CN108349361B - 车辆动力总成 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种车辆动力总成(4)，其包括：第一电机(5)和第二电机(6)；变速器(7)，其被布置成将扭矩从所述电机传递到车辆(1)的一对驱动轮(3)，其中，第一电机被驱动地连接到变速器的第一输入轴(8)并且第二电机被驱动地连接到变速器的第二输入轴(9)，用于传递扭矩的第一扭矩路径在变速器(7)的第一输入轴(8)和输出轴(10)之间仅包括一个传动比，并且，用于传递扭矩的第二扭矩路径在变速器的第二输入轴(9)和所述输出轴(10)之间包括两个能够选择的且能够单独接合的传动比，并且其中，第一扭矩路径和第二扭矩路径的上述三个传动比彼此不同。

Description

车辆动力总成
技术领域
本发明涉及一种车辆动力总成(powertrain)，该车辆动力总成包括两个电机和具有多个不同传动比的变速器。本发明可以应用在重型车辆(例如，卡车、公共汽车和建筑设备)和轻型车辆(例如轿车)中。尽管将针对公共汽车来描述本发明，但本发明不限于这种特定的车辆，而是也可用在诸如卡车、建筑设备和轿车的其它车辆中。
背景技术
电动车辆的动力总成可以具有许多不同的构造。它可以包括单个电机或若干个电机，用于向重负荷应用提供推进扭矩和再生扭矩。如果存在两个电机，则它们可以经由变速器驱动地连接到同一对驱动轮。WO14173517A2中公开了电动动力总成的一个示例，其中两个电机用于驱动一对车轮，并且其中，两个不同的可接合/可脱开的传动比(档位)被设置在第一电机和驱动轮对之间。第二电机可以仅经由一个可接合/可脱开的档位驱动地连接到相同的车轮对，该档位使用与第一电机的下档位相同的传动比。
本发明的目的是提供一种用于电动重型车辆的替选的动力总成。
发明内容
本发明的目的在于：通过具有带有在共同输出轴处汇聚的动力流的两个电机，并且进一步通过在动力总成的变速器中的档位变换期间减少扭矩中断，来增大来自动力总成的牵引扭矩和动力。
根据本发明的第一方面，通过下文所述的车辆动力总成来实现上述目的。本发明涉及一种车辆动力总成，其包括：
第一电机和第二电机，
变速器，所述变速器被布置成将扭矩从所述电机传递到车辆的一对驱动轮，其中，所述第一电机被驱动地连接到变速器的第一输入轴，并且第二电机被驱动地连接到变速器的第二输入轴，
用于传递扭矩的第一扭矩路径，该第一扭矩路径在变速器的第一输入轴和输出轴之间仅包括一个传动比，并且
用于传递扭矩的第二扭矩路径，该第二扭矩路径在变速器的第二输入轴和所述输出轴之间包括两个能够选择的且能够单独接合的传动比，
并且其中，第一扭矩路径和第二扭矩路径中的上述三个传动比彼此不同。
第一扭矩路径仅具有一个传动比，其中扭矩可以从第一电机传递到输出轴。对于第二扭矩路径，所述两个传动比中的一个可以被选择并接合，以将扭矩从第二电机传递到与第一电机相同的输出轴。
上述三个传动比彼此不同，意味着存在可以在该动力总成中使用的三个不同的档位，每个档位具有与其他两个档位不同的传动比。第一扭矩路径仅具有一个档位。第二扭矩路径具有两个不同的档位，所述两个不同的档位每次可以被选择并接合一个。
利用将来自两个电机的动力汇聚到一个输出轴的变速器，可以提供高的总动力输出。该变速器进一步允许第一电机在第二电机的传动比从上述两个能够选择的且能够单独接合的传动比中的一个被变换到另一个的同时向驱动轮提供扭矩。由此，根据本发明的动力总成可以增大牵引扭矩和总动力输出。本发明提供了一种变速器构造，其中第一电机的传动比独立于第二电机的传动比。
本发明的另一个优点在于，当电机的动力充足时，电机将更有效地在部分负载下运行。利用彼此不同的三个传动比，为工作中的电机获得更好的工作点。结果是车辆变有能量效率。
根据第一替选示例，该车辆动力总成包括：第一电机被永久驱动地连接到第一输入轴，并且第二电机被永久驱动地连接到第二输入轴。这提供了一种简单、稳健且成本有效的方案。
根据第二替选示例，第一电机经由能以可选择方式接合的第一输入轴离合器驱动地连接到第一路径输入齿轮，并且第二电机被永久驱动地连接到第二输入轴。利用该替选方案，当不需要来自第一电机的扭矩时，第一电机可以从变速器脱开。因而，当仅一个电机(在该情形中为第二电机)就足以提供牵引扭矩和动力的驱动条件出现时，第一电机可以被脱开，由此，不需要使用能量来使第一电机空转(如果接合)。
