一种纯电动动力总成及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种纯电动动力总成及其控制方法，纯电动动力总成包括第一电机、第二电机、主变速箱和副变速箱，主变速箱包括主变速箱输出轴、第一输入轴及第二输入轴、第一换挡轴及第二换挡轴，第一和第二输入轴上均固连设置有一挡齿轮和二挡齿轮，第一和第二换挡轴上均空套设置有一挡啮合齿轮和二挡啮合齿轮并且均固连有换挡输出齿轮，一挡和二挡啮合齿轮之间布置有换挡机构，主变速箱输出轴设有与换挡输出齿轮啮合的主变速齿轮，主变速箱输出轴的输出端为副变速箱的输入端，副变速箱内设有减速机构。本发明专利技术能够在大扭矩工况下降低轴承等零部件的动载荷，提高其可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动动力总成及其控制方法
本专利技术涉及新能源车辆
，尤其涉及一种纯电动动力总成及其控制方法。
技术介绍
随着新能源车辆的不断发展，目前，越来越多的纯电动车辆成为新能源车辆的发展主流。然而，目前的纯电动车辆动力总成，尤其是双电机动力总成，仍存在动力总成布置不合理，不满足重型商用车辆的应用需求。重型商用车具有高速效率高、低速扭矩大的应用需求，要求最高车速可以达到80km/h～90km/h，还要求动力总成在低速区能够发挥出非常大的扭矩，例如，城建自卸车要求动力总成能够输出20000～30000N·m的扭矩，同时，在如此大的扭矩下，对轴承的动载荷要求将非常苛刻，并且，对电机的扭矩和功率需求也非常高，电机的成本也随之升高。目前，现有技术主要采用最高转速超过10000r/m的高速电机以降低电机的扭矩，然而，提高最高转速后电机的弱磁损失等也相应增加。因此，如何合理设计纯电动动力总成，协调多电机扭矩或能量流分配管理的控制过程，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纯电动动力总成，能够在大扭矩工况下降低轴承等零部件的动载荷，提高其可靠性。本专利技术的另一个目的在于提供一种纯电动动力总成的控制方法，配合上述纯电动动力总成，用于协调控制电机扭矩或能量流分配，提高动力总成的能量利用效率。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种纯电动动力总成，包括第一电机、第二电机、主变速箱和副变速箱，所述主变速箱包括主变速箱输出轴、与所述第一电机相连的第一输入轴以及与所述第二电机相连的第二输入轴，所述第一输入轴和所述第二输入轴上均固连设置有一挡齿轮和二挡齿轮，所述主变速箱还包括与所述第一输入轴并列的第一换挡轴以及与所述第二输入轴并列的第二换挡轴，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴上均空套设置有一挡啮合齿轮和二挡啮合齿轮，所述一挡啮合齿轮和所述二挡啮合齿轮之间布置有换挡机构，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴上均固连有换挡输出齿轮，所述主变速箱输出轴的输入端设有与所述换挡输出齿轮啮合的主变速齿轮，所述主变速箱输出轴的输出端为所述副变速箱的输入端，所述副变速箱内设有减速机构。本方案分别将第一电机和第二电机的一挡啮合齿轮和二挡啮合齿轮空套安装在第一换挡轴和第二换挡轴上，相比于现有技术，本方案在相同电机转速的情况下，可以降低主变速箱内轴承的转速，减小轴承的动载荷。本方案采用前置主变速箱且后置副变速箱的结构，在主变速箱内完成换挡后再在副变速箱内进行进一步减速增扭，同时实现扭矩分流，副变速箱输入轴和输出轴的轴承受径向负荷小，从而延长副变速箱的轴承的寿命。优选地，所述减速机构为双中间轴减速机构或行星架减速机构。优选地，所述一挡啮合齿轮固连有一挡接合齿圈，所述二挡啮合齿轮固连有二挡接合齿圈，所述换挡机构包括花键毂、滑套、所述一挡接合齿圈和所述二挡接合齿圈。优选地，所述一挡接合齿圈与所述一挡啮合齿轮为一体式结构，所述二挡接合齿圈与所述二挡啮合齿轮为一体式结构。优选地，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴均固连有所述花键毂。优选地，所述第一电机为永磁同步电机，所述第二电机为三相交流异步电机。本专利技术还提供了一种纯电动动力总成的控制方法，应用于如上所述的纯电动动力总成，在该控制方法中，第一电机和第二电机的扭矩分配包括以下步骤：根据加速踏板开度、制动踏板开度以及车重，确定动力总成需求扭矩Treq；根据动力电池SOC、动力电池SOH、动力电池温度、第一电机及其控制器的温度、第二电机及其控制器的温度，确定第一电机功率限值和第二电机功率限值；根据动力总成需求扭矩Treq、动力总成输出转速ncur、第一电机的当前传动比ix、第二电机的当前传动比iy、第一电机功率限值和第二电机功率限值，确定第一电机和第二电机的第一需求扭矩；根据第一电机当前实际扭矩和第二电机当前实际扭矩，基于第一电机扭矩变化速率标定量和第二电机扭矩变化速率标定量，确定第一电机和第二电机的第二需求扭矩；第一电机和第二电机的第二需求扭矩作为第一电机和第二电机的需求扭矩。优选地，上述控制方法还包括电机的挡位控制逻辑：车辆起步时，第一电机挂一挡进行主驱动，第二电机挂一挡进行辅助驱动；车速达到第一换挡车速标定量时，第一电机挂二挡进行驱动，第二电机保持在一挡；车速达到第二换挡车速标定量时，第二电机挂二挡进行主驱动，第一电机保持在二挡进行辅助驱动。优选地，在确定第一电机和第二电机的第一需求扭矩时，电机驱动扭矩分配控制逻辑基于如下算式：Tx＝Txv/(ix·μx)；Ty＝Tyv/(iy·μy)；其中，ncur是当前车速下的动力总成输出转速，ix和iy分别是第一电机和第二电机的当前传动比，Txv第一电机折算到输出轴上的需求扭矩，Tyv是第二电机折算到输出轴上的需求扭矩，μx和μy分别是当前转速和扭矩下的第一电机和第二电机的机械传动效率，μmx和μmy分别是当前转速和扭矩下的第一电机和第二电机的电机系统效率。优选地，在确定第一电机和第二电机的第一需求扭矩时，电机制动扭矩分配控制逻辑基于如下算式：其中，ncur是当前车速下的动力总成输出转速，ix和iy分别是第一电机和第二电机的当前传动比，Txv第一电机折算到输出轴上的需求扭矩，Tyv是第二电机折算到输出轴上的需求扭矩，μx和μy分别是当前转速和扭矩下的第一电机和第二电机的机械传动效率，μmx和μmy分别是当前转速和扭矩下的第一电机和第二电机的电机系统效率。通过本专利技术提供的控制方法，可以在不同转速下合理分配协调两个电机的需求扭矩，从而使两个电机均运行在高效区，提高两个电机的效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术具体实施例中第一种纯电动动力总成的结构布置示意图；图2为本专利技术具体实施例中第二种纯电动动力总成的结构布置示意图；图3为本专利技术具体实施例中的换挡机构的结构示意图；图4为本专利技术具体实施例中的纯电动动力总成的控制方法的流程图。图1至图3中的各项附图标记的含义如下：101-第一电机、102-第二电机、201-第一输入轴、202-第二输入轴、301-一挡齿轮、302-二挡齿轮、401-第一换挡轴、402-第二换挡轴、403-换挡输出齿轮、500-换挡机构、501-一挡啮合齿轮、502-二挡啮合齿轮、503-一挡接合齿圈、504-二挡接合齿圈、505-滑套、506-花键毂、600-主变速箱输出轴、601-主变速齿轮、602-副变速箱输入齿轮、700-主变速箱、800-副变速箱、801-第一中间轴、802-第二中间轴、803-中间轴输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯电动动力总成，其特征在于，包括第一电机、第二电机、主变速箱和副变速箱，所述主变速箱包括主变速箱输出轴、与所述第一电机相连的第一输入轴以及与所述第二电机相连的第二输入轴，所述第一输入轴和所述第二输入轴上均固连设置有一挡齿轮和二挡齿轮，所述主变速箱还包括与所述第一输入轴并列的第一换挡轴以及与所述第二输入轴并列的第二换挡轴，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴上均空套设置有一挡啮合齿轮和二挡啮合齿轮，所述一挡啮合齿轮和所述二挡啮合齿轮之间布置有换挡机构，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴上均固连有换挡输出齿轮，所述主变速箱输出轴的输入端设有与所述换挡输出齿轮啮合的主变速齿轮，所述主变速箱输出轴的输出端为所述副变速箱的输入端，所述副变速箱内设有减速机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种纯电动动力总成，其特征在于，包括第一电机、第二电机、主变速箱和副变速箱，所述主变速箱包括主变速箱输出轴、与所述第一电机相连的第一输入轴以及与所述第二电机相连的第二输入轴，所述第一输入轴和所述第二输入轴上均固连设置有一挡齿轮和二挡齿轮，所述主变速箱还包括与所述第一输入轴并列的第一换挡轴以及与所述第二输入轴并列的第二换挡轴，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴上均空套设置有一挡啮合齿轮和二挡啮合齿轮，所述一挡啮合齿轮和所述二挡啮合齿轮之间布置有换挡机构，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴上均固连有换挡输出齿轮，所述主变速箱输出轴的输入端设有与所述换挡输出齿轮啮合的主变速齿轮，所述主变速箱输出轴的输出端为所述副变速箱的输入端，所述副变速箱内设有减速机构。


