一种三电机三中间轴多挡变速系统
阅读说明：本技术 一种三电机三中间轴多挡变速系统 (Three-motor three-intermediate-shaft multi-gear speed change system ) 是由 郝庆军 冯涛 王琳 陆中华 朱学军 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种三电机三中间轴多挡变速系统,其特征在于：所述变速系统包括：第一电机；第二电机；第三电机；第一输入轴；第一中间轴；第二输入轴；第二中间轴；第三输入轴；第三中间轴；输出轴；第一离合器；第二离合器；第三离合器；第四离合器；第五离合器；第六离合器；通过6离合器共同作用,实现7种工作模式,变速范围大,适用范围广；通过设置有多根中间轴,变速齿轮均布于各中间轴上,实现多挡变速的同时,有效缩短轴向距离,提升功率密度；所需变速箱档位齿轮种类减少；在相同条件下,单个电机输入扭矩降低,电机转速可更高,可更大地减小电机尺寸,进一步简化内部结构空间。(The invention provides a three-motor three-intermediate-shaft multi-gear speed change system which is characterized in that: the transmission system includes: a first motor; a second motor; a third motor; a first input shaft; a first intermediate shaft; a second input shaft; a second intermediate shaft; a third input shaft; a third intermediate shaft; an output shaft; a first clutch; a second clutch; a third clutch; a fourth clutch; a fifth clutch; a sixth clutch; 7 working modes are realized through the combined action of the 6 clutches, the speed change range is large, and the application range is wide; by arranging the plurality of intermediate shafts and uniformly distributing the speed change gears on the intermediate shafts, the axial distance is effectively shortened and the power density is improved while multi-gear speed change is realized; the variety of gears of the gear box required is reduced; under the same condition, the input torque of a single motor is reduced, the rotating speed of the motor can be higher, the size of the motor can be reduced greatly, and the internal structural space is further simplified.)
技术领域
本发明涉及车辆变速系统的技术领域，具体涉及一种三电机三中间轴多挡变速系统。
背景技术
在现有的车辆变速系统中，针对不同工况提出了多驱动源多中间轴的传动方式，其中较常采用的为双电机多中间轴的布置方式，然而在现有的双电机双中间轴传动系统中，中间轴所受扭矩较大，而输出扭矩较小，中间轴齿轴寿命低，功率密度小，同时为实现多挡传送，每根传送轴上齿轮数较多，轴向尺寸较大，占用空间大。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种三电机三中间轴多挡变速系统。
本发明提供的技术方案如下：一种三电机三中间轴多挡变速系统，其特征在于：所述变速系统包括：
第一电机（EM1）；
第二电机（EM2）；
第三电机（EM3）；
第一电机输出轴（1-1）通过第一减速传动副与第一中间轴（1-2）连接；在所述第一中间轴（1-2）上设置有第一电机第一输入主动齿轮（Z11）、第一电机第二输入主动齿轮（Z12）、及第一电机第三输入主动齿轮（Z13）；
