CN103921667A - 一种并联增程式电动汽车动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并联增程式电动汽车动力系统，该动力系统包括发动机，第一电动机，第二电动机，连接断开单元，第一、第二传动机构，齿轮传动机构；所述发动机通过第一传动机构与第一电动机转子连接，并通过第一传动机构和连接断开单元输出动力；第二电动机转子通过第二传动机构输出动力；第一、第二传动机构输出的动力经过齿轮传动机构传递到差速器，然后经过半轴传递到车轮；所述的第二电动机可以一直驱动车辆，满足整车动力性需求，保证纯电动性能。本发明通过控制连接断开单元的分离或者结合，实现动力总成运行模式的切换，在动力电池电量不足时，低速时串联驱动车辆，高速时并联驱动车辆，提高了车辆的高速长途性能。

Description

一种并联增程式电动汽车动力系统

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，涉及一种增程式电动汽车动力系统。

背景技术

在现有技术中，公知有以下内容。

增程式电动车是一种配有车载动力电池和辅助动力单元（AuxiliaryEnergySupply，AES）的纯电驱动的电动汽车，当电能充足时，电池提供车辆行驶所需的所有能量，当电能不足时，辅助动力单元工作。

增程式电动汽车工作模式分成两个阶段，第一阶段为CD（ChargeDepleting，电量消耗）阶段，该阶段下保持纯电动行驶，在有限的行驶里程内由电池提供能量；第二阶段为CS（ChargeSustaining，电量保持）阶段，该阶段下发动机参与工作，实现整车续驶里程的延长。

目前的增程式电动汽车存在两种构型，包括串联增程式电动汽车(如AudiA1e-tron)和混联增程式电动汽车（如ChevroletVOLT）。在串联增程式电动车中，电动机为驱动动力源，发动机不直接驱动车辆，只是在动力电池电量下降到一定程度时，发动机才会起动，带动发电机发电，为驱动电机提供能量。串联增程式电动汽车动力系统较为简单，成本较低。在混联增程式电动汽车VOLT中，CS阶段，低速行驶时串联驱动，高速行驶时电动机与发动机联合驱动车辆行驶，在CS阶段下动力性和油耗均优于串联增程式电动汽车。

中国大多数用户都是首次购车，对高速长途性能要求较高。由于目前电池能量密度低，纯电动车不能满足高速长途行驶的要求。

如上述串联增程式电动汽车，通常配置小功率的发动机和发电机，在CS阶段下动力性只能满足回家行驶。如果增大发动机和发电机的功率以提高CS阶段的高速长途动力性，则由于能量二次转换损失，高速长途行驶时经济性差。所以，串联增程式电动汽车高速长途性能差。

混联增程式电动汽车在CS阶段下动力性和油耗均优于串联增程式电动汽车，可以满足高速长途行驶的要求，但动力系统复杂、成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低的并联增程式电动汽车动力系统，由该动力系统驱动的电动汽车具有良好的高速长途性能。

为了解决上述技术问题，本发明的并联增程式电动汽车动力系统包括发动机，第一电动机，第二电动机，连接断开单元，第一、第二传动机构，齿轮传动机构；所述发动机通过第一传动机构与第一电动机转子连接，并通过第一传动机构和连接断开单元输出动力；第二电动机转子通过第二传动机构输出动力；第一、第二传动机构输出的动力经过齿轮传动机构传递到差速器，然后经过半轴传递到车轮。

第二电动机可以一直驱动车辆，满足整车动力性需求，保证纯电动性能；通过控制连接断开单元的分离或者结合，实现动力总成运行模式的切换。动力电池电量充足时（SOC为35%～100%），第二电动机单独驱动车辆行驶，发动机停机，降低油耗及排放。动力电池电量不足时（SOC为25%～35%），低速行驶时利用第一电动机为动力电池充电以满足车辆功率需求，高速行驶时发动机参与驱动以满足车辆的驱动功率与电动附件消耗功率的需求，提高了发动机的负荷率，从而改善了整车的燃油经济性。本发明在动力电池电量不足时，低速时串联驱动车辆，高速时并联驱动车辆，提高了车辆的高速长途性能。

