一种双电机无同步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无同步多挡动力耦合装置及其控制方法，所述装置包括主驱动电机（17）、次驱动电机（16）、动力耦合器（100）、动力控制单元（2）和动力耦合控制单元（10），主驱动电机（17）的输出端和次驱动电机（16）的输出端分别与动力耦合器（100）的输入端相连接，动力控制单元（2）分别与主驱动电机（17）输出端、次驱动电机（16）输出端和动力耦合器（100）输出端相连接，取消机械同步器和电机调速控制单元。本发明专利技术与现有技术相比的有益效果是：本发明专利技术在任意挡位切换时均无需进行同步过程，所述同步包括机械式同步器、电子同步、摩擦式离合器同步等任何形式的同步过程，大幅简化整体装置的结构，降低生产成本，且无需对同步器进行维护。

Double motor non synchronous multi block power coupling device and control method thereof

The invention relates to a double motor without blocking the power coupling device and control method of synchronization, the device comprises a main drive motor (17), a drive motor (16), power coupler (100), a power control unit (2) and the power coupling control unit (10), the main drive motor (17). The output end of the drive motor (16) and the output terminal respectively with the power coupler (100) is connected with the input end, a power control unit (2) is connected with the main drive motor (17) output, the drive motor (16) and the output power coupler (100) is connected with the output terminal, synchronizer and cancel machinery motor speed control unit. Compared with the prior art, the beneficial effect of the invention is: shift at any time without synchronization process, the synchronization process including synchronous mechanical synchronizer, electronic synchronization, friction clutch synchronization in any form, greatly simplifying the overall structure of the device, reduce the production cost, and without the maintenance of the synchronizer.

【技术实现步骤摘要】
一种双电机无同步多挡动力耦合装置及其控制方法
本专利技术涉及双电机多挡动力耦合装置，尤其涉及一种用于纯电动客车的双电机无同步多挡动力耦合装置及其控制方法。
技术介绍
为了进一步优化整车的动力性和经济性，在纯电动车辆上搭载变速器装置或者多模式动力耦合装置已经逐渐成为一种趋势。目前，人们已经尝试在纯电动客车上加装AMT变速装置，常设置低挡作为爬坡起步挡，高挡作为满足最高车速及一般行车挡。但是，传统的AMT装置在换挡时需要使用离合器，其作用后必然会产生动力中断。该动力中断现象会导致在换档时产生顿挫感甚至明显的冲击，影响汽车行驶中的平顺性和乘坐舒适性。同时，为了配合离合过程，在换档时还需要驱动电机进行精密、快速的调速等电子同步处理工作，甚至仍然需要使用机械同步器。这种情况就势必要求电机必须能够在大转速范围内进行精确调速，而供调速的时间又极短，因此无疑增加了控制难度；而使用同步器则将进一步增加机械结构的复杂程度，再加上同步器在滑磨过程中又必然会产生机械磨损，因此无疑也增大了维护难度。在现有技术中，一般的动力耦合器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同步和机械同步过程，仍然会产生电机高精度控制难以实现、机械同步器维护难度增大等技术问题。而动力耦合器如果仅能在停驶状态下进行模式切换，又无法满足车辆行驶的实际需要。可以说，现有的动力耦合器由于依赖于电机调速、机械同步器等同步过程的优劣，因而其实用性较差，亟待改进。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。但该技术仍然沿用现有的机械同步器和电机调速器进行动力耦合。因此，在传动系有负载、有转速的前提下，该双电机动力耦合装置在不同驱动模式间的切换过程中将对离合器、执行器提出苛刻要求，该操作过程必然要经历复杂的电子同步和机械同步过程，仍然会产生电机高精度控制难以实现、机械同步器维护难度增大的技术缺陷，亟待改进。专利号为ZL201510573696.1的中国专利技术专利公开了一种电动汽车多模式动力系统，包括控制器、主驱电机、辅助电机、行星轮系、第一离合器和第二离合器；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，所述齿圈上设置有齿圈制动器。该专利技术电动汽车多模式动力系统结构简单，可实现转矩耦合和转速耦合驱动模式。但该专利技术在进行不同驱动模式间的切换时将对离合器、执行器提出苛刻要求，同时该过程仍然必须要经历复杂的电子同步和机械同步过程，进而会产生电机高精度控制难以实现、机械同步器维护难度增大的技术问题缺陷，亟待改进。专利号为ZL201510573820.4的中国专利技术专利公开了一种电动汽车双电机动力装置，包括控制器、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。该专利技术电动汽车双电机动力装置结构简单，可实现转矩耦合和转速耦合驱动模式。但该专利技术仍然沿用现有的机械同步器和电机调速器进行动力耦合。因此，在传动系有负载、有转速的前提下，该双电机动力耦合装置在不同驱动模式间的切换过程中将对离合器、执行器提出苛刻要求，该操作过程必然要经历复杂的电子同步和机械同步过程，仍然会产生电机高精度控制难以实现、机械同步器维护难度增大的技术缺陷，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、功能集成度高、可靠性好的用于纯电动客车是双电机无同步多挡动力耦合装置及其控制方法，既能满足纯电动客车行驶的需求，又无需进行精确的电子同步、无需使用复杂的同步器结构，使得整个电驱动装置控制简单、免于维护、可靠性高、实用性强。为了实现上述专利技术目的，对传统双电机耦合驱动形式进行改进，相比于一般的传统单电机形式，使用行星齿轮机构作为汇流装置，将双电机的动力汇流耦合后输出，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，本专利技术的动力耦合器可根据控制需要进行转矩耦合和转速耦合。因此，为了解决上述现有双电机多挡动力耦合装置存在的技术缺陷，本专利技术采用的技术方案如下：一种双电机无同步多挡动力耦合装置，包括主驱动电机、次驱动电机、动力耦合器、动力控制单元和动力耦合控制单元，所述主驱动电机的输出端和次驱动电机的输出端分别与所述动力耦合器的输入端相连接，所述动力控制单元分别与所述主驱动电机输出端、次驱动电机输出端和动力耦合器输出端相连接，取消机械同步器和电机调速控制单元。将两个电机中功率较大者定义为所述主驱动电机，另一个定义为次驱动电机，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；所述次驱动电机主要用于提供特定工况下所需的额外扭矩值，仅需考虑其扭矩特性，对转速特性无过多要求。所述动力耦合器控制单元(CouplingControlUnit,CCU)，用来控制动力耦合器中的制动器和驱动离合器工作的执行器；同时，它能监测到离合器位置及制动器制动与否等信号。优选的是，所述动力耦合器包括行星齿轮机构、双向梯形牙嵌式离合器、离合执行器和制动器，所述双向梯形牙嵌式离合器与所述离合执行器相连接，所述动力耦合控制单元分别与所述离合执行器和制动器相连接。所述双向梯形牙嵌式离合器由一能够提供足够驱动力的所述离合执行器驱动，使其能沿轴线方向移动。在上述任一方案中优选的是，所述行星齿轮机构包括行星架、太阳轮和齿圈，所述主驱动电机的输出轴与所述太阳轮相连接，所述主驱动电机的输出轴上同轴安装有扭矩耦合小齿轮，所述次驱动电机的输出端与所述双向梯形牙嵌式离合器相连接，所述双向梯形牙嵌式离合器一侧装有扭矩耦合大齿轮，所述扭矩耦合大齿轮与所述扭矩耦合小齿轮相啮合且齿数之比大于1，其另一侧装有齿圈啮合齿轮，所述齿圈啮合齿轮与所述齿圈相啮合，所述齿圈上装有制动器，所述制动器能够快速将所述齿圈锁止或者释放，即所述齿圈的自由度可控。在上述任一方案中优选的是，包括车辆主减速器，所述行星齿轮机构的输出端与所述车辆主减速器的输入端相连接。在上述任一方案中优选的是，所述双向梯形牙嵌式离合器包括转速耦合离合器和扭矩耦合离合器。在上述任一方案中优选的是，所述离合执行器的动力源采用电磁吸合式、电机驱动式、液压传动式和气压传动式中的任意一种。在上述任一方案中优选的是，所述动力控制单元在所述主驱动电机输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电机无同步多挡动力耦合装置，包括主驱动电机（17）、次驱动电机（16）、动力耦合器（100）、动力控制单元（2）和动力耦合控制单元（10），主驱动电机（17）的输出端和次驱动电机（16）的输出端分别与动力耦合器（100）的输入端相连接，动力控制单元（2）分别与主驱动电机（17）输出端、次驱动电机（16）输出端和动力耦合器（100）输出端相连接，其特征在于，取消机械同步器和电机调速控制单元。

