本發(fā)明涉及一種雙行星排式電驅(qū)動總成及其驅(qū)動方法。

背景技術(shù)：

為提高經(jīng)濟(jì)性和動力性，一些雙行星排雙電機(jī)動力耦合總成在純電車上得到應(yīng)用。傳統(tǒng)的雙電機(jī)驅(qū)動總成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在轉(zhuǎn)矩耦合工作模式與轉(zhuǎn)速耦合工作模式之間切換時(shí)需要同時(shí)操控多個(gè)部件(如多個(gè)離合器、多個(gè)鎖止器)，其聯(lián)動控制裝置和操控方式都較為復(fù)雜；專利CN201310117747.0中采用共太陽輪的結(jié)構(gòu)方案，導(dǎo)致1號電機(jī)單驅(qū)起步時(shí)傳動比不大而需要增加電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，這顯然帶來電機(jī)成本和體積的增加。此外，在轉(zhuǎn)矩耦合工作模式與轉(zhuǎn)速耦合工作模式之間切換時(shí)需要同時(shí)操控兩個(gè)離合器和一個(gè)鎖止器，其聯(lián)動控制裝置和操控復(fù)雜；專利CN201410584883.5采用共齒圈的結(jié)構(gòu)方案，為彌補(bǔ)1號電機(jī)單驅(qū)時(shí)動力從齒圈到行星架輸出的不足，在系統(tǒng)種增加了減速器設(shè)計(jì)。此外，在兩個(gè)齒圈之間采用聯(lián)軸器設(shè)計(jì)，這將使系統(tǒng)更加復(fù)雜，而且增加成本和存在一定噪聲。另外，為解決3個(gè)鎖止器的布置難題，導(dǎo)致2臺電機(jī)只能采取并軸設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活性不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、控制簡單的雙行星排式電驅(qū)動總成及其驅(qū)動方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種雙行星排式電驅(qū)動總成，由驅(qū)動橋、后排行星輪機(jī)構(gòu)、行星架-齒圈制動器、前排行星輪機(jī)構(gòu)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、離合器、制動器組成，所述前排行星輪機(jī)構(gòu)由前排太陽輪、前排行星輪組、行星架-齒圈組成，所述后排行星輪機(jī)構(gòu)由后排行星架、太陽輪主軸上的后排太陽輪、后排行星輪組、行星架-齒圈組成，所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)太陽輪主軸與后排太陽輪連接，太陽輪主軸經(jīng)制動器進(jìn)行制動，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)空心軸與前排太陽輪連接，所述第一電機(jī)與第二電機(jī)同回轉(zhuǎn)軸線并布置在同側(cè)，第一電機(jī)與第二電機(jī)之間設(shè)置有離合器。

優(yōu)選的，所述制動器固連在殼體上，所述前排行星輪機(jī)構(gòu)的齒圈連于殼體內(nèi)，所述前排行星輪機(jī)構(gòu)與后排行星輪機(jī)構(gòu)之間經(jīng)行星架-齒圈相連，行星架-齒圈與殼體之間設(shè)置有行星架-齒圈制動器，后排行星輪機(jī)構(gòu)的后排行星架輸出到驅(qū)動橋。

優(yōu)選的，所述太陽輪主軸套設(shè)于空心軸內(nèi)，所述太陽輪主軸與空心軸之間經(jīng)離合器進(jìn)行結(jié)合或分離。

一種雙行星排式電驅(qū)動總成的驅(qū)動方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)第一電機(jī)工作模式分為單第一電機(jī)驅(qū)動模式和單第一電機(jī)制動能量回收模式，在單第一電機(jī)驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器鎖止行星架-齒圈，離合器分離，制動器釋放；

單第一電機(jī)驅(qū)動模式：第一電機(jī)工作在電動模式下，第二電機(jī)停止工作，第一電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)太陽輪主軸、后排太陽輪、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋；

單第一電機(jī)制動能量回收模式：第一電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、后排太陽輪、太陽輪主軸拖動第一電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；

(2)第二電機(jī)工作模式分為單第二電機(jī)驅(qū)動模式和單第二電機(jī)制動能量回收模式，在單第二電機(jī)驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器釋放，離合器分離，制動器制動；

