一种双电机纯电动的动力系统及汽车及其控制方法与流程

1.本发明涉及汽车驱动系统技术领域，具体地，涉及一种双电机纯电动的动力系统，相应的，还涉及基于该动力系统的汽车，还涉及基于该动力系统的控制方法。


背景技术：

2.随着能源紧缺和环境污染的日益严重，国家法规也在朝着越来越严格的方向发展，发展电动汽车是降低汽车油耗、减少排放、改善大气环境和满足排放的必经之路。
3.目前市场上多数的电动汽车均为纯电动单档系统，对于动力性和效率方面存在这一定的限制，在动力性方面、尤其是爬陡坡和急加速的时候表现出来的实际性能并不能令人十分满意，而多电机系统的模式切换往往需要多个离合器或同步器等执行机构，导致结构较为复杂。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种双电机纯电动的动力系统，结构简单，实现了两档驱动，且保护了电机，增强了系统的可靠性。
5.本发明要解决的技术问题还在于提供一种汽车，提高了汽车的平顺性和舒适性。
6.本发明要解决的技术问题还在于提供一种基于所述动力系统的控制方法，不同工况下均能够顺利的自由切换，过程平稳且操作方便。
7.为了解决上述技术问题，本发明提出一种双电机纯电动的动力系统，包括第一电机、第二电机、与所述第一电机相连接的第一传动机构、与所述第二电机相连接的第二传动机构、与所述第一传动机构与第二传动机构相连接的中间轴、位于所述中间轴与所述第一传动机构之间的第一单向离合器、位于所述中间轴与所述第二传动机构之间的第二单向离合器、与所述中间轴相连接的第三传动机构以及与所述第三传动机构相连接的车轮；
8.所述第一单向离合器包括与所述第一传动机构相连接的第一外圈、与所述中间轴相连接的第一内圈以及位于所述第一外圈与所述第一内圈之间的第一锁止结构；
9.所述第二单向离合器包括与所述第二传动机构相连接的第二外圈、与所述中间轴相连接的第二内圈以及位于所述第二外圈与所述第二内圈之间的第二锁止结构；
10.所述第一外圈的转速大于所述第一内圈的转速时，所述第一单向离合器为啮合状态，并传递扭矩；
11.所述第一外圈的转速小于所述第一内圈的转速时，所述第一单向离合器为非啮合状态，所述第一传动机构与所述中间轴相互独立工作；
12.所述第二外圈的转速大于所述第二内圈的转速时，所述第二单向离合器为啮合状态，并传递扭矩；
13.所述第二外圈的转速小于所述第二内圈的转速时，所述第二单向离合器为非啮合状态，所述第二传动机构与所述中间轴相互独立工作。
14.优选地，所述第一传动机构包括第一主动齿轮和与所述第一主动齿轮相互啮合的
第一从动齿轮，其中所述第一主动齿轮通过花键与所述第一电机相连接。
15.优选地，所述第一从动齿轮与所述第一单向离合器的第一外圈相连接。
16.优选地，所述第二传动机构包括第二主动齿轮和与所述第二主动齿轮相互啮合的第二从动齿轮，其中，所述第二主动齿轮通过花键与所述第二电机相连接。
17.优选地，所述第二从动齿轮与所述第二单向离合器的第二外圈相连接。
18.优选地，所述中间轴包括与所述第一内圈相连接的第一输入端、与所述第二内圈相连接的第二输入端以及与所述第三传动机构相连接的输出端。
19.优选地，所述第三传动机构包括主减输入齿轮和主减齿轮，所述主减齿轮与所述主减输入齿轮相互啮合，所述主减输入齿轮与所述中间轴的输出端相连接；
20.所述车轮与所述主减齿轮相连接。
21.优选地，还包括差速器，所述差速器与所述车轮相连接。
22.一种汽车，其特征在于包括所述的双电机纯电动的动力系统。
23.一种基于所述的动力系统的控制方法，包括：