【技术特征摘要】
1.一种双电机无同步多挡动力耦合装置，包括主驱动电机（17）、次驱动电机（16）、动力耦合器（100）、动力控制单元（2）和动力耦合控制单元（10），主驱动电机（17）的输出端和次驱动电机（16）的输出端分别与动力耦合器（100）的输入端相连接，动力控制单元（2）分别与主驱动电机（17）输出端、次驱动电机（16）输出端和动力耦合器（100）输出端相连接，其特征在于，取消机械同步器和电机调速控制单元。2.如权利要求1所述的双电机无同步多挡动力耦合装置，其特征在于，动力耦合器（100）包括行星齿轮机构、双向梯形牙嵌式离合器、离合执行器（102）和制动器（104），所述双向梯形牙嵌式离合器与离合执行器（102）相连接，动力耦合控制单元（10）分别与离合执行器（102）和制动器（104）相连接。3.如权利要求2所述的双电机无同步多挡动力耦合装置，其特征在于，所述行星齿轮机构包括行星架（105）、太阳轮（103）和齿圈（106），主驱动电机（17）的输出轴与太阳轮（103）相连接，主驱动电机（17）的输出轴上同轴安装有扭矩耦合小齿轮（101），次驱动电机（16）的输出端与所述双向梯形牙嵌式离合器相连接，所述双向梯形牙嵌式离合器一侧装有扭矩耦合大齿轮（110），扭矩耦合大齿轮（110）与扭矩耦合小齿轮（101）相啮合且齿数之比大于1，其另一侧装有齿圈啮合齿轮（107），齿圈啮合齿轮（107）与齿圈（106）相啮合，齿圈（106）上装有制动器（104）。4.如权利要求3所述的双电机无同步多挡动力耦合装置，其特征在于，包括车辆主减速器（19），所述行星齿轮机构的输出端与车辆主减速器（19）的输入端相连接。5.如权利要求3所述的双电机无同步多挡动力耦合装置，其特征在于，所述双向梯形牙嵌式离合器包括转速耦合离合器（10...

【专利技术属性】
技术研发人员：林程，赵明杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，北京理工华创电动车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11