CN204161082U - 一种增程式电动汽车动力总成 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种增程式电动汽车动力总成，克服现有技术动力总成复杂、成本较高、高速长途性能差的问题；包括发动机、第一电动机、第二电动机、两挡双离合变速机构和连接断开单元；所述发动机通过内轴与第一电动机转子连接；第二电动机转子通过外轴与两挡双离合变速机构连接；第二电动机转子通过外轴、连接断开单元与第一电动机转子连接；发动机与第二电动机均能够通过两挡双离合变速机构输出动力，通过控制两挡双离合变速机构的两个离合器的分离或者结合，实现两个变速比传递动力；通过控制连接断开单元的分离或者结合，实现所述增程式电动汽车动力总成工作模式的切换。

Description

一种增程式电动汽车动力总成
技术领域
本实用新型属于电动汽车领域，涉及一种增程式电动汽车动力总成。 
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（Auxiliary Energy Supply，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（Charge Depleting，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（Charge Sustaining，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Audi A1e-tron)和混联增程式电动汽车（如Chevrolet VOLT）。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总成较为简单，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，但动力总成复杂、成本较高。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题提供了一种增程式电动汽车动力总成，该动力总成较简 单，成本较低，具有良好的高速长途性能。 
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的： 
一种增程式电动汽车动力总成，包括发动机、第一电动机、第二电动机、内轴、外轴、两挡双离合变速机构和连接断开单元； 
所述发动机通过内轴与第一电动机转子连接；第二电动机转子通过外轴与两挡双离合变速机构连接；第一电动机转子通过外轴、连接断开单元与第二电动机转子连接； 
所述外轴也是所述两挡双离合变速机构的输入轴，所述外轴设置在所述内轴的外周，且能够相对于内轴独立旋转； 
发动机与第二电动机的动力均能够通过两挡双离合变速机构输出传递到差速器。 
所述两挡双离合变速机构由第一离合器、第二离合器、第一传动机构和第二传动机构组成；所述第一离合器、第二离合器分别设置在两根平行的轴上，第一传动机构通过第一离合器、第二离合器与第二传动机构相连；第二电动机转子通过外轴与第一传动机构连接。 
第一传动机构为齿轮传动机构或链传动机构。 
第二传动机构包括齿轮A5、齿轮B13和齿轮C16；齿轮A5与齿轮C16啮合，齿轮B13与齿轮C16啮合。 
所述的连接断开单元为第三离合器，所述第三离合器是干式离合器或者湿式离合器。 
在所述发动机动力输出端配置一个减震器，起到缓冲减震作用。 
与现有技术相比本实用新型的有益效果是： 
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。本实用新型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。该动力总成结构较简单，成本较低。 
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明： 
图1是实施例1中所述的增程式电动汽车动力总成结构示意图； 
图2是实施例2中所述的增程式电动汽车动力总成结构示意图； 
图3是所述的增程式电动汽车动力总成两挡双离合变速机构的第二传动机构示意图； 
图中： 
1、发动机，2、齿轮G，3、齿轮H，4、第二离合器，5、齿轮A，6、外轴，7、第二电动机定子，8、第二电动机转子，9、内轴，10、第一电动机定子，11、第一电动机转子，12、第三离合器，13、齿轮B，14、第一离合器，15、齿轮D，16、齿轮C，17、差速器，18、半轴，19、车轮，20、齿轮E，21、齿轮F，22、链轮A，23、链轮B，24、链轮C，25、链条，30、减震器。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述： 
实施例1 
