一种电驱动系统及车辆

技术领域

本发明属于车辆电驱动技术领域，特别是涉及一种电驱动系统及车辆。

背景技术

目前，矿车、重卡等商用车的电驱动系统，例如行星排功率分流、双中间轴功率分流、平行轴多挡变速系统等，存在结构复杂、重量较重、换挡动力中断等问题。

申请人的申请公布号为CN116620002A专利申请提供了一种双电机无动力中断自动变速的电驱动系统，该电驱动系统包括第一电机和第二电机，第一电机的输出轴与第二电机的输出轴同轴布置、并且贯穿第二电机的输出轴，两个电机的系统通过变速结构与系统输出轴连接。变速结构为两档变速结构，包括第一离合器(换挡装置)、第二离合器(换挡装置)、中间轴以及设置在中间轴上的减速齿轮结构，第一离合器连接在两个电机的输出轴和减速齿轮结构的主动齿轮之间，第二离合器连接在第一电机的输出轴和系统输出轴之间。通过控制两个离合器分别与不同的电机输出轴、主动齿轮、系统输出轴结合，该电驱动系统能够将变速结构控制在较小的尺寸内，还能实现无动力自动换挡，以及单/双电机一挡/直接挡多种驱动模式。

车辆在地面较为恶劣的工况下行驶时，要求变速结构能够有更多的挡位模式，以适应不同工况下的减速增扭需求。对于上述电驱动系统，第一电机无法实现独立减速输出，尤其是换挡时，第一电机直接驱动，难以将第一电机控制在高效区间持续输出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电驱动系统，以解决现有技术中双电机无动力中断电驱动系统的不能实现两个电机均能独立减速输出的技术问题。本发明的目的还在于提供一种车辆，以解决与上述相同的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的电驱动系统的技术方案是：

一种电驱动系统，包括第一电机、第二电机、中间轴和系统输出轴，第一电机的输出轴和第二电机的输出轴同轴布置，并且第一电机的输出轴贯穿第二电机的输出轴，系统输出轴和中间轴通过第一减速挡齿轮系传动连接，该电驱动系统还包括用于切换第二电机的输出轴与第一减速挡齿轮系传动连接或者与第一电机的输出轴耦合连接的第一离合装置，第一电机的输出轴能够与系统输出轴直接连接，第一电机的输出轴与系统输出轴之间设有能够传动配合的第二减速挡齿轮系和第二离合装置，第二离合装置具有三个工作位，分别是将第二电机的输出轴与第二减速挡齿轮系传动连接的减速挡位、将第二电机的输出轴直接与系统输出轴连接的直接挡位以及与第二减速挡齿轮系和系统输出轴均不连接的中断位。

有益效果是：本发明改进了现有技术中的双电机电驱动系统。通过控制切换第一离合装置和第二离合装置在不同结合位之间的切换，本发明可以实现多种驱动模式，尤其是在第二离合装置处于与第二减速挡从动齿轮结合的减速挡位时，可以实现第一电机的独立减速驱动，可以在恶劣地面行驶时提供较大的扭矩，保证电机在高效区工作，解决了现有技术无法实现两个电机均能独立减速输出的问题。

作为进一步地改进，第二减速挡齿轮系包括固定在第一电机的输出轴上的第二减速挡主动齿轮、滚动安装在系统输出轴上的第二减速挡从动齿轮以及第二减速挡主动齿轮和第二减速挡从动齿轮之间的传动齿轮。

有益效果是：提供了一种结构紧凑，便于控制的减速齿轮和第二离合的实现方式。

作为进一步地改进，第二减速挡主动齿轮和第二减速挡从动齿轮之间的传动齿轮为双联齿轮。

有益效果是：减少了传动轴的数量，使得电驱动系统结构更加紧凑。

作为进一步地改进，该双联齿轮滚动安装在中间轴上。

有益效果是：此时进一步减少了传动轴的数量，提升电驱动系统结构的稳定性。

作为进一步地改进，第一减速挡齿轮系包括固定在第二电机的输出轴上的第一减速挡主动齿轮、滚动安装在系统输出轴上第二减速挡从动齿轮以及固设在中间轴上的第一减速挡传动齿轮，第一离合装置包括安装在第一电机的输出轴上的第一离合器以及安装在系统输出轴上的第二离合器，第一离合器具有与第二电机的输出轴结合的耦合位，第二离合器具有与第一减速挡从动齿轮结合的减速挡位。

