一种双电机自适应预调速多挡动力耦合装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双电机自适应预调速多挡动力耦合装置及其控制方法，其中，所述动力耦合装置包括主驱动电机（8）、行星排变速装置（100）、辅助电机（15）、车辆传动轴（9）和车辆驱动桥（10），行星排变速装置（100）包括行星齿轮机构和双向结合装置（105），所述行星齿轮机构包括行星排太阳轮（102）、行星排齿圈（103）、行星排行星架（108）和行星排壳体（107），行星排齿圈（103）通过双向结合装置（105）分别与行星排壳体（107）或行星架输出轴（106）相接合。本发明专利技术与现有技术相比的有益效果是：能满足纯电动客车行驶需求，能在换挡过程前预先调节电机转速，并在一定程度上实现自适应调速，即根据任意行驶状态下的换挡需要，自动调节匹配转速关系。

A dual motor adaptive pre speed multi stop power coupling device and its control method

The invention relates to a dual motor adaptive speed regulating multi gear coupling device and its control method, in which the power coupling device includes a main drive motor (8), a planetary gear shift device (100), an auxiliary motor (15), a vehicle drive shaft (9) and a vehicle drive bridge (10), and a planetary transmission gear (100) package. The planetary gear mechanism and the bidirectional binding device (105) include planetary gear sun (102), planetary gear ring (103), planetary ranking star (108) and planetary shell (107), and planetary gear ring (103) with a planetary shell (107) or planet, respectively, through a two-way binding device (105). The frame output shaft (106) is joined together. The beneficial effect of the invention is that it can meet the driving demand of the pure electric bus, adjust the speed of the motor in advance before the shift process, and realize adaptive speed regulation to a certain extent, that is, the matching speed relationship is automatically adjusted according to the shift needs under any running state.

【技术实现步骤摘要】
一种双电机自适应预调速多挡动力耦合装置及其控制方法
本专利技术涉及纯电动汽车动力耦合装置及控制方法，尤其涉及双电机自适应预调速多挡动力耦合装置及其控制方法。
技术介绍
为了应对日益恶化的环境污染和能源危机，发展和推广纯电动车辆具有重大意义。目前，纯电动车辆已经在公共交通领域得到了广泛应用，并展现出了巨大的节能环保优势。为了进一步满足各类循环工况及多地形的使用需求，在纯电动车辆上搭载变速器装置或多挡动力耦合装置已经成为一种趋势，用于进一步提高整车动力性和经济性。目前，人们已经尝试在纯电动客车上加装自动机械式变速装置AMT。一些常规做法是将传统车辆上的变速箱直接安置于电驱动系统中，如加装无离合四挡AMT装置，但是这一做法会导致在正常行车过程中频繁换挡，驱动电机需要反复调速、加载及卸载，使得换挡中断明显，车辆行驶平顺性恶化。另一种做法是充分利用电机驱动特性，仅安置两挡AMT装置，将低挡作为爬坡起步挡，而高挡作为满足最高车速及一般行车挡。但是，由于两挡箱兼顾爬坡挡和直接挡，其两个挡位的速比差距较大，在低挡切换入高挡调速时速度差较大，因而调速时间将会大大提高，必然会产生不容忽视的动力中断，导致在换档时产生顿挫感甚至明显的冲击，影响汽车行驶中平顺性和乘坐舒适性。在目前的常用技术手段中，为配合电动车无离合换挡过程，在换档时需驱动电机进行精密、快速的调速等电子同步处理。这就使电机必需能在大转速范围内精确调速，而且在换挡时供调速的时间极短，增加了控制难度；同时，调速的控制和判断完全依赖传感器反馈数据，其读数误差和通讯延迟将会对速差判断产生直接影响，甚至会因为临界值处的误差而导致打齿、同步器磨损等问题。