本實用新型涉及一種雙電機純電動驅動系統及使用該系統的電動汽車。
背景技術：
目前主流純電動車輛驅動系統包括兩種：一種為單電機直驅構型，這種構型結構和控制策略均較簡單，容易實現；另一種為輪邊電機驅動，這種構型是驅動電機布置在半軸上，省去傳統車輛驅動后橋，相比于單電機直驅構型，該構型可實現車輛低地板布置，提升車輛使用空間，但控制策略較為復雜。以上兩種構型均可實現純電動車輛正常行駛功能。但是，由于電機扭矩特性導致單電機直驅構型無法使用一款電機即可使車輛在高車速和大爬坡工況下電機均處于高效區。為保證車輛爬坡能力，需使用一款大扭矩電機，但在車輛高速行駛時電機驅動扭矩較小，電機處于低效率區，導致車輛電耗高；使用小扭矩電機的話，又使得車輛加速性能和爬坡能力弱。而輪邊驅動系統由于要使用較多的電機，并且針對每個電機都需要較大速比的減速機構，整體成本較高。
申請公布號為CN105857044A的中國發明專利申請中公開了一種雙電機-單行星排動力裝置及電動汽車，動力裝置包括第一電機、第二電機及單行星排，單行星排的太陽輪與第一電機的輸出軸傳動連接、齒圈與第二電機的輸出軸后傳動連接，單行星排的行星架作為輸出端與輸出軸傳動連接，兩電機的輸出軸上分別設有用于對相應輸出軸后進行單獨鎖止的鎖止裝置。利用不同的鎖止裝置分別對兩電機的輸出軸進行鎖止、解鎖控制，實現第一電機單獨驅動、第二電機單獨驅動及兩電機耦合驅動的純電動驅動模式。這種利用鎖止離合器對電機輸出軸進行鎖止的模式，雖然可以中斷前后電機之間的動力聯系，但無法中斷前后電機的機械聯系，會增大單電機驅動模式下的摩擦損耗和弱磁損耗，增加能耗，降低整車經濟性。
技術實現要素：
本實用新型的目的在于提供一種雙電機純電動驅動系統，以解決現有技術中僅中斷前后電機之間動力聯系但未切斷前后電機之間的機械聯系所帶來的單電機驅動模式下能耗增加的技術問題；同時，本實用新型還提供一種使用上述純電動驅動系統的電動汽車。
為實現上述目的，本實用新型所提供的雙電機純電動驅動系統的技術方案是：一種雙電機純電動驅動系統，包括第一驅動電機、第二驅動電機和系統輸出軸，驅動系統還包括第一、第二行星排，第一行星排的輸入端與第一驅動電機的輸出軸傳動連接，第一行星排的輸出端通過第一離合器與系統輸出軸傳動連接，第二行星排的輸入端與第二驅動電機的輸出軸傳動連接，第二行星排的輸出端通過第二離合器與系統輸出軸傳動連接。
所述第一行星排的太陽輪為所述第一行星排的輸入端，第一行星排的齒圈為所述第一行星排的輸出端，第一行星排的行星架為用于固設于相應車體上的固定行星架。
所述第二行星排的太陽輪為所述第二行星排的輸入端，第二行星排的行星架為所述第二行星排的輸出端，第二行星排的齒圈為用于固設于相應車體上的固定齒圈。
所述第一離合器和第二離合器沿系統輸出軸軸向間隔布置。
所述第一驅動電機、第一行星排、第二行星排、第二驅動電機及系統輸出軸均同軸布置，第二驅動電機的輸出軸為空心軸，系統輸出軸穿過所述空心軸布置。
本實用新型所提供的使用上述雙電機純電動驅動系統的電動汽車的技術方案是：一種電動汽車，包括車體，車體上設有驅動車橋和雙電機純電動驅動系統，雙電機純電動驅動系統包括第一驅動電機、第二驅動電機及系統輸出軸，系統輸出軸與驅動車橋傳動連接，驅動系統還包括第一、第二行星排，第一行星排的輸入端與第一驅動電機的輸出軸傳動連接，第一行星排的輸出端通過第一離合器與系統輸出軸傳動連接，第二行星排的輸入端與第二驅動電機的輸出軸傳動連接，第二行星排的輸出端通過第二離合器與系統輸出軸傳動連接。
所述第一行星排的太陽輪為所述第一行星排的輸入端，第一行星排的齒圈為所述第一行星排的輸出端，第一行星排的行星架為固設于所述車體上的固定行星架。
所述第二行星排的太陽輪為所述第二行星排的輸入端，第二行星排的行星架為所述第二行星排的輸出端，第二行星排的齒圈為固設于所述車體上的固定齒圈。
所述第一離合器和第二離合器沿系統輸出軸軸向間隔布置。
所述第一驅動電機、第一行星排、第二行星排、第二驅動電機及系統輸出軸均同軸布置，第二驅動電機的輸出軸為空心軸，系統輸出軸穿過所述空心軸布置。