根据前述两个替选方案的进一步发展，第一扭矩路径的传动比是固定的。在该替选方案的进一步发展中，第一扭矩路径包括驱动连接件，该驱动连接件包括一组齿轮，所述一组齿轮被布置成传递扭矩并布置在第一出入轴和输出轴之间。第一扭矩路径和所述一组齿轮包括以可旋转方式固定到第一输入轴的第一路径输入齿轮，其中，所述第一路径输出齿轮被驱动地连接到以可旋转方式固定到输出轴的输出轴齿轮。
根据替选方案的发展，第一扭矩路径中的所述一组齿轮包括以可旋转方式固定到第一输入轴的第一路径输入齿轮，其中，所述第一路径输入齿轮被驱动地连接到输出轴齿轮，该输出轴齿轮经由能以可选择方式接合的离合器驱动地连接到输出轴，并且其中，第二电机被永久驱动地连接到第二输入轴。与上文被描述为替选方案的具有能以可选择方式接合的第一输入轴离合器相比，该替选方案将在离合器处具有较低的旋转速度，这通常使得更容易接合该离合器。也利用该替选方案，当不需要来自第一电机的扭矩时，第一电机可以从变速器脱开。另外，第一输入轴、第一路径输入齿轮、空转齿轮和输出轴齿轮也与第一电机一起脱开。
因而，当仅一个电机(在该情形中为第二电机)就足以提供牵引扭矩和动力的驱动条件出现时，第一电机与所有提到的齿轮一起可以被脱开，由此，可以进一步减少能耗。
根据替选方案的发展，第一扭矩路径中的所述一组齿轮包括：所述第一路径输入齿轮与在空转轴上以可旋转方式松弛布置的空转齿轮啮合，并且该空转齿轮与输出轴齿轮啮合。这能够为第一扭矩路径提供更高的传动比。
根据进一步的替选示例，第二扭矩路径包括第二输入轴的第二路径输入齿轮，所述第二路径输入齿轮以可旋转方式固定到第二输入轴，其中，所述第二路径输入齿轮与以可旋转方式固定在主轴上的第一主轴齿轮啮合，并且其中，第二主轴齿轮以可旋转方式固定在主轴上，并且其中进一步地，第二主轴齿轮与以可旋转方式固定在副轴上的第一副轴齿轮啮合，并且其中，以可旋转方式固定在所述副轴上的第二副轴齿轮与在输出轴上以可旋转方式松弛布置的输出轴松弛齿轮啮合。
根据前述替选方案的进一步发展，能以可选择方式接合的输出轴离合器在第一位置上被布置成将输出轴松弛齿轮驱动地连接到输出轴。在进一步的替选方案中，所述能以可选择方式接合的输出轴离合器在第二位置上被布置成将第二主轴齿轮或主轴驱动地连接到输出轴。这使得能够选择并接合第二扭矩路径中可用的两个传动比中的任一个。
根据前述替选方案的进一步发展，上述三个传动比能够以如下的不同方式中的一种方式被构造：
-第一扭矩路径的固定传动比可以处于第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比之间。这使得能够在相对宽的车速范围内驱动所述两个电机的可能性。
-第一扭矩路径的固定传动比可以低于第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比。这使得能够在非常宽的车速范围内驱动，但仅在较窄的车速范围内利用两个电机。
-第一扭矩路径的固定传动比高于第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比。这也使得能够在非常宽的车速范围内驱动，但仅在较窄的车速范围内利用两个电机。
根据前述替选方案的进一步发展，输出轴被同轴地布置在主轴内侧。此外，变速器的轴和所述两个电机的轴的旋转轴线被平行地布置。另外，第一电机和第二电机被轴向地布置在相同位置处且彼此相邻。前述特征中的每一个都有助于紧凑且有效的动力总成方案。
根据上述第一(主要)替选方案或其中第一扭矩路径的固定传动比高于第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比的替选方案的进一步发展，第一电机和第二电机具有不同类型和/或不同尺寸。不同组合是可能的。在一个示例的组合中，第一电机是异步电机并且第二电机是同步电机。在进一步的示例中，第一电机是磁阻电机并且第二电机是同步电机。因为异步电机和磁阻电机两者可能更便宜(与同步电机相比)并且两者在高旋转速度(高传动比)下更有效率，这些替选方案可以提供成本优势且仍具有足够的动力总成性能。术语“驱动地连接”通常是指第一部件以如下方式连接到第二部件：即，允许旋转移动和/或旋转扭矩从第一部件传递到第二部件。因此，该术语包含了如下的功能构造：其中，两个部件被连接成使得第一部件的旋转速度对应于第二部件的旋转速度。然而，该术语也包含如下的功能构造：其中，第一部件的旋转移动和第二部件的旋转移动之间存在一定比率，即，第二部件的旋转速度与第一部件的旋转速度成比例。
