CN205326781U - 一种电动汽车动力*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车动力***，主要包括发动机、第一离合器、第二离合器、第一电机、变速器、主减速齿轮对和第二电机。第一离合器连接发动机与变速器输入轴，可以实现发动机与变速器输入轴之间的动力传递或断开；第二电机与发动机连接，第一电机转子与变速器输入轴刚性连接，第一电机动力可以通过变速器任意挡位传递到主减速齿轮对；第二离合器连接第一电机转子与变速器输入轴，在换挡过程中，通过控制第二离合器的滑磨，实现换挡过程动力无中断，同时通过第一电机调节变速器输入轴转速，保证换挡平顺性，提高换挡品质，此动力***结构简单，成本低，此外在上述电动汽车动力***的基础上，本实用新型还公开了一种纯电动汽车动力***。

Description

一种电动汽车动力***

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车动力***。

背景技术

如专利文献1所述，一种具有发动机和电机耦合而成的混合动力驱动***，离合器有选择的结合发动机和电机，或者使发动机和电机完全分开，权利要求项中还提到了在电机后面可以布置一个双离合器变速器。

另外，在专利文献2中也提到了一种具备发动机、变速器和电机的混合动力车，其中发动机和电机作为驱动动力源，变速器为双离合器变速器。

专利文献3保护的是一种车用变速***，实际上是一种传统汽车用的变速器，属于传统汽车领域。此专利提到的变速***主要包括液力变矩器、与液力变矩器壳体连接的制动装置、输入离合器、变速器输入轴、变速器输出轴、齿轮列、换挡同步装置、旁通离合器，在换挡过程中，通过旁通离合器的结合避免扭矩传递突然中断，通过控制制动装置和发动机的电子节气门调节变速器输入轴转速，实现顺利换挡。

专利文献1：《DRIVETRAINFORAHYBRIDVEHICLE》(一种混合动力驱动***)，公开号DE102006051931。

专利文献2：《混合动力车》，公开号CN102292231A。

专利文献3：《TRANSMISSIONSYSTEMFORVEHICLE》(车用传动***)，专利号US6544142B2。

在专利文献1和专利文献2中均采用了双离合器变速器，存在以下缺点。

在专利文献1中，电机布置在双离合器变速器的前端，轴向尺寸较大，对布置空间要求较高，而且双离合器变速器的成本较高。

在专利文献2中，将电机布置在双离合器变速器的一根输入轴上，又增加了两个类似离合器的连接断开单元，结构较复杂，对原有双离合器变速器改动较大，开发成本较高。

在专利文献3中，所述的变速器具备液力变矩器，还有一个制动装置，整体结构较复杂，而且液力变矩器传递效率较低，此外，在换挡过程中，依靠发动机电子节气门调节发动机转速从而调节变速器输入轴转速，本领域的技术人员知晓，与电机调速相比，依靠电子节气门调节发动机转速响应较慢，而且精度较差，而且专利文献3中所述的***仅是传统车用的***，无法实现混合动力功能，不具备混合动力的节油效果。

发明内容

针对以上技术问题，本实用新型的第一目的是提供一种能够实现混合动力功能的电动汽车动力***，本实用新型的第二目的是提供一种纯电动汽车动力***，这两种动力***在实际车型应用上能够实现共平台开发。

结合说明书附图，本实用新型技术方案如下：

一种电动汽车动力***，主要由发动机、第一离合器、变速器、第二离合器、第一电机、第二电机和主减速齿轮对组成；该电动汽车动力***的特征在于，所述的变速器包括变速器输入轴、齿轮列、变速器输出轴和换档机构，所述的发动机通过所述的第一离合器与所述的变速器输入轴连接，所述的第一电机转子与所述的变速器输入轴连接，所述的第一电机转子还与所述的第二离合器主动盘连接，所述的第二离合器从动盘与所述变速器连接，所述的第二电机与所述的发动机连接，在所述变速器换档过程中，根据动力总成工作模式，控制第二离合器工作状态，发动机或电机的动力通过第二离合器传递到变速器输出轴，控制电机转速调节变速器输入轴转速，实现平顺换档。