现有的多动力源耦合装置虽然能衍生出较多的工作模式，但其并未考虑车辆动态行驶过程中模式切换的实际情况。在传动系有负载、有转速的前提下，不同驱动模式间的切换将对离合器、执行器提出苛刻要求，同时该过程必须要经历复杂的电子调速和机械同步过程，仍然会产生电机高精度控制难以实现、机械同步器维护等问题。并且，较多的执行元件将大大降低传动装置的可靠性，其维护难度也大大增加。可以说，现有的动力耦合器一般均需要电机短暂的时间内完成精确调速、需要机械同步器快速完成滑摩过程，这便会导致在换挡的快速性和精准性之间出现矛盾，也是目前挡位切换技术中亟待解决的技术瓶颈。专利号为ZL201310633682.5的中国专利技术专利公开了一种电动汽车双电机耦合驱动系统，克服现有技术存在的工作模式少、装置体积大、布置难、电机负荷率低的问题，该电动汽车双电机耦合驱动系统中，主电机和辅助电机同轴布置在系统两侧，主电机的输出轴与二号传动齿轮连接，二号传动齿轮与二号离合器的主动盘连接，二号离合器的从动盘与太阳轮通过传动轴连接，传动轴的另一端与三号离合器的从动盘连接，三号离合器的主动盘与辅助电机的输出轴连接，一号传动齿轮与一号离合器的主动盘连接，一号离合器的从动盘与三号传动齿轮连接，三号传动齿轮与齿圈的一端齿轮外啮合，锁止器一端与变速箱壳体连接，另一端与齿圈连接。但该专利技术结构复杂且不能在换挡过程前预先调节电机转速，也不能实现自适应调速，即不能根据任意行驶状态下的换挡需要自动调节匹配转速关系，因此仍需改进。专利号为ZL201520671900.9的中国技术专利公开了一种电动汽车双电机动力耦合装置，包括主驱电机、辅助电机、行星轮系、离合器；主驱电机的转轴与行星轮系的太阳轮连接，行星轮系的行星架为动力输出端，离合器的主动部分连接于行星轮系的齿圈，离合器的从动部分连接于行星轮系的太阳轮；辅助电机的转轴连接于行星轮系的齿圈，所述制动器用于制动所述辅助电机转轴和齿圈。该技术电动汽车双电机动力耦合装置结构简单，可实现转矩耦合和转速耦合驱动模式。但该技术并不能实现自适应预调速的技术效果，同时也未对现有的挡位切换过程进行优化及简化，仍存在换挡时间长、换挡冲击大、动力中断的技术问题，因此亟待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实用性强、集成度高、可靠性好的纯电动客车用双电机自适应预调速多挡动力耦合装置及其控制方法。本专利技术的最大特点在于能满足纯电动客车行驶的需求，能在换挡过程前预先调节电机转速，同时又能在一定程度上实现自适应调速，即根据任意行驶状态下的换挡需要，自动调节匹配转速关系，使得在换挡瞬时无需进行精确的电子调速、无需使用复杂的同步器结构便能快速完成换挡过程。本专利技术能够实现自适应预调速的技术效果，使得现有的挡位切换过程被大幅简化，同时现有技术中存在的换挡时间长、换挡冲击大、动力中断的技术问题也随之得到极大改善。本专利技术具有控制简单、免于维护、可靠性高、实用性强的技术优势。为了实现上述专利技术目的，解决现有的电动汽车双电机耦合驱动系统和电动汽车双电机动力耦合装置存在的上述技术缺陷，本专利技术的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置采用的技术方案如下：一种双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，包括主驱动电机、行星排变速装置、辅助电机、车辆传动轴和车辆驱动桥，所述行星排变速装置包括行星齿轮机构和双向结合装置，所述行星齿轮机构包括行星排太阳轮、行星排齿圈、行星排行星架和行星排壳体，所述辅助电机的动力输出端与所述行星排太阳轮相连接，所述主驱动电机一端与所述行星排行星架的行星架输出轴相连接，其另一端通过所述车辆传动轴与所述车辆驱动桥相连接，所述行星排齿圈通过所述双向结合装置分别与所述行星排壳体或所述行星架输出轴相接合。优选的是，所述主驱动电机、行星排变速装置和辅助电机之间采用同轴布置结构。与现有的单电机结构方案相比，本专利技术的两个电机峰值功率之和应近似等于相应单个电机峰值功率；两个电机峰值扭矩之和近似等于相应单电机峰值扭矩。本专利技术可根据客车一般工况行驶需要进行三种有意义的驱动模式切换。本专利技术将两个电机中功率和扭矩较大者定义为所述主驱动电机，另一个功率和扭矩较小者定义为所述辅助电机。其中所述主驱动电机的高效率区间应在中速、中扭矩段，一般驱动电机的效率特性均可满足该要求；所述辅助电机主要用于提供特定工况下所需的额外扭矩值，其最高转速应与所述主驱动电机相同，并满足车辆最高车速需要。在上述任一方案中优选的是，所述双向结合装置包括离合器和离合执行器，所述离合器设置在所述行星排齿圈上并由所述离合执行器进行驱动，所述离合器两端接合处设置有同步器，换挡瞬时对所述同步器的机械同步过程要求较低，磨损较小。在上述任一方案中优选的是，所述离合执行器动力源采用电磁吸合式动力源、电机驱动式动力源、液压传动式动力源和气压传动式动力源中的任意一种。所述行星排齿圈在所述离合器作用下存在三种有效工作状态：当所述离合器带动所述行星排齿圈与所述行星排壳体接合时，其相当于被制动，转速恒定为零；当所述离合器位于空挡时，所述行星排齿圈为自由状态，可自由转动；当所述离合器带动所述行星排齿圈与所述行星架输出轴接合时，相当于将所述行星排齿圈与所述行星排行星架固连，其转速将一致。