机造成损坏，降低电机的使用寿命。
技术实现思路
1、本发明通过提供一种双电机电驱动系统及控制方法，解决现有的双电机电驱动系统的减速箱(包括单挡减速箱和多挡减速箱)的各个挡位中，在对两个电机输出的动力进行耦合时，通常都需要使两个电机以一个对应转速比运行，这会造成现有的双电机电驱动系统在双电机耦合输出动力时，双电机电驱动系统的电控单元通常难以控制两个电机都在其最佳转速范围内运行，从而影响两个电机的输出性能，容易对电机造成损坏，降低电机的使用寿命的技术问题。
2、本发明采用的技术方案是：一种双电机电驱动系统，包括同轴布置的第一电机和第二电机，以及设置在所述第一电机和所述第二电机之间的行星减速器；
3、所述行星减速器的太阳轮固定安装在所述第一电机的第一输出轴上，所述行星减速器的内齿圈靠近所述第二电机的一侧与所述第二电机的第二输出轴固定连接；
4、所述行星减速器的行星架设置在所述行星减速器的行星轮朝向所述第一电机的一侧，所述第一输出轴上套设有第一齿轮，且所述第一齿轮能够绕所述第一输出轴自由转动，所述第一齿轮设置在所述行星架朝向所述第一电机的一侧，所述第一齿轮用于与差速器的输入齿轮连接。
5、通过将所述第一电机的所述第一输出轴与所述太阳轮固定连接，将所述第二电机的所述第二输出轴与所述内齿圈固定连接，使所述第一电机输出的动力、所述第二电机输出的动力能够分别通过所述太阳轮、所述内齿圈输入，经所述行星轮和所述行星架耦合输出至所述差速器，在此过程中，两个电机能够以任意转速比运行，实现了所述第一电机和所述第二电机的无极变速耦合，使电控单元在对本发明所提供的双电机电驱动系统的所述第一电机和所述第二电机的转速进行调整时，无需再受转速比的限制，能够更容易的将所述第一电机和所述第二电机的转速都调整至其对应的最佳转速范围内，提高了所述第一电机和所述第二电机的运行性能，提高了电机的使用寿命。
6、并且，采用本发明所提供的双电机电驱动系统，只需要在所述第一输出轴和所述第二输出轴之间加装换挡单元，来控制所述第一电机和所述第二电机以特定的转速比耦合，或断开上述耦合，即使所述双电机电驱动系统具有多个挡位的功能。
7、进一步的，所述第二输出轴呈空心轴结构，所述第一输出轴套设在所述第二输出轴内，且所述第一输出轴能够在所述第二输出轴内自由旋转，所述第一输出轴的一端穿出至所述第二电机远离所述第一电机的一侧外，所述第二电机远离所述第一电机的一侧设置有换挡单元，所述换挡单元设置在所述第一输出轴和所述第二输出轴之间；
8、所述换挡单元用于切换挡位，使所述第一输出轴与所述第二输出轴以第一转速比耦合，或者断开所述第一输出轴与所述第二输出轴之间的动力耦合。
9、由于所述行星减速器布置在所述第一电机和所述第二电机之间，且所述太阳轮与所述第一输出轴固定连接，所述内齿圈与所述第二输出轴固定连接，故所述第一电机和所述第二电机之间的空间内存在较多的转动件，没有在所述第一电机和所述第二电机之间的空间内布置换挡单元的条件(容易与上述转动件发生干涉)，而通过将所述第二输出轴设置为空心轴结构，使得设置在所述第一输出轴和所述第二输出轴之间的所述换挡单元能够被布置在所述第一输出轴的一端穿出至所述第二电机远离所述第一电机的一侧外，同时还能保持所述第一电机和所述第二电机的同轴布置结构，节省了车内的布置空间。
10、进一步的，所述第二电机远离所述第一电机的一侧设置有外齿圈，所述外齿圈同轴套设在所述第一输出轴外，所述外齿圈的内侧面与所述第一输出轴的外周面间隙配合，所述外齿圈靠近所述第二电机的一侧与所述第二输出轴固定连接；
11、所述换挡单元包括设置在所述外齿圈远离所述第二电机的一侧的第二齿轮和同步器，以及啮合连接在所述第二齿轮的外齿与所述外齿圈的外齿之间的第一传动齿轮组，所述同步器的齿毂固定安装在所述第一输出轴上，所述第二齿轮设置在所述同步器的一侧，并同轴套设在所述第一输出轴上，所述第二齿轮的内周面与所述第一输出轴的外周面间隙配合；