24.当汽车处于弹射起步工况时：第一电机和第二电机的转速加快，使得第一传动机构及第二传动机构的转速大于中间轴的转速，第一单向离合器和第二单向离合器被锁止，所述第一电机的扭矩通过第一传动机构、第一单向离合器以及中间轴传递至所述车轮，第二电机的扭矩通过第二传动机构、第二单向离合器以及中间轴传递至车轮；
25.当汽车处于正常起步工况或巡航工况时：第一电机不工作，第一单向离合器处于非啮合状态；所述第二电机工作，与所述第二电机啮合的第二传动机构的转速大于所述中间轴的转速，所述第二单向离合器被锁止，第二电机的扭矩通过第二传动机构、第二单向离合器以及中间轴传递至车轮；
26.当汽车处于大扭矩加速工况时：第二电机持续输出动力；第一电机的转速加快，并带动所述第一转动机构加速，直至所述第一传动机构的转速超过所述中间轴的转速时，所述第一单向离合器被锁止，所述第一电机的扭矩通过第一传动机构、第一单向离合器以及中间轴传递至所述车轮，第一电机和第二电极共同输出动力；
27.当汽车处于超速工况时：汽车车速超过了第一电机的设计转速，第一单向离合器的外圈转速小于内圈转速，第一单向离合器进入非啮合状态。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
29.1、本发明提供的双电机纯电动的动力系统，采用了双电机两档结构，可以满足整车在起步、急加速等工况下的动力性能需求；通过第一单向离合器和第二单向离合器的设置，对第一电机和第二电机进行选择性断开，可以保证两个电机同时运转或单独运转，该结构还可以用于四驱新能源车作为单独的前驱或者后驱动力系统，同时车辆超速运转时，还可以防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电机，增强了系统的可靠性。
30.2、本发明提供的汽车，可以满足在高速、急加速等工况下的动力需求，采用纯机械结构的单向离合器，使得第一电机和第二电机的结合过程更加平稳，提高了汽车的平顺性和舒适性。
31.3、本发明提供的双电机纯电动的动力系统，采用第一单向离合器和第二单向离合器作为断开装置，为纯机械断开装置，与多片离合器相比，单向离合器无须复杂的控制策略，且成本低廉，结构简单，所需布置空间较小，无需复杂的液压控制模块或电磁离合器驱
动控制模块，对于动力系统的成本重量等都有较好的改善；与狗牙式离合器相比，单向离合器在内外圈等速时结合，结合过程更加平稳，提高了整车的平顺性和舒适性。
32.4、本发明提供的基于上述动力系统的控制方法，通过第一单向离合器和第二单向离合器的设置，对第一电机和第二电机进行选择性断开，车辆的不同工况下均能够顺利的自由切换，且过程平稳、操作方便，有效降低了电耗，并防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电机。
附图说明
33.图1为本发明提供的双电机纯电动的动力系统的结构示意图；
34.图2为本发明提供的双电机纯电动的动力系统的结构示意图。
具体实施方式
35.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
36.如图1-2所示，一种双电机纯电动的动力系统，包括第一电机1、第二电机2、与所述第一电机1相连接的第一传动机构3、与所述第二电机2相连接的第二传动机构4、与所述第一传动机构3与第二传动机构4相连接的中间轴5、位于所述中间轴5与所述第一传动机构3之间的第一单向离合器6、位于所述中间轴5与所述第二传动机构4之间的第二单向离合器7、与所述中间轴5相连接的第三传动机构8以及与所述第三传动机构8相连接的车轮9；
37.所述第一单向离合器6包括与所述第一传动机构3相连接的第一外圈61、与所述中间轴5相连接的第一内圈62以及位于所述第一外圈61与所述第一内圈62之间的第一锁止结构63；
