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CN110126604B - 纯电动电机驱动系统及电动车辆 - Google Patents

纯电动电机驱动系统及电动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纯电动电机驱动系统及电动车辆，纯电动电机驱动系统包括主电机、辅电机以及与主电机和辅电机传动连接的动力耦合机构，所述辅电机和动力耦合机构之间设有变速箱。双电机可分别单独驱动，也可共同驱动电动车辆行驶，双电机可在不同的扭矩和功率需求时，分别驱动或共同驱动，降低电机的扭矩和功率冗余，整车驱动效率高。通过变速箱减速增扭作用，辅电机可以选择较小扭矩的驱动电机从而降低成本，且通过不同档位选择使得辅电机处于高效率区域工作，并提升系统效率；变速箱换档过程中，通过主电机进行扭矩补偿，实现无断动力换档。

Description

纯电动电机驱动系统及电动车辆
技术领域
本发明涉及纯电动电机驱动系统及电动车辆。
背景技术
目前，世界各大汽车厂商为了降低电动车辆油耗，达到节能减排的目的，都在开发各种混合动力和纯电动的电动车辆。随着电动汽车的发展，人们对电动汽车最高车速、加速度、爬坡度及舒适性提出了更高的要求，电动汽车的驱动方式及传动结构决定这电动汽车的动力性、经济性及舒适性。由于受到电机特性的限制，传统的单电机直驱的模式只能通过增大电机功率的方法来满足电动汽车的动力性，这不仅增大了电机的体积，还会增加运行成本，而且造成电机多数时间工作在低效区，降低了电动汽车的续航里程。
申请公布号为CN106696759A、申请公布日为2017.05.24的中国专利公开了一种单行星排结构电动汽车动力总成及其控制方法，该动力总成包括单排行星齿轮传动机构、辅电机、辅电机控制器、主电机、主电机控制器、锁止离合器、整车控制器，单排行星齿轮传动机构构成了动力耦合机构，单排行星齿轮传动机构的齿圈与辅电机连接，单排行星齿轮传动机构的太阳轮与主电机连接，锁止离合器安装在辅电机输出轴与辅电机壳体之间，单排行星齿轮传动机构的行星架作为驱动电动汽车的动力输出端。虽然该动力总成通过双电机和单排行星齿轮传动机构的配合，降低了两个电机的总体功率，但辅电机在爬坡时扭矩较小从而降低了动力总成的爬坡性能，降低了辅电机的工作效率，增加了成本。此外辅电机一直保持与齿圈的传动连接状态，当电动车辆抛锚时不能使辅电机的输出轴与后桥断开连接，会导致拖车困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动电机驱动系统，以解决现有技术中的双电机动力总成在爬坡时扭矩较小从而降低了动力总成的爬坡性能的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该纯电动电机驱动系统的电动车辆。
为实现上述目的，本发明纯电动电机驱动系统的技术方案是：
方案1，纯电动电机驱动系统包括主电机、辅电机以及与主电机和辅电机传动连接的动力耦合机构，所述辅电机和动力耦合机构之间设有变速箱。
方案2，在方案1的基础上，所述主电机与动力耦合机构之间设有锁止离合器。可以实现主电机单独驱动、辅电机单独驱动以及主电机和辅电机共同驱动。
方案3，在方案1或2的基础上，所述动力耦合机构为行星排。行星排可以实现无级变速，增加电动车辆行驶的稳定性。
方案4，在方案3的基础上，所述主电机与行星排的行星架传动连接，辅电机通过变速箱与行星排的齿圈传动连接。
方案5，在方案1或2的基础上，所述辅电机的辅电机输出轴和主电机的主电机输出轴平行设置。缩短了动力系统轴向尺寸，消除了后纵置动力系统尺寸的制约，提高了系统的适用范围。
方案6，在1或2的基础上，所述变速箱为两档变速箱。
为实现上述目的，本发明电动车辆的技术方案是：
方案1，电动车辆包括车架和安装在车架上的纯电动电机驱动系统，所述纯电动电机驱动系统包括主电机、辅电机以及与主电机和辅电机传动连接的动力耦合机构，所述辅电机和动力耦合机构之间设有变速箱。
方案2，在方案1的基础上，所述主电机与动力耦合机构之间设有锁止离合器。可以实现主电机单独驱动、辅电机单独驱动以及主电机和辅电机共同驱动。
方案3，在方案1或2的基础上，所述动力耦合机构为行星排。行星排可以实现无级变速，增加电动车辆行驶的稳定性。
方案4，在方案3的基础上，所述主电机与行星排的行星架传动连接，辅电机通过变速箱与行星排的齿圈传动连接。
方案5，在方案1或2的基础上，所述辅电机的辅电机输出轴和主电机的主电机输出轴平行设置。缩短了动力系统轴向尺寸，消除了后纵置动力系统尺寸的制约，提高了系统的适用范围。
方案6，在方案1或2的基础上，所述变速箱为两档变速箱。