所述的第一离合器是干式离合器、湿式离合器或者其它能够实现离合器功能的机构；所述的第二离合器是湿式离合器。

所述的变速器为五档变速器，所述的变速器是两轴变速器或三轴变速器；所述的变速器为两轴变速器时，第二离合器的从动盘与变速器的三档齿轮相连接，第二离合器与变速器集成设计，布置在同一个变速器壳体里；所述的变速器为三轴变速器时，第二离合器的从动盘通过一对齿轮与变速器的一根输出轴连接。

一种纯电动汽车动力***，主要由变速器、第二离合器、第一电机和主减速齿轮对组成，其特征在于：所述变速器包括变速器输入轴、齿轮列、变速器输出轴和换挡机构，所述第一电机转子与所述变速器输入轴连接，所述第一电机转子还与所述第二离合器主动盘连接，所述第二离合器从动盘与所述变速器连接；在所述变速器换挡过程中，通过控制第二离合器滑磨将第一电机动力传递到变速器输出轴，控制第一电机转速调节变速器输入轴转速，实现平顺换挡。

所述的换档机构具有三种动作状态：与其左侧相邻齿轮相结合的第一动作状态，与其右侧相邻齿轮相结合的第二动作状态，不与任何齿轮相结合的第三动作状态。

在换档过程中，当所述的换档机构处于第三动作状态时，通过控制所述第二离合器的滑磨，电机或发动机的部分动力可以通过所述第二离合器、所述变速器、所述主减速齿轮对传递到差速器，再经过半轴传递到车轮。

此外，本实用新型中所述的电动汽车动力***还具有一个蓄电池，一方面为第一电机和第二电机提供电能，另一方面储存第一电机和第二电机发出的电能。

根据本实用新型，该电动汽车动力***可以实现以下运行模式：纯电动模式、串联模式、发动机单独驱动模式、行车充电模式、联合驱动模式和再生制动模式，该纯电动汽车动力***可以实现纯电动模式和再生制动模式。

实用新型效果

根据本实用新型，采用一个机械式自动变速器，在所述的机械式自动变速器的输入轴上布置一个电机，结构上更为简单紧凑，与双离合器变速器相比，变速器成本更低，而且在换档过程中电机或发动机的部分动力可以传递到车轮，实现换档过程动力无中断，保证了换档品质，与专利文献3相比，本实用新型省去了液力变矩器和制动装置，结构上更加简单，而且在换挡过程中依靠电机调节变速器输入轴转速，响应更快，调节精度更高，换挡更加平顺，而且加入了一个电机，可以实现多种混合动力功能，本领域的技术人员知晓，混合动力与传统车相比具有良好的节油效果。

附图说明

图1为变速器为两轴的电动汽车动力***整体结构示意图；

图2为变速器为两轴的纯电动汽车动力***整体结构示意图；

图3为变速器为三轴的电动汽车动力***整体结构示意图；

图4为变速器为三轴的纯电动汽车动力***整体结构示意图；

图5为电动汽车动力***的变速器在升挡过程中的时序变化图；

图6为电动汽车动力***的变速器在降挡过程中的时序变化图。

图中：

1-发动机，2-第一离合器，3-变速器输入轴，4-倒挡齿轮组齿轮Ⅰ，5-倒挡齿轮组齿轮Ⅱ，6-倒挡齿轮组齿轮Ⅲ，7-一挡齿轮组齿轮Ⅰ，8-一挡齿轮组齿轮Ⅱ，9-四挡齿轮组齿轮Ⅰ，10-四挡齿轮组齿轮Ⅱ，11-五挡齿轮组齿轮Ⅰ，12-五挡齿轮组齿轮Ⅱ，13-二挡齿轮组齿轮Ⅰ，14-二挡齿轮组齿轮Ⅱ，15-三挡齿轮组齿轮Ⅰ，16-三挡齿轮组齿轮Ⅱ，17-第二离合器，18-第一电机定子，19-第一电机转子，20-变速器输出轴，21-二三挡换挡机构，22-四五挡换挡机构，23-倒挡一挡换挡机构，24-主减速齿轮对齿轮Ⅰ，25-主减速齿轮对齿轮Ⅱ，26-半轴，27-车轮，28-第二电机转子，29-第二电机定子，30-齿轮对齿轮Ⅰ，31-齿轮对齿轮Ⅱ，32-三轴变速器五挡齿轮组齿轮Ⅰ，33-三轴变速器三五挡齿轮组共用齿轮，34-三轴变速器三挡齿轮组齿轮Ⅰ，35-三轴变速器四五挡换挡机构，36-三轴变速器二三挡换挡机构，37-三轴变速器倒挡一挡换挡机构，38-三轴变速器四挡齿轮组齿轮Ⅰ、39-三轴变速器二四挡齿轮组共用齿轮，40-三轴变速器二挡齿轮组齿轮Ⅰ，41-三轴变速器一挡齿轮组齿轮Ⅰ，42-三轴变速器一挡齿轮组齿轮Ⅱ，43-三轴变速器倒挡齿轮组齿轮Ⅰ，44-三轴变速器倒挡齿轮组齿轮Ⅱ，45-三轴变速器倒挡齿轮组齿轮Ⅲ，46-三轴变速器第一输出轴，47-三轴变速器输入轴，48-三轴变速器第二输出轴，49-第一主减速齿轮组齿轮Ⅰ，50-第二主减速齿轮组齿轮。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的技术方案，结合说明书附图，具体实施方式如下：

