CN112389184A - 一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，涉及混合动力汽车驱动系统结构技术领域，主要用于解决传统的混合动力汽车采用单档减速器，存在高速行驶时油耗高、且最高车速较低的问题。其主要结构为：包括电机控制器，所述电机控制器分别与发电机、驱动电机以及电池连接；所述发动机通过设置在减速箱内的增速器与发电机传动连接，所述驱动电机通过设置在减速箱内的两档减速器与车轮轴传动连接。本发明提供的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，将两档减速器和单档增速器集成设置于减速箱中，能通过换挡，增加电机的减速范围，避免高速行驶时油耗高、且最高车速较低的缺点。

Description

一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统
技术领域
本发明涉及混合动力汽车驱动系统结构技术领域，尤其涉及一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统。
背景技术
目前，随着国内“双积分”政策和新的“油耗法规”的执行，我国的乘用车新车的平均燃油消耗量水平要在2025年下降至4.0L/100km(基于NEDC循环测试)。传统的燃油动力汽车很难达到这个要求。因此，更省油的混合动力汽车已成为各用户的最佳选择。
在传统的串联式混合动力汽车的驱动系统中，发动机的动力输出到发电机，同时，发电机发的电会输出到电池或者直接输出到驱动电机中，然后利用电力来驱动车辆。由于发动机不能直接驱动车辆，而是靠电池来调节驱动电机的输出功率。因此，发动机就可以最大限度的工作在高效区，从而降低车辆的油耗。
然而，传统的串联式混合动力汽车的驱动系统大多是采用的单档减速器。因此存在高速行驶时油耗高、且最高车速较低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，将两档减速器和单档增速器集成设置于减速箱中，能通过换挡，增加电机的减速范围，避免高速行驶时油耗高、且最高车速较低的缺点。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，包括减速箱，所述减速箱一侧设有发电机和驱动电机，另一侧设有与发电机对应的发动机，所述减速箱上传动连接有车轮轴，还包括一电机控制器，所述电机控制器分别与发电机、驱动电机以及电池连接；所述发动机通过设置在减速箱内的增速器与发电机传动连接，所述驱动电机通过设置在减速箱内的两档减速器与车轮轴传动连接。
作为本发明的更进一步改进，所述增速器包括：与发动机动力输出端传动连接的第一增速齿轮、第二增速齿轮以及与发电机动力输入端传动连接的第三增速齿轮，所述第一增速齿轮、第二增速齿轮以及第三增速齿轮依次传动啮合。
作为本发明的更进一步改进，所述发动机通过发动机输出轴与第一增速齿轮传动连接，所述发动机输出轴上设有位于减速箱与发动机之间的减震盘。
作为本发明的更进一步改进，所述第一增速齿轮、第二增速齿轮以及第三增速齿轮的直径依次减小。
作为本发明的更进一步改进，所述两档减速器包括平行设置的动力输出轴和中间轴，所述中间轴与车轮轴传动连接。
作为本发明的更进一步改进，所述动力输出轴上依次设有第一输出齿轮、同步器以及第二输出齿轮；所述中间轴上设有与第一输出齿轮传动配合的第一减速齿轮，与第二输出齿轮传动配合的第二减速齿轮以及与车轮轴传动连接的中间轴输出齿轮。
作为本发明的更进一步改进，所述第一输出齿轮的直径小于第二输出齿轮。
作为本发明的更进一步改进，所述中间轴输出齿轮的直径小于第一减速齿轮和第二减速齿轮。
作为本发明的更进一步改进，所述车轮轴上设有差速器。
作为本发明的更进一步改进，所述差速器通过差速器齿圈与中间轴输出齿轮传动连接。
有益效果
与现有技术相比，本发明的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统的优点为：
1、本发明中，包括减速箱，减速箱一侧设有发电机和驱动电机，另一侧设有与发电机对应的发动机，减速箱上传动连接有车轮轴。该串联混合电驱动系统的发动机在减速箱的右侧，发电机和驱动电机在减速箱的左侧，可以保证发电机和驱动电机不受发动机温度影响，降低冷却系统要求，进而节省成本。同时，该电驱动系统包括一电机控制器，电机控制器分别与发电机、驱动电机以及电池连接。实现两个电机的控制器合二为一，减少整车布置难度和成本。并且，发动机通过设置在减速箱内的增速器与发电机传动连接，驱动电机通过设置在减速箱内的两档减速器与车轮轴传动连接。其中，减速器有两个档位，通过电机控制器控制换挡，增加了电机的减速范围，从而可以解决高速行驶时汽车油耗高，最高车速较低的缺点和电机驱动效率、发电效率低的缺点。另外，由于减速器有两个档位——一个大速比，一个小速比。所以能更好的兼顾低速行驶时的动力输出，进而提高车辆的性能和高速动力储备。