当研究以下描述时，本发明的进一步特征和优点将是显而易见的。本领域的普通技术人员会意识到，在不背离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以被组合以形成以下描述的实施例以外的实施例。
附图说明
参考附图，以下是引作示例的本发明的实施例的更详细描述。在图中：
图1示出了设有根据本发明的实施例的车辆动力总成的示意性车辆；
图2至图5示出了根据本发明的不同实施例的动力总成。
具体实施方式
本公开涉及电动车辆中的动力总成。参考附图中的图1，该动力总成例如可以被包括在重型或轻型公共汽车1中，所述公共汽车1具有一对前轮2和用作驱动轮的一对后轮3，并且其中所述驱动轮由该动力总成驱动。
图2示出了包括第一电机5和第二电机6的车辆动力总成4的、简化的示例性实施例的示意性图示。这些电机经由电力电子器件11电连接到电存储系统12。所述电存储系统、电力电子器件和电机等在本领域中是已知的，因此将不进一步描述。第一电机5和第二电机6可以具有相同规格和构造，即，相同型号和性能。使电机具有相同构造可以提供体积优势和成本优势。也可以具有两个不同的电机，例如一个较便宜的异步电机和一个同步电机，或者，作为进一步的替选方案，第一电机可以是磁阻电机并且第二电机是同步电机。异步电机或磁阻电机在高旋转速度下相对有效率。因而，如果第一扭矩路径设置有相对高的传动比和异步电机或磁阻电机并且第二扭矩路径设置有同步电机，这也会提供成本优势且仍具有足够的动力总成性能。请注意，不同电机的其他组合也是可能的。这些电机被驱动地连接到变速器7，变速器7被布置成将扭矩从所述电机传递到驱动轮3。第一电机被驱动地连接到变速器7的第一输入轴8，并且第二电机被驱动地连接到变速器7的第二输入轴9。
用于传递扭矩的第一扭矩路径在变速器的第一输入轴8和输出轴10之间包括仅一个传动比。所述输出轴以已知方式被驱动地连接到驱动轮3(未示出)。第二扭矩路径在变速器的第二输入轴9和所述输出轴10之间包括两个能够选择的且能够单独接合的传动比。第一扭矩路径和第二扭矩路径的齿轮组的构造分别被构造成使得第一扭矩路径和第二扭矩路径的三个传动比彼此不同。
如图2中公开的，第一扭矩路径的齿轮组包括第一路径输入齿轮13，其以可旋转方式固定到第一输入轴8。所述第一路径输入齿轮13与在空转轴上以可旋转方式松弛地布置的空转齿轮14啮合。作为替选方案，该空转齿轮能够以可旋转方式固定到该空转轴，并且替代地，该空转轴能够以可旋转方式布置在变速器壳体(未公开)中布置的轴承中。作为变速器中的最后一个步骤，该空转齿轮与以可旋转方式固定到输出轴10的输出轴齿轮15啮合。
第二扭矩路径的齿轮组包括以可旋转方式固定到第二输入轴9的第二输入轴的第二路径输入齿轮16。所述第二输入齿轮16与以可旋转方式固定在主轴18上的第一主轴齿轮17啮合。第二主轴齿轮19以可旋转方式固定在主轴18上。第二主轴齿轮19与以可旋转方式固定在副轴21上的第一副轴齿轮20啮合。第二副轴齿轮22以可旋转方式固定在所述副轴21上，并且其中所述第二副轴齿轮22与在输出轴10上以可旋转方式松弛布置的输出轴松弛齿轮23啮合。能以可选择方式接合的输出轴离合器25在第一位置24上被布置成将输出轴松弛齿轮23驱动地连接到输出轴10，并且在第二位置26上被布置成将主轴18驱动地连接到输出轴10。可替选地，输出轴离合器25可以被布置成将第二主轴齿轮19驱动地连接到输出轴10。所示的示例中的能以可选择方式接合的输出轴离合器25还具有第三位置，在该第三位置处，离合器被布置成处于空档。当处于空档时，第二扭矩路径被停用，并且，仅来自第一电机的扭矩能传递到驱动轮3。此外，输出轴10被同轴地布置在主轴18内侧。输出轴10比主轴长，并且延伸到主轴的两个轴向端的外侧，以便具有用于齿轮15、23和离合器25的空间。如可以看到的，该变速器和所述两个电机的轴的旋转轴线被平行地布置。第一电机和第二电机被进一步轴向地布置在相同位置处且彼此相邻。