38.所述第二单向离合器7包括与所述第二传动机构4相连接的第二外圈71、与所述中间轴5相连接的第二内圈72以及位于所述第二外圈71与所述第二内圈72之间的第二锁止结构73；
39.所述第一外圈61的转速大于所述第一内圈62的转速时，所述第一单向离合器6为啮合状态，并传递扭矩；
40.所述第一外圈61的转速小于所述第一内圈62的转速时，所述第一单向离合器6为非啮合状态，所述第一传动机构3与所述中间轴5相互独立工作；
41.所述第二外圈71的转速大于所述第二内圈72的转速时，所述第二单向离合器7为啮合状态，并传递扭矩；
42.所述第二外圈71的转速小于所述第二内圈72的转速时，所述第二单向离合器7为非啮合状态，所述第二传动机构4与所述中间轴5相互独立工作。
43.所述第一电机1用于提供动力，其驱动力通过所述第一传动机构3传递至所述中间轴5，实现所述第一电机1对所述中间轴5的驱动。
44.所述第二电机2用于提供动力，其驱动力通过所述第二传动机构4传递至所述中间轴5，实现所述第二电机2对所述中间轴5的驱动。
45.所述第一传动机构3与所述第一电机1相连接，用于传递驱动力，其包括第一主动齿轮31和与所述第一主动齿轮31相互啮合的第一从动齿轮32，其中所述第一主动齿轮31通
过花键与所述第一电机1相连接，便于传递所述第一电机1的驱动力，所述第一从动齿轮32与所述第一主动齿轮31相互啮合，保证所述第一电机1的驱动力能够传递至所述第一从动齿轮32。
46.为了实现所述第一传动机构3与所述第一单向离合器6之间的联动作用，所述第一从动齿轮32与所述第一单向离合器6的第一外圈61相连接，故所述第一从动齿轮32转动时，所述第一外圈61跟随所述第一从动齿轮32一起转动。
47.所述第二传动机构4与所述第二电机2相连接，用于传递驱动力，其包括第二主动齿轮41和与所述第二主动齿轮41相互啮合的第二从动齿轮42，其中所述第二主动齿轮41通过花键与所述第二电机2相连接，便于传递所述第二电机2的驱动力，所述第二从动齿轮42与所述第二主动齿轮41相互啮合，保证所述第二电机2的驱动力能够传递至所述第二从动齿轮42。
48.为了实现所述第二传动机构4与所述第二单向离合器7之间的联动作用，所述第二从动齿轮42与所述第二单向离合器7的第二外圈71相连接，故所述第二从动齿轮42转动时，所述第二外圈71跟随所述第二从动齿轮42一起转动。
49.所述中间轴5用于传递所述第一电机1及第二电机2的驱动力，并将该驱动力传递至第三传动机构8，其包括与所述第一内圈62相连接的第一输入端、与所述第二内圈72相连接的第二输入端以及与所述第三传动机构8相连接的输出端，所述第一输入端与所述第一内圈62相连接，故当所述第一单向离合器6处于啮合状态时，所述第一外圈61的转动传递至所述第一内圈62，第一内圈62的转动再传递至所述第一输入端，从而将第一传动机构3的扭矩传递至所述中间轴5。
50.所述第二输入端与所述第二内圈72相连接，故当所述第二单向离合器7处于啮合状态时，所述第二外圈71的转动传递至所述第二内圈72，第二内圈72的转动再传递至所述第二输入端，从而将第二传动机构4的扭矩传递至所述中间轴5。
51.所述输出端用于将所述中间轴5的扭矩输出，其与所述第三传动机构8相连接，通过第三传动机构8将驱动轮传递至所述车轮9，保证所述车轮9能够正常转动。
52.所述第一单向离合器6用于根据实际需要，选择输出所述第一电机1的驱动力，其包括与所述第一传动机构3相连接的第一外圈61、与所述中间轴5相连接的第一内圈62以及位于所述第一外圈61与所述第一内圈62之间的第一锁止结构63，其中，所述第一外圈61与所述第一传动机构3的第一从动齿轮32相连接，故其跟随所述第一从动齿轮32一起转动。
