一種雙電機雙模耦合動力裝置及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車領域，特別是涉及一種雙電機雙模耦合動力裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002]與傳統(tǒng)燃油汽車不同，常規(guī)集中驅(qū)動式純電動車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。驅(qū)動電機通過變速器或減速器的減速增扭作用驅(qū)動整車運行，電機控制器控制電機不同的轉(zhuǎn)速和扭矩來滿足整車行駛功率需求。由于采用單電機驅(qū)動，電機應具有較寬的調(diào)速范圍、低速可以大扭矩輸出以及高速有一定的功率儲備、高效率和高可靠性。顯然，這樣的高轉(zhuǎn)速電機制造難度太大，而且電機無法在各種工況下都能夠高效率工作導致整體效率較低，并且難以兼顧車輛的加速性能與最高車速。為此，基于雙電機的動力耦合系統(tǒng)設計成為另一種解決方案。
[0003]在已有技術中，中國專利CN101633305公開了一種雙電機通過花鍵傳動實現(xiàn)串聯(lián)結(jié)構(gòu)式的動力總成系統(tǒng)，通過2套電機控制器分別控制I臺低速電機和I臺高速電機在不同車速工況下運轉(zhuǎn)，從而保證2臺電機盡量處于高效率區(qū)運轉(zhuǎn)；與之對應的，專利CN203739605U公開了一種雙電機并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)，每臺電機分別通過定軸式齒輪傳動機構(gòu)將動力傳遞到輸出軸，使高速電機和低速電機在不同車速工況下運轉(zhuǎn)來保證動力系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)；CN102490599同樣采用并聯(lián)方式，不同的是其設計理念在于利用定軸輪系實現(xiàn)雙電機轉(zhuǎn)矩耦合來改善汽車的爬坡性能和加速性能；專利ACN104015600同樣采用并聯(lián)方式，不過其設計理念在于利用雙電機的獨立調(diào)速來實現(xiàn)一種無級變速功能的驅(qū)動系統(tǒng)；專利CN201110257806公開了一種雙電機純電動一體化傳動系統(tǒng)控制方法，采用雙電機提供不同的動力，并經(jīng)過動力耦合器進行綜合輸出，其中動力耦合器由具有四個不同傳動比的檔位的兩套自動換檔執(zhí)行機構(gòu)AMT組成，通過對電機和機械式自動變速器(AMT)進行一體化控制來實現(xiàn)換擋；CN104691319利用一套行星排機構(gòu)實現(xiàn)雙電機轉(zhuǎn)速耦合來達到2臺電機盡可能高效運轉(zhuǎn)的目的。
[0004]專利CN101633305和CN203739605U分別采用串聯(lián)和并聯(lián)模式實現(xiàn)高速電機和低速電機在不同車速下切換運轉(zhuǎn)，從而提高動力系統(tǒng)效率。然而，2種方案里在車輛運行時只有I臺電機參與工作，這就要求2臺電機均具備較大功率以滿足車輛在不同車速下均有良好的加速性能。
[0005]專利CN102490599利用定軸輪系實現(xiàn)雙電機轉(zhuǎn)矩耦合來改善汽車的爬坡性能和加速性能，但由于2臺電機轉(zhuǎn)速成比例導致調(diào)速必須同步進行，否則易導致功率流內(nèi)循環(huán)而降低整套動力系統(tǒng)效率；并且高速模式下，該系統(tǒng)無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)速解耦導致效率急劇下降。
[0006]專利CN201110257806采用雙電機和雙機械式自動變速器(AMT)實際動力耦合，然而這種結(jié)構(gòu)過于復雜，并且由于控制復雜導致存在換擋時間長、換擋沖擊明顯，有時甚至會出現(xiàn)車輛在行駛過程中換不了擋的問題。
[0007]專利CN104691319利用一套行星排機構(gòu)實現(xiàn)雙電機轉(zhuǎn)速耦合實現(xiàn)2臺電機各自高效運轉(zhuǎn)的目的。但由于沒有實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合，2臺電機輸出扭矩無法耦合從而無法提高整套系統(tǒng)的加速性能和爬坡性能。
[0008]綜上分析，現(xiàn)有技術均無法同時實現(xiàn)雙電機之間的轉(zhuǎn)速耦合和轉(zhuǎn)矩耦合功能，這必然導致車輛要么利用轉(zhuǎn)矩耦合提高動力性卻犧牲了整體效率；要么利用轉(zhuǎn)速耦合實現(xiàn)轉(zhuǎn)速解耦滿足單個電機高效率卻降低了車輛動力性；要么直接采用低速電機和高速電機分別工作在不同車速工況，雖然提高單電機的使用效率卻必須都選用大功率電機滿足動力性需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術問題，提供一種雙電機雙模耦合動力裝置，用于解決現(xiàn)有雙電機動力系統(tǒng)中動力性能與整體效率無法兼顧的問題。