本发明的有益效果是：双电机可分别单独驱动，也可共同驱动电动车辆行驶，双电机可在不同的扭矩和功率需求时，分别驱动或共同驱动，降低电机的扭矩和功率冗余，整车驱动效率高。通过变速箱减速增扭作用，辅电机可以选择较小扭矩的驱动电机从而降低成本，且通过不同档位选择使得辅电机处于高效率区域工作，并提升系统效率；变速箱换档过程中，通过主电机进行扭矩补偿，实现无断动力换档。通过锁止离合器锁止太阳轮实现主电机高速驱动，提高了动力系统效率。
附图说明
图1为本发明纯电动电机驱动系统的具体实施例一的示意图；
图2为本发明纯电动电机驱动系统的具体实施例二的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的纯电动电机驱动系统的具体实施例一，如图1所示，纯电动电机驱动系统包括主电机14、辅电机3以及与主电机14和辅电机3传动连接的行星排，主电机14与行星排之间设有锁止离合器11，辅电机3和行星排之间设有变速箱5，其中，行星排构成了动力耦合机构，在其他实施例中，动力耦合机构可以为齿轮。本实施例中，主电机14与行星排的行星架10传动连接并实现直驱传动给差速器7，辅电机3通过变速箱5、传动齿轮6与行星排的齿圈9传动连接，其中辅电机3的辅电机输出轴4与主电机14的主电机输出轴12平行设置，缩短了动力系统轴向尺寸，消除了后纵置动力系统尺寸的制约，提高了系统的适用范围。本实施例中，行星排的齿圈9用于与电动车辆后桥的差速器7传动连接，齿圈9与差速器7之间设有万向节8，万向节8保证齿圈9与差速器7连接的稳定性，在其他实施例中，齿圈与差速器之间可以不设置万向节。
本实施例中，纯电动电机驱动系统还包括动力电池13，动力电池13通过高压线束15电连接有控制器1，控制器1通过高压线束15控制主电机14和辅电机3的运行。同时，控制器1还控制变速箱5使变速箱5在不同车速和工况下选择不同的档位，从而使辅电机始终处于高效率的工作状态，提升了系统效率。本实施例中，变速箱5为两档变速箱，在其他实施例中，变速箱为一档或三档以上的变速箱。
该纯电动电机驱动系统可以实现多种驱动模式以及制动模式，具体如下所述：
1、驱动模式1（主电机14不工作，辅电机3单独驱动）：锁止离合器11关闭，辅电机单独驱动电动车辆行驶，动力通过辅电机输出轴4传递给变速箱5经变速箱5减速增扭后，通过传动齿轮6传递给齿圈9，齿圈9将动力传递给差速器7驱动整车行驶。根据不同的车速和工况需求变速箱5选择不同的工作档位，使得在满足电动车辆工况行驶需求的前提下，辅电机3始终处于高效率区域工作，从而提升系统效率，该模式下电动车辆通常处于中低速行驶。
2、驱动模式2（主电机14单独驱动，辅电机3不工作）：锁止离合器11开启，主电机14单独驱动电动车辆行驶，主电机14的主电机输出轴12输出扭矩通过行星排传递给差速器7，差速器7驱动电动车辆行驶。此时变速箱5处于空档模式，辅电机3的转速为零，以消除辅电机3和变速箱5控制带来的损失。该模式通常适用于中高速行驶模式。
3、驱动模式3（主电机14和辅电机3同时工作）：锁止离合器11开启，主电机14和辅电机3同时驱动电动车辆行驶，辅电机3输出动力通过辅电机输出轴4传递给变速箱5，经变速箱5减速增扭后通过传动齿轮6传递给齿圈9，主电机14主电机14的主电机输出轴12输出扭矩传递到行星架。该模式中辅电机3的动力可通过变速箱5的低档与主电机14耦合驱动，以实现低速行驶时的最大爬坡度，该模式中辅电机3可通过变速箱的高档与主电机14耦合驱动，以实现最高车速行驶。
4、制动模式1（主电机14不工作，辅电机3单独回馈）：此模式下锁止离合器11关闭，变速箱5在档位上，辅电机3单独工作用于制动能量回收，主电机14不工作。该模式通常适用于中低车速制动模式。
5、制动模式2（主电机14单独回馈，辅电机3不工作）：此模式下锁止离合器11开启，变速箱5在空档上，辅电机3不工作，主电机14单独工作用于制动能量回收。该模式通常适用于中高车速制动模式。
6、制动模式3（主电机14和辅电机3同时回馈）：锁止离合器11开启，变速箱5在档位上，此模式下主电机14和辅电机3同时工作用于制动能力回收。该模式通常适用于大扭矩制动、持续下坡制动或高速制动等模式。
本实施例中，双电机可分别单独驱动，也可共同驱动电动车辆行驶，双电机可在不同的扭矩和功率需求时，分别驱动或共同驱动，降低电机的扭矩和功率冗余，整车驱动效率高。通过变速箱减速增扭作用，辅电机可以选择较小扭矩的驱动电机从而降低成本，且通过不同档位选择使得辅电机处于高效率区域工作，并提升系统效率；变速箱换档过程中，通过主电机进行扭矩补偿，实现无断动力换档。通过锁止离合器锁止太阳轮实现主电机高速驱动，降低了主电机高速弱磁损失，提高了动力系统效率。通过制动时选择不同的电机进行制动，提高制动能量回收能力。
本发明的纯电动电机驱动系统的具体实施例二，如图2所示，与具体实施例一的区别在于，双电机驱动系统通过辅电机3的传动齿轮6与差速器7直驱传动连接。
本发明电动车辆的具体实施例，本实施例中的电动车辆包括车架和安装在车架上的纯电动电机驱动系统，该纯电动电机驱动系统与上述纯电动电机驱动系统的具体实施例一至具体实施例二中任意一个所述的纯电动电机驱动系统结构相同，不予赘述。