因而，在图2的公开构造中，第一电机5被永久驱动地连接到第一输入轴8，并且第二电机6被永久驱动地连接到第二输入轴9。第一扭矩路径的传动比是固定的，意味着存在仅一个传动比。这提供了一种简单而稳健的方案。
用于这两个扭矩路径的齿轮组被选择成使得三个传动比都彼此不同。第一扭矩路径的固定传动比可以被选择为处于第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比之间，或者
第一扭矩路径的固定传动比可以被选择为低于第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比，或者
第一扭矩路径的固定传动比可以被选择为高于第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比。
传动比的选择取决于动力总成的期望性能。
图3公开了与图2中的动力总成4类似的、替选的动力总成30。图3的实施例与图2的实施例不同之处仅在于第一电机35经由能以可选择方式接合的第一输入轴离合器31驱动地连接到第一路径输入齿轮313。因而，如可以看见的，第一路径输入齿轮313相对于第一输入轴38以可旋转方式松弛布置。所公开的第一输入轴离合器31具有两个位置：接合位置32和脱开位置(如图所示)。
图4公开了与图2中的动力总成4类似的、替选的动力总成40。图4的实施例与图2的实施例的不同之处仅在于输出轴齿轮415经由能以可选择方式接合的离合器41驱动地连接到输出轴410。此外，输出轴齿轮415相对于输出轴410以可旋转方式松弛布置。所公开的离合器41具有两个位置：接合位置42和脱开位置(如图所示)。
图5公开了与图4中的动力总成40类似的、替选的动力总成50。图4和图5的实施例之间的唯一差别在于：在图5中，不存在带有空转轴的空转齿轮。替代地，第一路径输入齿轮513与输出轴齿轮515直接啮合。
在图5中的动力总成的替选实施例中，用于将输出轴齿轮515驱动地连接到输出轴510的离合器51可以被移除(如图2中)或者替代地被布置成将输入轴齿轮513驱动地连接到第一输入轴58(如图3中)。
在这些图中，离合器25、31和41被公开为卡爪离合器，但替选地，它们中的至少一个或若干个可以是摩擦离合器型的。
在权利要求中提到的附图标记不应被看成限制权利要求保护的主题的范围，并且它们的作用是使权利要求更易于理解。
应理解的是，动力总成可以从动力总成中的一个或两个电机提供推进和再生扭矩。
应理解的是，本发明不限于图中所示的和以上描述的实施例；而是，本领域的技术人员将意识到，在所附权利要求书的范围内，可以做出许多修改和变型。

Claims (16)

1.一种车辆动力总成(4)，包括：
第一电机(5)和第二电机(6)，
变速器(7)，所述变速器(7)被布置成将扭矩从所述电机传递到车辆(1)的一对驱动轮(3)，其中，所述第一电机被驱动地连接到所述变速器的第一输入轴(8)，并且所述第二电机被驱动地连接到所述变速器的第二输入轴(9)，
其中，
用于传递扭矩的第一扭矩路径在所述变速器(7)的所述第一输入轴(8,38,58)和输出轴(10,410,510)之间仅包括一个传动比，并且
用于传递扭矩的第二扭矩路径在所述变速器的所述第二输入轴(9)和所述输出轴(10)之间包括两个能够选择的且能够单独接合的传动比，
并且其中，所述第一扭矩路径和第二扭矩路径的上述三个传动比彼此不同，
其特征在于，所述第一电机(5)被永久驱动地连接到所述第一输入轴(8)或者所述第一电机经由能以可选择方式接合的第一输入轴离合器(31)驱动地连接到第一路径输入齿轮(313)，
所述第二电机被永久驱动地连接到所述第二输入轴，并且
所述第二扭矩路径包括所述第二输入轴(9)的第二路径输入齿轮(16)，所述第二路径输入齿轮以可旋转方式固定到所述第二输入轴，其中，所述第二路径输入齿轮与以可旋转方式固定在主轴(18)上的第一主轴齿轮(17)啮合，并且其中，第二主轴齿轮(19)以可旋转方式固定在所述主轴上，并且其中进一步地，所述第二主轴齿轮与以可旋转方式固定在副轴(21)上的第一副轴齿轮(20)啮合，并且其中，以可旋转方式固定在所述副轴上的第二副轴齿轮(22)与在所述输出轴(10)上以可旋转方式松弛布置的输出轴松弛齿轮(23)啮合。
