一種純電動(dòng)動(dòng)力總成及其控制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種純電動(dòng)動(dòng)力總成及其控制方法，純電動(dòng)動(dòng)力總成包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、主變速箱和副變速箱，主變速箱包括主變速箱輸出軸、第一輸入軸及第二輸入軸、第一換擋軸及第二換擋軸，第一和第二輸入軸上均固連設(shè)置有一擋齒輪和二擋齒輪，第一和第二換擋軸上均空套設(shè)置有一擋嚙合齒輪和二擋嚙合齒輪并且均固連有換擋輸出齒輪，一擋和二擋嚙合齒輪之間布置有換擋機(jī)構(gòu)，主變速箱輸出軸設(shè)有與換擋輸出齒輪嚙合的主變速齒輪，主變速箱輸出軸的輸出端為副變速箱的輸入端，副變速箱內(nèi)設(shè)有減速機(jī)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)能夠在大扭矩工況下降低軸承等零部件的動(dòng)載荷，提高其可靠性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種純電動(dòng)動(dòng)力總成及其控制方法
本專利技術(shù)涉及新能源車輛
，尤其涉及一種純電動(dòng)動(dòng)力總成及其控制方法。
技術(shù)介紹
隨著新能源車輛的不斷發(fā)展，目前，越來越多的純電動(dòng)車輛成為新能源車輛的發(fā)展主流。然而，目前的純電動(dòng)車輛動(dòng)力總成，尤其是雙電機(jī)動(dòng)力總成，仍存在動(dòng)力總成布置不合理，不滿足重型商用車輛的應(yīng)用需求。重型商用車具有高速效率高、低速扭矩大的應(yīng)用需求，要求最高車速可以達(dá)到80km/h～90km/h，還要求動(dòng)力總成在低速區(qū)能夠發(fā)揮出非常大的扭矩，例如，城建自卸車要求動(dòng)力總成能夠輸出20000～30000N·m的扭矩，同時(shí)，在如此大的扭矩下，對(duì)軸承的動(dòng)載荷要求將非常苛刻，并且，對(duì)電機(jī)的扭矩和功率需求也非常高，電機(jī)的成本也隨之升高。目前，現(xiàn)有技術(shù)主要采用最高轉(zhuǎn)速超過10000r/m的高速電機(jī)以降低電機(jī)的扭矩，然而，提高最高轉(zhuǎn)速后電機(jī)的弱磁損失等也相應(yīng)增加。因此，如何合理設(shè)計(jì)純電動(dòng)動(dòng)力總成，協(xié)調(diào)多電機(jī)扭矩或能量流分配管理的控制過程，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種純電動(dòng)動(dòng)力總成，能夠在大扭矩工況下降低軸承等零部件的動(dòng)載荷，提高其可靠性。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的在于提供一種純電動(dòng)動(dòng)力總成的控制方法，配合上述純電動(dòng)動(dòng)力總成，用于協(xié)調(diào)控制電機(jī)扭矩或能量流分配，提高動(dòng)力總成的能量利用效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：一種純電動(dòng)動(dòng)力總成，包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、主變速箱和副變速箱，所述主變速箱包括主變速箱輸出軸、與所述第一電機(jī)相連的第一輸入軸以及與所述第二電機(jī)相連的第二輸入軸，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上均固連設(shè)置有一擋齒輪和二擋齒輪，所述主變速箱還包括與所述第一輸入軸并列的第一換擋軸以及與所述第二輸入軸并列的第二換擋軸，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸上均空套設(shè)置有一擋嚙合齒輪和二擋嚙合齒輪，所述一擋嚙合齒輪和所述二擋嚙合齒輪之間布置有換擋機(jī)構(gòu)，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸上均固連有換擋輸出齒輪，所述主變速箱輸出軸的輸入端設(shè)有與所述換擋輸出齒輪嚙合的主變速齒輪，所述主變速箱輸出軸的輸出端為所述副變速箱的輸入端，所述副變速箱內(nèi)設(shè)有減速機(jī)構(gòu)。本方案分別將第一電機(jī)和第二電機(jī)的一擋嚙合齒輪和二擋嚙合齒輪空套安裝在第一換擋軸和第二換擋軸上，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本方案在相同電機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下，可以降低主變速箱內(nèi)軸承的轉(zhuǎn)速，減小軸承的動(dòng)載荷。本方案采用前置主變速箱且后置副變速箱的結(jié)構(gòu)，在主變速箱內(nèi)完成換擋后再在副變速箱內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步減速增扭，同時(shí)實(shí)現(xiàn)扭矩分流，副變速箱輸入軸和輸出軸的軸承受徑向負(fù)荷小，從而延長(zhǎng)副變速箱的軸承的壽命。