12、所述同步器设置有第一工作位和第二工作位，所述同步器处于所述第一工作位时连接所述第一输出轴和所述第二齿轮，使所述第一输出轴与所述第二输出轴以所述第一转速比耦合，所述同步器处于所述第二工作位时断开所述第一输出轴和所述第二齿轮之间的连接。
13、进一步的，所述换挡单元用于切换挡位，使所述第一输出轴与所述第二输出轴以所述第一转速比耦合，或者以第二转速比耦合，或者断开所述第一输出轴与所述第二输出轴之间的动力耦合；
14、所述换挡单元还包括设置在所述外齿圈远离所述第二电机的一侧的第三齿轮，以及啮合连接在所述第二齿轮的外齿与所述外齿圈的外齿之间的第二传动齿轮组；
15、所述第二齿轮和所述第三齿轮分别设置在所述同步器的两侧，所述第三齿轮同轴套设在所述第一输出轴上，所述第三齿轮的内周面与所述第一输出轴的外周面间隙配合；
16、所述同步器还设置有第三工作位，所述同步器处于所述第三工作位时连接所述第一输出轴和所述第三齿轮，使所述第一输出轴与所述第二输出轴以所述第二转速比耦合，所述同步器处于所述第二工作位时还断开所述第一输出轴和所述第三齿轮之间的连接。
17、通过设置所述第三齿轮和所述第二传动齿轮组，使得所述第一输出轴与所述第二输出轴能够以两种不同的转速比进行动力耦合，根据所述同步器的三个工作位，使所述换挡单元形成了一挡、二挡和空挡的三个挡位的换挡功能。
18、其中，所述第一转速比和所述第二转速比的数值不同，而所述第一转速比的具体数值和所述第二转速比的具体数值均根据设计的需要进行确定。
19、进一步的，所述双电机电驱动系统还包括控制模块，所述控制模块用于控制所述第一电机和所述第二电机进入驱动工况或发电工况、控制所述第一电机和所述第二电机在驱动工况下的动力输出，以及控制所述同步器在所述第一工作位、所述第二工作位和所述第三工作位之间的切换。
20、根据本发明所提供的双电机电驱动系统，本发明还提供了一种双电机电驱动系统的控制方法，所述控制方法包括：
21、所述控制模块根据输入的挡位选择信息，控制所述双电机电驱动系统的工作模式进入双电机一挡传动模式、双电机二挡传动模式、双电机无极变速耦合传动模式、单电机一挡传动模式、单电机二挡传动模式或动力回收模式；
22、所述控制模块通过控制所述第一电机和所述第二电机进入驱动工况或发电工况、控制所述第一电机和所述第二电机在驱动工况下的动力输出，以及控制所述同步器在所述第一工作位、所述第二工作位和所述第三工作位之间的切换来执行所选择的工作模式。
23、进一步的，所述控制模块执行所述双电机一挡传动模式或所述双电机二挡传动模式的方法包括：
24、所述控制模块控制所述同步器切换至所述第一工作位，同时控制第一电机和第二电机均进入驱动工况，并控制所述第一电机和所述第二电机以第一转速比输出动力(对应所述双电机一挡传动模式和所述双电机二挡传动模式这两个模式之中的其中一个模式)，或者所述控制模块控制所述同步器切换至所述第三工作位，同时控制所述第一电机和所述第二电机均进入驱动工况，并控制所述第一电机和所述第二电机以第二转速比输出动力(对应所述双电机一挡传动模式和所述双电机二挡传动模式这两个模式之中的另一个模式)。
25、进一步的，所述控制模块执行所述双电机无极变速耦合传动模式的方法包括：
26、所述控制模块控制所述同步器切换至所述第二工作位，同时控制第一电机和第二电机均进入驱动工况，并控制第一电机、第二电机分别在第一转速范围内、第二转速范围内输出动力。
27、其中，所述第一转速范围的具体取值根据所述第一电机的最佳转速范围来确定，所述第二转速范围的具体取值根据所述第二电机的最佳转速范围来确定。