單第二電機(jī)驅(qū)動模式：第二電機(jī)工作在電動模式下，第一電機(jī)停止工作，第二電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)前排太陽輪、前排行星輪組、行星架-齒圈、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋；

單第二電機(jī)制動能量回收模式：第二電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、行星架-齒圈、前排行星輪組、前排太陽輪拖動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；

(3)雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合工作模式分為雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式和雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合制動能量回收模式，在雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器釋放，離合器結(jié)合，制動器釋放；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在電動模式下，且在離合器結(jié)合作用下，第一電機(jī)和第二電機(jī)成為一個(gè)整體，兩個(gè)電機(jī)的輸出動力可疊加在太陽輪主軸上；此時(shí)，動力功率流分成兩路并最終在后排行星架處耦合疊加后輸送至驅(qū)動橋；其中一路經(jīng)太陽輪主軸、后排太陽輪、后排行星輪組、后排行星架輸送，另一路經(jīng)太陽輪主軸、前排太陽輪、前排行星輪組、行星架-齒圈、后排行星輪組、后排行星架輸送，兩路在后排行星架處耦合疊加后輸送至驅(qū)動橋；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合制動能量回收模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩經(jīng)驅(qū)動橋處分流且最后匯流到太陽輪主軸處并通過兩個(gè)電機(jī)回收能量；其中一路依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、后排太陽輪、太陽輪主軸拖動第一電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；另一路依次經(jīng)過驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、行星架-齒圈、前排行星輪組、前排太陽輪(太陽輪主軸)拖動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；

(4)雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合工作模式分為雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式和雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合制動能量回收模式，在雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器釋放，離合器分離，制動器釋放；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在電動模式下，第一電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)太陽輪主軸、后排太陽輪、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋，第二電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)前排太陽輪、前排行星輪組、行星架-齒圈、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合制動能量回收模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩分流輸出，一路依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、后排太陽輪、太陽輪主軸拖動第一電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，另一路依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、行星架-齒圈、前排行星輪組、前排太陽輪拖動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，第一電機(jī)與第二電機(jī)分別為相電連的儲能裝置充電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：該雙行星排式電驅(qū)動總成結(jié)構(gòu)簡單，通過行星架-齒圈制動器、制動器的制動或釋放、離合器的結(jié)合或分離即可實(shí)現(xiàn)單電機(jī)或雙電機(jī)參與工作，滿足車輛各種運(yùn)行工況，控制簡單；采用雙電機(jī)和輸出軸同回轉(zhuǎn)軸線設(shè)計(jì)，便于整車結(jié)構(gòu)布置，不僅在結(jié)構(gòu)上解決了現(xiàn)有雙電機(jī)雙行星排動力耦合系統(tǒng)的多個(gè)執(zhí)行元件布置和控制的難題，也大大提高了系統(tǒng)的工作可靠性。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)圖。

圖2為單第一電機(jī)驅(qū)動模式下的傳動原理圖。

圖3為單第二電機(jī)驅(qū)動模式下的傳動原理圖。

圖4為雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式下的傳動原理圖。

圖5為雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式下的傳動原理圖。

圖中：1-驅(qū)動橋，2-后排行星輪機(jī)構(gòu)，3-行星架-齒圈制動器，4-前排行星輪機(jī)構(gòu)，5-第一電機(jī)，6-第二電機(jī)，7-離合器，8-制動器，9-前排太陽輪，10-前排行星輪組，11-行星架-齒圈，12-后排行星架，13-太陽輪主軸，14-后排太陽輪，15-后排行星輪組，16-空心軸，17-殼體。