2、该串联混合电驱动系统可以适用于混合动力汽车，也可以适用于增程式纯电动汽车，易实现国家的油耗法规，达到节能减排的目的，有利于减少CO2的排放。
3、第一增速齿轮、第二增速齿轮以及第三增速齿轮的直径依次减小。通过增速器，能够将发动机的转速放大传递给发电机，进而提高发电机的发电效率。
4、动力输出轴上依次设有第一输出齿轮、同步器以及第二输出齿轮。中间轴上设有与第一输出齿轮传动配合的第一减速齿轮，与第二输出齿轮传动配合的第二减速齿轮以及与车轮轴传动连接的中间轴输出齿轮。同步器通过电机控制器控制，向左使第一输出齿轮和第一减速齿轮啮合，传递动力输出，向右使第二输出齿轮和第二减速齿轮啮合，传递动力输出。通过如此设置，能使驱动电机实现两个档位的输出，进而保证动力和效率。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
其中：1-发动机；11-减震盘；12-发动机输出轴；2-减速箱；3-第一增速齿轮；31-第二增速齿轮；32-第三增速齿轮；4-发电机；5-电机控制器；51-电池；6-驱动电机；7-动力输出轴；71-同步器；72-第一输出齿轮；73-第二输出齿轮；8-中间轴；81-中间轴输出齿轮；82-第一减速齿轮；83-第二减速齿轮；9-差速器；91-差速器齿圈；92-车轮轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现在参考附图描述本发明的实施例。
实施例
本发明的具体实施方式如图1所示，一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，包括减速箱2，减速箱2一侧设有发电机4和驱动电机6，另一侧设有与发电机4对应的发动机1。减速箱2上传动连接有车轮轴92。该串联混合电驱动系统的发动机1在减速箱2的右侧，发电机4和驱动电机6在减速箱2的左侧，可以保证发电机4和驱动电机6不受发动机1温度影响，降低冷却系统要求，进而节省成本。
其中，该电驱动系统还包括一电机控制器5，电机控制器5分别与发电机4、驱动电机6以及电池51连接。发电机4与电机控制器5进行电连接，电机控制器5控制发电机4输出的电能可以直接经过电机控制器5转换后传输到驱动电机6，或者经过电机控制器5转换后储存在电池51中。电池51中的电能也可通过电机控制器5转换后传输到驱动电机6。通过如此设置，能实现两个电机的控制器合二为一，减少整车布置难度和成本。
同时，发动机1通过设置在减速箱2内的增速器与发电机4传动连接。驱动电机6通过设置在减速箱2内的两档减速器与车轮轴92传动连接。减速器有两个档位，通过电机控制器5控制换挡，增加了电机的减速范围，从而可以解决高速行驶时汽车油耗高，最高车速较低的缺点和电机驱动效率、发电效率低的缺点。另外，由于减速器有两个档位——一个大速比，一个小速比。所以能更好的兼顾低速行驶时的动力输出，进而提高车辆的性能和高速动力储备。
该串联混合电驱动系统可以适用于混合动力汽车，也可以适用于增程式纯电动汽车，易实现国家的油耗法规，达到节能减排的目的，有利于减少CO2的排放。
并且，增速器包括：与发动机1动力输出端传动连接的第一增速齿轮3、第二增速齿轮31以及与发电机4动力输入端传动连接的第三增速齿轮32。第一增速齿轮3、第二增速齿轮31以及第三增速齿轮32依次传动啮合。发动机1通过发动机输出轴12与第一增速齿轮3传动连接。发动机输出轴12上设有位于减速箱2与发动机1之间的减震盘11。本实施例中，第一增速齿轮3、第二增速齿轮31以及第三增速齿轮32的直径依次减小。通过增速器，能够将发动机1的转速放大传递给发电机4，进而提高发电机4的发电效率。
另外，两档减速器包括平行设置的动力输出轴7和中间轴8，中间轴8与车轮轴92传动连接。其中，动力输出轴7上依次设有第一输出齿轮72、同步器71以及第二输出齿轮73。中间轴8上设有与第一输出齿轮72传动配合的第一减速齿轮82，与第二输出齿轮73传动配合的第二减速齿轮83以及与车轮轴92传动连接的中间轴输出齿轮81。同步器71通过电机控制器5控制，向左使第一输出齿轮72和第一减速齿轮82啮合，传递动力输出，向右使第二输出齿轮73和第二减速齿轮83啮合，传递动力输出。通过如此设置，能使驱动电机6实现两个档位的输出，进而保证动力和效率。