[0010]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0011]—種雙電機雙模親合動力裝置，包括主驅(qū)電機、輔助電機、行星輪系、第一離合器和第二離合器；
[0012]主驅(qū)電機的轉(zhuǎn)軸與行星輪系的太陽輪連接，行星輪系的行星架為動力輸出端，第一離合器的主動部分連接于行星輪系的齒圈，第一離合器的從動部分連接于行星輪系的太陽輪；
[0013]輔助電機的轉(zhuǎn)軸連接于行星輪系的齒圈，第二離合器為單向離合器，單向離合器的外圈固定，單向離合器的內(nèi)圈連接于輔助電機轉(zhuǎn)軸。
[0014]進一步的，行星輪系的行星架通過傳動軸與兩個驅(qū)動輪連接，所述傳動軸上設置有十字萬向節(jié)，兩個驅(qū)動輪之間設置有減速器。
[0015]進一步的，第一離合器為電磁離合器。
[0016]進一步的，第一離合器為濕式多片離合器。
[0017]進一步的，主驅(qū)電機和輔助電機均設有電機控制器，電機控制器與動力電池組電連接。
[0018]為解決上述技術問題，本發(fā)明還提供了所述雙電機雙模耦合動力裝置的控制方法，包括以下步驟:
[0019]獲取所述雙電機雙模耦合動力裝置的輸出轉(zhuǎn)速和負載參數(shù)；
[0020]根據(jù)所述輸出轉(zhuǎn)速和負載參數(shù)判斷所述雙電機雙模耦合動力裝置的運行狀態(tài)；
[0021]若所述雙電機雙模耦合動力裝置處于低轉(zhuǎn)速、高負載狀態(tài)，則控制第一離合器處于結(jié)合狀態(tài)、第二離合器處于非工作狀態(tài)，使主驅(qū)電機和輔助電機處于轉(zhuǎn)矩耦合驅(qū)動模式；
[0022]若所述雙電機雙模耦合動力裝置處于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)，則控制第一離合器處于分離狀態(tài)、第二離合器處于非工作狀態(tài)，并通過輔助電機的調(diào)速主驅(qū)電機的轉(zhuǎn)速和負載的轉(zhuǎn)速的解耦。
[0023]進一步的，所述“低轉(zhuǎn)速、高負載狀態(tài)”是指動力裝置的輸出轉(zhuǎn)速低于預設的低轉(zhuǎn)速閾值，并且負載大于預設的高負載閾值，所述“高轉(zhuǎn)速狀態(tài)”是指動力裝置的輸出轉(zhuǎn)速設于預設的高轉(zhuǎn)速閾值。
[0024]進一步的，所述“通過輔助電機的調(diào)速主驅(qū)電機的轉(zhuǎn)速和負載的轉(zhuǎn)速的解耦”包括以下步驟:
[0025]檢測所述太陽輪轉(zhuǎn)速ns、齒圈轉(zhuǎn)速η」行星架轉(zhuǎn)速n c；
[0026]根據(jù)行星輪系的轉(zhuǎn)速特性公式m^kr^-a+lOn。= O調(diào)整齒圈的轉(zhuǎn)速n y其中，所述k為行星輪系的特征參數(shù)，齒圈的轉(zhuǎn)速也是輔助電機的轉(zhuǎn)速。
[0027]進一步的，還可控制所述雙電機雙模耦合動力裝置處于主驅(qū)電機單獨驅(qū)動模式、輔助電機單獨驅(qū)動模式或制動能回收模式；
[0028]當控制第一離合器處于分離狀態(tài)、第二離合器處于工作狀態(tài)時，所述雙電機雙模耦合動力裝置就處于主驅(qū)電機單獨驅(qū)動模式；
[0029]當控制第一離合器處于結(jié)合狀態(tài)、第二離合器處于非工作狀態(tài)時，所述雙電機雙模耦合動力裝置就處于輔助電機單獨驅(qū)動模式；
[0030]當控制第一離合器處于結(jié)合狀態(tài)、第二離合器處于非工作狀態(tài)，并且負載反向帶動主驅(qū)電機和輔助電機時，主驅(qū)電機和輔助電機產(chǎn)生制動力并進行動能回收，所述雙電機雙模耦合動力裝置處于制動能回收模式。
[0031]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明雙電機雙模耦合動力裝置設置有主驅(qū)電機、輔助電機和行星輪系，行星輪系的太陽輪與齒圈通過第一離合器控制離合，輔助電機與齒圈連接，本發(fā)明雙電機雙模耦合動力裝置結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合驅(qū)動模式，模式切換容易、高效率、同時兼顧純電動車輛的動力性與經(jīng)濟性，該雙電機雙模耦合動力裝置同樣可以較好地應用于工程機械、機床設備、輕紡等電力驅(qū)動領域。
【附圖說明】
[0032]圖1為現(xiàn)有技術中常規(guī)集中驅(qū)動式純電動車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實施方式雙電機雙模耦合動力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明實施方式雙電機雙模耦合動力裝置控制方法的流程圖；
[0035]圖4為本發(fā)明實施方式雙電機雙模耦合動力系統(tǒng)功率匹配圖。
[0036]標號說明:
[0037]1、輔助電機；2、第二離合器；3、離合器；4、主驅(qū)電機；