实施例一：变速器为两轴

如图1所示，本实用新型中所述的电动汽车动力***有以下部分组成，发动机1，第一离合器2，变速器输入轴3，倒挡齿轮组齿轮Ⅰ4、倒挡齿轮组齿轮Ⅱ5和倒挡齿轮组齿轮Ⅲ6组成的倒挡齿轮组，一挡齿轮组齿轮Ⅰ7和一挡齿轮组齿轮Ⅱ8组成的一挡齿轮组，四挡齿轮组齿轮Ⅰ9和四挡齿轮组齿轮Ⅱ10组成的四挡齿轮组，五挡齿轮组齿轮Ⅰ11、和五挡齿轮组齿轮Ⅱ12组成的五挡齿轮组，二挡齿轮组齿轮Ⅰ13和二挡齿轮组齿轮Ⅱ14组成的二挡齿轮组，三挡齿轮组齿轮Ⅰ15和三挡齿轮组齿轮Ⅱ16组成的三挡齿轮组，第二离合器17，第一电机定子18，第一电机转子19，变速器输出轴20，二三挡换挡机构21，四五挡换挡机构22，倒挡一挡换挡机构23，主减速齿轮对齿轮Ⅰ24和主减速齿轮对齿轮Ⅱ25组成的主减速齿轮对，半轴26，车轮27，第二电机转子28，第二电机定子29。

所述的发动机1是通过使汽油、柴油等可燃物燃烧来产生动力的，该发动机与通常的汽车发动机相同，通过控制节气门开度的大小来调整发动机输出动力的大小。

所述的第一电机主要有第一电机转子19及第一电机定子18组成，转子上安装有永久磁铁，定子上安装有三相的电枢绕组，通过未示于图中的蓄电池向上述电枢绕组供电，从而使电机产生动力，而且通过控制流经电枢绕组的电流大小可以调整电机输出转矩的大小。

所述的第二电机主要有第二电机转子28及第二电机定子29组成，转子上安装有永久磁铁，定子上安装有三相的电枢绕组，通过未示于图中的蓄电池向上述电枢绕组供电，从而使电机产生动力，而且通过控制流经电枢绕组的电流大小可以调整电机输出转矩的大小。

所述的变速器为两轴式变速器，其包括变速器输入轴3，倒挡齿轮组，一挡齿轮组，四挡齿轮组，五挡齿轮组，二挡齿轮组，三挡齿轮组，变速器输出轴20，二三挡换挡机构21，四五挡换挡机构22，倒挡一挡换挡机构23。