28、进一步的，所述控制模块执行所述单电机一挡传动模式或所述单电机二挡传动模式的方法包括：
29、所述控制模块控制所述同步器切换至所述第一工作位或所述第三工作位，同时控制第一电机和第二电机均进入驱动工况，并控制所述第一电机和所述第二电机这两个电机中的其中一个输出动力，另一个停止输出动力。
30、进一步的，所述控制模块执行所述动力回收模式的方法包括：
31、所述控制模块控制所述同步器切换至所述第一工作位或所述第三工作位，并控制第一电机和第二电机这两个电机中的至少一个进入发电工况。
技术特征：
1.一种双电机电驱动系统，其特征在于：包括同轴布置的第一电机和第二电机，以及设置在所述第一电机和所述第二电机之间的行星减速器；
2.根据权利要求1所述的双电机电驱动系统，其特征在于：所述第二输出轴呈空心轴结构，所述第一输出轴套设在所述第二输出轴内，且所述第一输出轴能够在所述第二输出轴内自由旋转，所述第一输出轴的一端穿出至所述第二电机远离所述第一电机的一侧外，所述第二电机远离所述第一电机的一侧设置有换挡单元，所述换挡单元设置在所述第一输出轴和所述第二输出轴之间；
3.根据权利要求2所述的双电机电驱动系统，其特征在于：所述第二电机远离所述第一电机的一侧设置有外齿圈，所述外齿圈同轴套设在所述第一输出轴外，所述外齿圈的内侧面与所述第一输出轴的外周面间隙配合，所述外齿圈靠近所述第二电机的一侧与所述第二输出轴固定连接；
4.根据权利要求3所述的双电机电驱动系统，其特征在于：所述换挡单元用于切换挡位，使所述第一输出轴与所述第二输出轴以所述第一转速比耦合，或者以第二转速比耦合，或者断开所述第一输出轴与所述第二输出轴之间的动力耦合；
5.根据权利要求4所述的双电机电驱动系统，其特征在于：还包括控制模块，所述控制模块用于控制所述第一电机和所述第二电机进入驱动工况或发电工况、控制所述第一电机和所述第二电机在驱动工况下的动力输出，以及控制所述同步器在所述第一工作位、所述第二工作位和所述第三工作位之间的切换。
6.一种如权利要求5所述的双电机电驱动系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：
7.根据权利要求5所述的双电机电驱动系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块执行所述双电机一挡传动模式或所述双电机二挡传动模式的方法包括：
8.根据权利要求5所述的双电机电驱动系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块执行所述双电机无极变速耦合传动模式的方法包括：
9.根据权利要求5所述的双电机电驱动系统的控制方法，其特征在于，所述控制模块执行所述单电机一挡传动模式或所述单电机二挡传动模式的方法包括：
10.根据权利要求5所述的双电机电驱动系统的控制方法，其特征在于：所述控制模块执行所述动力回收模式的方法包括：
技术总结
本发明属于车辆制造领域，特别涉及到一种双电机电驱动系统及控制方法，双电机电驱动系统包括同轴布置的第一电机和第二电机，以及设置在第一电机和第二电机之间的行星减速器；行星减速器的太阳轮固定安装在第一电机的第一输出轴上，行星减速器的内齿圈靠近第二电机的一侧与第二电机的第二输出轴固定连接；行星减速器的行星架设置在行星减速器的行星轮朝向第一电机的一侧，第一输出轴上套设有第一齿轮，且第一齿轮能够绕第一输出轴自由转动，第一齿轮设置在行星架朝向第一电机的一侧，第一齿轮用于与差速器的输入齿轮连接。
技术研发人员：张峰
受保护的技术使用者：智新科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23