第二电机输出轴（2-1）通过第二减速传动副与第二中间轴（2-2）连接；在所述第二中间轴（2-2）上设置有第二电机第一输入主动齿轮（Z21）、第二电机第二输入主动齿轮（Z22）、及第二电机第三输入主动齿轮（Z23）；
第三电机输出轴（3-1）通过第三减速传动副与第三中间轴（3-2）连接；在所述第三中间轴（3-2）上设置有第三电机第一输入主动齿轮（Z31）、第三电机第二输入主动齿轮（Z32）、及第三电机第三输入主动齿轮（Z33）；
变速系统输出轴（4），所述变速系统输出轴（4）上设置有第一输出从动齿轮（Z41）、第二输出从动齿轮（Z42），及第三输出从动齿轮（Z43）；
所述第一电机输出轴（1-1）、第二电机输出轴（2-1）、第三电机输出轴（3-1）、第一中间轴（1-2）、第二中间轴（2-2）、第三中间轴（3-2）、变速系统输出轴（4）相互平行设置，且所述第一、第二、第三中间轴环绕设置于所述变速系统输出轴（4）的外周。
进一步地，第一输出从动齿轮（Z41）与第一电机第一输入主动齿轮（Z11）、第二电机第一输入主动齿轮（Z21）、第三电机第一输入主动齿轮（Z31）啮合；第二输出从动齿轮（Z42）与第一电机第二输入主动齿轮（Z12）、第二电机第二输入主动齿轮（Z22）、第三电机第二输入主动齿轮（Z32）啮合；第三输出从动齿轮（Z43）与第一电机第三输入主动齿轮（Z13）、第二电机第三输入主动齿轮（Z23）、第三电机第三输入主动齿轮（Z33）啮合。
进一步地，所述变速系统还包括：
第一离合器（A），所述第一离合器（A）设置于所述第一中间轴（1-2）上且位于第一电机第一输入主动齿轮（Z11）与第一电机第二输入主动齿轮（Z12）之间以与两者可选择性地接合；
第二离合器（B），所述第二离合器（B）设置于所述第一中间轴（1-2）上且位于第一电机第三输入主动齿轮（Z13）的一侧以与其可选择性地接合；
第三离合器（C），所述第三离合器（C）设置于所述第二中间轴（2-2）上且位于第二电机第一输入主动齿轮（Z21）与第二电机第二输入主动齿轮（Z22）之间以与两者可选择性地接合；
第四离合器（D），所述第四离合器（D）设置于所述第二中间轴（2-2）上且位于第二电机第三输入主动齿轮（Z23）的一侧以与其可选择性地接合；
第五离合器（E），所述第五离合器（E）设置于所述第三中间轴（3-2）上且位于第三电机第一输入主动齿轮（Z31）与第三电机第二输入主动齿轮（Z32）之间以与两者可选择性地接合；
第六离合器（F），所述第六离合器（F）设置于所述第三中间轴（3-2）上且位于第三电机第三输入主动齿轮（Z33）的一侧以与其可选择性地接合。
进一步地，所述第一、第二、第三中间轴以相互间隔120度的方式等间距环绕设置于所述变速系统输出轴（4）的外周。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种三电机三中间轴多挡变速系统，其特征在于：所述第一减速传动副包括相互啮合的第一传动主动齿轮（Z1）和第一传动从动齿轮（Z10），在所述第一电机输出轴（1-1）上设置有所述第一传动主动齿轮（Z1），所述第一中间轴（1-2）上设置有所述第一传动从动齿轮（Z10）；
所述第二减速传动副包括相互啮合的第二传动主动齿轮（Z2）和第二传动从动齿轮（Z20），在所述第二电机输出轴（2-1）上设置有所述第二传动主动齿轮（Z2），所述第二中间轴（2-2）上设置有所述第二传动从动齿轮（Z20）；
所述第三减速传动副包括相互啮合的第三传动主动齿轮（Z3）和第三传动从动齿轮（Z30），在所述第三电机输出轴（3-1）上设置有所述第三传动主动齿轮（Z3），所述第三中间轴（3-2）上设置有所述第三传动从动齿轮（Z30）。
进一步地，在所述第一中间轴（1-2）上，由靠近所述第一电机（EM1）至远离所述第一电机（EM1）的方向，依次设置有第一传动从动齿轮（Z10）、第一电机第一输入主动齿轮（Z11）、第一电机第二输入主动齿轮（Z12）、及第一电机第三输入主动齿轮（Z13）。
进一步地，在所述第二中间轴（2-2）上，由靠近所述第二电机（EM2）至远离所述第二电机（EM2）的方向，依次设置有第二传动从动齿轮（Z20）、第二电机第一输入主动齿轮（Z21）、第二电机第二输入主动齿轮（Z22）、及第二电机第三输入主动齿轮（Z23）。
进一步地，在所述第三中间轴（3-2）上，由靠近所述第三电机（EM3）至远离所述第三电机（EM3）的方向，依次设置有第三传动从动齿轮（Z30）、第三电机第一输入主动齿轮（Z31）、第三电机第二输入主动齿轮（Z32）、及第三电机第三输入主动齿轮（Z33）。