第一离合器2连接发动机1与变速器输入轴3，第一离合器2结合，发动机1的动力可以传到变速器输入轴3；第一离合器2分离，发动机1的动力不能传到变速器输入轴3。

第二离合器17的主动盘与第一电机转子19相连，第二离合器17的从动盘与三挡齿轮组齿轮Ⅰ15(即三挡输入齿轮)连接，通过第二离合器17的滑磨，第一电机或发动机1的动力通过两轴变速器三挡齿轮组齿轮Ⅰ15(即三挡输入齿轮)、两轴变速器的三挡齿轮组齿轮Ⅱ16(即三挡输出齿轮)传到两轴变速器输出轴20，而且从第二离合器17传到两轴变速器输出轴20的转矩由第一电机或发动机1的转矩、第二离合器17的滑磨率及两轴变速器三挡齿轮对的变速比决定。两轴变速器的三挡齿轮组齿轮Ⅰ15(即三挡输入齿轮)空套在两轴变速器输入轴3上，能够绕两轴变速器输入轴3独立旋转，与两轴变速器三挡输入齿轮15常啮合的两轴变速器三挡齿轮组齿轮Ⅱ16(即三挡输出齿轮)与两轴变速器输出轴20刚性连接，与两轴变速器输出轴20一体旋转。

两轴变速器的二三挡换挡机构21、两轴变速器的四五挡换挡机构22及两轴变速器的倒挡一挡换挡机构23均有三个动作状态。当两轴变速器的二三挡换挡机构21处于第一动作状态时，其与两轴变速器三挡齿轮组齿轮Ⅰ15(即三挡输入齿轮)连接，当两轴变速器二三挡换挡机构21处于第二动作状态时，其与两轴变速器二挡齿轮组齿轮Ⅰ13(即二挡输入齿轮)连接，当两轴变速器二三挡换挡机构21处于第三动作状态时，其不与任何齿轮连接；当两轴变速器四五挡换挡机构22处于第一动作状态时，其与两轴变速器五挡齿轮组齿轮Ⅱ12(即五挡输出齿轮)连接，当两轴变速器四五挡换挡机构22处于第二动作状态时，其与两轴变速器的四挡齿轮组齿轮Ⅱ10(即四挡输出齿轮)连接，当两轴变速器四五挡换挡机构22处于第三动作状态时，其不与任何齿轮连接；当两轴变速器换挡机构23处于第一动作状态时，其与两轴变速器一挡齿轮组齿轮Ⅱ8(一挡输出齿轮)连接，当两轴变速器倒挡一挡换挡机构23处于第二动作状态时，其与两轴变速器的倒挡齿轮组齿轮Ⅲ6(即倒挡输出齿轮)连接，当两轴变速器倒挡一挡换挡机构23处于第三动作状态时，其不与任何齿轮连接。不同挡位下所述三个换挡机构的动作状态如下表。

当所述电动汽车动力***以纯电动模式工作时，此时发动机1停机，第一电机单独驱动车辆，第一离合器2分离，第二离合器17分离，两轴变速器根据车速、电机转速、行驶工况等处在合适挡位。

当所述电动汽车动力***以串联模式工作时，此时发动机1驱动第二电机发电，电能储存在未示于图中的蓄电池中，第一电机单独驱动车辆行驶，第一离合器2分离，第二离合器17分离，两轴变速器根据车速、第一电机转速、行驶工况等处在合适挡位。

当所述电动汽车动力***进入发动机单独驱动模式时，此时，第一电机和第二电机均随转，不发电也不驱动，第一离合器2结合，第二离合器17分离，两轴变速器根据车速、发动机转速、行驶工况等处在合适挡位。

当所述电动汽车动力***进入行车充电模式时，发动机1部分扭矩驱动所述电动汽车动力***行驶，部分扭矩驱动第二电机发电，第二电机发出的电能储存在未示于图中的蓄电池中。此时第一离合器2结合，第二离合器17分离，两轴变速器根据车速、发动机转速、行驶工况等处在合适挡位。

当所述电动汽车动力***进入联合驱动模式时，发动机1和第一电机共同驱动所述电动汽车动力***行驶，第一离合器2结合，第二离合器17分离，两轴变速器根据车速、发动机转速、电机转速、行驶工况等处在合适挡位。

当驾驶员松开油门踏板车辆处于减速滑行阶段或者驾驶员踩下制动踏板车辆处于制动阶段时，所述电动汽车动力***进入再生制动模式，第一电机发电并将电能储存在未示于图中的蓄电池中，第一离合器2分离，第二离合器17分离，根据发动机冷却水温、空调需求等因素，发动机怠速或者停机，两轴变速器根据车速、电机转速、行驶工况等处在合适挡位。