有益效果是：将控制第二电机的输出轴与第一减速挡直齿轮系或者第一电机结合传动的第一离合装置设置为分别固定在系统输出轴和固定在第一电机的输出轴上的两个离合器，这时在保证动力结合传动与中断效果的同时，还能将两个离合器的结合动作行程控制在较小的范围，使得传动系统更精简。此外，还便于独立控制不同离合器，便于实现不同驱动模式的切换。

作为进一步地改进，第二减速挡齿轮系的减速比与第一减速挡齿轮系的减速比不相等。

有益效果是：这时实现了两个减速挡位，可以组合出更多的驱动模式，适用于不同的工况，合理利用电机的高效工作区间。

作为进一步地改进，该电驱动系统还包括发动机，发动机的输出轴与第一电机的输出轴传动连接。

有益效果是：此时电驱动系统为混合动力电驱动系统，进一步扩展了驱动模式。

作为进一步地改进，第一电机的输出轴包括第一轴和第二轴，第一轴用于与发动机的输出轴连接，第二轴连接第二减速挡齿轮系，第一轴和第二轴之间设置有电机轴离合器，以实现第一电机与系统输出轴之间的动力传递与中断。

有益效果是：第一电机可以与系统输出轴之间实现动力中断，此时第一电机可以用做发电机启停电机，保证发动机能够在高效区启动。

作为进一步的改进，发动机的输出轴与第一电机的输出轴之间设置有电机轴离合器，以实现发动机和第一电机的输出轴之间的动力传递与中断，发动机还连接有独立的ISG。

有益效果是：此时不需要对第一电机轴进行改造即可实现发动机的独立启停。

为实现上述目的，本发明所提供的车辆的技术方案是：

一种车辆，包括底盘，底盘上设有驱动系统，该电驱动系统包括第一电机、第二电机、中间轴和系统输出轴，第一电机的输出轴和第二电机的输出轴同轴布置，并且第一电机的输出轴贯穿第二电机的输出轴，系统输出轴和中间轴通过第一减速挡齿轮系传动连接，该电驱动系统还包括用于切换第二电机的输出轴与第一减速挡齿轮系传动连接或者与第一电机的输出轴耦合连接的第一离合装置，第一电机的输出轴能够与系统输出轴直接连接，第一电机的输出轴与系统输出轴之间设有能够传动配合的第二减速挡齿轮系和第二离合装置，第二离合装置具有三个工作位，分别是将第二电机的输出轴与第二减速挡齿轮系传动连接的减速挡位、将第二电机的输出轴直接与系统输出轴连接的直接挡位以及与第二减速挡齿轮系和系统输出轴均不连接的中断位。

有益效果是：本发明改进了现有技术中的双电机电驱动系统。通过控制切换第一离合装置和第二离合装置在不同结合位之间的切换，本发明可以实现多种驱动模式，尤其是在第二离合装置处于与第二减速挡从动齿轮结合的减速挡位时，可以实现第一电机的独立减速驱动，可以在恶劣地面行驶时提供较大的扭矩，保证电机在高效区工作，解决了现有技术无法实现两个电机均能独立减速输出的问题。

作为进一步地改进，第二减速挡齿轮系包括固定在第一电机的输出轴上的第二减速挡主动齿轮、滚动安装在系统输出轴上的第二减速挡从动齿轮以及第二减速挡主动齿轮和第二减速挡从动齿轮之间的传动齿轮。

有益效果是：提供了一种结构紧凑，便于控制的减速齿轮和第二离合的实现方式。

作为进一步地改进，第二减速挡主动齿轮和第二减速挡从动齿轮之间的传动齿轮为双联齿轮。

有益效果是：减少了传动轴的数量，使得电驱动系统结构更加紧凑。

作为进一步地改进，该双联齿轮滚动安装在中间轴上。

有益效果是：此时进一步减少了传动轴的数量，提升电驱动系统结构的稳定性。

作为进一步地改进，第一减速挡齿轮系包括固定在第二电机的输出轴上的第一减速挡主动齿轮、滚动安装在系统输出轴上第二减速挡从动齿轮以及固设在中间轴上的第一减速挡传动齿轮，第一离合装置包括安装在第一电机的输出轴上的第一离合器以及安装在系统输出轴上的第二离合器，第一离合器具有与第二电机的输出轴结合的耦合位，第二离合器具有与第一减速挡从动齿轮结合的减速挡位。