进一步地，在所述变速系统输出轴（4）上，由靠近第一、第二、第三电机至远离第一、第二、第三电机的方向，依次设置有第一输出从动齿轮（Z41）、第二输出从动齿轮（Z42），及第三输出从动齿轮（Z43）。
还提出一种三电机三中间轴多挡变速系统的换挡方法，该多挡变速系统设置有电控单元，电控单元根据当前扭矩需求、电机转速、及油门踏板开度信息，预测当前系统的负载情况；
如判断可以执行加档动作时，
在第1挡位向第2挡位、以及第5挡位向第6挡位切换的换挡过程中，控制第二驱动电机（EM2）扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机（EM1）和第三驱动电机（EM3）增加扭矩，当第二驱动电机（EM2）换挡完成后，恢复第二驱动电机（EM2）的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机（EM1）和第三驱动电机（EM3）降低扭矩；
在第2挡位向第3挡位、以及第5挡位向第6挡位切换的换挡过程中，控制第一驱动电机（EM1）扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第二驱动电机（EM2）和第三驱动电机（EM3）增加扭矩，当第一驱动电机（EM1）换挡完成后，恢复第一驱动电机（EM1）的驱动扭矩，同时控制第二驱动电机（EM2）和第三驱动电机（EM3）降低扭矩；
在第3挡位向第4挡位、以及第6挡位向第7挡位切换的换挡过程中，控制第三驱动电机（EM3）扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机（EM1）和第二驱动电机（EM2）增加扭矩，当第三驱动电机（EM3）换挡完成后，恢复第三驱动电机（EM3）的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机（EM1）和第二驱动电机（EM2）降低扭矩；
如判断可以执行减档动作时，
在第2挡位向第1挡位、以及第5挡位向第4挡位切换的换挡过程中，控制第二驱动电机（EM2）扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机（EM1）和第三驱动电机（EM3）增加扭矩，当第二驱动电机（EM2）换挡完成后，恢复第二驱动电机（EM2）的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机（EM1）和第三驱动电机（EM3）降低扭矩；
在第3挡位向第2挡位、以及第6挡位向第5挡位切换的换挡过程中，控制第一驱动电机（EM1）扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第二驱动电机（EM2）和第三驱动电机（EM3）增加扭矩，当第一驱动电机（EM1）换挡完成后，恢复第一驱动电机（EM1）的驱动扭矩，同时控制第二驱动电机（EM2）和第三驱动电机（EM3）降低扭矩；
在第4挡位向第3挡位、以及第7挡位向第6挡位切换的换挡过程中，控制第三驱动电机（EM3）扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机（EM1）和第二驱动电机（EM2）增加扭矩，当第三驱动电机（EM3）换挡完成后，恢复第三驱动电机（EM3）的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机（EM1）和第二驱动电机（EM2）降低扭矩；
当车辆停车后，电控单元控制靠近第一驱动电机（EM1）和第二驱动电机（EM2）、第三驱动电机（EM3）侧的对应换挡机构同时动作，将挡位回至空挡。
本发明相对于现有技术取得的有益效果为：
1）本发明提供一种三电机三中间轴多挡变速系统，将现有技术中的中间轴数量由2个变为3个甚至更多个，有效提高中间轴齿轴寿命，增加功率密度，减小所占箱体尺寸，实现换挡全程无动力中断。
2）本发明提供一种三电机三中间轴多挡变速系统3对齿轮，通过6离合器共同作用，实现7种工作模式，变速范围大，适用范围广。
3）本发明提供一种三电机三中间轴多挡变速系统3对齿轮，通过设置有多根中间轴，变速齿轮均布于各中间轴上，实现多挡变速的同时，有效缩短轴向距离，提升功率密度。
4）本发明提供一种三电机三中间轴多挡变速系统，由于中间轴设置数量较多，实现多挡变速的同时，所需变速箱档位齿轮种类减少。
5）本发明提供一种三电机三中间轴多挡变速系统，在相同条件下，单个电机输入扭矩降低，电机转速可更高，可更大地减小电机尺寸，进一步简化内部结构空间。
附图说明
图1为本发明一种三电机三中间轴多挡变速系统的结构示意图。