本实施例中，第一输出齿轮72的直径小于第二输出齿轮73。中间轴输出齿轮81的直径小于第一减速齿轮82和第二减速齿轮83。
车轮轴92上设有差速器9。差速器9通过差速器齿圈91与中间轴输出齿轮81传动连接。
该电驱动系统在使用时，包括以下步骤：
启动发动机1：发动机1通过第一增速齿轮3与第二增速齿轮31常啮合，第二增速齿轮31与第三增速齿轮32常啮合，第三增速齿轮32通过输入轴与发电机4连接，所以发电机4可以作为发动机1的启动机用，当发电机4带动发动机1到一定转速后，发动机1的供油系统对发动机1供油，然后点燃发动机1做功；
发动机1做功：发动机1启动后，通过减速箱2的增速器带动发电机4发电，此增速器由3个齿轮组成，主要是为了满足发动机1在高效区的转速能够对应发电机4的高效区转速，因此有利于提高整个系统效率；
驱动电机6驱动车辆：车辆在低速阶段时，电机控制器5控制同步器71向左换档，档位切换为大速比的低速档，能够保证驱动电机更容易接近高效区，同时也有更好的动力性。当车辆在高速阶段时，电机控制器5控制同步器71向右换档，档位切换为小速比的高速档，能够保证驱动电更容易接近高效区，同时也有更好的动力性。
需要注意的是：当电池51在能够接受充电的情况下，踩下制动踏板时，电机控制器5控制驱动电机6进入发电状态，同时控制减速器档位，保证驱动电机6处于在高效区，进行回收制动能量。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，包括减速箱(2)，所述减速箱(2)一侧设有发电机(4)和驱动电机(6)，另一侧设有与发电机(4)对应的发动机(1)，所述减速箱(2)上传动连接有车轮轴(92)，其特征在于，还包括一电机控制器(5)，所述电机控制器(5)分别与发电机(4)、驱动电机(6)以及电池(51)连接；所述发动机(1)通过设置在减速箱(2)内的增速器与发电机(4)传动连接，所述驱动电机(6)通过设置在减速箱(2)内的两档减速器与车轮轴(92)传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述增速器包括：与发动机(1)动力输出端传动连接的第一增速齿轮(3)、第二增速齿轮(31)以及与发电机(4)动力输入端传动连接的第三增速齿轮(32)，所述第一增速齿轮(3)、第二增速齿轮(31)以及第三增速齿轮(32)依次传动啮合。
3.根据权利要求2所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述发动机(1)通过发动机输出轴(12)与第一增速齿轮(3)传动连接，所述发动机输出轴(12)上设有位于减速箱(2)与发动机(1)之间的减震盘(11)。
4.根据权利要求2或3所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述第一增速齿轮(3)、第二增速齿轮(31)以及第三增速齿轮(32)的直径依次减小。
5.根据权利要求1所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述两档减速器包括平行设置的动力输出轴(7)和中间轴(8)，所述中间轴(8)与车轮轴(92)传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述动力输出轴(7)上依次设有第一输出齿轮(72)、同步器(71)以及第二输出齿轮(73)；所述中间轴(8)上设有与第一输出齿轮(72)传动配合的第一减速齿轮(82)，与第二输出齿轮(73)传动配合的第二减速齿轮(83)以及与车轮轴(92)传动连接的中间轴输出齿轮(81)。
7.根据权利要求6所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述第一输出齿轮(72)的直径小于第二输出齿轮(73)。
8.根据权利要求6或7所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述中间轴输出齿轮(81)的直径小于第一减速齿轮(82)和第二减速齿轮(83)。
9.根据权利要求6所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述车轮轴(92)上设有差速器(9)。
10.根据权利要求9所述的一种集两档减速器和增速器于一体的电驱动系统，其特征在于，所述差速器(9)通过差速器齿圈(91)与中间轴输出齿轮(81)传动连接。
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