所述第一传动机构由传动轴构成，发动机通过传动轴与第一电动机转子及连接断开单元连接，所述发动机动力输出端可以配置一个减震器，起到缓冲减震作用。

所述第一传动机构还可以采用第一行星齿轮机构，发动机与第一行星齿轮机构的行星架及连接断开单元相连，第一电动机转子与第一行星齿轮机构的太阳轮相连，所述发动机动力输出端可以配置一个减震器，起到缓冲减震作用。

当第一传动机构采用第一行星齿轮机构时，启动发动机时需求的第一电动机转矩减小，可以采用较小的第一电动机，降低成本，方便整车安装布置。

所述第二传动机构采用第二行星齿轮机构，第二电动机转子与第二行星齿轮机构的太阳轮相连，第二行星齿轮机构的行星架通过齿轮传动机构与差速器连接。

当第二传动机构采用行星齿轮机构机构时，可以降低对第二电动机的扭矩需求，可以采用一个较小的第二电动机，降低成本，方便整车安装布置。

所述的连接断开单元可以是干式离合器、湿式离合器或者其它能够实现连接断开功能的机构。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的并联增程式电动汽车动力系统实施例1的结构示意图。

图2为本发明的并联增程式电动汽车动力系统实施例2的结构示意图。

图中，1.发动机2.传动轴3.第一电动机定子4.第一电动机转子5.连接断开单元6.齿轮7.第二行星齿轮机构齿圈8.第二行星齿轮机构行星架9.第二行星齿轮机构行星轮10.第二行星齿轮机构太阳轮11.第二电动机转子12.第二电动机定子13、14.齿轮15.差速器16.半轴17.车轮18.第一行星齿轮机构齿圈19.第一行星齿轮机构行星架20.第一行星齿轮机构行星轮21.第一行星齿轮机构太阳轮30.减震器

具体实施方式

本发明的并联增程式电动汽车动力系统包括发动机1、第一电动机、第二电动机、连接断开单元5、第一、第二传动机构，齿轮传动机构；所述发动机1通过第一传动机构与第一电动机转子4及连接断开单元5连接；第二电动机转子11与第二传动机构连接，连接断开单元5和第二传动机构通过齿轮传动机构与差速器15连接，差速器15通过半轴16与车轮17连接。

实施例1

如图1所示，本发明的并联增程式电动汽车动力系统包括发动机1、第一电动机、第二电动机、连接断开单元5、第一、第二传动机构，齿轮传动机构；所述发动机1用来满足车辆高速匀速行驶的驱动功率与电动附件消耗功率的需求，第一电动机的功率用来满足车辆中低速行驶的功率需求；连接断开单元5采用干式离合器；第二电动机由整车动力性决定；第一传动机构采用传动轴；第二传动机构采用第二行星齿轮机构。

所述第二行星齿轮机构包括齿圈7、行星架8、行星轮9、太阳轮10；齿圈7固定，不能旋转，行星架8及其上的行星轮9和太阳轮10能够自由旋转。

所述齿轮传动机构包括齿轮6、齿轮13、齿轮14。

发动机1通过传动轴2与第一电动机转子4及离合器连接；第二电动机转子11与太阳轮10连接，两个行星轮9与太阳轮10和齿圈7啮合；行星架8、离合器与齿轮6连接，齿轮6通过齿轮13、齿轮14与差速器15连接，差速器15通过半轴16与车轮17连接。

所述的减震器30配置在发动机动力输出端，起到缓冲减震作用，削减发动机1传递到第一电动机的震动。

第二电动机由未示于图中的动力电池供电，在车辆停止运行时，可以通过外接电网对动力电池进行充电，在车辆行驶过程中，当动力电池电量下降到一定程度时，发动机1驱动第一电动机为动力电池充电。

所述的第二电动机峰值功率由整车动力性决定，其不仅大于整车百公里加速的需求功率，而且大于整车最高车速的需求功率，具体功率大小由整车整备质量、百公里加速时间、整车风阻、滚阻等决定。其中整车百公里加速的需求功率和整车最高车速的需求功率均为本领域技术人员通过常规技术手段就可以确定的。