本實用新型的有益效果是：本實用新型所提供的雙電機純電動驅動系統中，驅動系統包括雙電機和對應雙電機布置的雙行星排，相應電機的輸出軸與相應行星排的輸入端傳動連接，并且，兩行星排的輸出端分別通過離合器與系統輸出軸傳動連接，這樣，通過兩離合器的接合、分離，可實現驅動系統的多種工作模式。當相應離合器處于分離狀態，對應該離合器的行星排及驅動電機均與另一組行星排及驅動電機處于機械脫離的狀態，有效避免了額外的摩擦損耗和弱磁損耗，降低能耗，有效提高了系統的整體經濟性。而且，采用雙行星排可改善整個驅動系統的減速傳動性能，提高驅動系統的動力性能。
附圖說明
圖1為本實用新型所提供的使用雙電機純電動驅動系統的電動汽車的一種實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明。
本實用新型所提供的使用雙電機純電動驅動系統的電動汽車的具體實施例，如圖1所示，該實施例中的電動汽車包括車體，車體上設有驅動車橋，驅動車橋上設置有行走輪，驅動車橋傳動連接有雙電機純電動驅動系統，驅動系統為雙電機-雙行星排系統，包括第一驅動電機1、第二驅動電機6及系統輸出軸9，系統輸出軸9與驅動車橋傳動連接，第一驅動電機和第二驅動電機均安裝在車體上，驅動系統還包括第一行星排和第二行星排。此處的第一驅動電機1、第一行星排PG1、第二行星排PG2、第二驅動電機6及系統輸出軸9均同軸布置。
本實施例中，第一行星排PG1的太陽輪13作為第一行星排PG1的輸入端與第一驅動電機1的輸出軸傳動連接，第一行星排PG1的齒圈2作為第一行星排的輸出端通過第一離合器3與系統輸出軸9傳動連接，第一行星排PG1的行星架為固定在車體上的固定行星架，固定行星架上設有對應與太陽輪13、齒圈2嚙合傳動的行星輪12。
第二行星排PG2的太陽輪10作為第二行星排PG2的輸入端與第二驅動電機6的輸出軸傳動連接，第二行星排PG2的行星架11作為第二行星排的輸出端通過第二離合器4與系統輸出軸9傳動連接，第二行星排PG2的齒圈為固設于相應車體上的固定齒圈，行星架11上設有與太陽輪10、固定齒圈嚙合傳動的行星輪5。
本實施例中，第二驅動電機6的輸出軸為空心軸，系統輸出軸9穿過空心軸布置。
并且，上述第一離合器3和第二離合器4沿系統輸出軸9軸向間隔布置。
第一驅動電機和第二驅動電機均與電機及電附件集成控制器7連接，電機及電附件集成控制器7由動力電源8供電。
電動汽車在工作時，通過控制第一離合器3和第二離合器4，實現驅動系統的多種工作模式。
如使第一離合器3處于接合狀態，第二離合器4處于分離狀態，此時，可由第一驅動電機實現單電機驅動。
如使第二離合器4處于接合狀態，第一離合器3處于分離狀態，此時，可由第二驅動電機實現單電機驅動。
如使兩離合器均處于接合狀態，可實現第一驅動電機和第二驅動電機耦合驅動模式。
另外，如電機處于制動量能回收狀態，當兩離合器中的其中一個處于接合狀態、另一個處于分離狀態時，則利用一個電機實現制動能量回收。而如果使兩離合器均處于接合狀態時，則可利用兩電機實現制動能量回收。
就本實施例來講，假設第一行星排PG1特征參數為k1，k1為第一行星排PG1的齒圈半徑與太陽輪半徑的比值，第二行星排PG2特征參數為k2，k2為第二行星排PG2的齒圈半徑與太陽輪半徑的比值。第一驅動電機1的輸出扭矩為T1轉速為n1，則通過第一行星排PG1傳遞給系統輸出軸9的扭矩為T1*k1，輸出軸9的轉速為n1/k1；第二驅動電機6的輸出扭矩為T2轉速為n2，則通過第二行星排PG2傳遞給系統輸出軸9的扭矩為T2*(1+k2)，系統輸出軸9的轉速為n2/(1+k2)；通過合理的選取兩個行星排的特征參數可以匹配不同的電機，從而實現電機一直處于高效率區域工作。
第一行星排PG1特征參數k1與第二行星排PG2特征參數k2無關系，二者數值參數需要結合具體工程應用確定。以下以k1小于k2進行具體實施方案說明。
雙電機純電動驅動系統的具體工作模式為：
純電動模式1：