Claims (6)

1.纯电动电机驱动系统，包括主电机、辅电机以及与主电机和辅电机传动连接的动力耦合机构，其特征在于：所述辅电机和动力耦合机构之间设有变速箱，所述动力耦合机构为行星排，所述主电机与行星排的行星架传动连接，辅电机通过变速箱与行星排的齿圈传动连接，所述主电机与动力耦合机构之间设有锁止离合器，锁止离合器具有锁止行星排的太阳轮的开启状态以供主电机的动力由行星架传递到齿圈；该纯电动电机驱动系统具有用于在锁止离合器关闭时使辅电机单独驱动电动车辆的第一驱动模式、在锁止离合器开启时使主电机单独驱动电动车辆的第二驱动模式、在锁止离合器开启时使主电机和辅电机共同驱动电动车辆的第三驱动模式。
2.根据权利要求1所述的纯电动电机驱动系统，其特征在于：所述辅电机的辅电机输出轴和主电机的主电机输出轴平行设置。
3.根据权利要求1所述的纯电动电机驱动系统，其特征在于：所述变速箱为两挡变速箱。
4.电动车辆，包括车架和安装在车架上的纯电动电机驱动系统，所述纯电动电机驱动系统包括主电机、辅电机以及与主电机和辅电机传动连接的动力耦合机构，其特征在于：所述辅电机和动力耦合机构之间设有变速箱，所述动力耦合机构为行星排，所述主电机与行星排的行星架传动连接，辅电机通过变速箱与行星排的齿圈传动连接，所述主电机与动力耦合机构之间设有锁止离合器，锁止离合器具有锁止行星排的太阳轮的开启状态以供主电机的动力由行星架传递到齿圈；该纯电动电机驱动系统具有用于在锁止离合器关闭时使辅电机单独驱动电动车辆的第一驱动模式、在锁止离合器开启时使主电机单独驱动电动车辆的第二驱动模式、在锁止离合器开启时使主电机和辅电机共同驱动电动车辆的第三驱动模式。
5.根据权利要求4所述的电动车辆，其特征在于：所述辅电机的辅电机输出轴和主电机的主电机输出轴平行设置。
6.根据权利要求4所述的电动车辆，其特征在于：所述变速箱为两挡变速箱。
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Applicant before: ZHENGZHOU YUTONG BUS Co.,Ltd.

Country or region before: China

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