参阅图1，所述增程式电动汽车动力总成包括：发动机1，齿轮传动机构，第二传动机构，第二离合器4，齿轮5，外轴6，第二电动机定子7，第二电动机转子8，内轴9，第一电动机定子10，第一电动机转子11，第三离合器12，齿轮13，第一离合器14，齿轮16，差速器17，半轴18，车轮19。 
在此实施例中，所述的连接断开单元为第三离合器12。 
第一电动机包括第一电动机定子10，第一电动机转子11；第二电动机包括第二电动机定子7，第二电动机转子8。 
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。 
两挡双离合变速机构包括第一离合器14、第二离合器4、齿轮传动机构、第二传动机构。 
齿轮传动机构由齿轮E20、齿轮G2和齿轮F21组成；齿轮E20与齿轮G2啮合，齿轮G2与齿轮F21啮合；第二传动机构由齿轮A5、齿轮B13和齿轮C16组成，齿轮A5与齿轮C16啮合，齿轮B13与齿轮C16啮合。 
所述两挡双离合变速机构的两个离合器14、4布置在两根轴线不同的轴上，但这两根轴是平行配置的。 
齿轮E20与第一离合器14相连，第一离合器14与齿轮B13相连；齿轮F21与第二离合器4相连，第二离合器4与齿轮A5相连； 
所述外轴与所述两挡双离合变速机构之间的动力传递通过齿轮传动机构实现。 
发动机1通过内轴9与第一电动机转子11连接。第二电动机转子8通过外轴6与齿轮2连接。第二电动机转子8通过外轴6和第三离合器12与第一电动机转子11连接。 
所述外轴也是所述两挡双离合变速机构的输入轴；所述外轴设于所述内轴的外周，且能够与所述内轴独立旋转； 
在两挡双离合变速机构中，齿轮A5与齿轮C16处于常啮合状态，齿轮B13与齿轮C16也处于常啮合状态。当第一离合器14结合，第二离合器4分离时，第二电动机或者发动机1的动力通过齿轮B13、齿轮C16传递到差速器17，再通过半轴18传递给车轮19，两挡双离合变速器工作在一挡；当第一离合器14分离，第二离合器4结合时，第二电动机或者发动机1 
的动力通过齿轮A5、齿轮C16传递到差速器17，再通过半轴18传递给车轮19，两挡双离合变速器工作在二挡；当第一离合器14分离，第二离合器4分离时，第二电动机或者发动机1 
的动力不能传递到差速器17；在第二电动机或者发动机1工作时，第一离合器14与第二离合器4不同时结合。 
在所述发动机1的动力输出端配置一个减震器30，削减发动机传递到第一电动机的震动。 
HCU通过控制所述两挡双离合变速机构的两个离合器的分离或者结合，实现所述两挡双离合变速机构以两个变速比传递动力，发动机驱动时能够有效调节发动机工作区间，保证车辆动力性和经济性。 
根据动力电池荷电状态（SOC），所述增程式电动汽车动力总成有两个工作阶段：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总成工作在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总成进入到CS阶段。在CD阶段下所述增程式电动汽车动力总成工作在纯电动模式。在CS阶段下所述增程式电动汽车动力总成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，所以其高速长途性能较好。 
CD阶段和CS阶段下动力总成工作模式见下表。 
HCU通过控制第三离合器12的分离或者结合，实现所述的增程式电动汽车动力总成工作模式的切换。所述增程式电动汽车动力总成工作模式及各工作模式下动力总成各部件的工作 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，第三离合器12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，第三离合器12分离，第一电动机发电，第二电动机单独驱动车辆行驶。 
高速行车发电模式下，发动机1工作，第三离合器12结合，第一电动机发电，第二电动机随转，发动机1单独驱动车辆行驶。 
高速发动机单独驱动模式下，发动机1工作，第三离合器12结合，第一电动机随转，第二电动机随转，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，第三离合器12结合，第二电动机和发动机1联合驱动车辆行驶。 
不同工作模式下动力总成各部件的工作状态见下表。 
实施例2 
参阅图2所示，所述增程式电动汽车动力总成具备：发动机1，链传动机构，齿轮H3，第二离合器4，齿轮A5，外轴6，第二电动机定子7，第二电动机转子8，内轴9，第一电动机定子10，第一电动机转子11，第三离合器12，齿轮B13，第一离合器14，齿轮D15，齿轮C16，差速器17，半轴18，车轮19。 
在此实施例中，所述的连接断开单元为第三离合器12。 
