CN107878171A - 一种双电机驱动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机驱动系统及其控制方法，双电机驱动系统包括有第一驱动电机、第二驱动电机、同轴布置的第一输入轴和第二输入轴、动力输出机构、空套于第一输入轴上的一档主动齿轮、固定连接于第一输入轴上的一档齿式离合器、空套于第二输入轴上的二档主动齿轮和固定连接于第二输入轴上的二档齿式离合器，第一输入轴与第一驱动电机固定连接，第二输入轴与第二驱动电机固定连接，一档主动齿轮、二档主动齿轮均与动力输出机构固定连接。本发明以多种动力耦合模式进行无动力中断的高效输出，而且根据车辆运行状况选择各电机驱动状态及变速箱档位，使各电机始终处于高效区，从而在换挡过程中进行动力补偿，达到动力输出无中断的目的。

Description

一种双电机驱动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，具体是一种双电机驱动系统及其控制方法。

背景技术

纯电动汽车以其节能环保的特点在业界迅猛发展，这种车型必将改变现有能源结构。

现有纯电动汽车驱动方案存在多种技术路线，有采用单电机配备单级减速器的驱动系统，该种驱动系统没有可变速比的变速箱，通过单级变速齿轮以达到减速的效果，通过调节电机的转速来实现车辆调速，该种驱动系统缺点明显：不能兼顾最大爬坡度和最高车速、无法充分利用电机高效区；也有采用单电机配备多档变速箱的方案，采用多档变速箱能更好的利用电机高效区，增加车辆的续驶里程。其中匹配的变速箱结构形式多样，有AMT方案、DCT方案、AT方案等，而AMT变速器方案存在动力中断的缺点；DCT和AT变速箱内部含有离合器、同步器等摩擦原件，大大降低了变速箱的传动效率。

从而可见，纯电动汽车需要一种传动效率高、无动力中断的多档位变速驱动系统，使电机高效区得到充分利用，同时满足车辆的整车性能需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双电机驱动系统及其控制方法，使新能源汽车的动力可以以多种动力耦合模式进行无动力中断的高效输出，而且根据车辆运行状况选择各电机驱动状态及变速箱档位，使各电机始终处于高效区，从而在换挡过程中进行动力补偿，达到动力输出无中断的目的。

本发明的技术方案为：

一种双电机驱动系统，包括有第一驱动电机、第二驱动电机和平行轴自动变速器；所述的平行轴自动变速器包括有变速器箱体、设置于变速器箱体内部且同轴布置的第一输入轴和第二输入轴、设置于变速器箱体内部的动力输出机构、通过轴承空套于第一输入轴上的一档主动齿轮、固定连接于第一输入轴上的一档齿式离合器、通过轴承空套于第二输入轴上的二档主动齿轮和固定连接于第二输入轴上的二档齿式离合器，所述的第一输入轴与第一驱动电机固定连接，所述的第二输入轴与第二驱动电机固定连接；所述的第一输入轴通过一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合或解耦，所述的第二输入轴通过二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合或解耦，所述的第一输入轴通过耦合后的一档齿式离合器和二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合或解耦，所述的第二输入轴通过耦合后的一档齿式离合器和二档齿式离合器与一档主动齿轮耦合或解耦；所述的一档主动齿轮、二档主动齿轮均与动力输出机构固定连接。

所述的动力输出机构包括有设置于变速器箱体内的输出轴、主减速器和差速器，主减速器包括有相互啮合的主减速器主动齿轮和主减速器被动齿轮，所述的输出轴上固定连接有一档被动齿轮、二档被动齿轮和主减速器主动齿轮，一档被动齿轮与一档主动齿轮啮合，二档被动齿轮与二档主动齿轮啮合，主减速器被动齿轮与差速器的输入端连接，差速器输出端上设置有左右半轴。

所述的第一输入轴、第二输入轴、输出轴或/和差速器的左右半轴上设置P档锁止机构，用于车辆的驻车锁止。

一种双电机驱动系统的控制方法，具体包括有以下过程：

（1）、一档齿式离合器与一档主动齿轮、二档齿式离合器均为解耦状态，二档齿式离合器与二档主动齿轮、一档齿式离合器均为解耦状态，此时第一驱动电机、第二驱动电机都处于空档状态，双电机驱动系统无动力输出；

（2）、一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，二档齿式离合器与二档主动齿轮、一档齿式离合器均为解耦状态:第一驱动电机通过转速调整，同步第一输入轴和一档主动齿轮转速后，一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，此时第一驱动电机通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机处于空档且无动力输出；

（3）、一档齿式离合器分别与一档主动齿轮、二档齿式离合器耦合连接:第二驱动电机通过转速调整，同步第二输入轴和第一输入轴转速后，二档齿式离合器与一档齿式离合器连接，此时第一驱动电机和第二驱动电机均通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（4）、一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，退回空档：第二驱动电机卸载后，二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，此时，第一驱动电机通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机处于空档且无动力输出；