根据动力电池荷电状态（SOC），所述增程式电动汽车动力系统有两个工作阶段：电量消耗（CD）阶段和电量维持（CS）阶段。当动力电池电量充足（SOC为35%～100%）时，所述增程式电动汽车动力系统工作在CD阶段，当动力电池电量降低到一定程度（SOC为25%～35%）时，所述增程式电动汽车动力系统进入到CS阶段。在CD阶段下所述增程式电动汽车动力系统工作在纯电动模式。在CS阶段下所述增程式电动汽车动力系统有以下几种工作模式：低速串联模式、高速行车发电模式、高速发动机单独驱动模式和高速联合驱动模式。在CS阶段下，由于发动机可以直接参与驱动，减少了能量的二次损失，发动机负荷率大，所以其高速长途性能较好。

CD和CS阶段下所述增程式电动汽车动力系统工作模式如下表所示。

通过控制离合器的分离或者结合，实现所述的增程式电动汽车动力系统工作模式的切换。所述增程式电动汽车动力系统工作模式及各工作模式下动力总成的工作状态如下所述。

低速或者高速纯电动模式下，发动机1停止工作，离合器分离，第二电动机单独驱动车辆行驶。

低速串联模式下，发动机1工作，离合器分离，HCU控制第一电动机处于发电工作模式，为动力电池充电；此时第二电动机处于驱动工作模式，单独驱动车辆行驶。

高速行车发电模式下，发动机1工作，离合器结合，HCU控制第一电动机处于发电工作模式，为动力电池充电；此时HCU控制第二电动机处于随转工作模式，发动机1驱动车辆行驶。

高速发动机单独驱动模式下，发动机1工作，离合器结合，HCU控制第一电动机、第二电动机处于随转工作模式，发动机1单独驱动车辆行驶。

高速联合驱动模式下，发动机1工作，离合器结合，HCU控制第一电动机处于随转工作模式；此时第二电动机处于驱动工作模式，与发动机1联合驱动车辆行驶。

不同工作模式下总成各部件的工作状态如下表所示。

实施例2

如图2所示，本发明的并联增程式电动汽车动力系统包括发动机、第一电动机、第二电动机、连接断开单元、第一、第二传动机构，齿轮传动机构；连接断开单元5为干式离合器，其中第一传动机构采用第一行星齿轮机构，发动机1与第一行星齿轮机构的行星架19相连，第一电动机转子4与第二行星齿轮机构的太阳轮21相连，齿圈18固定，其余部件与实施例1相同。在此例中，增程式电动汽车动力系统工作模式及各总成部件的工作状态与实施例1完全相同。

此外，本发明不限于上述实施方式中事例性地表示的内容，能够在不脱离本发明权利要求1的范围内进行的适当变形或修改均属于本发明所要保护的范畴。

Claims (7)

1.一种并联增程式电动汽车动力系统，其特征在于包括发动机（1），第一电动机，第二电动机，连接断开单元（5），第一、第二传动机构，齿轮传动机构；所述发动机（1）通过第一传动机构与第一电动机转子连接，并通过第一传动机构和连接断开单元（5）输出动力；第二电动机转子通过第二传动机构输出动力；第一、第二传动机构输出的动力经过齿轮传动机构传递到差速器（15），然后经过半轴（16）传递到车轮（17）。

2.根据权利要求1所述的并联增程式电动汽车动力系统，其特征在于所述第一传动机构由传动轴（2）构成，发动机（1）通过传动轴（2）与第一电动机转子（4）及连接断开单元（5）连接。

3.根据权利要求1所述的并联增程式电动汽车动力系统，其特征在于所述第一传动机构采用第一行星齿轮机构，发动机（1）与第一行星齿轮机构的行星架（19）及连接断开单元（5）相连，第一电动机转子（4）与第一行星齿轮机构的太阳轮（21）相连。

4.根据权利要求2或3所述的并联增程式电动汽车动力系统，其特征在于在发动机（1）动力输出端配置一个减震器（30）。

5.根据权利要求1所述的并联增程式电动汽车动力系统，其特征在于所述第二传动机构采用第二行星齿轮机构，第二电动机转子（11）与第二行星齿轮机构的太阳轮（10）相连，第二行星齿轮机构的行星架（8）通过齿轮传动机构与差速器（15）连接。

6.根据权利要求1所述的并联增程式电动汽车动力系统，其特征在于所述的连接断开单元（5）采用干式离合器或湿式离合器。

7.根据权利要求1所述的并联增程式电动汽车动力系统，其特征在于所述的第二电动机峰值功率不仅大于整车百公里加速需求功率、而且大于最高车速需求功率。