2.根据权利要求1所述的纯电动动力总成，其特征在于，所述减速机构为双中间轴减速机构或行星架减速机构。


3.根据权利要求1所述的纯电动动力总成，其特征在于，所述一挡啮合齿轮固连有一挡接合齿圈，所述二挡啮合齿轮固连有二挡接合齿圈，所述换挡机构包括花键毂、滑套、所述一挡接合齿圈和所述二挡接合齿圈。


4.根据权利要求3所述的纯电动动力总成，其特征在于，所述一挡接合齿圈与所述一挡啮合齿轮为一体式结构，所述二挡接合齿圈与所述二挡啮合齿轮为一体式结构。


5.根据权利要求3所述的纯电动动力总成，其特征在于，所述第一换挡轴和所述第二换挡轴均固连有所述花键毂。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的纯电动动力总成，其特征在于，所述第一电机为永磁同步电机，所述第二电机为三相交流异步电机。


7.一种纯电动动力总成的控制方法，应用于如权利要求1至6中任一项所述的纯电动动力总成，其特征在于，第一电机和第二电机的扭矩分配包括以下步骤：
根据加速踏板开度、制动踏板开度以及车重，确定动力总成需求扭矩Treq；
根据动力电池SOC、动力电池SOH、动力电池温度、第一电机及其控制器的温度、第二电机及其控制器的温度，确定第一电机功率限值和第二电机功率限值；
根据动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂经良，王志新，高文进，丁大凯，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37