一种两挡同轴双电机复合电驱动装置的制作方法

专利2025-06-16  16


本发明属于车辆电驱动,具体涉及一种两挡同轴双电机复合电驱动装置。


背景技术:

1、双侧电机独立驱动型式结构比较简单,由两个驱动电机采用独立控制。直线行驶时,通过左、右两个驱动电机分别驱动左、右两侧主动轮,且需要控制两个驱动电机速度相同,当车辆两侧负载波动大时,为保证两侧转速相同以直线行驶,需要两个驱动电机都具有很好的负载适应性和稳定的转速控制。转向时,则需要通过控制左、右两个电机产生相应的转速差以实现转向。由于车辆转向时内侧会产生再生功率,此时内侧驱动电机需处于发电状态,且要在发电状态下控制转速,这存在一定难度;同时,为了能够充分利用系统实现这部分能量回馈,外侧驱动电机必须具备很大功率。因此,双侧电机独立驱动型式对电机及其驱动系统要求高,系统控制复杂。

2、也就是说,传统的串联式双侧电机独立驱动方案两侧的输出半轴之间没有机械连接,难以满足大功率重型履带车辆的直驶稳定性和转向性需求,特别在转向工况下低速侧转向再生功率仅能依靠低速侧电机转换为发电机状态,实现能量回收利用,造成对高速侧电机需要功率大、电机的重量和体积增大,难以满足车辆尺寸约束条件。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,在动力学上实现转向再生功率机械传动回收利用,降低电机功率需求,促进串联式纯电驱动应用。

2、本发明采用以下技术方案:

3、一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,包括第一驱动电机、第二驱动电机、第一输出半轴、第二输出半轴以及行星排传动机构;

4、所述第一驱动电机的转子轴、所述第二驱动电机的转子轴、所述第一输出半轴、所述第二输出半轴同轴;

5、所述第一驱动电机与所述第二驱动电机通过行星排传动机构耦合驱动所述第一输出半轴与所述第二输出半轴转动,用于实现车辆直驶时所述第一输出半轴与所述第二输出半轴的功率均分,车辆转向时功率从低速侧的输出轴向高速侧的输出半轴功率回流。

6、进一步地,所述行星排传动机构包括从左往右依次排布的起变速作用的第一行星排、起减速作用的第二行星排、起功率耦合作用的第三行星排和第四行星排、起减速作用的第五行星排、起变速作用的第六行星排;

7、所述第一驱动电机的转子轴与所述第二行星排动力连接;

8、所述第二驱动电机的转子轴与所述第五行星排动力连接;

9、所述第一输出半轴与所述第一行星排动力连接;

10、所述第二输出半轴与所述第六行星排动力连接。

11、进一步地,所述第一行星排、所述第二行星排、所述第三行星排、所述第五行星排与所述第六行星排均为双内啮合行星排。

12、进一步地,所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈、第一行星架;所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈、第二行星架;所述第三行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈、第三行星架;所述第四行星排包括第四太阳轮、第四行星轮、第四齿圈、第四行星架;所述第五行星排包括第五太阳轮、第五行星轮、第五齿圈、第五行星架;所述第六行星排包括第六太阳轮、第六行星轮、第六齿圈、第六行星架;

13、所述第一行星轮与所述第一行星架连接,且所述第一行星轮的内外齿分别与所述第一太阳轮、所述第一齿圈内啮合;所述第一齿圈与所述第一输出半轴连接;所述第一行星架与所述第三齿圈及所述第四齿圈连接;

14、所述第二太阳轮与机壳连接;所述第二行星轮与所述第二行星架上,且所述第二行星轮的内外齿分别与所述第二太阳轮、所述第二齿圈内啮合;所述第二齿圈与所述第三行星架连接;所述第二行星架与所述第一驱动电机的转子轴连接;

15、所述第三太阳轮与所述第四行星架连接;所述第三行星轮与所述第三行星架连接,且所述第三行星轮的内外齿分别与所述第三太阳轮、所述第三齿圈内啮合;所述第三齿圈与所述第一行星架和所述第四齿圈连接;所述第三行星架与所述第二齿圈连接;

16、所述第四太阳轮与所述第五齿圈连接;所述第四行星轮与所述第四行星架连接,且所述第四行星轮与所述第四太阳轮内啮合、所述第四行星轮与所述第四齿圈外啮合;所述第四齿圈与所述第三齿圈和所述第一行星架连接;所述第四行星架与所述第三太阳轮、所述第六行星架连接;

17、所述第五太阳轮与机壳连接;所述第五行星轮与所述第五行星架连接,且所述第五行星轮的内外齿分别与所述第五太阳轮、所述第五齿圈内啮合;所述第五齿圈与所述第四太阳轮连接;所述第五行星架与所述第二驱动电机的转子轴连接;

18、所述第六太阳轮与所述第二离合器的从动端、所述第二制动器的主动端连接;所述第六行星轮与所述第六行星架连接,且所述第六行星轮的内外齿分别与所述第一太阳轮、所述第一齿圈内啮合;所述第六齿圈与所述第二输出半轴连接;所述第六行星架与所述第四行星架连接。

19、进一步地,还包括第一制动器、第二制动器;

20、所述第一制动器的主动端与所述第一太阳轮连接,所述第一制动器的从动端与机壳连接;

21、所述第二制动器的主动端与所述第六太阳轮连接,所述第二制动器的从动端与机壳连接。

22、进一步地,还包括第一离合器、第二离合器;

23、所述第一离合器的主动端与所述第一行星架、所述第三齿圈、所述第四齿圈连接,所述第一离合器的从动端与所述第一太阳轮连接;