有益效果是：将控制第二电机的输出轴与第一减速挡直齿轮系或者第一电机结合传动的第一离合装置设置为分别固定在系统输出轴和固定在第一电机的输出轴上的两个离合器，这时在保证动力结合传动与中断效果的同时，还能将两个离合器的结合动作行程控制在较小的范围，使得传动系统更精简。此外，还便于独立控制不同离合器，便于实现不同驱动模式的切换。

作为进一步地改进，第二减速挡齿轮系的减速比与第一减速挡齿轮系的减速比不相等。

有益效果是：这时实现了两个减速挡位，可以组合出更多的驱动模式，适用于不同的工况，合理利用电机的高效工作区间。

作为进一步地改进，该电驱动系统还包括发动机，发动机的输出轴与第一电机的输出轴传动连接。

有益效果是：此时电驱动系统为混合动力电驱动系统，进一步扩展了驱动模式。

作为进一步地改进，第一电机的输出轴包括第一轴和第二轴，第一轴用于与发动机的输出轴连接，第二轴连接第二减速挡齿轮系，第一轴和第二轴之间设置有电机轴离合器，以实现第一电机与系统输出轴之间的动力传递与中断。

有益效果是：第一电机可以与系统输出轴之间实现动力中断，此时第一电机可以用做发电机启停电机，保证发动机能够在高效区启动。

作为进一步的改进，发动机的输出轴与第一电机的输出轴之间设置有电机轴离合器，以实现发动机和第一电机的输出轴之间的动力传递与中断，发动机还连接有独立的ISG。

有益效果是：此时不需要对第一电机轴进行改造即可实现发动机的独立启停。

附图说明

图1为本发明中电驱动系统实施例1的结构示意图；

图2为本发明中电驱动系统实施例1不同驱动模式下的离合器工位表；

图3为本发明中电驱动系统实施例5的结构示意图；

图4为本发明中电驱动系统实施例6的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一电机；1a、第一电机输出轴；2、第二电机；2a、第二电机输出轴；3、变速箱；4、第一减速挡主动齿轮；5a、第一减速挡第一传动齿轮a；5b、第一减速挡第一传动齿轮b；6、离合器A；7、第二减速挡主动齿轮；8a、第二减速挡第一传动齿轮a；8b、第二减速挡第一传动齿轮b；9、离合器B；10、第二减速挡从动齿轮；11a、第二减速挡第二传动齿轮a；11b、第二减速挡第二传动齿轮b；12、离合器C；13a、第一减速挡第二传动齿轮a；13b、第一减速挡第二传动齿轮b；14、第一减速挡从动齿轮；15、电机轴离合器；16、发动机；17、ISG；18、系统输出轴。

具体实施方式

为了解决现有的双电机同轴布置式电驱动系统难以实现两个电机均独立减速驱动的问题，本发明的基本技术构思是在保留双电机耦合以及单电机独立减速驱动的基础上，在直接挡电机与系统输出轴动力传动路径之间设置另一个挡位的减速挡传动结构以及离合装置，离合装置起到切换该电机在直接挡和减速挡切换的作用，从而实现了更多的驱动模式。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的电驱动系统的具体实施例1：

本实施例在于提供一种能实现双电机独立减速驱动并且整体紧凑的电驱动系统。如图1所述，本实施例中的电驱动系统包括第一电机1和第二电机2，第一电机的动力输出轴即第一电机输出轴1a和第二电机的动力输出轴即第二电机输出轴2a同轴布置，并且第二电机输出轴2a为空心轴，第一电机输出轴1a贯穿第二电机输出轴2a。电驱动系统还包括变速箱3，第一电机1和第二电机2均安装在变速箱3上。变速箱3内部设有两个挡位的减速齿轮系以及系统输出轴18，两个挡位的减速齿轮系分别对应第一电机1和第二电机2。

第二电机输出轴2a和系统输出轴18可以通过第一减速挡齿轮系传动连接，并且第二电机输出轴2a能够与第一电机输出轴1a耦合传动，控制第二电机输出轴2a是与第一减速挡齿轮系传动连接或是与第一电机输出轴1a耦合传动通过第一离合装置实现。