在上述工作模式中，均没有考虑两轴变速器换挡的动态过程，第二离合器17一直处于分离状态。

所述两轴变速器换挡的动态过程说明如下。

下面仅以纯电动模式为例进行换挡过程的描述，发动机驱动时换挡过程与此类似。

升挡：

升挡时序见图5，整个换挡过程分为五个阶段。在换挡的第一阶段，控制第二离合器传递扭矩逐渐增加，相应地，当前挡位啮合齿轮传递扭矩逐渐减少。当第二离合器传递扭矩传递扭矩等于第一电机输出扭矩时，第一阶段完成。在第二阶段，当前挡位啮合齿轮传递扭矩为零，换挡机构执行摘挡动作。在第三阶段，控制第一电机转速下降，逐步达到目标挡位对应的输入轴转速。在第四阶段，换挡机构执行挂挡动作，使目标挡位齿轮啮合。在第五阶段，控制第二离合器传递扭矩逐渐减少，相应地，当前挡位啮合齿轮传递扭矩逐渐增加。当第二离合器传递扭矩减少到零时，升挡过程结束。

降挡：

降挡时序见图6，整个换挡过程分为五个阶段。在换挡的第一阶段，控制第二离合器传递扭矩逐渐增加，相应地，当前挡位啮合齿轮传递扭矩逐渐减少。当第二离合器传递扭矩传递扭矩等于第一电机输出扭矩时，第一阶段完成。在第二阶段，当前挡位啮合齿轮传递扭矩为零，换挡机构执行摘挡动作。在第三阶段，控制第一电机转速增加，逐步达到目标挡位对应的输入轴转速。在第四阶段，换挡机构执行挂挡动作，使目标挡位齿轮啮合。在第五阶段，控制第二离合器传递扭矩逐渐减少，相应地，当前挡位啮合齿轮传递扭矩逐渐增加。当第二离合器传递扭矩减少到零时，升挡过程结束。

在发动机驱动换挡时，升挡降挡过程与上述类似，也分为五个阶段，只是在第三阶段时，通过控制电机转速调节两轴变速器输入轴转速实现换挡同步，而背景技术中提到的专利文献3中是依靠发动机节气门调节发动机转速进而调节两轴变速器输入轴转速实现换挡同步，此调节过程响应差而且精度较低，换挡效果不如本实用新型中电机调速效果。

如图2所示，取消发动机1、第一离合器2和第二电机之后，***即演变为一种纯电动汽车动力***，第一电机单独驱动车辆行驶，在两轴变速器换挡过程中，换挡动态过程与上述类似，控制第二离合器17的滑磨，在换挡过程中电机或发动机1的动力可以一直不间断的传递到两轴变速器输出轴，从而避免动力中断，保证换挡品质。

在上述换挡过程中，通过控制第二离合器滑磨，始终保持了所述两轴变速器输出轴扭矩的存在，因而保证了换挡过程的平顺性，提高了换挡品质。

实施例二：变速器为三轴

如图3所示，本实用新型中所述的电动汽车动力***包括以下部分：发动机1，第一离合器2，三轴变速器输入轴47，三轴变速器倒挡齿轮组齿轮Ⅰ43、三轴变速器倒挡齿轮组齿轮Ⅱ44和三轴变速器倒挡齿轮组齿轮Ⅲ45组成的三轴变速器倒挡齿轮组，三轴变速器一挡齿轮组齿轮Ⅰ41和三轴变速器一挡齿轮组齿轮Ⅱ42组成的三轴变速器一挡齿轮组，三轴变速器二四挡齿轮组共用齿轮39和三轴变速器二挡齿轮组齿轮Ⅰ40组成的三轴变速器二挡齿轮组，三轴变速器三五挡齿轮组共用齿轮33和三轴变速器三挡齿轮组齿轮Ⅰ34组成的三轴变速器三挡齿轮组，三轴变速器四挡齿轮组齿轮Ⅰ38与三轴变速器二四挡齿轮组共用齿轮39组成的三轴变速器四挡齿轮组，三轴变速器五挡齿轮组齿轮Ⅰ32和三轴变速器三五挡齿轮组共用齿轮33组成的三轴变速器五挡齿轮组，齿轮对齿轮Ⅰ30和齿轮对齿轮Ⅱ31组成的齿轮对，第二离合器17，第一电机定子18，第一电机转子19，三轴变速器第一输出轴46，三轴变速器输入轴47，三轴变速器第二输出轴48，三轴变速器倒挡一挡换挡机构37，三轴变速器二三挡换挡机构36，三轴变速器四五挡换挡机构35，第一主减速齿轮组齿轮Ⅰ49与主减速齿轮对齿轮Ⅱ25组成的第二主减速齿轮组，第二主减速齿轮组齿轮50与主减速齿轮对齿轮Ⅱ25组成的第二主减速齿轮组，半轴26，车轮27，第二电机定子29，第二电机转子28。