图2为本发明一种三电机三中间轴多挡变速系统的结构侧视图。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为解决现有技术中存在的不足与缺陷，本发明所提供的技术方案为：
一种三电机三中间轴多挡变速系统，所述变速系统包括：
第一电机EM1；第二电机EM2；第三电机EM3。
第一输入轴1-1，所述第一输入轴1-1与所述第一电机EM1的输出轴固定连接，在所述第一输入轴1-1上固定设置有第一传动主动齿轮Z1。
第一中间轴1-2，所述第一中间轴1-2上固定设置有与第一传动主动齿轮Z1啮合的第一传动从动齿轮Z10，在所述第一中间轴1-2上还设置有第一电机第一输入主动齿轮Z11、第一电机第二输入主动齿轮Z12、及第一电机第三输入主动齿轮Z13。
第二输入轴2-1，所述第二输入轴2-1与所述第二电机EM2的输出轴固定连接，在所述第二输入轴2-1上固定设置有第二传动主动齿轮Z2。
第二中间轴2-2，所述第二中间轴2-2上固定设置有与第二传动主动齿轮Z2啮合的第二传动从动齿轮Z20，在所述第二中间轴2-2上还设置有第二电机第一输入主动齿轮Z21、第二电机第二输入主动齿轮Z22、及第二电机第三输入主动齿轮Z23。
第三输入轴3-1，所述第三输入轴3-1与所述第三电机EM3的输出轴固定连接，在所述第三输入轴3-1上固定设置有第三传动主动齿轮Z3。
第三中间轴3-2，所述第三中间轴3-2上固定设置有与第三传动主动齿轮Z3啮合的第三传动从动齿轮Z30，在所述第三中间轴3-2上还设置有第三电机第一输入主动齿轮Z31、第三电机第二输入主动齿轮Z32、及第三电机第三输入主动齿轮Z33。
变速系统输出轴4，所述变速系统输出轴4上固定设置有第一输出从动齿轮Z41、第二输出从动齿轮Z42，及第三输出从动齿轮Z43；其中，第一输出从动齿轮Z41与第一电机第一输入主动齿轮Z11、第二电机第一输入主动齿轮Z21、第三电机第一输入主动齿轮Z31啮合，第二输出从动齿轮Z42与第一电机第二输入主动齿轮Z12、第二电机第二输入主动齿轮Z22、第三电机第二输入主动齿轮Z32啮合，第三输出从动齿轮Z43与第一电机第三输入主动齿轮Z13、第二电机第三输入主动齿轮Z23、第三电机第三输入主动齿轮Z33啮合。
所述第一、第二、第三输入轴，第一、第二、第三中间轴，及输出轴相互平行设置，且所述第一、第二、第三中间轴环绕设置于所述输出轴的外周（参见图2）。
第一离合器A，所述第一离合器A设置于所述第一中间轴1-2上且位于第一电机第一输入主动齿轮Z11与第一电机第二输入主动齿轮Z12之间以与两者可选择性地接合。
第二离合器B，所述第二离合器B设置于所述第一中间轴1-2上且位于第一电机第三输入主动齿轮Z13的一侧以与其可选择性地接合；
第三离合器C，所述第三离合器C设置于所述第二中间轴2-2上且位于第二电机第一输入主动齿轮Z21与第二电机第二输入主动齿轮Z22之间以与两者可选择性地接合；
第四离合器D，所述第四离合器D设置于所述第二中间轴2-2上且位于第二电机第三输入主动齿轮Z23的一侧以与其可选择性地接合；
第五离合器E，所述第五离合器E设置于所述第三中间轴3-2上且位于第三电机第一输入主动齿轮Z31与第三电机第二输入主动齿轮Z32之间以与两者可选择性地接合；
第六离合器F，所述第六离合器F设置于所述第三中间轴3-2上且位于第三电机第三输入主动齿轮Z33的一侧以与其可选择性地接合。
具体地，所述第一、第二、第三中间轴以相互间隔120度的方式等间距环绕设置于所述输出轴的外周，均衡各中间轴上换挡齿轮排布，进一步简化内部结构（参见图2）。
具体地，所述第一、第二、第三、第四、第五、及第六离合器均选用犬牙式换挡离合器，换挡响应及时，换挡安全可靠。
具体地，在所述第一中间轴1-2上，由靠近所述第一电机EM1至远离所述第一电机EM1的方向，依次设置有第一传动从动齿轮Z10、第一电机第一输入主动齿轮Z11、第一电机第二输入主动齿轮Z12、及第一电机第三输入主动齿轮Z13。
具体地，在所述第二中间轴2-2上，由靠近所述第二电机EM2至远离所述第二电机EM2的方向，依次设置有第二传动从动齿轮Z20、第二电机第一输入主动齿轮Z21、第二电机第二输入主动齿轮Z22、及第二电机第三输入主动齿轮Z23。
具体地，在所述第三中间轴3-2上，由靠近所述第三电机EM3至远离所述第三电机EM3的方向，依次设置有第三传动从动齿轮Z30、第三电机第一输入主动齿轮Z31、第三电机第二输入主动齿轮Z32、及第三电机第三输入主动齿轮Z33。
具体地，在所述变速系统输出轴4上，由靠近第一、第二、第三电机至远离第一、第二、第三电机的方向，依次设置有第一输出从动齿轮Z41、第二输出从动齿轮Z42，及第三输出从动齿轮Z43。
