CN203864425U - 用于车辆的动力传动系统及具有该动力传动系统的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于车辆的动力传动系统及具有该动力传动系统的车辆。该动力传动系统包括：发动机；第一电动发电机，第一电动发电机与发动机可分离地相连；第二电动发电机，第二电动发电机的电机轴上设置有接合齿轮；同步器，同步器设在第一电动发电机的电机轴上且设置成可选择性地接合接合齿轮。本实用新型的动力传动系统，具备三个动力源，采用同步器可以实现大扭矩、大功率输出，同时取消了变速器，通过灵活的组合动力实现较低的能量消耗，同时保证较好的动力性能。并且，发动机在串联模式时工作在最高燃油效率工况，纯电动驱动时能够保证优秀的动力性能，发动机并联驱动时能够保证高功率和高燃油效率，实现了混合动力的高速行驶目的。

Description

用于车辆的动力传动系统及具有该动力传动系统的车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的动力传动系统及具有该动力传动系统的车辆。

背景技术

传统动力传动系统中包括电机、发动机和变速器等装置，结构复杂，且动力源之间通过离合器进行接合，从而传输动力。但是，对于离合器而言，其无法传递大扭矩，因此影响了动力传动系统对外输出的最大扭矩，发动机和电机的对外输出受到限制，无法实现大扭矩输出以及驱动车辆高速行驶。并且，在动力源之间一般还会设置传动装置，例如行星齿轮机构等，从而导致动力传动系统的尺寸大、成本高、传动效率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于车辆的动力传动系统，该动力传动系统具有结构简单、传动效率高、零部件少、成本低等优点。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有如上所述动力传动系统的车辆。

根据本实用新型的用于车辆的动力传动系统，包括：发动机；第一电动发电机，所述第一电动发电机与所述发动机可分离地相连；第二电动发电机，所述第二电动发电机的电机轴上设置有接合齿轮；以及同步器，所述同步器设在所述第一电动发电机的电机轴上且设置成可选择性地接合所述接合齿轮。

根据本实用新型实施例的动力传动系统，具备三个动力源，采用同步器可以实现大扭矩、大功率输出，相比于传统动力传动系统，取消了变速器，通过灵活的组合动力实现较低的能量消耗，同时保证较好的动力性能。并且，发动机在串联模式时工作在最高燃油效率工况，纯电动驱动时能够保证优秀的动力性能，发动机并联驱动时能够保证高功率和高燃油效率，实现了混合动力的高速行驶目的。

根据本实用新型的另一方面，还提出了一种具有如上所述动力传动系统的车辆。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的动力传动系统的示意图；

图2-图4是图1中所示动力传动系统处于不同运行模式下的示意图；

图5是具有图1中所示动力传动系统的车辆的整车阻力功率图；

图6是图1中所示的动力传动系统在车辆中的一种布置形式；

图7是根据本实用新型另一个实施例的动力传动系统的示意图；

图8是图7中所示的动力传动系统在车辆中的一种布置形式。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合图1-图8详细描述根据本实用新型实施例的用于车辆的动力传动系统100，用于驱动车辆行驶。该动力传动系统100可沿车辆的纵向（即，长度方向）布置，如图8所示。当然，本实用新型不限于此，在另一些实施例中，该动力传动系统100也可以沿横向布置（即，宽度方向），如图6所示。

如图1所示，根据本实用新型实施例的动力传动系统100可以包括第一电动发电机1、第二电动发电机2、发动机3和同步器5。

第一电动发电机1与发动机3可分离地相连。具体而言，第一电动发电机1的电机轴与发动机3的曲轴之间可分离或接合。这样，可以方便地控制第一电动发电机1与发动机3之间的动力传输，从而根据车辆所处工况而选择性地接合或断开第一电动发电机1与发动机3之间的动力传递。

结合图1所示，在其中一个实施例中，第一电动发电机1与发动机3之间设置有离合装置4，离合装置4用于离合发动机3与第一电动发电机1。可选地，离合装置4包括干式离合器，但本实用新型并不限于此。

离合器可以具有主动部分和从动部分，主动部分可以与发动机3的飞轮相连，从动部分可以与第一电动发电机1的电机轴相连。

在一些实施例中，离合器可以是常闭式离合器，即离合器的主动部分和从动部分在自然状态下是接合的，在需要时可通过分离拨叉等机构将主动部分和从动部分分离。当然，在另一些实施例中，该离合器也可以是常开式离合器，即主动部分和从动部分在自然状态下是分离的。

第二电动发电机2的电机轴上设置有接合齿轮63，接合齿轮63可以将来自第一电动发电机1、第二电动发电机2和发动机3中的至少一个的动力输出给车轮67，从而驱动车辆行驶。