第一離合器3分離，第二離合器4結合，使得系統輸出軸9與第二行星排PG2的行星架11連接。此時第二驅動電機6單獨驅動車輛，第一驅動電機1停止不動不參與工作。第二驅動電機6輸出的扭矩經第二行星排PG2的行星架11傳遞給系統輸出軸9，以驅動車輛。第二驅動電機輸出扭矩為T2，轉速為n2，系統輸出軸輸出扭矩為T2*(1+k2)，系統輸出軸轉速為n2/(1+k2)，由于經過第二行星排PG2的減速增扭功能，且k2較k1大，此工作模式適用于車輛起步工況和車輛小坡度行駛工況。
純電動模式2：
第一離合器3接合，第二離合器4分離，使系統輸出軸9與第一行星排PG1的齒圈2連接。此時第一驅動電機1單獨驅動車輛，第二驅動電機6停止不動不參與工作。第一驅動電機1輸出的扭矩經第一行星排PG1的齒圈2傳遞給系統輸出軸，以驅動車輛。第一驅動電機輸出扭矩為T1，轉速為n1，輸出軸輸出扭矩為T1*k1，輸出軸轉速為n1/k1，相對于純電動模式1，此工作模式輸出軸轉速較高，因此工作模式適用于車輛高速行駛工況。
純電動模式3：
第一離合器和第二離合器均處于接合狀態，使得系統輸出軸9同時與第一行星排PG1的齒圈和第二行星排PG2的行星架連接，此時第一驅動電機1和第二驅動電機6同時驅動車輛，系統輸出軸輸出扭矩為T1*k1+T2*(1+k2)，此模式輸出軸輸出扭矩大因此該模式適用于超車和大爬坡工況。
制動能量回收模式1：
通過控制第一離合器3和第二離合器4的接合、分離，第一驅動電機1和第二驅動電機6均可實現車輛制動能量回收。
根據車輛速度以及制動踏板開度計算車輛制動能量回收功率。當制動功率較小時可以單獨使用第一驅動電機1或者第二驅動電機6單獨制動；通過制動需求扭矩和車速來選擇第一驅動電機或第二驅動電機工作，使得電機的制動扭矩和轉速均處于高效率區域，從而提升制動能量回收效率。
制動能量回收模式2：
根據車輛速度以及制動踏板開度計算車輛制動能量回收功率。當制動功率較大時，使用第一驅動電機和第二驅動電機同時制動，從而提升了制動能量回收功率。同時通過控制第一驅動電機和第二驅動電機的制動扭矩從而使得兩電機均處于高效率區域，以保證充分回收車輛動能，從而提升制動能量回收效率和回收量。
與現有技術相比，本實用新型具有以下技術效果：
1、通過純電動模式1可以實現小扭矩小功率電機驅動車輛正常行駛功能，避免了市場上現有單電機直驅系統的大扭矩大功率電機的扭矩和功率浪費。從而提升車輛高速行駛時驅動電機的效率，降低車輛電耗；
2、通過純電動模式2可以通過行星排減速增扭功能提升車輛爬坡度，從而實現小扭矩電機驅動車輛爬大坡的能力；
3、通過純電動模式3可以實現兩個電機以不同轉速不同扭矩相結合驅動車輛，通過調節兩個驅動電機的轉速和扭矩使得兩電機一直處于高效率區域工作，從而提升電機效率，降低車輛電耗。
4、通過制動能量回收模式1可以選擇第一驅動電機或第二驅動電機進行制動，通過選擇不同的電機制動使得制動電機的轉速和扭矩處于高效率區域，從而提升電機效率，提升制動能量回收效率；
5、通過制動能量回收模式2可以實現兩個電機以不同轉速不同扭矩來制動，通過調節兩個電機的轉速和扭矩使得兩電機一直處于高效率區域工作，從而提升電機效率，提升制動能量回收效率。
6、兩個驅動電機可以單獨和聯合驅動車輛行駛，當其中一個驅動電機出現故障時，另一個電機可以獨立工作驅動車輛行駛相對于現有純電系統構型提升了動力系統可靠性。
本實施例中，第一電機、第二電機、第一行星排、第二行星排及系統輸出軸均同軸布置，在其他實施例中，也可根據實際需要不同軸布置。本實施例中，兩離合器依次間隔布置，在其他實施例中，也可根據實際需要采用其他布置方式。
本實施例中，第一行星排的輸出端為齒圈、輸入端為太陽輪，在其他實施例中，第一行星排的輸入端也可以為齒圈，輸出端為太陽輪，對應的，可以實際情況設置第二行星排的輸入端及輸出端。只要保證系統輸出軸通過相應的離合器與兩行星排的輸出端傳動連接即可。
本實用新型還提供一種雙電機純電動驅動系統的實施例，該實施例中的驅動系統與上述汽車實施例中的雙電機純電動驅動系統的結構相同，在此不再贅述。