在上述任一方案中优选的是，所述行星排耦合器内部的各齿轮系、接合部件均采用浸入式润滑及散热，即行星排耦合器内部预置适当的润滑油，通过齿轮系转动时搅油润滑。当所述行星排行星架以确定转速转动、所述行星排太阳轮和行星排齿圈处于自由状态时，由于所述行星排变速装置的固有机械特性，所述行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，包括主驱动电机（8）、行星排变速装置（100）、辅助电机（15）、车辆传动轴（9）和车辆驱动桥（10），行星排变速装置（100）包括行星齿轮机构和双向结合装置（105），所述行星齿轮机构包括行星排太阳轮（102）、行星排齿圈（103）、行星排行星架（108）和行星排壳体（107），辅助电机（15）的动力输出端与行星排太阳轮（102）相连接，主驱动电机（8）一端与行星排行星架（108）的行星架输出轴（106）相连接，其另一端通过车辆传动轴（9）与车辆驱动桥（10）相连接，其特征在于，行星排齿圈（103）通过双向结合装置（105）分别与行星排壳体（107）或行星架输出轴（106）相接合。

【技术特征摘要】
1.一种双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，包括主驱动电机（8）、行星排变速装置（100）、辅助电机（15）、车辆传动轴（9）和车辆驱动桥（10），行星排变速装置（100）包括行星齿轮机构和双向结合装置（105），所述行星齿轮机构包括行星排太阳轮（102）、行星排齿圈（103）、行星排行星架（108）和行星排壳体（107），辅助电机（15）的动力输出端与行星排太阳轮（102）相连接，主驱动电机（8）一端与行星排行星架（108）的行星架输出轴（106）相连接，其另一端通过车辆传动轴（9）与车辆驱动桥（10）相连接，其特征在于，行星排齿圈（103）通过双向结合装置（105）分别与行星排壳体（107）或行星架输出轴（106）相接合。2.如权利要求1所述的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，其特征在于，主驱动电机（8）、行星排变速装置（100）和辅助电机（15）之间采用同轴布置结构。3.如权利要求1所述的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，其特征在于，双向结合装置（105）包括离合器和离合执行器（104），所述离合器设置在行星排齿圈（103）上并由离合执行器（104）进行驱动，所述离合器两端接合处设置有同步器。4.如权利要求3所述的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，其特征在于，离合执行器（104）动力源采用电磁吸合式动力源、电机驱动式动力源、液压传动式动力源和气压传动式动力源中的任意一种。5.如权利要求1所述的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，其特征在于，主驱动电机（8）输入轴处设置有行星排变速装置输出轴转速传感器（12），辅助电机（15）包括辅助电机输出轴（101），辅助电机输出轴（101）处设置有辅助电机输入轴转速传感器（13）。6.如权利要求5所述的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，其特征在于，包括动力电池（16）、电池管理系统（17）、AM电机控制单元（14）和车辆驱动轮（6），动力电池（16）分别与电池管理系统（17）和AM电机控制单元（14）相连接，AM电机控制单元（14）与辅助电机（15）相连接，车辆驱动轮（6）与车辆驱动桥（10）相连接。7.如权利要求6所述的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，其特征在于，包括整车CAN通讯网络（1）、内部CAN通讯网络（2）、仪表控制单元（3）、整车控制单元（4）、整车踏板及其它模块（5）、动力控制单元（7）和TM电机控制单元（11），整车CAN通讯网络（1）分别与电池管理系统（17）、仪表控制单元（3）、整车控制单元（4）和整车踏板及其它模块（5）相连接，内部CAN通讯网络（2）分别与动力控制单元（7）和整车控制单元（4）相连接，TM电机控制单元（11）分别与主驱动电机（8）和AM电机控制单元（14）相连接，动力控制单元（7）与行星排变速装置（100）、行星排变速装置输出轴转速传感器（12）和辅助电机输入轴转速传感器（13）相连接。8.一种双电机自适应预调速多挡动力耦合装置的控制方法，实施该控制方法的系统包括如权利要求1至7中任一项的双电机自适应预调速多挡动力耦合装置，其特征在于，包括车辆从停驶、起步至加速阶段进行自主完成模式切换的控制方法，以及车辆从加速、减速、制动至停驶阶段进行自主完成模式切换的控制方法。9.如权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林程，赵明杰，易江，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11