一种双电机电驱动桥

技术领域

本发明涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及一种双电机电驱动桥。

背景技术

从新能源汽车电驱动系统技术发展趋势来看，总体朝着动力系统集成化、一体化方向发展。车企纷纷将驱动电机、变速箱、减速器、车桥等作为电驱动总成产品进行一体化集成。通过一体化集成设计，一方面可以进一步降低总成的体积重量，提高系统的功率、体积、扭矩密度，另一方面通过集成化和精细化的匹配，提升电驱动总成的NVH水平，便于系列化、批量化生产，提高产品的通用性和降低开发及生产成本。

目前，新能源商用车电驱动桥多采用电动车单电机匹配AMT变速箱、单电机匹配减速器、双电机匹配减速器以及双电机匹配AMT变速箱方案，且多为单电机方案，其系统集成度较低。

而且目前新能源商用车电驱动桥中各个元件之间松散的安装在车架上，缺乏一定的统一整体性，造成维修维护不方便，而且各个元件如果不牢固的固定在车体上容易造成损坏而影响车辆使用。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种双电机电驱动桥，包括：两套驱动电机模块Ⅰ、传动模块Ⅱ以及车桥总成模块Ⅲ；

两套驱动电机模块Ⅰ分布在车桥两侧；

驱动电机模块Ⅰ与传动模块Ⅱ连接；

两套驱动电机模块Ⅰ分别通过连接传动模块Ⅱ共用车桥总成模块Ⅲ的两挡变速换挡模块；再经过行星减速和差速器将动力分配到两个半轴上，最终传递到车轮上，实现电机分布式驱动和动力传递耦合。

进一步需要说明的是，两套驱动电机模块Ⅰ其中一套为第一驱动电机M1；

传动模块Ⅱ设有第一齿轮传动减速模块以及第二齿轮传动减速模块；

车桥总成模块Ⅲ设有第三齿轮传动减速模块、行星减速模块、差速器、第一半轴和第二半轴；

第一驱动电机M1输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块和第二齿轮传动减速模块将动力传递到第三齿轮传动减速模块；

第三圆柱齿轮传动减速模块包括两个空套在中间轴上的两对独立齿轮模块；

两套驱动电机模块Ⅰ其中另一套为第二驱动电机M2；

传动模块Ⅱ还设有第四齿轮传动减速模块和第五齿轮传动减速模块；

第二驱动电机M2的输出动力依次通过第四齿轮传动减速模块和第五齿轮传动减速模块将动力传递到第三齿轮传动减速模块，与第一驱动电机M1动力汇合。

进一步需要说明的是，差速器、第一半轴和第二半轴设置在车桥壳体上；

第一半轴和第二半轴分别通过差速器的支撑轴承固定在车辆壳体上；

行星减速模块固定连接在桥壳壳体上。

进一步需要说明的是，还包括：减速传动机构承载件模块；

减速传动机构承载件模块包括第一齿轮传动减速模块承载件、第二齿轮传动减速模块承载件、第三齿轮传动减速模块承载件、两挡变速换挡模块承载件、差速器承载件以及行星减速承载件；

第一齿轮传动减速模块通过第一齿轮传动减速模块承载件连接在车桥桥壳上；

第二齿轮传动减速模块通过第二齿轮传动减速模块承载件连接在车桥桥壳上；

第三齿轮传动减速模块通过第三齿轮传动减速模块承载件连接在车桥壳体上；

两挡变速换挡模块通过两挡变速换挡模块承载件连接在车桥桥壳上；

差速器连接差速器承载件，行星减速模块连接行星减速承载件；

差速器承载件和行星减速承载件为一体式冲焊件，一体式冲焊件中部两侧各有一个能够容纳第三齿轮传动减速模块的敞口槽，并将第三齿轮传动减速模块安装到敞口槽内，通过螺栓固定。