在一些实施例中，接合齿轮63可以通过传动轴64而将动力输出给车辆的差速器66处。例如，结合图1所示，传动轴64上可以固定设置有第一传动轴齿轮61和第二传动轴齿轮62，第一传动轴齿轮61与接合齿轮63啮合，第二传动轴齿轮62与车辆差速器66上的主减速器从动齿轮65啮合，换言之，该第二传动轴齿轮62为主减速器主动齿轮。

如图1所示，接合齿轮63和第一传动轴齿轮61的齿数比可以是1:1，第二传动轴齿轮62和主减速器从动齿轮65的齿数比可以是1:3.53，但是，本实用新型并不限于此。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据传动需要而灵活设计接合齿轮63与第一传动轴齿轮61、第二传动轴齿轮62与主减速器从动齿轮65的齿数比。

参照图1所示，同步器5设在第一电动发电机1的电机轴上且设置成可选择性地接合接合齿轮63，从而来自第一电动发电机1、第二电动发电机2和发动机3中至少一个的动力可通过接合齿轮63输出，以驱动车辆的车轮67。

由于同步器5可以传递的扭矩大，因此通过设置同步器5，可以较好地承担发动机3和第一电动发电机1输出的扭矩之和，且同步器5具有结构紧凑、成本低的特点，因此可以降低动力传动系统100的尺寸和成本。

根据本实用新型的一些实施例，第一电动发电机1、第二电动发电机2和发动机3同轴布置，换言之，第一电动发电机1的电机轴的旋转轴线、第二电动发电机2的电机轴的旋转轴线以及发动机3的曲轴的旋转轴线是重合的。这样，在一定程度上可以减少动力传动系统100的径向尺寸，便于动力传动系统100的布置。

需要说明一点，第一电动发电机1和第二电动发电机2指的是具有电动机功能和发电机功能的电机。例如，可选地，第一电动发电机1和所述第二电动发电机2均为永磁同步电机。

在一个实施例中，接合齿轮63的朝向同步器5的一侧设置有接合齿圈，同步器5的接合套可沿轴向动作从而接合该接合齿圈。

根据本实用新型的一些实施例，第一电动发电机1、第二电动发电机2和发动机3的最大输出功率以及最大输出扭矩并没有特殊要求，可以根据不同车辆而适应性设定。

例如，在一个具体示例中，如图1-图4且结合图5所示，发动机3可以是三缸增压直喷发动机，其最大输出功率可为80kW，最大功率对应的转速为6000rpm，最大输出扭矩可为170N·m，最大扭矩对应的转速为1700rpm—4000rpm，怠速转速可为750rpm。

第一电动发电机1的最大输出功率可为40kW，最大输出扭矩可以为280N·m，最高输出转速可为6000rpm。第二电动发电机2的最大输出功率可为50kW，最大输出扭矩可为350N·m，最高转速可为6000rpm。

接合齿轮63与第一传动轴齿轮61的齿数比可为1：1，第二传动轴齿轮62与主减速器从动齿轮65的齿数比可为1：3.53。整车布置如图6所示，车轮67的滚动半径可为0.314m，滚动周长可为1.97m，整车性能计算如下：

整车驱动力=接合齿轮63的扭矩*总传动速比（3.53）/车轮67滚动半径（0.314m）；

整车车速=接合齿轮63的转速/总传动速比（3.53）*车轮67滚动周长（1.97m）；

整车加速储备功率=动力总成驱动功率-阻力功率；

可以理解的是，当整车无储备功率时，车辆无法继续加速，车速不再增加，其中整车阻力功率如图5所示。

根据本实用新型实施例的动力传动系统100至少具有单电机驱动纯电模式、单电机驱动串联混合动力模式、双电机纯电模式、双电机并联混合动力模式等。

在动力传动系统100处于单电机驱动纯电模式时（简称，模式一）：如图1所示，离合器断开，同步器5断开，发动机3和第一电动发电机1停止工作，第二电动发电机2驱动车辆，最大驱动扭矩为：350*3.53=1235(N·m)，最大驱动功率为50kW，根据图5整车阻力功率可知，此模式下最高车速大约为155km/h。此模式优点为：第二电动发电机2驱动时与发动机3和第一电动发电机1完全断开，传动链短，驱动效率高，同时减少了摩擦损失。

在动力传动系统100处于单电机驱动串联混合动力模式（简称，模式二）时：如图2所示，离合器接合，同步器5断开，发动机3驱动第一电动发电机1发电，最大发电功率为40kW，第二电动发电机2驱动整车行驶，最大驱动扭矩同样为1235N·m，最高车速为155km/h。此模式驱动特性与上述模式大致相同，发动机3可以最高效的工况对外供电，储存电能。

