一种双电机混合动力驱动桥及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双电机混合动力驱动桥及其控制方法，所述驱动桥主要由主减速器、能分配转矩的差速器、电力驱动装置、半轴和驱动桥壳组成。本发明专利技术采用双电机，驱动电机和内燃机的驱动轴配合，输出总驱动转矩；转矩分配电机用以分配第一输出轴和第二输出轴上的转矩，转矩分配电机输出的转矩依靠附加在差速器壳外的三个锥齿轮来传递。本发明专利技术采用燃料、电力混合动力，低碳环保；本发明专利技术采用电机和锥齿轮的组合来定向分配转矩，提升了车辆在转弯工况下的安全性、稳定性和机动性。

【技术实现步骤摘要】
一种双电机混合动力驱动桥及其控制方法
本专利技术涉及汽车传动领域，特别涉及一种集成转矩定向分配功能的双电机混合动力驱动桥及其控制方法。
技术介绍
随着世界各国环境保护的措施越来越严格，混合动力车辆由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点。通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车，即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。混合动力汽车既有内燃机动力性好、反应快和工作时间长的优点，又有电动机无污染和低噪声的优点，达到了发动机和电动机的最佳匹配。汽车驱动桥是位于传动系末端能改变来自变速器的转速和转矩，并将它们传递给驱动轮的机构。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，其中，差速器是驱动桥的一个重要部件。差速器是一种能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构，普通的差速器主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成，当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，它能使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。当汽车转弯时，弯道外侧的车轮转速快，弯道内侧的车轮转速慢，差速器的存在使内外侧的车轮转速得到了合理分配。但是，普通差速器只能平均分配两轮的转矩，即当车辆转弯时，两侧车轮的转矩相等。为了实现车辆更好的控制，外侧驱动轮应当比内侧驱动轮输出更大的转矩，这样能使车辆转弯更加平稳，而且提升了车辆的过弯速度，提高了车辆的安全性、稳定性和机动性能。在现有的涉及转矩分配的差速器的技术中，如专利(201510072654.X)公开了一种带有双排行星齿轮转矩定向分配机构的电动差速器，包括驱动电机、主差速器、外壳、减速行星齿轮系、耦合行星齿轮组和双行星齿轮系，可以将经过其传输的驱动转矩选择性的定向分配给两输出轴；但是其双排行星齿轮结构复杂，传动链长，占用空间大，可能会影响差速器正常工作。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种集成转矩定向分配功能的双电机混合动力驱动桥，主要由主减速器、能分配转矩的差速器、电力驱动装置、半轴和驱动桥壳组成，采用燃料和电力的混合动力模式，定向分配半轴上的输出转矩，提升了车辆行驶的安全性、稳定性和机动性。