53.所述第一内圈62与所述中间轴5的第一输入端相连接，故所述第一内圈62跟随所述中间轴5一起转动，便于将驱动力传递至所述中间轴5。
54.所述第一锁止结构63用于实现所述第一外圈61与所述第一内圈62之间的单向锁定，当所述第一外圈61的转速大于所述第一内圈62的转速时，所述第一锁止结构63锁止所述第一内圈62和所述第一外圈61，使得所述第一单向离合器6处于啮合状态，并传递扭矩。当所述第一外圈61的转速小于所述第一内圈62的转速时，所述第一锁止结构63不能锁止所述第一内圈62和所述第一外圈61，且所述第一单向离合器6处于非啮合状态，所述第一传动机构3与所述中间轴5相互独立工作。
55.所述第二单向离合器7用于根据实际需要，选择输出所述第二电机2的驱动力，其包括与所述第二传动机构4相连接的第二外圈71、与所述中间轴5相连接的第二内圈72以及
位于所述第二外圈71与所述第二内圈72之间的第二锁止结构73，其中，所述第二外圈71与所述第二传动机构4的第二从动齿轮42相连接，故其跟随所述第二从动齿轮42一起转动。
56.所述第二内圈72与所述中间轴5的第二输入端相连接，故所述第二内圈72跟随所述中间轴5一起转动，便于将驱动力传递至所述中间轴5。
57.所述第二锁止结构73用于实现所述第二外圈71与所述第二内圈72之间的单向锁定，当所述第二外圈71的转速大于所述第二内圈72的转速时，所述第二锁止结构73锁止所述第二内圈72和所述第二外圈71，使得所述第二单向离合器7处于啮合状态，并传递扭矩。当所述第二外圈71的转速小于所述第二内圈72的转速时，所述第二锁止结构73不能锁止所述第二内圈72和所述第二外圈71，且所述第二单向离合器7处于非啮合状态，所述第二传动机构4与所述中间轴5相互独立工作。
58.所述第三传动机构8与所述中间轴5的输出端相连接，其包括主减输入齿轮81和主减齿轮82，所述主减输入齿轮81与所述中间轴5的输出端相连接，便于传递所述中间轴5的驱动力，所述主减齿轮82与所述主减输入齿轮81相互啮合，保证所述中间轴5的动力能够通过所述主减输入齿轮81传递至所述主减齿轮82，从而实现动力的传动。
59.所述车轮9与所述主减齿轮82相连接，故所述主减齿轮82转动时，所述车轮9跟随所述主减齿轮82一起转动，从而实现了车辆的前进与倒退。
60.为了使得车辆能够更好的行驶，所述车轮9不会时刻保持同一速度转动，故本发明还包括差速器10，所述差速器10与所述车轮9相连接。
61.本发明提供的双电机纯电动的动力系统，弹射起步工况下，驾驶员深踩油门，意味着对动力的需求较大，此时第一电机1和第二电机2共同输出动力，通过控制第一电机1和第二电机2的输出动力，使得所述第一从动齿轮32和第二从动齿轮42的转速大于所述中间轴5的转速，即可使得所述第一单向离合器6和第二单向离合器7锁止，第一电机1和第二电机2的扭矩均可传递至中间轴5，中间轴5通过第三传动机构8将动力传递至所述车轮9，如此保证了两个电机均可输出扭矩。
62.正常起步工况下，驾驶员轻踩油门意图得到柔和的动力性，巡航工况下车辆在中等负荷下运转，不需要两台电机同时工作，因此，正常起步工况和巡航工况下，工作过程相似，即第一电机1不工作，第二电机2输出动力，此时，由于第一电机1不工作，所述第一单向离合器6的第一外圈61静止，其第一内圈62在所述第二电机2及中间轴5的作用下转动，故所述第一单向离合器6处于非啮合状态，控制第二电机2的输出动力，使得第二从动齿轮42的转速大于中间轴5的转速，即可锁止第二单向离合器7，即第二电机2的扭矩被输出，且第一电机1也不会被反拖转动，保证了扭矩的输出效率并保护了第一电机1。