24、所述第二离合器的主动端与所述第三太阳轮、所述第四行星架、所述第六行星架连接;所述第二离合器的从动端与所述第六太阳轮连接。

25、进一步地,所述第一离合器与所述第一制动器之间为单油缸互位作动;

26、所述第二离合器与所述第二制动器之间为单油缸互位作动。

27、进一步地,设所述第一齿圈齿数、所述第一行星轮内齿齿数之积与所述第一太阳轮齿数、所述第一行星轮外齿齿数之积的比值为k1;

28、设所述第二齿圈齿数、所述第二行星轮内齿齿数之积与所述第二太阳轮齿数、所述第二行星轮外齿齿数之积的比值为k2;

29、设所述第三齿圈齿数、所述第三行星轮内齿齿数之积与所述第三太阳轮齿数、所述第三行星轮外齿齿数之积的比值为k3;

30、设所述第四齿圈齿数与所述第四太阳轮齿数的比值为k4;

31、设所述第五齿圈齿数、所述第五行星轮内齿齿数之积与所述第五太阳轮齿数、所述第五行星轮外齿齿数之积的比值为;

32、设所述第六齿圈齿数、所述第六行星轮内齿齿数之积与所述第六太阳轮齿数、所述第六行星轮外齿齿数之积的比值为k6;

33、上述比值同时满足以下关系式:

34、k1=k6;k2=k5;k4=1/(k3-1)。

35、进一步地,所述第四行星轮的数量为3~6个。

36、进一步地,一挡时,所述第一制动器与所述第二制动器结合,所述第一离合器与所述第二离合器分离;

37、二档时,所述第一离合器与所述第二离合器结合,所述第一制动器与所述第二制动器分离。

38、有益效果:

39、1、本发明提供的两挡同轴双电机复合电驱动装置中第一驱动电机的转子轴、第二驱动电机的转子轴、第一输出半轴、第二输出半轴同轴;第一驱动电机与第二驱动电机通过行星排传动机构耦合驱动第一输出半轴与第二输出半轴转动,用于实现车辆直驶时第一输出半轴与第二输出半轴的功率均分,车辆转向时功率从低速侧的输出半轴向高速侧的输出半轴功率回流。

40、如此,与传统的串联式双侧电机独立驱动方案相比,设置行星排传动机构作为两侧输出半轴的机械连接,在动力学上实现了转向再生功率的机械传动回收利用,降低了对电机功率的需求,整个两挡同轴双电机复合电驱动装置结构简单紧凑,满足车辆尺寸约束条件,提高了直驶稳定性和转向灵活性,促进串联式纯电驱动在大功率车辆上的应用。

41、2、第一行星排、第二行星排、第三行星排、第五行星排与第六行星排均为双内啮合行星排均为双内啮合行星排,由于双内啮合行星齿轮传动仅通过一个具有内外齿的一种行星齿轮进行动力传递,行星齿轮也就不会出现不均载问题,也就不必设计专门的均载机构。

42、3、各个行星排的组成部件及其连接关系,确保了行星排传动机构的精确控制和高效运作。

43、4、通过制动器的结合与分离,可以控制对应太阳轮的旋转状态,实现不同的传动比和运动模式。

44、5、通过离合器的结合与分离,可以进一步控制动力的传递路径,实现两挡变速功能。

45、6、通过单油缸互位作动的设计,使液压系统大幅简化。


技术特征:

1.一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,包括第一驱动电机(31)、第二驱动电机(24)、第一输出半轴(1)、第二输出半轴(22)以及行星排传动机构;

2.根据权利要求1所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,所述行星排传动机构包括从左往右依次排布的起变速作用的第一行星排、起减速作用的第二行星排、起功率耦合作用的第三行星排和第四行星排、起减速作用的第五行星排、起变速作用的第六行星排;

3.根据权利要求2所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,所述第一行星排、所述第二行星排、所述第三行星排、所述第五行星排与所述第六行星排均为双内啮合行星排。

4.根据权利要求3所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于:

5.根据权利要求4所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,还包括第一制动器(6)、第二制动器(17);

6.根据权利要求5所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,还包括第一离合器(32)、第二离合器(23);

7.根据权利要求6所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,所述第一离合器(32)与所述第一制动器(6)之间为单油缸互位作动;

8.根据权利要求4~7任意一项所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,设所述第一齿圈(5)齿数、所述第一行星轮(4)内齿齿数之积与所述第一太阳轮(2)齿数、所述第一行星轮(4)外齿齿数之积的比值为k1;

9.根据权利要求8所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,所述第四行星轮(26)的数量为3~6个。

10.根据权利要求8所述的一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,其特征在于,一挡时,所述第一制动器(6)与所述第二制动器(17)结合,所述第一离合器(32)与所述第二离合器(23)分离;


技术总结
本发明公开了一种两挡同轴双电机复合电驱动装置,属于车辆电驱动技术领域,第一驱动电机的转子轴、第二驱动电机的转子轴、第一输出半轴、第二输出半轴同轴;第一驱动电机与第二驱动电机通过行星排传动机构耦合驱动第一输出半轴与第二输出半轴转动,用于实现车辆直驶时第一输出半轴与第二输出半轴的功率均分,车辆转向时功率从低速侧的输出轴向高速侧的输出半轴功率回流。在动力学上实现了转向再生功率的机械传动回收利用,降低了对电机功率的需求,整个两挡同轴双电机复合电驱动装置结构简单紧凑,满足车辆尺寸约束条件,提高了直驶稳定性和转向灵活性,促进串联式纯电驱动在大功率车辆上的应用。

技术研发人员:盖江涛,胡铮,唐沛,王乐,周如意,贾爽,邢庆坤,毛润,孙汉乔,彭振宇,张静,张鹤,李新毅,尹华兵,李海新,裴春杰
受保护的技术使用者:中国北方车辆研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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