第一电机输出轴1a和系统输出轴18可以通过第二减速挡齿轮系传动连接，也可以直接与系统输出轴18连接，即直接挡位，控制第二电机输出轴2a是与第二减速挡齿轮系传动连接或是与系统输出轴18直接连接通过第二离合装置实现，第二离合装置具有三个工作位，具体是将第二电机输出轴2a与第二减速挡齿轮系传动连接的减速挡位、将第二电机输出轴2a直接与系统输出轴18连接的直接挡位以及与第二减速挡齿轮系和系统输出轴18均不连接的中断位。

基于此，本实施例能够实现多种驱动模式，包括两个电机的独立减速驱动、双电机减速驱动(两套减速齿轮系)、双电机直接驱动等，从而可以适用于更多的工况，保证电机处于高效工作区间。

如图1所示，本实施例中的第一减速挡齿轮系包括固定在第二电机输出轴2a上的第一减速挡主动齿轮4、滚动安装在第一减速挡从动齿轮14以及固定在中间轴上的传动齿轮。因为本实施例中的中间轴包括两个，固定在中间轴上的传动齿轮具体包括第一减速挡第一传动齿轮a5a和第一减速挡第一传动齿轮b5b、第一减速挡第二传动齿轮a13a和第一减速挡第二传动齿轮b13b。第一离合装置包括两个离合器，分别是离合器A6和离合器C9，离合器A6安装在第一电机输出轴1a上，离合器C9安装在系统输出轴18上，离合器A6与第一减速挡主动齿轮4结合实现第一电机1和第二电机2的动力耦合，离合器C9与第一减速挡从动齿轮14结合实现第二电机2和系统输出轴18的动力传递。

第二减速挡齿轮系包括固定在第一电机输出轴1a上的第二减速挡主动齿轮7、滚动安装在系统输出轴18上的第二减速挡从动齿轮10以及滚动安装在中间轴上的传动齿轮。此传动齿轮为双联齿轮，具体包括第二减速挡第一传动齿轮a8a、第二减速挡第一传动齿轮b8b、第二减速挡第二传动齿轮a11a、第二减速挡第二传动齿轮b11b。第二离合装置为离合器B9，离合器B9与第二减速挡主动齿轮7结合实现第一电机1的直接挡位输出，离合器B9与第二减速挡从动齿轮10结合实现第一电机的减速挡位输出，离合器B9与第二减速挡主动齿轮7和第二减速挡从动齿轮10均不结合实现第一电机的动力中断。

为了实现更多的挡位模式，作为一种可选的方案，本实施例中，第一减速挡齿轮系和第二减速挡齿轮系的减速比不相等，具体可以是第一减速挡齿轮系的减速比小于第二减速挡齿轮系的减速比，即第二减速挡齿轮系为1挡齿轮，第一减速挡齿轮系为2挡齿轮，对应直接挡位为3挡。

下面结合图1和图2中的表格介绍本实施例的8中驱动模式，表格中的“左”和“右”仅代表图1所示出的左右关系。

M1：离合器A居右，离合器B居右与第二减速挡从动齿轮10结合，离合器C居左与第一减速挡从动齿轮14分离，此时为第一电机1挡模式，动力传递路线为：第一电机1-第二减速挡主动齿轮7-中间轴-第二减速挡从动齿轮10-系统输出轴18。

M2：离合器A居左与第一减速挡主动齿轮4结合，离合器B居右与第二减速挡从动齿轮10结合，离合器C居左与第一减速挡从动齿轮14分离，此时为双电机1挡模式，动力传递路线为：(第一电机1+第二电机2)-第二减速挡主动齿轮-4中间轴-第二减速挡从动齿轮14-系统输出轴18。

M3：离合器A居右，离合器B居右与第二减速挡从动齿轮10结合，离合器C居右与第一减速挡从动齿轮14结合，此时为双电机1挡和2挡混合模式，动力传递路线为：(第一电机1-第二减速挡主动齿轮7-中间轴-第二减速挡从动齿轮10)+(第二电机2-第一挡主动齿轮4-中间轴-第一挡从动齿轮14)-系统输出轴18。

M4：离合器A居右，离合器B居中处于中断位，离合器C居右与第一减速挡从动齿轮14结合，此时为单电机2挡模式，动力传动路线为第二电机2-第一挡主动齿轮4-中间轴-第一挡从动齿轮14-系统输出轴18。

M5：离合器A居左与第一减速挡主动齿轮4结合，离合器B居中处于中断位，离合器C居右与第一减速挡从动齿轮14结合，此时为双电机2挡模式，动力传递路线为：(第一电机1+第二电机2)第一挡主动齿轮4-中间轴-第一挡从动齿轮14-系统输出轴18。