63.大扭矩加速工况下，如果驾驶员突然加速，扭矩需求较大，则需要第一电机1迅速并平稳的接入工作，此时，第二电机2仍然持续输出动力，且则需要第一电机1迅速平稳的接入工作，此时第一电机1开始加速，并带动第一传动机构3加速，当所述第一传动机构3的转速不断增加并超过中间轴5的转速时，第一单向离合器6的第一外圈61转速小于第一内圈62转速状态进入到第一外圈61转速大于第一内圈62转速的状态，即第一单向离合器6从非啮合状态进入啮合状态，所述第一电机1的动力通过第一传动机构3传递至中间轴5，第一电机1成功介入工作，与所述第二电机2一起提供动力。
64.超速工况下：当车速超过了第一电机1的设计转速，进入超速工况，此时如果第一
从动齿轮32继续转动，带动所述第一主动齿轮31转动，将会对第一电机1造成反拖，影响了第一电机1的寿命，危害了系统的可靠性。此处通过所述第一单向离合器6的设置，超速过程第一单向离合器处于费啮合状态，保证第一电机1不会被反拖，从而保护了第一电机1。
65.本发明提供的双电机纯电动的动力系统，采用了双电机两档结构，可以满足整车在起步、急加速等工况下的动力性能需求；通过第一单向离合器6和第二单向离合器7的设置，对第一电机1和第二电机2进行选择性断开，可以保证两个电机同时运转或单独运转，该结构还可以用于四驱新能源车作为单独的前驱或者后驱动力系统，同时车辆超速运转时，还可以防止第二电机2对第一电机1的反拖，保护了电机，增强了系统的可靠性。
66.相应的，本发明还提供基于上述动力系统的汽车，包括上述双电机纯电动的动力系统，设置了该动力系统的汽车，可以满足在高速、急加速等工况下的动力需求，采用纯机械结构的单向离合器，使得第一电机1和第二电机2的结合过程更加平稳，提高了汽车的平顺性和舒适性。
67.相应的，本发明还提供基于上述动力系统的控制方法，包括以下步骤：
68.当汽车处于弹射起步工况时：驾驶员深踩油门，第一电机和第二电机加速转动，使得第一传动机构及第二传动机构的转速大于中间轴的转速，使得第一单向离合器和第二单向离合器被锁止，所述第一电机的扭矩通过第一传动机构、第一单向离合器以及中间轴传递至所述车轮，第二电机的扭矩通过第二传动机构、第二单向离合器以及中间轴传递至车轮。
69.当汽车处于正常起步工况或巡航工况时：驾驶员轻踩油门，第一电机不工作，第一单向离合器处于非啮合状态，使得所述第一外圈跟随中间轴转动过程中，不会对第一电机造成反拖；
70.所述第二电机工作，与其啮合的第二传动机构的转速大于所述中间轴的转速，使得所述第二单向离合器被锁止，第二电机的扭矩通过第二传动机构、第二单向离合器以及中间轴传递至车轮。
71.当汽车处于大扭矩加速工况时：驾驶员突然加速，第二电机持续输出动力；
72.第一电机开始加速，并带动所述第一转动机构加速，直至所述第一传动机构的转速超过所述中间轴的转速时，所述第一单向离合器被锁止，所述第一电机的扭矩通过第一传动机构、第一单向离合器以及中间轴传递至所述车轮，所述第一电机和第二电机共同输出动力。
73.当汽车处于超速工况时：此时车速超过了第一电机的设计转速，第一单向离合器的外圈转速小于内圈转速进入非啮合状态，所述第一电机不会被反拖。
74.本发明提供的基于上述动力系统的控制方法，通过第一单向离合器和第二单向离合器的设置，对第一电机和第二电机进行选择性断开，车辆的不同工况下均能够顺利的自由切换，且过程平稳、操作方便，有效降低了电耗，并防止第二电机对第一电机的反拖，保护了电机。
75.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。