进一步需要说明的是，第一驱动电机M1和第二驱动电机M2分别包括：定子和可围绕定子轴线旋转的转子；

第一驱动电机M1的转子与第一齿轮传动减速模块的第一齿轮传动减速模块轴通过花键连接；

第二驱动电机M2的转子与第四齿轮传动减速模块的第二齿轮传动减速模块轴通过花键连接；

定子通过螺栓配合固定于车桥壳体上。

进一步需要说明的是，第一齿轮传动减速模块还设有第一传动齿轮；

第四齿轮传动减速模块还设有第二传动齿轮；

第一传动齿轮安装在第一齿轮传动减速模块轴上，并通过轴承固定在减速传动机构承载件模块上；

第二传动齿轮安装在第二齿轮传动减速模块轴上，并通过轴承固定在减速传动机构承载件模块上。

进一步需要说明的是，第二齿轮传动减速模块包括：第一齿轮、第二齿轮和第一轴；

第五齿轮传动减速模块包括：第三齿轮和第二轴；

第一齿轮与第一传动齿轮啮合；

第三齿轮与第二传动齿轮啮合；

第二齿轮传动减速模块和第五齿轮传动减速模块均与第三齿轮传动减速模块啮合。

进一步需要说明的是，第三齿轮传动减速模块包括：第三传动齿轮、第四传动齿轮、第四轴以及第三轴；

第三传动齿轮安装在第三轴上，第三轴通过轴承固定在桥壳上；

第四传动齿轮安装在第四轴上，第四轴通过轴承固定在桥壳上；

第三传动齿轮和第四传动齿轮之间装有换挡结合套，换挡结合套通过内花键齿与中间轴外花键啮合，并实现在中间轴轴向方向左右滑动。

进一步需要说明的是，行星减速模块包括：太阳轮、行星齿齿轮组和齿圈；

太阳轮与中间轴通过键连接，行星减速模块的齿圈固定在桥壳上，驱动电机模块Ⅰ输出的动力通过行星齿齿轮组输出至差速器上。

进一步需要说明的是，第一驱动电机M1和第二驱动电机M2还分别连接有液冷系统；

液冷系统包括冷却水道，冷却水道内的冷却液通过冷却驱动件驱动冷却液循环流动。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本方案提出的双电机电驱动桥匹配两套驱动电机系统共用一套AMT变速箱，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合以及动力实时分配。

本发明提供的双电机电驱桥中的两套驱动电机模块Ⅰ输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块和第二齿轮传动减速模块将动力传递到第三齿轮传动减速模块；在两挡变速换挡模块作用下实现齿轮模块与中间轴啮合，中间轴直接与行星减速模块太阳轮连接，行星减速模块太阳轮齿圈与桥壳固定连接，再通过行星架直连差速器的差速器壳，在差速器作用下实现动力分配到第一半轴和第二半轴，最后分别传递到第一车轮和第二车轮。

第二驱动电机M2一侧构型与第一驱动电机一侧相同，动力输出依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块将动力传递到第三齿轮传动减速模块，与第一驱动电机M1动力在此汇合；

本发明的电驱桥通过将电机与车桥深度集成为一体，大幅减轻了桥总成的重量，降低整车的能源消耗；提升整车空间。电动车桥的集成化设计不仅是结构的创新，其自成动力总成系统简化了整车底盘设计，节省了底盘空间，降低噪音。另外双电机有利于实现驱动电机系统模块化，降低大功率大扭矩电机开发难度，减少电机种类，便于实现不同吨位车桥系列化拓展。

本发明涉及的元件基于减速传动机构承载件模块固设在车桥壳体上提高了安装的稳定性，保证车辆稳定运行。

而且本发明通过匹配两套驱动电机系统共用一套AMT变速箱，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，如急加速、超车、高速、爬坡时双电机同时工作，提高整车动力性；普通工况单电机驱动，提高电机负载率，优化电机工作高效区，提升整车经济性；双电机构型对于其中一组电机失效时，仍能保证其正常行驶功能，提高整车安全性；双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高动力性经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为双电机电驱动桥示意图；

