一種電動汽車多模式動力控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電動汽車領域，特別是涉及一種電動汽車多模式動力控制系統。
【背景技術】
[0002]與傳統燃油汽車不同，常規集中驅動式純電動車的動力系統結構簡圖如圖1所示。驅動電機通過變速器或減速器的減速增扭作用驅動整車運行，電機控制器控制電機不同的轉速和扭矩來滿足整車行駛功率需求。由于采用單電機驅動，電機應具有較寬的調速范圍、低速可以大扭矩輸出以及高速有一定的功率儲備、高效率和高可靠性。顯然，這樣的高轉速電機制造難度太大，而且電機無法在各種工況下都能夠高效率工作導致整體效率較低，并且難以兼顧車輛的加速性能與最高車速。為此，基于雙電機的動力耦合系統設計成為另一種解決方案。
[0003]在已有技術中，中國專利CN101633305公開了一種雙電機通過花鍵傳動實現串聯結構式的動力總成系統，通過2套電機控制器分別控制I臺低速電機和I臺高速電機在不同車速工況下運轉，從而保證2臺電機盡量處于高效率區運轉；與之對應的，專利CN203739605U公開了一種雙電機并聯式驅動系統，每臺電機分別通過定軸式齒輪傳動機構將動力傳遞到輸出軸，使高速電機和低速電機在不同車速工況下運轉來保證動力系統高效運轉；CN102490599同樣采用并聯方式，不同的是其設計理念在于利用定軸輪系實現雙電機轉矩耦合來改善汽車的爬坡性能和加速性能；專利ACN104015600同樣采用并聯方式，不過其設計理念在于利用雙電機的獨立調速來實現一種無級變速功能的驅動系統；專利CN201110257806公開了一種雙電機純電動一體化傳動系統控制方法，采用雙電機提供不同的動力，并經過動力耦合器進行綜合輸出，其中動力耦合器由具有四個不同傳動比的檔位的兩套自動換檔執行機構AMT組成，通過對電機和機械式自動變速器(AMT)進行一體化控制來實現換擋；CN104691319利用一套行星排機構實現雙電機轉速耦合來達到2臺電機盡可能高效運轉的目的。
[0004]專利CN101633305和CN203739605U分別采用串聯和并聯模式實現高速電機和低速電機在不同車速下切換運轉，從而提高動力系統效率。然而，2種方案里在車輛運行時只有I臺電機參與工作，這就要求2臺電機均具備較大功率以滿足車輛在不同車速下均有良好的加速性能。
[0005]專利CN102490599利用定軸輪系實現雙電機轉矩耦合來改善汽車的爬坡性能和加速性能，但由于2臺電機轉速成比例導致調速必須同步進行，否則易導致功率流內循環而降低整套動力系統效率；并且高速模式下，該系統無法實現轉速解耦導致效率急劇下降。
[0006]專利CN201110257806采用雙電機和雙機械式自動變速器(AMT)實際動力耦合，然而這種結構過于復雜，并且由于控制復雜導致存在換擋時間長、換擋沖擊明顯，有時甚至會出現車輛在行駛過程中換不了擋的問題。
[0007]專利CN104691319利用一套行星排機構實現雙電機轉速耦合實現2臺電機各自高效運轉的目的。但由于沒有實現轉矩耦合，2臺電機輸出扭矩無法耦合從而無法提高整套系統的加速性能和爬坡性能。
[0008]CN103754099A公布了一種雙電機多模式動力耦合驅動總成，這個多模式指的是轉速耦合、低速實現單電機驅動、單電機制動能量回收制動，雙電機轉速耦合驅動，雙電機轉速耦合制動能量回收等多種工作模式，在動力耦合上其本質還是只能實現轉速耦合一種方式。在結構上，行星輪系由于缺少離合器無法實現三元件(齒圈、行星架、太陽輪)的同向同轉速整體運動，所以根本無法實現轉矩耦合。另外，通過太陽輪處有設置鎖止器制動太陽輪，從而實現與齒圈連接的電機單獨驅動模式，不過由于齒圈處缺少制動器從而無法實現另一個電機的單電機驅動。這也就使得一旦齒圈處的電機出現故障，整個系統就癱瘓，其故障應對性較弱。
[0009]綜上分析，現有技術均無法同時實現雙電機之間的轉速耦合和轉矩耦合功能，這必然導致車輛要么利用轉矩耦合提高動力性卻犧牲了整體效率；要么利用轉速耦合實現轉速解耦滿足單個電機高效率卻降低了車輛動力性；要么直接采用低速電機和高速電機分別工作在不同車速工況，雖然提高單電機的使用效率卻必須都選用大功率電機滿足動力性需求。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型要解決的技術問題，提供一種電動汽車多模式動力控制系統，用于解決現有雙電機動力系統中動力性能與整體效率無法兼顧的問題。