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。

如圖1～5所示，一種雙行星排式電驅(qū)動總成，由驅(qū)動橋1、后排行星輪機(jī)構(gòu)2、行星架-齒圈制動器3、前排行星輪機(jī)構(gòu)4、第一電機(jī)5、第二電機(jī)6、離合器7、制動器8組成，所述前排行星輪機(jī)構(gòu)由前排太陽輪9、前排行星輪組10、行星架-齒圈11組成，所述后排行星輪機(jī)構(gòu)由后排行星架12、太陽輪主軸13上的后排太陽輪14、后排行星輪組15、行星架-齒圈組成，所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)太陽輪主軸與后排太陽輪連接，太陽輪主軸經(jīng)制動器進(jìn)行制動，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)空心軸16與前排太陽輪連接，所述第一電機(jī)與第二電機(jī)同回轉(zhuǎn)軸線并布置在同側(cè)，第一電機(jī)與第二電機(jī)之間設(shè)置有離合器。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述制動器固連在殼體17上，所述前排行星輪機(jī)構(gòu)的齒圈連于殼體內(nèi)，所述前排行星輪機(jī)構(gòu)與后排行星輪機(jī)構(gòu)之間經(jīng)行星架-齒圈相連，行星架-齒圈與殼體之間設(shè)置有行星架-齒圈制動器，后排行星輪機(jī)構(gòu)的后排行星架輸出到驅(qū)動橋。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述太陽輪主軸套設(shè)于空心軸內(nèi)，所述太陽輪主軸與空心軸之間經(jīng)離合器進(jìn)行結(jié)合或分離。

一種雙行星排式電驅(qū)動總成的驅(qū)動方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)第一電機(jī)工作模式分為單第一電機(jī)驅(qū)動模式和單第一電機(jī)制動能量回收模式，在單第一電機(jī)驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器鎖止行星架-齒圈，離合器分離，制動器釋放；

單第一電機(jī)驅(qū)動模式：第一電機(jī)工作在電動模式下，第二電機(jī)停止工作，第一電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)太陽輪主軸、后排太陽輪、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋；

單第一電機(jī)制動能量回收模式：第一電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、后排太陽輪、太陽輪主軸拖動第一電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；

(2)第二電機(jī)工作模式分為單第二電機(jī)驅(qū)動模式和單第二電機(jī)制動能量回收模式，在單第二電機(jī)驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器釋放，離合器分離，制動器制動；

單第二電機(jī)驅(qū)動模式：第二電機(jī)工作在電動模式下，第一電機(jī)停止工作，第二電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)前排太陽輪、前排行星輪組、行星架-齒圈、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋；

單第二電機(jī)制動能量回收模式：第二電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、行星架-齒圈、前排行星輪組、前排太陽輪拖動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；

(3)雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合工作模式分為雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式和雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合制動能量回收模式，在雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器釋放，離合器結(jié)合，制動器釋放；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在電動模式下，且在離合器結(jié)合作用下，第一電機(jī)和第二電機(jī)成為一個(gè)整體，兩個(gè)電機(jī)的輸出動力可疊加在太陽輪主軸上；此時(shí)，動力功率流分成兩路并最終在后排行星架處耦合疊加后輸送至驅(qū)動橋；其中一路經(jīng)太陽輪主軸、后排太陽輪、后排行星輪組、后排行星架輸送，另一路經(jīng)太陽輪主軸、前排太陽輪、前排行星輪組、行星架-齒圈、后排行星輪組、后排行星架輸送，兩路在后排行星架處耦合疊加后輸送至驅(qū)動橋；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合制動能量回收模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩經(jīng)驅(qū)動橋處分流且最后匯流到太陽輪主軸處并通過兩個(gè)電機(jī)回收能量；其中一路依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、后排太陽輪、太陽輪主軸拖動第一電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；另一路依次經(jīng)過驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、行星架-齒圈、前排行星輪組、前排太陽輪(太陽輪主軸)拖動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并為相電連的儲能裝置充電；

(4)雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合工作模式分為雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式和雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合制動能量回收模式，在雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式下，行星架-齒圈制動器釋放，離合器分離，制動器釋放；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在電動模式下，第一電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)太陽輪主軸、后排太陽輪、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋，第二電機(jī)的輸出動力依次經(jīng)前排太陽輪、前排行星輪組、行星架-齒圈、后排行星輪組、后排行星架輸送至驅(qū)動橋；

雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合制動能量回收模式：第一電機(jī)與第二電機(jī)工作在發(fā)電模式下，車輛慣性轉(zhuǎn)矩分流輸出，一路依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、后排太陽輪、太陽輪主軸拖動第一電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，另一路依次經(jīng)驅(qū)動橋、后排行星架、后排行星輪組、行星架-齒圈、前排行星輪組、前排太陽輪拖動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，第一電機(jī)與第二電機(jī)分別為相電連的儲能裝置充電。