图2为双电机电驱动桥实施例示意图；

图3为双电机电驱动桥实施例示意图；

图4为第三齿轮传动减速模块和行星减速模块配合示意图。

附图标记说明：

图1中，1-第一驱动电机M1，2-第一齿轮传动减速模块，3-第二齿轮传动减速模块，4-第三齿轮传动减速模块，5-行星减速模块，6-差速器，7-第一半轴，8-第一车轮，9-中间轴，10-两挡变速换挡模块，11-第五齿轮传动减速模块，12-第四齿轮传动减速模块，13-第二半轴，14-第二驱动电机M2，15-第二车轮，2-1第一传动齿轮，2-2第一齿轮传动减速模块轴，3-1第一齿轮，3-2第二齿轮，3-3第一轴，，4-1第三传动齿轮，4-2第四传动齿轮，4-3第四轴，4-4第三轴，5-1太阳轮、5-2行星齿齿轮组，5-3齿圈，6-1差速器壳，11-1第三齿轮，11-2第二轴，12-1第二传动齿轮，12-2第二齿轮传动减速模块轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种双电机电驱动桥，如图1至4所示，包括：两套驱动电机模块Ⅰ、传动模块Ⅱ以及车桥总成模块Ⅲ；

两套驱动电机模块Ⅰ分布在车桥两侧；两套驱动电机模块Ⅰ可相同也可以差异化配置，差异化配置主要是指电机的功率、扭矩及效率分布可以分布不同；

驱动电机模块Ⅰ与传动模块Ⅱ连接；两套驱动电机模块Ⅰ分别通过连接传动模块Ⅱ共用车桥总成模块Ⅲ的两挡变速换挡模块10；再经过行星减速和差速器将动力分配到两个半轴上，最终传递到车轮上，实现电机分布式驱动和动力传递耦合。

本发明通过模块化的双电机组合方式和不同的双电机耦合控制策略，相比单电机驱动，增大电机负载率，提高电机运行效率，降低动力总成，降低整车能耗水平，模块化结构，缩短产品设计开发周期，降低开发成本。

本发明涉及的双电机电驱动桥可以用在新能源轻卡、客车、重卡及特种车。

进一步需要说明的是，两套驱动电机模块Ⅰ其中一套为第一驱动电机M11；

传动模块Ⅱ设有第一齿轮传动减速模块2以及第二齿轮传动减速模块3；

车桥总成模块Ⅲ设有第三齿轮传动减速模块4、行星减速模块5、差速器6、第一半轴7和第二半轴13；

第一驱动电机M11输出的动力依次通过第一齿轮传动减速模块2和第二齿轮传动减速模块3将动力传递到第三齿轮传动减速模块4；

第三圆柱齿轮传动减速模块4包括两个空套在中间轴9上的两对独立齿轮模块；

在两挡变速换挡模块10作用下实现齿轮模块与中间轴9啮合，中间轴9直接与行星减速模块5太阳轮连接，行星减速模块5太阳轮齿圈与桥壳固定连接，再通过行星架直连差速器6的差速器壳，在差速器6作用下实现动力分配到第一半轴7和第二半轴13，最后分别传递到第一车轮8和第二车轮15。

本发明中的另一套为第二驱动电机M2 14；传动模块Ⅱ还设有第四齿轮传动减速模块12和第五齿轮传动减速模块11；

第二驱动电机M214的输出动力依次通过第四齿轮传动减速模块12、第五齿轮传动减速模块11将动力传递到第三齿轮传动减速模块4，与第一驱动电机M11动力汇合。

第一驱动电机M11和第二驱动电机M214在电机控制器作用下，可以输出不同扭矩和转速。

差速器6、第一半轴7和第二半轴13设置在车桥壳体上；

第一半轴7和第二半轴13分别通过差速器6及支撑轴承固定在车辆壳体上；

行星减速模块5固定连接在桥壳壳体上，支撑太阳轮和行星轮系在壳体内与差速器6同心做旋转运动。

本发明提供的双电机电驱动桥的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明提供的双电机电驱动桥附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用机械结构形式来实现这些功能实体连接。

本发明提供的双电机电驱动桥所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

本发明提供的双电机电驱动桥所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。

作为本发明的实施方式，双电机电驱动桥还包括：减速传动机构承载件模块；

减速传动机构承载件模块包括第一齿轮传动减速模块承载件、第二齿轮传动减速模块承载件、第三齿轮传动减速模块承载件、两挡变速换挡模块承载件、差速器承载件以及行星减速承载件；