与实施例一相同的是，本实施例中所述的电动汽车动力***也具有一个发动机、两个离合器、一个变速器，两个电机，且在换挡的动态过程中，第一电机能够通过第二离合器的滑磨将部分动力传递到主减速齿轮对，弥补换挡过程中的动力中断。

与实施例一相同的是，本实施例中所述的电动汽车动力***也可以实现以下运行模式：纯电动模式、串联模式、行车启动发动机模式、发动机单独驱动模式、行车充电模式、联合驱动模式、再生制动模式和停车停机模式。

与实施例一不同的是，本实施例中所述的变速器为三轴变速器，且增加了一对齿轮对用来连接第二离合器17与三轴变速器第一输出轴46，在换挡的动态过程中，第一电机通过第二离合器17、齿轮对、三轴变速器第一输出轴46、第二主减速齿轮对、半轴26部分动力传递到车轮27，从而弥补换挡过程中的动力中断，保证换挡平顺性，提高换挡品质。所述变速器在换挡的动态过程中时序图与第一实施方式中所述的时序图相同，不再赘述。

如图4所示，取消发动机1、第一离合器2和第二电机之后，***即演变为一种纯电动汽车动力***，第一电机单独驱动车辆行驶，在变速器换挡过程中，换挡动态过程与上述类似，控制第二离合器17的滑磨，在换挡过程中电机动力可以一直不间断的传递到变速器输出轴，从而避免动力中断，保证换挡品质。

此外，本实用新型不限于上述实施方式中事例性地表示的内容，能够在不脱离本实用新型的范围内进行的适当变形或修改均属于本实用新型所要保护的范畴。

Claims (4)

1.一种电动汽车动力***，主要由发动机、第一离合器、变速器、第二离合器、第一电机、第二电机和主减速齿轮对组成；该电动汽车动力***的特征在于，所述的变速器包括变速器输入轴、齿轮列、变速器输出轴和换档机构，所述的发动机通过所述的第一离合器与所述的变速器输入轴连接，所述的第一电机转子与所述的变速器输入轴连接，所述的第一电机转子还与所述的第二离合器主动盘连接，所述的第二离合器从动盘与所述变速器连接，所述的第二电机与所述的发动机连接，在所述变速器换档过程中，根据动力总成工作模式，控制第二离合器滑磨，发动机或电机的动力通过第二离合器传递到变速器输出轴，控制电机转速调节变速器输入轴转速，实现平顺换档。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力***，其特征在于，所述的第一离合器是干式离合器、湿式离合器或者其它能够实现离合器功能的机构；所述的第二离合器是湿式离合器。

3.根据权利要求1所述的电动汽车动力***，其特征在于，所述的变速器为五档变速器，所述的变速器是两轴变速器或三轴变速器；所述的变速器为两轴变速器时，第二离合器的从动盘与变速器的三档齿轮相连接，第二离合器与变速器集成设计，布置在同一个变速器壳体里；所述的变速器为三轴变速器时，第二离合器的从动盘通过一对齿轮与变速器的一根输出轴连接。

4.一种纯电动汽车动力***，主要由变速器、第二离合器、第一电机和主减速齿轮对组成，其特征在于：所述变速器包括变速器输入轴、齿轮列、变速器输出轴和换挡机构，所述第一电机转子与所述变速器输入轴连接，所述第一电机转子还与所述第二离合器主动盘连接，所述第二离合器从动盘与所述变速器连接；在所述变速器换挡过程中，通过控制第二离合器滑磨将第一电机动力传递到变速器输出轴，控制第一电机转速调节变速器输入轴转速，实现平顺换挡。