[发明专利]一种基于双行星齿轮机构及双电机的电动助力自行车用驱动系统

权利要求书

1.一种基于双行星齿轮机构及双电机的电动助力自行车用驱动系统，其特征在于可以根据不同的骑行工况，整车控制器依据内置控制策略，确定双行星齿轮组及双电机的工作模式；

通过控制行星齿轮组1中A电机可以在一定范围内连续调整传动比，在满足车辆驱动力需求的同时，还可以控制踏板的踩踏频率和踩踏力矩保持在一合理的区间；重载爬坡、加速工况，双行星齿轮组、双电机共同输出功率参与驱动，滑行或制动减速时，B电机回收部分惯性势能转换为电能并输送到锂动力电池；具体特征为：一种基于双行星齿轮机构及双电机的电动助力自行车用驱动系统包括CAN总线、整车控制器、A电机、B电机、行星齿轮组1、行星齿轮组2、锁定器、单向离合器、脚踏减速器、锂动力电池及其管理系统、电机控制器、后轮、脚踏。

2.所述行星齿轮组1中三个端口的拓扑结构为，所述脚踏输入依次经所述脚踏减速器、所述单向离合器连接到中心太阳轮，所述A电机连接到齿圈，其行星架与所述行星齿轮组2的行星架连接；所述B电机连接到所述行星齿轮组2的中心太阳轮，所述后轮连接到所述行星齿轮组2的行星架而行星齿轮组2的齿圈被永久固定；所述锁定器用于锁定或释放行星齿轮组1的齿圈和A电机轴与静态车架之间的固定连接；所述锂动力电池经电机控制器分别连接到所述A电机和B电机，给整车的电气系统供电；来自所述脚踏、电机控制器、锂动力电池及电池管理系统、整车控制器的信号和其它控制信号分别连接到CAN总线。

3.起步工况下，整车控制器根据脚踏板处传感器采集的踏板转矩、转速信号计算车辆起步加速需求功率；锁定器释放齿圈和A电机轴与静态车架之间的固定连接；如果整车起步加速需求功率大于行星齿轮组1的最大允许输出功率，则整车控制器控制行星齿轮组1与行星齿轮组2共同运行于功率输出模式，此时，A、B电机均工作并参与驱动，A电机用作调速电机并输出功率，B电机工作以补充需求功率；否则，整车控制器控制仅行星齿轮组1运行于功率输出模式，A电机用作调速电机并输出功率，而B电机不工作；爬坡、加速、大负重的工况下，车辆需求的驱动功率往往较大，当行星齿轮组1的最大允许输出功率小于整车需求驱动功率时，整车控制器控制行星齿轮组1与行星齿轮组2共同运行于功率输出模式，此时，A、B电机均工作并参与驱动，A电机用作调速电机并输出功率，B电机工作以补充需求功率；否则，整车控制器控制仅行星齿轮组1运行于功率输出模式，A电机用作调速电机并输出功率，而B电机不工作；正常骑行该电动助力车时，整车控制器依据内置控制策略，实时计算双电机输出功率；锁定器释放齿圈和A电机轴与静态车架之间的固定连接；如果整车驱动需求功率大于行星齿轮组1的最大允许输出功率，则整车控制器控制行星齿轮组1与行星齿轮组2共同运行于功率输出模式，此时，A、B电机均工作并参与驱动，A电机用作调速电机并输出功率，B电机工作以补充需求功率用于车辆加速；否则，整车控制器控制仅行星齿轮组1运行于功率输出模式，A电机用作调速电机并输出功率，而B电机不参与驱动；控制指令经CAN总线传输至电机控制器，根据踏板输入端、A电机和行星架输出轴的转速、转矩匹配关系，在不同骑行工况下通过控制A电机来进行调速，且能实现传动速比在一定范围内的连续变化，即构成电子变速ECVT系统；系统自动适应路况调整速比，在满足车辆驱动力需求的同时，可以始终使骑行者保持在舒适的踩踏频率和踩踏力矩区间持续轻便地骑行，从而提升骑乘舒适性；骑行者猛踩脚踏时，施加在脚踏板上的力很大，当脚踏端输入功率很大且超过车辆驱动需求功率时，整车控制器控制A电机切换为发电机工作模式，吸收、转换部分冗余机械能为电能并输送到锂动力电池，B电机不工作；车速达到某助力设计车速时，锁定器将行星齿轮组1的齿圈锁定在静态车架上，而A电机被释放；此时，A、B电机均不参与整车驱动，车辆解除电助力，行星齿轮系统等效为一固定速比的减速器，仅靠脚踏板端人力输入驱动车辆；滑行工况下，骑行者不踩脚踏板，脚踏端无输入，整车控制器控制A电机不工作，行星齿轮组1没有功率输出，此时整车控制器控制B电机切换为再生制动工作模式，回收部分惯性势能转换为电能并输送到锂动力电池，同时提供一定的制动力用于车辆滑行减速；由于惯性，车辆继续向前滑行，此时，行星齿轮组1的太阳轮与脚踏之间的单向离合器会切断后轮—行星齿轮支架—脚踏的动力传递，防止助力车在滑行时出现脚踏板“打脚”问题，避免意外伤害；制动减速工况下，脚踏端无输入，整车控制器控制A电机不工作，行星齿轮组1没有功率输出，此时整车控制器控制B电机切换为再生制动工作模式，回馈部分制动能量输送到锂动力电池，同时提供一定的再生制动力以辅助机械制动进行车辆减速；制动能量回收帮助提升助力车的能量利用效率，有利于提高车辆助力续驶里程。