具体地，本发明还提供一种三电机三中间轴多挡变速系统的换挡方法，该多挡变速系统设置有电控单元，电控单元根据当前扭矩需求、电机转速、及油门踏板开度信息，预测当前系统的负载情况；
如判断可以执行加档动作时，
在第1挡位向第2挡位、以及第4挡位向第5挡位切换的换挡过程中，控制第二驱动电机EM2扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机EM1和第三驱动电机EM3增加扭矩，当第二驱动电机EM2换挡完成后，恢复第二驱动电机EM2的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机EM1和第三驱动电机EM3降低扭矩；
在第2挡位向第3挡位、以及第5挡位向第6挡位切换的换挡过程中，控制第一驱动电机EM1扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第二驱动电机EM2和第三驱动电机EM3增加扭矩，当第一驱动电机EM1换挡完成后，恢复第一驱动电机EM1的驱动扭矩，同时控制第二驱动电机EM2和第三驱动电机EM3降低扭矩；
在第3挡位向第4挡位、以及第6挡位向第7挡位切换的换挡过程中，控制第三驱动电机EM3扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机EM1和第二驱动电机EM2增加扭矩，当第三驱动电机EM3换挡完成后，恢复第三驱动电机EM3的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机EM1和第二驱动电机EM2降低扭矩；
如判断可以执行减档动作时，
在第2挡位向第1挡位、以及第5挡位向第4挡位切换的换挡过程中，控制第二驱动电机EM2扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机EM1和第三驱动电机EM3增加扭矩，当第二驱动电机EM2换挡完成后，恢复第二驱动电机EM2的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机EM1和第三驱动电机EM3降低扭矩；
在第3挡位向第2挡位、以及第6挡位向第5挡位切换的换挡过程中，控制第一驱动电机EM1扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第二驱动电机EM2和第三驱动电机EM3增加扭矩，当第一驱动电机EM1换挡完成后，恢复第一驱动电机EM1的驱动扭矩，同时控制第二驱动电机EM2和第三驱动电机EM3降低扭矩；
在第4挡位向第3挡位、以及第7挡位向第6挡位切换的换挡过程中，控制第三驱动电机EM3扭矩减小直到进行摘挡动作，同时驱动第一驱动电机EM1和第二驱动电机EM2增加扭矩，当第三驱动电机EM3换挡完成后，恢复第三驱动电机EM3的驱动扭矩，同时控制第一驱动电机EM1和第二驱动电机EM2降低扭矩；
当车辆停车后，电控单元控制靠近第一驱动电机EM1和第二驱动电机EM2、第三驱动电机EM3侧的对应换挡机构同时动作，将挡位回至空挡。
该系统不同挡位工况中各离合器工作状况为（如表1所示）：
表1 该系统不同挡位工况中各离合器工作状况表
注：√表示各离合器当前工况下的工作位置。
N挡时，第一离合器A居中，第二离合器B不接合，第三离合器C居中，第四离合器D不接合，第五离合器E居中，第六离合器F不接合；
1挡时，第一离合器A左接合，第二离合器B不接合，第三离合器C左结合，第四离合器D不接合，第五离合器E左接合，第六离合器F不接合；
2挡时，第一离合器A左接合，第二离合器B不接合，第三离合器C右结合，第四离合器D不接合，第五离合器E左接合，第六离合器F不接合；
3挡时，第一离合器A右接合，第二离合器B不接合，第三离合器C右结合，第四离合器D不接合，第五离合器E左接合，第六离合器F不接合；
4挡时，第一离合器A右接合，第二离合器B不接合，第三离合器C右结合，第四离合器D不接合，第五离合器E右接合，第六离合器F不接合；
5挡时，第一离合器A右接合，第二离合器B不接合，第三离合器C居中，第四离合器D左接合，第五离合器E右接合，第六离合器F不接合；
6挡时，第一离合器A居中，第二离合器B左接合，第三离合器C居中，第四离合器D左接合，第五离合器E右接合，第六离合器F不接合；
7挡时，第一离合器A居中，第二离合器B左接合，第三离合器C居中，第四离合器D左接合，第五离合器E居中，第六离合器F左接合。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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