第一齿轮传动减速模块2通过第一齿轮传动减速模块承载件连接在车桥桥壳上；

第二齿轮传动减速模块3通过第二齿轮传动减速模块承载件连接在车桥桥壳上；

第三齿轮传动减速模块4通过第三齿轮传动减速模块承载件连接在车桥壳体上；

两挡变速换挡模块10通过两挡变速换挡模块承载件连接在车桥桥壳上；

差速器6连接差速器承载件，行星减速模块5连接行星减速承载件；

差速器承载件和行星减速承载件为一体式冲焊件，一体式冲焊件中部两侧各有一个能够容纳第三齿轮传动减速模块4的敞口槽，并将第三齿轮传动减速模块4安装到敞口槽内，通过螺栓固定。

也就是说双电机电驱动桥中的每个部件通过承载件固定在车体的壳体上，或者固定在车桥壳体上。为了拆装方便，可以采用螺栓方式连接，也可以采用其他可拆卸方式连接。其中，差速器承载件和行星减速承载件为一体式冲焊件，当然减速传动机构承载件模块也可以采用多个一体成型件形成承载件。

作为本发明的实施方式，第一驱动电机M11和第二驱动电机M214分别包括：定子和可围绕定子轴线旋转的转子；

第一驱动电机M11的转子与第一齿轮传动减速模块轴2-2通过花键连接；保证驱动电机与齿轮传动减速模块轴之间能够传动连接。

第二驱动电机M214的转子与第二齿轮传动减速模块轴12-2通过花键连接；保证驱动电机与齿轮传动减速模块轴之间能够传动连接。

定子通过螺栓配合固定于车桥壳体上；车桥壳体可以实现车辆的主梁，或者车架上。

第一驱动电机M11和第二驱动电机M214还分别连接有液冷系统；液冷系统包括冷却水道，冷却水道内的冷却液通过冷却驱动件驱动冷却液循环流动。这样可以实现给车辆内部发热元件进行散热。

进一步的讲，第一齿轮传动减速模块2设有第一传动齿轮2-1；第四齿轮传动减速模块12设有第二传动齿轮12-1；

第一传动齿轮2-1安装在第一齿轮传动减速模块轴2-2上，并通过轴承固定在减速传动机构承载件模块上；使第一驱动电机M11输出的动力通过第一传动齿轮2-1和第一齿轮传动减速模块轴2-2传递给第二齿轮传动减速模块3。

第二传动齿轮12-1安装在第二齿轮传动减速模块轴12-2上，并通过轴承固定在减速传动机构承载件模块上。使第二驱动电机M214输出的动力通过第二传动齿轮12-1和第二齿轮传动减速模块轴12-2传递给第五齿轮传动减速模块11。

本发明中，第二齿轮传动减速模块3和第五齿轮传动减速模块11的结构形式为：

第二齿轮传动减速模块3包括：第一齿轮3-1、第二齿轮3-2和第一轴3-3；第五齿轮传动减速模块11包括：第三齿轮11-1和第二轴11-2；第一齿轮3-1与第一传动齿轮2-1啮合；第三齿轮11-1与第二传动齿轮12-1啮合；第二齿轮传动减速模块3和第五齿轮传动减速模块11均与第三齿轮传动减速模块4啮合。本发明可以提高系统的稳定性。

作为本发明的实施方式，第三齿轮传动减速模块4包括：第三传动齿轮4-1、第四传动齿轮4-2、第四轴4-3以及第三轴4-4；

第三传动齿轮4-1安装在第三轴4-4上，第三轴4-4通过轴承固定在桥壳上；第四传动齿轮4-2安装在第四轴4-3上，第四轴4-3通过轴承固定在桥壳上；第三传动齿轮4-1和第四传动齿轮4-2之间装有换挡结合套，换挡结合套通过内花键齿与中间轴9外花键啮合，并实现在中间轴9轴向方向左右滑动。