所述两挡双离合变速机构的两个离合器布置在两根轴线不同的轴上，但这两根轴是平行 配置的。两挡双离合变速机构包括第一离合器14、第二离合器4、第一传动机构、第二传动机构，在此实施例中，第一传动机构为链传动机构，链传动机构由链轮A22，链轮B23，链轮C24和链条25组成，第二传动机构由齿轮A5、齿轮B13和齿轮C16组成，齿轮A5与齿轮C16啮合，齿轮B13与齿轮C16啮合。链轮A22与第一离合器14相连，第一离合器14与齿轮B13相连；链轮B23与第二离合器4相连，第二离合器4与齿轮A5相连。 
所述外轴6与所述两挡双离合变速机构之间的动力传递通过链传动机构实现。 
所述外轴6也是所述两挡双离合变速机构的输入轴；所述外轴6设于所述内轴9的外周，且能够与所述内轴9独立旋转； 
第一电动机包括第一电动机定子10，第一电动机转子11；第二电动机包括第二电动机定子7，第二电动机转子8。 
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。 
发动机1通过内轴9与第一电动机转子11连接。第二电动机转子8通过外轴6与链传动机构连接。第二电动机转子8通过外轴6和第三离合器12与第一电动机转子11连接。 
在两挡双离合变速机构中，齿轮A5与齿轮C16处于常啮合状态，齿轮B13与齿轮C16也处于常啮合状态。当第一离合器14结合，第二离合器4分离时，第二电动机或者发动机1的动力通过齿轮B13、齿轮C16传递到差速器17，再通过半轴18传递给车轮19，两挡双离合变速器工作在一挡；当第一离合器14分离，第二离合器4结合时，第二电动机或者发动机1的动力通过齿轮A5、齿轮C16传递到差速器17，再通过半轴18传递给车轮19，两挡双离合变速器工作在二挡；当第一离合器14分离，第二离合器4分离时，第二电动机或者发动机1的动力不能传递到差速器17；在第二电动机或者发动机1工作时，第一离合器14与第二离合器4不同时结合。 
在发动机1的动力输出端可以配置一个减震器，削弱发动机传递到第一电动机的震动。 
HCU通过控制所述两挡双离合变速机构的两个离合器的分离或者结合，实现所述两挡双离合变速机构以两个变速比传递动力，发动机驱动时能够有效调节发动机工作区间，保证车辆动力性和经济性。 
根据动力电池荷电状态（SOC），所述增程式电动汽车动力总成有两个工作阶段：电量消耗（CD）阶段和电量维持（CS）阶段。当电池电量充足（SOC为35%～100%）时，所述增程式电动汽车动力总成工作在CD阶段，当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总成进入到CS阶段。在CD阶段和CS阶段下所述增程式电动汽车动力总成的工作模式与具体实施例1中完全相同，在不同的工作模式下动力总成各部件的工作状态与具体实施例1中完全相同。 
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 (7)

1.一种增程式电动汽车动力总成，其特征在于： 
包括发动机（1）、第一电动机、第二电动机、内轴（9）、外轴（6）、两挡双离合变速机构和连接断开单元； 
所述发动机（1）通过内轴（9）与第一电动机转子（11）连接；第二电动机转子（8）通过外轴（6）与两挡双离合变速机构连接；第一电动机转子（11）通过外轴（6）、连接断开单元与第二电动机转子（8）连接； 
所述外轴（6）也是所述两挡双离合变速机构的输入轴，所述外轴（6）设置在所述内轴（9）的外周，且能够相对于内轴（9）独立旋转； 
发动机（1）与第二电动机的动力均能够通过两挡双离合变速机构输出传递到差速器（17）。 
2.根据权利要求1所述的增程式电动汽车动力总成，其特征在于： 
所述两挡双离合变速机构由第一离合器（14）、第二离合器（4）、第一传动机构和第二传动机构组成；第二电动机转子（8）通过外轴（6）与第一传动机构连接； 
所述第一离合器（14）、第二离合器（4）分别设置在两根平行的轴上，第一传动机构通过第一离合器（14）、第二离合器（4）与第二传动机构相连。 
3.根据权利要求2所述的增程式电动汽车动力总成，其特征在于： 
第一传动机构为齿轮传动机构或链传动机构。 
4.根据权利要求2所述的增程式电动汽车动力总成，其特征在于： 
第二传动机构包括齿轮A（5）、齿轮B（13）和齿轮C（16）；齿轮A（5）与齿轮C（16）啮合，齿轮B（13）与齿轮C（16）啮合。 
5.根据权利要求1所述的增程式电动汽车动力总成，其特征在于： 
所述的连接断开单元为第三离合器（12），所述第三离合器（12）是干式离合器或者湿式离合器。 
6.根据权利要求1所述的增程式电动汽车动力总成，其特征在于： 
在所述的发动机动力输出端配置一个减震器（30）。 
7.根据权利要求1所述的增程式电动汽车动力总成，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。 
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