[发明专利]电动汽车及其双电机耦合变速装置和该装置的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车驱动领域，具体而言，涉及一种电动汽车及其双电机耦合变速装置和该装置的控制系统。

背景技术

目前电动大客车电驱动装置一般采用电机与变速箱，变速箱通过不同档位实现对电机输出扭矩和转速的调节，满足车辆爬坡和高速行驶要求。目前国内传统客车用变速箱以手动变速箱为主，随着驾驶舒适性要求的不断提高，实现自动变速已成为必然趋势，以手动变速箱并逐步被AMT和AT所取代。对于电动客车电驱动装置，采用电机与AMT结合已经开始小规模示范应用，但其可靠性和传动效率还有待技术突破，并存在档位变动引起换挡过程中动力中断，车辆失速冲击较大等问题；采用电机与常规AT结合的电驱动装置，但是普通AT结构复杂，档位较多，未能充分利用电机低速恒转矩和高速恒功率特性；采用电机与减速器结合的电驱动装置，需选用更大转矩的驱动电机，存在电机功率大量富余、电机及驱动系统的体积和重量大等问题。

申请号为200910061844的中国专利公开了一种电动汽车自动变速驱动系统，由一台电机和机械式自动变速箱、换挡执行机构和电子控制单元组成，取消了传统变速箱主离合器，实现了电动机与变速箱同轴连接和动力匹配，同时在原有4档固定轴式齿轮变速箱基础上，把选、换挡的操纵控制自动化，具有生产继承性、改造费用低、装配简单和传动效率高等优点。但在车辆运行过程中，换挡存在动力中断，并容易出现错档、挂不上档以及换挡不协调、不顺畅等故障；同时单电机驱动随着功率容量增大，势必提高电机转速和转矩，但转速和转矩的提高受传动轴承制约，因此大功率单电机变速箱电驱动装置存在体积大、功率密度较低等问题。

申请号为201010100671.7的中国专利公开了一种适合于纯电动大客车的双电机转速耦合的电驱动装置，由一组简单行星齿轮机构、两台驱动电机、一个锁止器组成。低速时，第一电机与行星机构太阳轮相连，通过锁止器制动齿圈，行星架输出，实现大变比减速后大扭矩输出；高速时，齿圈解锁，第二电机与行星机构齿圈相连，与第一电机通过行星机构实现功率耦合；该方案结构简单，通过第二电机的零速制动使得锁止器操控简单，并且减小了单台电机功率和转矩容量，便于实现高速化。但存在如下问题：在车辆低速时第二电机不能参与工作，并且第一电机转矩容量要求较大；高速时由于第二电机参与工作，根据行星传动原理，第一电机转矩发挥受制于第二电机的转矩容量，因此不论车辆在低速还是高速工况，第一电机和第二电机利用率不高。

申请号为201010100653.9的中国专利公开了一种双电机转速和转矩耦合驱动方式的双动力耦合驱动总成，并采用定轴齿轮和行星齿轮作为辅助电机和主驱动电机的转速和转矩耦合装置，通过对两个离合器和一个锁止器进行控制可以实现不同耦合驱动或制动模式，具有大范围无动力中断变扭、无级变速、模式切换冲击小等优点，但存在机械结构复杂，离合器和锁止器相互独立，操控复杂。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单、操控方便的电动汽车及其双电机耦合变速装置和该装置的控制系统，以克服现有变速装置机械机构复杂，换挡存在动力中断，操控麻烦的问题。

根据本发明的一种双电机耦合变速装置，包括：定轴齿轮机构，与第一电机连接，具有动力输出齿轮；以及行星齿轮机构，与第二电机连接，行星齿轮机构包括：太阳轮，具有与第二电机连接的太阳轮中心轴；内齿圈，套设在太阳轮外侧；多个行星轮，设置在太阳轮和内齿圈之间；以及行星架，连接多个行星轮，并将动力输出至车轮的传动轴，双电机耦合变速装置还包括：联动控制装置，设置在定轴齿轮机构的动力输出齿轮与行星齿轮机构的内齿圈之间的传动路径上，具有使动力输出齿轮与内齿圈耦合传动的第一位置，以及使动力输出齿轮与内齿圈脱开传动并锁死内齿圈的第二位置；以及转矩耦合控制装置，设置在定轴齿轮机构的动力输出齿轮与行星齿轮机构的太阳轮中心轴之间的传动路径上，具有使动力输出齿轮与太阳轮中心轴耦合传动的第一位置，以及使动力输出齿轮与太阳轮中心轴脱开传动的第二位置。

进一步地，联动控制装置包括用于使动力输出齿轮与内齿圈耦合传动的转速耦合离合器和用于锁死内齿圈的制动器以及控制转速耦合离合器和制动器的第一控制机构。