（5）、一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接：第二驱动电机通过转速调整，同步第二输入轴和二档主动齿轮转速后，二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接，此时，第一驱动电机通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（6）、一档齿式离合器与一档主动齿轮、二档齿式离合器均为解耦状态，二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接：第一驱动电机卸载后，一档齿式离合器与一档主动齿轮解耦，此时，第一驱动电机处于空档且无动力输出，第二驱动电机通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（7）、二档齿式离合器分别与一档齿式离合器、二档主动齿轮耦合连接：第一驱动电机通过转速调整，同步第一输入轴和第二输入轴转速后，一档齿式离合器与二档齿式离合器耦合连接，此时第一驱动电机和第二驱动电机均通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（8）、二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，仅二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接：第一驱动电机卸载后，二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，此时，第二驱动电机通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第一驱动电机处于空档且无动力输出；

（9）、二档齿式离合器与二档主动齿轮解耦：第二驱动电机卸载后，二档齿式离合器与二档主动齿轮解耦，此时，第一驱动电机、第二驱动电机都处于空档状态，双电机驱动系统无动力输出，即回到过程（1）的动力输出状态。

本发明的优点：

本发明使新能源汽车的动力可以以多种动力耦合模式进行无动力中断的高效输出，而且根据车辆运行状况选择各电机驱动状态及变速箱档位，使各电机始终处于高效区；同时通过双电机驱动系统的控制方法，在换挡过程中进行动力补偿，达到动力输出无中断、连续输出的目的。

本发明双电机驱动系统的结构简单、换挡操作简单快速，制作成本低；本发明的控制方法适应性强，可根据各电机的效率特性进行灵活匹配，提供各种状态的多档位多电机驱动形式，从而实时满足最优效率的动力输出状态。也可在现有结构原理不变的前提下，增加更多的机械档位以满足更高的输出需求。

附图说明

图1是本发明双电机驱动系统在无动力输出状态下的结构示意图。

图2是本发明双电机驱动系统在过程（2）输出状态下的结构示意图。

图3是本发明双电机驱动系统在过程（3）输出状态下的结构示意图。

图4是本发明双电机驱动系统在过程（4）输出状态下的结构示意图。

图5是本发明双电机驱动系统在过程（5）输出状态下的结构示意图。

图6是本发明双电机驱动系统在过程（6）输出状态下的结构示意图。

图7是本发明双电机驱动系统在过程（7）输出状态下的结构示意图。

图8是本发明双电机驱动系统在过程（8）输出状态下的结构示意图。

图9是本发明一档齿式离合器、二档齿式离合器位置状态与第一驱动电机、第二驱动电机输出状态的对应图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1-图8，一种双电机驱动系统，包括有第一驱动电机2、第二驱动电机7和平行轴自动变速器；平行轴自动变速器包括有变速器箱体、设置于变速器箱体内部且同轴布置的第一输入轴1和第二输入轴8、设置于变速器箱体内部的动力输出机构、通过轴承空套于第一输入轴1上的一档主动齿轮3、固定连接于第一输入轴1上的一档齿式离合器4、通过轴承空套于第二输入轴8上的二档主动齿轮6和固定连接于第二输入轴8上的二档齿式离合器5，第一输入轴1与第一驱动电机2固定连接，第二输入轴8与第二驱动电机7固定连接；第一输入轴1通过一档齿式离合器4与一档主动齿轮3耦合或解耦，第二输入轴8通过二档齿式离合器5与二档主动齿轮6耦合或解耦，第一输入轴1通过耦合后的一档齿式离合器4和二档齿式离合器5与二档主动齿轮6耦合或解耦，第二输入轴8通过耦合后的一档齿式离合器4和二档齿式离合器5与一档主动齿轮3耦合或解耦；动力输出机构包括有设置于变速器箱体内的输出轴9、主减速器和差速器，主减速器包括有相互啮合的主减速器主动齿轮16和主减速器被动齿轮13，输出轴9上固定连接有一档被动齿轮15、二档被动齿轮10和主减速器主动齿轮16，一档被动齿轮15与一档主动齿轮3啮合，二档被动齿轮10与二档主动齿轮6啮合，主减速器被动齿轮13与差速器12的输入端连接，差速器12输出端上设置有左右半轴14和11。

其中，第一输入轴1、第二输入轴8、输出轴9或/和差速器12的左右半轴14、11上设置P档锁止机构，用于车辆的驻车锁止。

见图9，一种双电机驱动系统的控制方法，具体包括有以下过程：

（1）、一档齿式离合器4与一档主动齿轮3、二档齿式离合器5均为解耦状态，二档齿式离合器5与二档主动齿轮6、一档齿式离合器4均为解耦状态：此时第一驱动电机2、第二驱动电机7都处于空档状态，双电机驱动系统无动力输出；