本专利技术的技术方案为：一种双电机混合动力驱动桥，包括主减速器、差速器、电力驱动装置和半轴，所述主减速器包括驱动轴、锥形驱动齿轮和锥形齿圈，所述驱动轴的末端与锥形驱动齿轮固连，锥形驱动齿轮与锥形齿圈啮合；所述差速器包括差速器壳、行星齿轮、太阳齿轮、锥齿轮及转矩分配电机，差速器壳与锥形齿圈固连，差速器壳上通过轴承配合行星齿轮，行星齿轮与太阳齿轮啮合，太阳齿轮嵌套在半轴上，行星齿轮的延伸轴上嵌套有第一锥齿轮、第二锥齿轮，第一锥齿轮、第二锥齿轮的一侧均与第三锥齿轮啮合，第三锥齿轮嵌套在转矩分配电机转子的一端，所述转矩分配电机转子嵌套在差速器壳外围，转矩分配电机转子与转矩分配电机通过磁场相互作用；所述电力驱动装置包括驱动电机和驱动电机转子，驱动电机转子嵌套于第二输出轴外围，且驱动电机转子一端与差速器壳端面紧固，驱动电机转子与驱动电机通过磁场相互作用；所述第一输出轴和第二输出轴构成半轴；所述行星齿轮包括第一行星齿轮和第二行星齿轮；所述太阳齿轮包括第一太阳齿轮和第二太阳齿轮；该驱动桥还包括桥壳，所述驱动轴还与固定在桥壳内部上端的轴承配合；所述差速器壳的两端与固定在桥壳内部两端的轴承配合。一种双电机混合动力驱动桥的控制方法，该控制方法适用于车辆沿直线行驶或车辆转弯时，电控单元ECU根据车辆需求功率和电池当前电量，在燃料和电力两种动力之间作出驱动模式的选择；电控单元ECU根据车速和方向盘转角，控制分配电机输出转矩的大小，从而实现车辆在转弯工况下的左右车轮驱动力矩差动分配；所述驱动模式包括电力驱动、燃料驱动以及电力和燃料混合驱动，产生四种运行模式：充电运行、电力运行、助推运行和正常运行。本专利技术的有益效果是：本专利技术在普通差速器的结构基础上，在现有的驱动桥的结构基础上，加装一个驱动电机、一个分配电机和三个锥齿轮，驱动电机与内燃机配合向驱动桥输入动力，分配电机通过三个锥齿轮传递转矩，定向分配第一输出轴和第二输出轴上的输出转矩。驱动电机和分配电机的运行都由电控单元ECU实时控制：ECU根据车辆需求的功率和电池当前的电量，在燃料和电力这两种动力之间做出合适的选择；ECU根据车速和方向盘转角，控制分配电机输出的转矩大小，用以弥补普通车辆转弯时两根输出轴上的转矩无法定向分配的不足，最终实现车辆在不同运动状态下更好地行驶。采用转矩分配电机和三个锥齿轮的组合来实现转矩的定向分配，结构紧凑，传动链短，运行安全可靠；本专利技术中的驱动电机与内燃机一起将动力输出给两根输出轴，实现了燃料驱动和电力驱动的混合，节约能源、减少废气排放，符合可持续发展的理念，而且行驶过程中噪声小，提升了驾驶舒适性；另外弥补了普通差速器不能定向分配转矩的不足，提升了车辆的过弯速度，提高了车辆行驶时的安全性、稳定性和机动性，使车辆得到了更好的控制。本专利技术是在普通驱动桥的基础上改进设计而来，因此具有改造加工成本低，制造过程和工艺流程继承性好的特点，且本专利技术多为机械结构，便于拆装、保养和维修。附图说明图1为本专利技术所述驱动桥的结构示意图；图2为本专利技术所述驱动桥的结构简图；图3为车辆直线行驶时驱动桥的工作状态图；图4为车辆左转时驱动桥的工作状态图；图5为车辆右转时驱动桥的工作状态图；图6为装有所述驱动桥车辆的控制原理图。图中的标号具体说明如下：1.驱动轴；2.轴承A；3.驱动桥壳；4.轴承B；5.锥形驱动齿轮；6.锥形齿圈；7.螺栓A；8.差速器壳；9.轴承C；10.螺栓B；11.驱动电机；12.轴承D；13.驱动电机转子；14.第二输出轴；15.第二锥齿轮；16.第二行星齿轮；17.轴承E；18.第二太阳齿轮；19.第一太阳齿轮；20.转矩分配电机；21.转矩分配电机转子；22.轴承F；23.轴承G；24.第一输出轴；25.第三锥齿轮；26.第一锥齿轮；27.轴承H；28.第一行星齿轮。