在动力传动系统100处于双电机纯电模式（简称，模式三）时：如图3所示，离合器断开，同步器5接合，发动机3停止工作，第一电动发电机1和第二电动发电机2驱动车辆，最大驱动扭矩为：（350+280）*3.53=2224(N·m)。最大驱动功率为40+50=90kW，根据图5的阻力功率图可知，该模式下最高车速可达190km/h。此模式的优点为：纯电驱动时可获得最大的动力，动力性较佳，同时发动机3不工作，可以极大地降低排放。

在动力传动系统100处于双电机并联混合动力模式（简称，模式四）时：如图4所示，离合器和同步器5均接合，发动机3、第一电动发电机1和第二电动发电机2同时驱动车辆，最大驱动扭矩为：（170+350+280）*3.53=2826(N·m)。该模式下，车速需超过25km/h时发动机3转速才能高于怠速750rpm，为了保证发动机3的经济性能，发动机3设置在1500rpm才介入直接驱动车轮67，即车速高于50km/h时可使用发动机3直接驱动。

该模式下最大驱动功率为50+40+80=170kw，根据图5的阻力功率图可知，该最大驱动功率已经超过车速为220km/h的阻力功率，但发动机3和第一电动发电机1及第二电动发电机2的最高转速均限制在6000rpm，对应的车速为200km/h，因此，此模式最低车速50km/h，最高车速为200km/h。此模式的优点为：综合动力性能最强，高速性能好，燃油经济性较佳。

简言之，根据本实用新型实施例的动力传动系统100，低速时可根据燃油和电力储备，综合考虑能源利用效率以及驾驶员的使用习惯，灵活选择模式一、模式二、模式三，做到动力和节能兼得的效果。高速行驶时，可以根据能源储备情况选择模式三和模式四，优先使用电力驱动，节约成本。

在其中一个实施例中，如图6所示，该动力传动系统100可以采用横向布置方式，其可以设置在前机舱内，直接驱动前轮，构成前置前驱（FF）形式。而在本实用新型的另一些实施例中，如图7和图8所示，传动轴64也可以与第二电动发电机2的电机轴直接同轴相连，并且传动轴64位于第二电动发电机2的背离同步器5的一侧，传动轴64的末端可以设置主减速器主动齿轮，其可以与差速器66上的主减速器从动齿轮65直接啮合传动，在图8的示例中，该动力传动系统100可沿纵向布置。

综上，根据本实用新型实施例的动力传动系统100，具备三个动力源，采用同步器5可以实现大扭矩、大功率输出，相比于传统动力传动系统，取消了变速器，通过灵活的组合动力实现较低的能量消耗，同时保证较好的动力性能。并且，发动机3在串联模式时工作在最高燃油效率工况，纯电动驱动时能够保证优秀的动力性能，发动机3并联驱动时能够保证高功率和高燃油效率，实现了混合动力的高速行驶目的。

此外，根据本实用新型的实施例进一步提供了包括如上所述的动力传动系统100的车辆。应当理解的是，根据本实用新型实施例的车辆的其它构成例如行驶系统、转向系统、制动系统等均已为现有技术且为本领域的普通技术人员所熟知，因此对习知结构的详细说明此处进行省略。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于车辆的动力传动系统，其特征在于，包括：

发动机；

第一电动发电机，所述第一电动发电机与所述发动机可分离地相连；

第二电动发电机，所述第二电动发电机的电机轴上设置有接合齿轮；以及

同步器，所述同步器设在所述第一电动发电机的电机轴上且设置成可选择性地接合所述接合齿轮。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，所述第一电动发电机与所述发动机之间设置有离合装置。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，所述离合装置包括干式离合器。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，所述接合齿轮的朝向所述同步器的一侧设置有接合齿圈。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，所述第一电动发电机和所述第二电动发电机均为永磁同步电机。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，所述第一电动发电机、所述第二电动发电机和所述发动机同轴布置。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，所述动力传动系统沿所述车辆的纵向或横向布置。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，还包括：

传动轴，所述传动轴上固定设置第一传动轴齿轮和第二传动轴齿轮，所述第一传动轴齿轮与所述接合齿轮啮合，所述第二传动轴齿轮与车辆差速器上的主减速器从动齿轮啮合。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传动系统，其特征在于，还包括：

传动轴，所述传动轴与所述第二电动发电机的电机轴同轴相连，所述传动轴位于所述第二电动发电机的背离所述同步器的一侧。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的动力传动系统。