（2）、一档齿式离合器4与一档主动齿轮3耦合连接，二档齿式离合器5与二档主动齿轮6、一档齿式离合器4均为解耦状态：第一驱动电机2通过转速调整，同步第一输入轴1和一档主动齿轮3转速后，一档齿式离合器4与一档主动齿轮3耦合连接，此时第一驱动电机2通过一档主动齿轮3进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机7处于空档且无动力输出；

（3）、一档齿式离合器4分别与一档主动齿轮3、二档齿式离合器耦合5连接：第二驱动电机7通过转速调整，同步第二输入轴8和第一输入轴1转速后，一档齿式离合器4与二档齿式离合器耦合5连接，此时第一驱动电机2和第二驱动电机7均通过一档主动齿轮3进行动力输出或在档无动力输出；

（4）、一档齿式离合器4与一档主动齿轮3耦合连接，二档齿式离合器5与一档齿式离合器4解耦，退回空档：第二驱动电机7卸载后，二档齿式离合器5与一档齿式离合器4解耦，此时，第一驱动电机2通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机7处于空档且无动力输出；

（5）、一档齿式离合器4与一档主动齿轮3耦合连接，二档齿式离合器5与二档主动齿轮6耦合连接：第二驱动电机7通过转速调整，同步第二输入轴8和二档主动齿轮6转速后，二档齿式离合器5与二档主动齿轮6耦合连接，此时，第一驱动电机2通过一档主动齿轮3进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机7通过二档主动齿轮6进行动力输出或在档无动力输出；

（6）、一档齿式离合器4与一档主动齿轮3、二档齿式离合器5均为解耦状态：二档齿式离合器5与二档主动齿轮6耦合连接，第一驱动电机2卸载后，一档齿式离合器4与一档主动齿轮3解耦，此时，第一驱动电机2处于空档且无动力输出，第二驱动电机7通过二档主动齿轮6进行动力输出或在档无动力输出；

（7）、二档齿式离合器5分别与一档齿式离合器4、二档主动齿轮6耦合连接：第一驱动电机2通过转速调整，同步第一输入轴1和第二输入轴8转速后，二档齿式离合器5与一档齿式离合器4耦合连接，此时第一驱动电机2和第二驱动电机7均通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（8）、二档齿式离合器5与一档齿式离合器4解耦，仅二档齿式离合器5与二档主动齿轮6耦合连接：第一驱动电机2卸载后，二档齿式离合器5与二档主动齿轮6耦合连接，此时，第二驱动电机7通过二档主动齿轮6进行动力输出或在档无动力输出，第一驱动电机2处于空档且无动力输出；

（9）、二档齿式离合器5与二档主动齿轮6解耦：第二驱动电机7卸载后，二档齿式离合器5与二档主动齿轮6解耦，此时，第一驱动电机2、第二驱动电机7都处于空档状态，双电机驱动系统无动力输出，即回到过程（1）的动力输出状态。

综上所述，描述了双电机驱动系统及其控制方法所实现的动力耦合输出及转换过程：双电机空档—双电机一档—一个电机一档、一个电机二档—双电机二档—一个电机一档、一个电机二档—双电机一档—双电机空档的整个无动力中断输出循环，以及其中一个电机在档、另一个电机在空档的动力转换过渡及输出过程。

车辆倒档通过反转驱动电机即可实现，可使用上述各动力输出模式。

由上述各动力耦合输出状态及动力转换过程可知，通过所述双电机驱动系统的控制方法，所述的双电机驱动系统在各状态下都可满足无动力中断的输出及状态切换，且均为双向切换，也即升降挡均能满足动力输出的无间断操作，大大提高了驾驶的舒适性。

同时，除输出档位的模式多样化外，各输出状态下，各电机的输出状态也可进行灵活的匹配，如单一电机输出、双电机同时输出等，从而最大程度的使用电机高效区，充分节约车载电能同时延长续驶里程。

双电机驱动系统的换挡操作部分：一档齿式离合器4及二档齿式离合器5的换挡动作通过单一转毂执行；一档齿式离合器4及二档齿式离合器5的拨叉分别通过单一换挡转毂的两个槽型进行驱动，实现换挡动作，单一换挡转毂的两条槽型可分别满足一档齿式离合器4换挡拨叉的运动线型和二档齿式离合器5换挡拨叉的运动线型，即整个单一换挡转毂的槽型可实现所示动力耦合输出状态（1）-（8）八个位置，且连续的槽型也可满足各动力转换过程（1）-（8）。