2.根据权利要求1所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一扭矩路径的传动比是固定的。
3.根据权利要求2所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一扭矩路径包括驱动连接件，所述驱动连接件包括一组齿轮(13,14,15)，所述一组齿轮被布置成传递扭矩并布置在所述第一输入轴(8,38,58)和所述输出轴(10,410,510)之间。
4.根据权利要求3所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一扭矩路径包括以可旋转方式固定到所述第一输入轴的第一路径输入齿轮(13,313,513)，其中，所述第一路径输入齿轮被驱动地连接到以可旋转方式固定到所述输出轴的输出轴齿轮(15,415,515)。
5.根据权利要求3所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一扭矩路径包括以可旋转方式固定到所述第一输入轴的第一路径输入齿轮，其中，所述第一路径输入齿轮被驱动地连接到输出轴齿轮(415)，所述输出轴齿轮(415)经由能以可选择方式接合的离合器(41)驱动地连接到所述输出轴，并且所述第二电机被永久驱动地连接到所述第二输入轴。
6.根据权利要求4或5所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一路径输入齿轮(13,313)与在空转轴上以可旋转方式松弛布置的空转齿轮(14)啮合，并且所述空转齿轮(14)与所述输出轴齿轮(15,415)啮合。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆动力总成，其特征在于，能以可选择方式接合的输出轴离合器(25)在第一位置(24)上被布置成将所述输出轴松弛齿轮(23)驱动地连接到所述输出轴(10)。
8.根据权利要求7所述的车辆动力总成，其特征在于，所述能以可选择方式接合的输出轴离合器(25)在第二位置(26)上被布置成将所述第二主轴齿轮(19)或所述主轴(18)驱动地连接到所述输出轴(10)。
9.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一扭矩路径的固定传动比处于所述第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比之间。
10.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一扭矩路径的固定传动比低于所述第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比。
11.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一扭矩路径的固定传动比高于所述第二扭矩路径的上述两个另外传动比中的传动比。
12.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆动力总成，其特征在于，所述输出轴(10)被同轴地布置在所述主轴(18)内侧。
13.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆动力总成，其特征在于，所述变速器(7,37,47)的轴和两个所述电机的轴的旋转轴线被平行地布置。
14.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机被轴向地布置在相同位置处且彼此相邻。
15.根据权利要求11所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机具有不同类型和/或不同尺寸。
16.根据权利要求15所述的车辆动力总成，其特征在于，所述第一电机是异步电机或磁阻电机，并且所述第二电机是同步电机。
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