通过换挡拨叉及换挡执行机构实现换挡结合套外齿圈与第三圆柱齿轮传动减速模块4的第三传动齿轮4-1和第四传动齿轮4-2结合与分离，即实现与中间轴9的3种不同相对运动状态，即：当换挡结合套与第三传动齿轮4-1和第四传动齿轮4-2啮合时，可实现动力分别传至两个齿轮，实现两种换挡速比，当换挡结合套处于两齿轮中间位置时，不与第三传动齿轮4-1和第四传动齿轮4-2啮合，此时处于动力中断状态，即空挡状态。

作为本发明的实施方式，行星减速模块5包括：太阳轮5-1、行星齿齿轮组5-2和齿圈5-3；

太阳轮5-1与中间轴9通过键连接，行星减速模块的齿圈5-3固定在桥壳上，驱动电机模块Ⅰ输出的动力通过行星齿齿轮组5-2输出至差速器6上；

差速器6可以采用本领域常用的结构形式，具体结构形式和型号不做限定。

作为本发明提供的一种实施例，差速器6可以包括：行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴和差速器壳6-1；驱动电机模块Ⅰ输出的动力输出到差速器6后，通过半轴齿轮分别传递到第一半轴7和第二半轴13。

这样，基于上述双电机电驱动桥，使其分布在车桥两侧的第一驱动电机M1和第二驱动电机M2，在电机控制器作用下，可以输出不同驱动力，也就是不同的扭矩和转速。

第一驱动电机M1动力输出依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块将动力传递到第三齿轮传动减速模块。

第三圆柱齿轮传动减速模块包括两个空套在中间轴上的两对相对独立齿轮模块，在两挡变速换挡模块作用下可实现与中间轴啮合，中间轴直接与行星减速模块太阳轮连接，行星减速模块太阳轮齿圈与桥壳固定，通过行星架输出直连差速器的差速器壳，在差速器作用下实现动力分配到第一半轴7和第二半轴13上，最后分别传递到第一车轮8和第二车轮15。

第二驱动电机M2动力输出依次通过第一齿轮传动减速模块、第二齿轮传动减速模块将动力传递到第三齿轮传动减速模块，与第一驱动电机M1动力在此汇合；

在两挡变速换挡模块作用下，可实现3种挡位状态，即高挡Ⅰ挡、低挡Ⅱ挡以及空挡。

第一驱动电机M1为主驱动电机，其功率扭矩大于等于第二驱动电机M2，主要用于平路起步、缓慢加速、中低速行驶等基本工况；第二驱动电机M2为辅驱驱动电机，主要用于动力性增补，为车辆提供辅助动力，如爬坡、起步急加速、超车、高速、制动能量回收等。通过电机耦合和挡位的变换，可实现以下几种不同工作模式：

电机M1为主驱动电机、电机M2为辅助驱动电机，主辅电机可互换位置；变速箱Ⅰ挡为头挡，大速比，Ⅱ挡小速比。

作为本发明优选的实施方式，为采集其转速，在差速器壳上还装有齿圈，非接触式车速传感器装在车桥壳体上，用于为整车提供车速信号和为换挡控制策略提供转速参考；

为满足行车和驻车制动，车桥桥壳还具有相应制动器、气室、制动器安装板以及所需的ABS传感器组件相关安装结构与接口；

为满足承载及与车架连接，车桥桥壳还具有相关板簧、推力杆、稳定杆、轮毂等安装结构与接口；

为满足第一驱动电机、第二驱动电机以及相关传感器高低压线束、冷却水管布置，车桥桥壳还具有相关安装固定点或支架安装点；

所有齿轮传动减速模块、行星排减速模块都具备支持其旋转运动所需的轴承、轴承密封件以及润滑油等；

通过以上工作模式和控制策略，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合，实现动力实时分配，且双电机共用两挡换挡，保证换挡可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高整车动力性、经济性；

双电机构型对于其中一组电机失效时，仍能保证其正常行驶功能，提高整车安全性；

电驱桥通过将电机与车桥深度集成为一体，大幅减轻了桥总成的重量，降低整车的能源消耗；提升整车空间。电动车桥的集成化设计不仅是结构的创新，其自成动力总成系统简化了整车底盘设计，节省底盘安装空间，降低整车动力系统及传动系统噪音。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。