M6：离合器A居右，离合器B居左与第二减速挡主动齿轮结合(直接挡)，离合器C居右与第一减速挡从动齿轮14结合，此时为双电机2挡和3挡混合模式，动力传递路线为：(第一电机1-第二减速挡主动齿轮7)+(第二电机2-第一挡主动齿轮4-中间轴-第一挡从动齿轮14)-系统输出轴18。

M7：离合器A居右，离合器B居左与第二减速挡主动齿轮结合(直接挡)，离合器C居左与第一减速挡从动齿轮14分离，此时为单电机3挡模式，动力传递路线为：第一电机1-第二减速挡主动齿轮7-系统输出轴18。

M8：离合器A居左与第一减速挡主动齿轮4结合，离合器B居左与第二减速挡主动齿轮结合(直接挡)，离合器C居左与第一减速挡从动齿轮14分离，此时为双电机3挡模式，动力传递路线为：(第一电机1+第二电机2)-第二减速挡主动齿轮7-系统输出轴18。

与现有技术相比，本实施例至少具有以下有益效果：

首先实现了双电机均可独立减速驱动，有效保证电机在不同工况下均能处于高效区。其次通过设置第一减速挡齿轮系和第二减速挡齿轮系不同的减速比实现了更多挡位模式，配合离合装置实现了升档过程中的持续动力输出。最后双电机同轴、电机和系统输出轴同轴、齿轮设置在中间轴等设置保证了电驱动系统整体的紧凑性，将体积和重量控制在较小的水平。

本发明所提供的电驱动系统的具体实施例2，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，控制第二电机输出轴是与第一减速挡齿轮系传动连接或是与第一电机输出轴耦合传动的第一离合装置包括离合器A和离合器C。本实施例的目的在于提供另一种形式的第一离合装置，具体地，本实施例中的第一减速挡主动齿轮可以滚动安装在第二电机输出轴2a上，第一离合装置可以固定在第二电机输出轴2a上，并且第一离合装置能够与第二减速挡主动齿轮结合，此时当第一离合装置与第一减速挡主动齿轮结合时实现减速传动，当第一离合装置与第二减速挡主动齿轮结合时实现耦合驱动。

本发明所提供的电驱动系统的具体实施例3，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，离合器B安装在系统输出轴上，第二减速挡主动齿轮固定在第一电机输出轴上，第二减速挡从动齿轮滚动安装在系统输出轴上。在本实施例中，离合器B可以安装在第一电机输出轴上，第二减速挡主动齿轮可以滚动安装在第一电机输出轴上，第二减速挡从动齿轮可以固定在系统输出轴上。

本发明所提供的电驱动系统的具体实施例4，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，第二减速挡齿轮系传动齿轮包括双联齿轮，并且双联齿轮滚动安装在中间轴。本实施例的目的在于提供另外一种形式的第二减速挡齿轮系，比如在对体积要求不高的应用场合，可以在变速箱内加入第三轴，双联齿轮可以套设在第三轴上，实现减速传动。当然，本领域技术人员能够理解的是，还可以加入第四轴，此时甚至可以不用双联齿轮。

本发明所提供的电驱动系统的具体实施例5，其与实施例1的区别主要在于：本实施例的目的在于提供一种混合动力电驱动系统，具体地，如图3所示，本实施例还包括发动机16，发动机16和第一电机输出轴1a连接，实现动力传递。作为一种可选的方案，本实施例中，第一电机输出轴1a包括第一轴和第二轴，第一轴和第二轴之间设有电机轴离合器15，电机轴离合器15可将第一电机输出轴1a和第二电机2之间的动力切断，此时第一电机1可用做发动机15的启动电机，保证发动机处于高效区启动。

本发明所提供的电驱动系统的具体实施例6，其与实施例5的区别主要在于：本实施例的目的在于提供另外一种混合动力电驱动系统，如图4所示，本实施例中，发动机16配置有独立的ISG17，并且发动机的动力输出轴和第一电机输出轴1a之前设置有电机轴离合器，同样能够实现发动机高效启停。

本发明中的车辆的具体实施例：

车辆包括底盘，底盘上配置有电驱动系统，电驱动系统即上述电驱动系统的实施例1至6的任一实施例中记载的电驱动系统，此处不再具体说明。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。