優(yōu)選地，所述減速機(jī)構(gòu)為雙中間軸減速機(jī)構(gòu)或行星架減速機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，所述一擋嚙合齒輪固連有一擋接合齒圈，所述二擋嚙合齒輪固連有二擋接合齒圈，所述換擋機(jī)構(gòu)包括花鍵轂、滑套、所述一擋接合齒圈和所述二擋接合齒圈。優(yōu)選地，所述一擋接合齒圈與所述一擋嚙合齒輪為一體式結(jié)構(gòu)，所述二擋接合齒圈與所述二擋嚙合齒輪為一體式結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸均固連有所述花鍵轂。優(yōu)選地，所述第一電機(jī)為永磁同步電機(jī)，所述第二電機(jī)為三相交流異步電機(jī)。本專利技術(shù)還提供了一種純電動(dòng)動(dòng)力總成的控制方法，應(yīng)用于如上所述的純電動(dòng)動(dòng)力總成，在該控制方法中，第一電機(jī)和第二電機(jī)的扭矩分配包括以下步驟：根據(jù)加速踏板開度、制動(dòng)踏板開度以及車重，確定動(dòng)力總成需求扭矩Treq；根據(jù)動(dòng)力電池SOC、動(dòng)力電池SOH、動(dòng)力電池溫度、第一電機(jī)及其控制器的溫度、第二電機(jī)及其控制器的溫度，確定第一電機(jī)功率限值和第二電機(jī)功率限值；根據(jù)動(dòng)力總成需求扭矩Treq、動(dòng)力總成輸出轉(zhuǎn)速ncur、第一電機(jī)的當(dāng)前傳動(dòng)比ix、第二電機(jī)的當(dāng)前傳動(dòng)比iy、第一電機(jī)功率限值和第二電機(jī)功率限值，確定第一電機(jī)和第二電機(jī)的第一需求扭矩；根據(jù)第一電機(jī)當(dāng)前實(shí)際扭矩和第二電機(jī)當(dāng)前實(shí)際扭矩，基于第一電機(jī)扭矩變化速率標(biāo)定量和第二電機(jī)扭矩變化速率標(biāo)定量，確定第一電機(jī)和第二電機(jī)的第二需求扭矩；第一電機(jī)和第二電機(jī)的第二需求扭矩作為第一電機(jī)和第二電機(jī)的需求扭矩。優(yōu)選地，上述控制方法還包括電機(jī)的擋位控制邏輯：車輛起步時(shí)，第一電機(jī)掛一擋進(jìn)行主驅(qū)動(dòng)，第二電機(jī)掛一擋進(jìn)行輔助驅(qū)動(dòng)；車速達(dá)到第一換擋車速標(biāo)定量時(shí)，第一電機(jī)掛二擋進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，第二電機(jī)保持在一擋；車速達(dá)到第二換擋車速標(biāo)定量時(shí)，第二電機(jī)掛二擋進(jìn)行主驅(qū)動(dòng)，第一電機(jī)保持在二擋進(jìn)行輔助驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選地，在確定第一電機(jī)和第二電機(jī)的第一需求扭矩時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩分配控制邏輯基于如下算式：Tx＝Txv/(ix·μx)；Ty＝Tyv/(iy·μy)；其中，ncur是當(dāng)前車速下的動(dòng)力總成輸出轉(zhuǎn)速，ix和iy分別是第一電機(jī)和第二電機(jī)的當(dāng)前傳動(dòng)比，Txv第一電機(jī)折算到輸出軸上的需求扭矩，Tyv是第二電機(jī)折算到輸出軸上的需求扭矩，μx和μy分別是當(dāng)前轉(zhuǎn)速和扭矩下的第一電機(jī)和第二電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)效率，μmx和μmy分別是當(dāng)前轉(zhuǎn)速和扭矩下的第一電機(jī)和第二電機(jī)的電機(jī)系統(tǒng)效率。優(yōu)選地，在確定第一電機(jī)和第二電機(jī)的第一需求扭矩時(shí)，電機(jī)制動(dòng)扭矩分配控制邏輯基于如下算式：其中，ncur是當(dāng)前車速下的動(dòng)力總成輸出轉(zhuǎn)速，ix和iy分別是第一電機(jī)和第二電機(jī)的當(dāng)前傳動(dòng)比，Txv第一電機(jī)折算到輸出軸上的需求扭矩，Tyv是第二電機(jī)折算到輸出軸上的需求扭矩，μx和μy分別是當(dāng)前轉(zhuǎn)速和扭矩下的第一電機(jī)和第二電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)效率，μmx和μmy分別是當(dāng)前轉(zhuǎn)速和扭矩下的第一電機(jī)和第二電機(jī)的電機(jī)系統(tǒng)效率。通過本專利技術(shù)提供的控制方法，可以在不同轉(zhuǎn)速下合理分配協(xié)調(diào)兩個(gè)電機(jī)的需求扭矩，從而使兩個(gè)電機(jī)均運(yùn)行在高效區(qū)，提高兩個(gè)電機(jī)的效率。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術(shù)具體實(shí)施例中第一種純電動(dòng)動(dòng)力總成的結(jié)構(gòu)布置示意圖；圖2為本專利技術(shù)具體實(shí)施例中第二種純電動(dòng)動(dòng)力總成的結(jié)構(gòu)布置示意圖；圖3為本專利技術(shù)具體實(shí)施例中的換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專利技術(shù)具體實(shí)施例中的純電動(dòng)動(dòng)力總成的控制方法的流程圖。