[0011]本實用新型是這樣實現的:
[0012]一種電動汽車多模式動力控制系統，包括主驅電機、輔助電機、行星輪系、第一離合器和第二離合器；
[0013]主驅電機的轉軸與行星輪系的太陽輪連接，行星輪系的行星架為動力輸出端，第一離合器的主動部分連接于行星輪系的齒圈，第一離合器的從動部分連接于行星輪系的太陽輪；
[0014]輔助電機的轉軸連接于行星輪系的齒圈，第二離合器為單向離合器，單向離合器的外圈固定，單向離合器的內圈連接于輔助電機轉軸，所述輔助電機的轉軸上設置有轉軸制動器。
[0015]進一步的，行星輪系的行星架通過傳動軸與兩個驅動輪連接，所述傳動軸上設置有十字萬向節，兩個驅動輪之間設置有差速器。
[0016]進一步的，第一離合器為電磁離合器。
[0017]進一步的，第一離合器為濕式多片離合器。
[0018]進一步的，主驅電機和輔助電機均設有電機控制器，電機控制器與動力電池組電連接。
[0019]為解決上述技術問題，本實用新型提供的另一技術方案為:
[0020]一種電動汽車多模式動力控制系統，其特征在于，包括主驅電機、輔助電機、行星輪系、第一離合器和第二離合器；
[0021]主驅電機的轉軸與行星輪系的太陽輪連接，行星輪系的行星架為動力輸出端，第一離合器的主動部分連接于行星輪系的齒圈，第一離合器的從動部分連接于行星輪系的太陽輪；
[0022]輔助電機的轉軸連接于行星輪系的齒圈，第二離合器為單向離合器，單向離合器的外圈固定，單向離合器的內圈連接于輔助電機轉軸，所述齒圈上設置有齒圈制動器。
[0023]本實用新型具有如下優點:本實用新型電動汽車多模式動力控制系統設置有主驅電機、輔助電機和行星輪系，行星輪系的太陽輪與齒圈通過離合器控制離合，輔助電機與齒圈連接，本實用新型電動汽車多模式動力控制系統結構簡單，可實現轉矩耦合和轉速耦合驅動模式，模式切換容易、高效率、同時兼顧純電動車輛的動力性與經濟性，并且，在倒車時只需控制主驅電機和制動器，不需要同時控制2臺電機工作，提高了整體效率。該電動汽車多模式動力控制系統同樣可以較好地應用于工程機械、機床設備、輕紡等電力驅動領域。
【附圖說明】
[0024]圖1為現有技術中常規集中驅動式純電動車的動力系統結構簡圖；
[0025]圖2為本實用新型實施方式電動汽車多模式動力控制系統的結構示意圖；
[0026]圖3為本實用新型實施方式電動汽車多模式動力控制系統的功率匹配圖。
[0027]標號說明:
[0028]1、輔助電機；2、第二離合器； 3、第一離合器；
[0029]4、主驅電機；5、行星輪系；6、十字萬向節； 7、差速器；
[0030]8、驅動輪；9、輔助電機控制器；10、動力電池組；
[0031]11、驅動電機控制器；20、轉軸制動器。
【具體實施方式】
[0032]為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0033]請參閱圖2，本實用新型實施方式電動汽車多模式動力控制系統包括輔助電機1、轉軸制動器20、第一離合器3、第二離合器2、主驅電機4、行星輪系5、十字萬向節6、差速器7、驅動輪8和動力電池組10，所述輔助電機I包括輔助電機控制器9，主驅電機包括驅動電機控制器11。所述行星輪系5包括太陽輪、行星輪、齒圈和連接于各行星輪的行星架，其中，太陽輪齒數為Zs、齒圈的齒數為Zr、k = Zr/Zs為行星輪系的特征參數。
[0034]輔助電機I與行星輪系5的齒圈連接；主驅電機與行星輪系5的太陽輪連接；行星輪系5的行星架通過萬向節和差速器將動力傳遞到驅動輪。轉軸制動器2與輔助電機的轉軸相適配，用于制動輔助電機旋轉。第一離合器3的主動部分與輔助電機轉軸(即齒圈)連接，從動部分與驅動電機轉軸(即太陽輪)相連，第二離合器為單向離合器，單向離合器的外圈固定，單向離合器的內圈連接于輔助電機轉軸。驅動電機控制器11和輔助電機控制器9分別與動力電池組10電連接。
[0035]在小型車輛上根據其安裝空間和傳遞力矩的實際情況，圖2所示的動力系統中的第一離合器應優先選用電磁離合器，易于完成組裝和控制；在大中型車輛如公交車等，為了保證第一離合器壽命和傳遞大扭矩需求，圖2所示的動力系統中的第一離合器應優先選用濕式多片離合器。
[0036]本電動汽車多模式動力控制系統