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术在原有驱动桥的结构基础上，在驱动桥壳内部的两端增加两个电机：一个电机称为驱动电机，用来和内燃机一起输出总驱动转矩，此电机的转子和差速器壳相连，转矩从转子出发，依次通过差速器壳、行星齿轮、太阳齿轮，最终在第一输出轴和第二输出轴上输出；另一个电机称为转矩分配电机，具有定向分配两根输出轴上转矩的功能，转矩分配电机输出的转矩从分配电机的转子出发，依次通过锥齿轮、行星齿轮、太阳齿轮，最终在第一输出轴和第二输出轴上输出，使两根输出轴上的转矩得到分配，车辆转向不同，转矩分配的情况也不同。如图1所示，本专利技术一种集成转矩定向分配功能的双电机混合动力驱动桥由主减速器、分配转矩的差速器、电力驱动装置、半轴和驱动桥壳等组成。所述主减速器主要由驱动轴1、锥形驱动齿轮5和锥形齿圈6组成，驱动轴1与轴承A2、轴承B4配合，轴承A2、轴承B4固定在桥壳3内部上端，驱动轴1的末端与锥形驱动齿轮5通过花键配合，锥形驱动齿轮5与锥形齿圈6啮合，锥形齿圈6由螺栓A7紧固于差速器壳8上；当驱动轴1转动时，转矩依次通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双电机混合动力驱动桥，其特征在于，包括主减速器、差速器、电力驱动装置和半轴，所述主减速器包括驱动轴(1)、锥形驱动齿轮(5)和锥形齿圈(6)，所述驱动轴(1)的末端与锥形驱动齿轮(5)固连，锥形驱动齿轮(5)与锥形齿圈(6)啮合；所述差速器包括差速器壳(8)、行星齿轮、太阳齿轮、锥齿轮及转矩分配电机，差速器壳(8)与锥形齿圈(6)固连，差速器壳(8)上通过轴承配合行星齿轮，行星齿轮与太阳齿轮啮合，太阳齿轮嵌套在半轴上，行星齿轮的延伸轴上嵌套有第一锥齿轮(26)、第二锥齿轮(15)，第一锥齿轮(26)、第二锥齿轮(15)的一侧均与第三锥齿轮(25)啮合，第三锥齿轮(25)嵌套在转矩分配电机转子(21)的一端，所述转矩分配电机转子(21)嵌套在差速器壳(8)外围，转矩分配电机转子(21)与转矩分配电机(20)通过磁场相互作用；所述电力驱动装置包括驱动电机(11)和驱动电机转子(13)，驱动电机转子(13)嵌套于第二输出轴(14)外围，且驱动电机转子(13)一端与差速器壳(8)端面紧固，驱动电机转子(13)与驱动电机(11)通过磁场相互作用。

【技术特征摘要】
1.一种双电机混合动力驱动桥，其特征在于，包括主减速器、差速器、电力驱动装置和半轴，所述主减速器包括驱动轴(1)、锥形驱动齿轮(5)和锥形齿圈(6)，所述驱动轴(1)的末端与锥形驱动齿轮(5)固连，锥形驱动齿轮(5)与锥形齿圈(6)啮合；所述差速器包括差速器壳(8)、行星齿轮、太阳齿轮、锥齿轮及转矩分配电机，差速器壳(8)与锥形齿圈(6)固连，差速器壳(8)上通过轴承配合行星齿轮，行星齿轮与太阳齿轮啮合，太阳齿轮嵌套在半轴上，行星齿轮的延伸轴上嵌套有第一锥齿轮(26)、第二锥齿轮(15)，第一锥齿轮(26)、第二锥齿轮(15)的一侧均与第三锥齿轮(25)啮合，第三锥齿轮(25)嵌套在转矩分配电机转子(21)的一端，所述转矩分配电机转子(21)嵌套在差速器壳(8)外围，转矩分配电机转子(21)与转矩分配电机(20)通过磁场相互作用；所述电力驱动装置包括驱动电机(11)和驱动电机转子(13)，驱动电机转子(13)嵌套于第二输出轴(14)外围，且驱动电机转子(13)一端与差速器壳(8)端面紧固，驱动电机转子(13)与驱动电机(11)通过磁场相互作用。2.根据权利要求1所述的双电机混合动力驱动桥，其特征在于，所述第一输出轴(24)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，柴家栋，徐兴，陈龙，郭丛摇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32