圖1至圖3中的各項(xiàng)附圖標(biāo)記的含義如下：101-第一電機(jī)、102-第二電機(jī)、201-第一輸入軸、202-第二輸入軸、301-一擋齒輪、302-二擋齒輪、401-第一換擋軸、402-第二換擋軸、403-換擋輸出齒輪、500-換擋機(jī)構(gòu)、501-一擋嚙合齒輪、502-二擋嚙合齒輪、503-一擋接合齒圈、504-二擋接合齒圈、505-滑套、506-花鍵轂、600-主變速箱輸出軸、601-主變速齒輪、602-副變速箱輸入齒輪、700-主變速箱、800-副變速箱、801-第一中間軸、802-第二中間軸、803-中間軸輸入本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、主變速箱和副變速箱，所述主變速箱包括主變速箱輸出軸、與所述第一電機(jī)相連的第一輸入軸以及與所述第二電機(jī)相連的第二輸入軸，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上均固連設(shè)置有一擋齒輪和二擋齒輪，所述主變速箱還包括與所述第一輸入軸并列的第一換擋軸以及與所述第二輸入軸并列的第二換擋軸，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸上均空套設(shè)置有一擋嚙合齒輪和二擋嚙合齒輪，所述一擋嚙合齒輪和所述二擋嚙合齒輪之間布置有換擋機(jī)構(gòu)，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸上均固連有換擋輸出齒輪，所述主變速箱輸出軸的輸入端設(shè)有與所述換擋輸出齒輪嚙合的主變速齒輪，所述主變速箱輸出軸的輸出端為所述副變速箱的輸入端，所述副變速箱內(nèi)設(shè)有減速機(jī)構(gòu)。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、主變速箱和副變速箱，所述主變速箱包括主變速箱輸出軸、與所述第一電機(jī)相連的第一輸入軸以及與所述第二電機(jī)相連的第二輸入軸，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上均固連設(shè)置有一擋齒輪和二擋齒輪，所述主變速箱還包括與所述第一輸入軸并列的第一換擋軸以及與所述第二輸入軸并列的第二換擋軸，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸上均空套設(shè)置有一擋嚙合齒輪和二擋嚙合齒輪，所述一擋嚙合齒輪和所述二擋嚙合齒輪之間布置有換擋機(jī)構(gòu)，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸上均固連有換擋輸出齒輪，所述主變速箱輸出軸的輸入端設(shè)有與所述換擋輸出齒輪嚙合的主變速齒輪，所述主變速箱輸出軸的輸出端為所述副變速箱的輸入端，所述副變速箱內(nèi)設(shè)有減速機(jī)構(gòu)。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，所述減速機(jī)構(gòu)為雙中間軸減速機(jī)構(gòu)或行星架減速機(jī)構(gòu)。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，所述一擋嚙合齒輪固連有一擋接合齒圈，所述二擋嚙合齒輪固連有二擋接合齒圈，所述換擋機(jī)構(gòu)包括花鍵轂、滑套、所述一擋接合齒圈和所述二擋接合齒圈。


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，所述一擋接合齒圈與所述一擋嚙合齒輪為一體式結(jié)構(gòu)，所述二擋接合齒圈與所述二擋嚙合齒輪為一體式結(jié)構(gòu)。


5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，所述第一換擋軸和所述第二換擋軸均固連有所述花鍵轂。


6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，所述第一電機(jī)為永磁同步電機(jī)，所述第二電機(jī)為三相交流異步電機(jī)。


7.一種純電動(dòng)動(dòng)力總成的控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的純電動(dòng)動(dòng)力總成，其特征在于，第一電機(jī)和第二電機(jī)的扭矩分配包括以下步驟：
根據(jù)加速踏板開度、制動(dòng)踏板開度以及車重，確定動(dòng)力總成需求扭矩Treq；
根據(jù)動(dòng)力電池SOC、動(dòng)力電池SOH、動(dòng)力電池溫度、第一電機(jī)及其控制器的溫度、第二電機(jī)及其控制器的溫度，確定第一電機(jī)功率限值和第二電機(jī)功率限值；
根據(jù)動(dòng)力...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：桂經(jīng)良，王志新，高文進(jìn)，丁大凱，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：濰柴動(dòng)力股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37