综合以上，该换挡机构创新性的采用单一换挡转毂控制两个独立换挡拨叉完成各档位齿式离合器的交互动作，且可以只通过一个换挡电机控制转毂的运转，能有效降低换挡执行机构复杂程度，节约机构成本。

本发明的实施例中所述双电机驱动系统及其控制方法中的双电机驱动系统可替换、增加或去掉相关非关键零件，来衍生出其他不同形式；同时各种不同的衍生形式可根据功能需求进行相互重组成新的构型。同时，所述双电机驱动系统的控制方法具有优秀的适应性，在不改变所述双电机驱动系统的控制方法的前提下，也可用于其他衍生构型的控制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种双电机驱动系统，其特征在于：包括有第一驱动电机、第二驱动电机和平行轴自动变速器；所述的平行轴自动变速器包括有变速器箱体、设置于变速器箱体内部且同轴布置的第一输入轴和第二输入轴、设置于变速器箱体内部的动力输出机构、通过轴承空套于第一输入轴上的一档主动齿轮、固定连接于第一输入轴上的一档齿式离合器、通过轴承空套于第二输入轴上的二档主动齿轮和固定连接于第二输入轴上的二档齿式离合器，所述的第一输入轴与第一驱动电机固定连接，所述的第二输入轴与第二驱动电机固定连接；所述的第一输入轴通过一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合或解耦，所述的第二输入轴通过二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合或解耦，所述的第一输入轴通过耦合后的一档齿式离合器和二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合或解耦，所述的第二输入轴通过耦合后的一档齿式离合器和二档齿式离合器与一档主动齿轮耦合或解耦；所述的一档主动齿轮、二档主动齿轮均与动力输出机构固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述的动力输出机构包括有设置于变速器箱体内的输出轴、主减速器和差速器，主减速器包括有相互啮合的主减速器主动齿轮和主减速器被动齿轮，所述的输出轴上固定连接有一档被动齿轮、二档被动齿轮和主减速器主动齿轮，一档被动齿轮与一档主动齿轮啮合，二档被动齿轮与二档主动齿轮啮合，主减速器被动齿轮与差速器的输入端连接，差速器输出端上设置有左右半轴。

3.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统，其特征在于：所述的第一输入轴、第二输入轴、输出轴或/和差速器的左右半轴上设置P档锁止机构，用于车辆的驻车锁止。

4.根据权利要求1所述的一种双电机驱动系统的控制方法，其特征在于：具体包括有以下过程：

（1）、一档齿式离合器与一档主动齿轮、二档齿式离合器均为解耦状态，二档齿式离合器与二档主动齿轮、一档齿式离合器均为解耦状态，此时第一驱动电机、第二驱动电机都处于空档状态，双电机驱动系统无动力输出；

（2）、一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，二档齿式离合器与二档主动齿轮、一档齿式离合器均为解耦状态:第一驱动电机通过转速调整，同步第一输入轴和一档主动齿轮转速后，一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，此时第一驱动电机通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机处于空档且无动力输出；

（3）、一档齿式离合器分别与一档主动齿轮、二档齿式离合器耦合连接:第二驱动电机通过转速调整，同步第二输入轴和第一输入轴转速后，二档齿式离合器与一档齿式离合器连接，此时第一驱动电机和第二驱动电机均通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（4）、一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，退回空档：第二驱动电机卸载后，二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，此时，第一驱动电机通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机处于空档且无动力输出；

（5）、一档齿式离合器与一档主动齿轮耦合连接，二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接：第二驱动电机通过转速调整，同步第二输入轴和二档主动齿轮转速后，二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接，此时，第一驱动电机通过一档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第二驱动电机通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（6）、一档齿式离合器与一档主动齿轮、二档齿式离合器均为解耦状态，二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接：第一驱动电机卸载后，一档齿式离合器与一档主动齿轮解耦，此时，第一驱动电机处于空档且无动力输出，第二驱动电机通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（7）、二档齿式离合器分别与一档齿式离合器、二档主动齿轮耦合连接：第一驱动电机通过转速调整，同步第一输入轴和第二输入轴转速后，一档齿式离合器与二档齿式离合器耦合连接，此时第一驱动电机和第二驱动电机均通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出；

（8）、二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，仅二档齿式离合器与二档主动齿轮耦合连接：第一驱动电机卸载后，二档齿式离合器与一档齿式离合器解耦，此时，第二驱动电机通过二档主动齿轮进行动力输出或在档无动力输出，第一驱动电机处于空档且无动力输出；

（9）、二档齿式离合器与二档主动齿轮解耦：第二驱动电机卸载后，二档齿式离合器与二档主动齿轮解耦，此时，第一驱动电机、第二驱动电机都处于空档状态，双电机驱动系统无动力输出，即回到过程（1）的动力输出状态。