通過行星架-齒圈制動器、離合器、制動器，可以得到雙電機(jī)的多種工作模式，其組合狀態(tài)如表1所示，其中“1”表示行星架-齒圈制動器、制動器、離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)或結(jié)合狀態(tài)，“0”表示行星架-齒圈制動器、制動器、離合器處于釋放狀態(tài)或分離狀態(tài)，“M”表示電機(jī)采用電動控制，“G”表示電機(jī)采用發(fā)電控制，“C”表示電機(jī)關(guān)閉。

表1工作模式

在前排行星輪機(jī)構(gòu)中，先假設(shè)特征參數(shù)K₁＝Z_R1/Z_S1＝2，即前排行星輪機(jī)構(gòu)的齒圈齒數(shù)與前排太陽輪齒數(shù)之比，在后排行星輪機(jī)構(gòu)中，先假設(shè)特征參數(shù)K₂＝Z_R2/Z_S2＝2，即后排行星輪機(jī)構(gòu)的齒圈齒數(shù)與后排太陽輪齒數(shù)之比，前排行星輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)方程為：N_s1+K₁N_R1-(K₁+1)N_C1＝0。其中，N_s1、N_R1和N_C1分別為前排行星輪機(jī)構(gòu)中前排太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速，后排行星輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)方程為：N_s2+K₂N_R2-(K₂+1)N_C2＝0。其中，N_s2、N_R2和N_C2分別為后排行星輪機(jī)構(gòu)中后排太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速。

單第一電機(jī)驅(qū)動中，由后排行星輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)方程及零部件連接關(guān)系，可推導(dǎo)該模式下傳動比為i₁＝N_o/N_m1＝K₂+1＝3。這樣，可實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)的轉(zhuǎn)矩放大3倍驅(qū)動汽車行駛，且圖2中第一電機(jī)的旋向與輸出軸旋向相同。

單第二電機(jī)驅(qū)動中，實(shí)現(xiàn)第二電機(jī)動力經(jīng)前排行星輪機(jī)構(gòu)和后排行星輪機(jī)構(gòu)依次減速增扭后單獨(dú)驅(qū)動車輛低速行駛，其傳動比為i₂＝N_o/N_m2＝(K₁+1)(K₂+1)＝9。這樣，可實(shí)現(xiàn)第二電機(jī)的轉(zhuǎn)矩放大9倍驅(qū)動汽車行駛，作為第二電機(jī)仍然可應(yīng)對第一電機(jī)故障時(shí)單獨(dú)驅(qū)動車輛低速運(yùn)行工況。圖3顯示第二電機(jī)的旋向與輸出軸旋向相同。

雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動中，實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)和第二電機(jī)動力經(jīng)前排行星輪機(jī)構(gòu)和后排行星輪機(jī)構(gòu)后轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動車輛行駛。經(jīng)推導(dǎo)，傳遞到驅(qū)動橋前的轉(zhuǎn)速為N_o＝N_m1[K₂/(K₂+1)/(K₁+1)+1/(K₂+1)]＝1/3N_m1；即傳遞到驅(qū)動橋前的轉(zhuǎn)矩為T_o＝3(T₁+T₂)。這樣，相當(dāng)于第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)矩放大3倍并相加后驅(qū)動汽車行駛。圖4顯示第一電機(jī)和第二電機(jī)的旋向與輸出軸旋向相同。

雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動中，實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)和第二電機(jī)動力轉(zhuǎn)速耦合后驅(qū)動車輛行駛。經(jīng)推導(dǎo)傳遞到驅(qū)動橋前的轉(zhuǎn)速為N_o＝1/3N_m1+2/9N_m2。這樣，相當(dāng)于第一電機(jī)轉(zhuǎn)速的1/3和第二電機(jī)轉(zhuǎn)速的2/9相加后為輸出軸上的轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可以得出其他各種形式的雙行星排式電驅(qū)動總成及其驅(qū)動方法。凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。