CN217022176U - 一种车辆动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车辆的动力系统领域。一种车辆动力系统，包括行星排，行星排用于将发动机、第一电机和动力输出轴耦合，或者在太阳轮、行星架、齿圈之一固定的状态下将第一电机或发动机与动力输出轴耦合；车辆动力系统还包括第二电机，第二电机与动力输出轴之间设有变速机构；所述变速机构设置在第二电机远离第一电机的一侧，位于车辆动力系统的末端；在第二电机的径向上，所述变速机构的外壳的至少一侧的尺寸小于第二电机。本实用新型提供的车辆动力系统能够解决现有的车辆动力系统的尾部空间有限的问题。

Description

一种车辆动力系统

技术领域

本实用新型属于车辆的动力系统领域。

背景技术

车辆动力系统分为内燃机动力系统、纯电动力系统和混合动力系统，其中混合动力系统又可分为串联混合动力系统、并联混合动力系统和混联动力系统，混联式混合动力系统相对于串联混合动力系统和并联混合动力系统具有巨大的性能优势。当前的混联式混合动力系统主要采用行星排作为功率分流装置，综合了串并联混合动力系统的优点，例如中国专利文献CN101318462A公开的混合动力车辆驱动系统、中国专利文献CN206475732U公开的一种混联式混合动力系统。

现有技术中采用了行星排的车辆动力系统中，行星排用于将发动机、第一电机和动力输出轴耦合，即把行星排的太阳轮、行星架和齿圈的其中一个与发动机传动连接，另一个与第一电机传动连接，剩余一个用于与动力输出轴传动连接；或者在太阳轮、行星架、齿圈三者之一固定的状态下将第一电机或发动机与动力输出轴耦合。车辆动力系统还包括设置在车辆动力系统尾部第二电机，第二电机与动力输出轴之间设有变速机构，变速机构具有高速挡和低速挡，能够更好地适应对大扭矩和高转速有不同需求的车辆。

目前的车辆动力系统中，考虑制造和装配方便，行星排和变速机构均集成设置在一个完整的传动壳体内。例如上述两件中国专利文献CN101318462A、CN206475732U中的结构，行星排和变速机构均设置在第一电机和第二电机之间。但是，第二电机的径向尺寸往往较大，并且受电机性能需求的限制，尺寸可调整性很小，而某些车型对于车辆动力系统尾部的空间要求较高，供车辆动力系统装配的空间十分有限，会影响车辆动力系统的装配便利性，甚至出现车辆尺寸无法和车辆动力系统的尺寸匹配的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车辆动力系统，解决现有的车辆动力系统的尾部空间有限的问题。

本实用新型中采用如下技术方案：

一种车辆动力系统，包括行星排，行星排用于将发动机、第一电机和动力输出轴耦合，或者在太阳轮、行星架、齿圈三者之一固定的状态下将第一电机或发动机与动力输出轴耦合；车辆动力系统还包括第二电机，第二电机与动力输出轴之间设有变速机构；

所述变速机构设置在第二电机远离第一电机的一侧，位于车辆动力系统的末端；在第二电机的径向上，所述变速机构的外壳的至少一侧的尺寸小于第二电机。

有益效果：采用上述技术方案，设置在第二电机远离第一电机的一侧且位于车辆动力系统的末端的变速机构相对于作为主电机的第二电机来说，尺寸可调整性更大，能够在第二电机的径向上实现更小的尺寸，相比于将第二电机设置在车辆动力系统的末端，能够解决现有的车辆动力系统的尾部空间有限的问题，便于使车辆尺寸与车辆动力系统的尺寸进行匹配，能够方便车辆的设计，对于对相应位置空间要求较高的车型可以实现更好的安装便利性。

进一步地：变速机构为具有至少两个变速挡位的变速箱。

有益效果：采用上述技术方案，车辆动力系统能够利用变速机构后置节省出的尾部空间实现更多的挡位，更好地满足不同工况的使用需求，有利于提升车辆性能。

进一步地：变速机构包括相互啮合的一级减速主动齿轮和一级减速从动齿轮，一级减速主动齿轮与第二电机的输出轴连接；供一级减速从动齿轮安装的中间轴上设有至少两个二级减速主动齿轮，动力输出轴上设有相应数量的二级减速从动齿轮；二级减速主动齿轮或二级减速从动齿轮为空套齿轮，空套齿轮与相应的中间轴或动力输出轴之间设有同步器换挡机构或啮合套换挡机构，用于使中间轴或动力输出轴与相应的空套齿轮择一传动连接。

有益效果：通过在中间轴上设置至少两个二级减速主动齿轮、在动力输出轴上对应地设置二级减速从动齿轮，并且设置相应的换挡机构，中间轴与动力输出轴之间能够形成至少两挡输出轮系，从而使第二电机具有不同转速的大扭矩输出，满足车辆的使用需求。

进一步地：所述动力输出轴上可设有输出主动齿轮，输出主动齿轮与输出从动齿轮连接，输出从动齿轮用于将动力传递给车桥。

有益效果：采用上述技术方案能够实现车辆动力系统的横向布置，有利于车辆动力系统的灵活设计，避免变速机构的结构调整后车辆动力系统的轴向尺寸有所增大而影响车辆动力系统在整车上的布置。

进一步地：所述输出主动齿轮设置在所述行星排与所述第二电机之间。

有益效果：变速机构设置到车辆动力系统的末端之后能够在行星排与所述第二电机之间留出更多的布置空间，从而能够在此处布置输出主动齿轮，实现车辆动力系统的横置式布置，更灵活地满足车辆的空间布置需求。

进一步地：所述变速机构具有空挡，空挡用于将第二电机与动力输出轴断开连接。

有益效果：采用上述技术方案，当车辆以较高车速行驶且整车驱动力需求位于发动机的高效区时，利用变速机构空挡可以实现车辆行走时第二电机不随转，避免了原有系统第二电机零扭矩随转带来的效率损失。

进一步地：所述发动机与行星排之间的传动轴上设有单向离合器，单向离合器中用于与发动机连接的构件的锁止转动方向与发动机的转向相反以防止发动机被反向拖动。

有益效果：采用上述技术方案，单向离合器的尺寸更小，重量更轻，并且不需设置单独的控制装置，从而能够较好地节省空间；另外，在纯电工况行驶时，在变速机构换挡的过程中，单向离合器能够锁定行星排中与之相连的相应构件并避免发动机被反拖，从而可以通过ISG电机来维持动力输出轴的扭矩稳定，实现纯电模式换挡时的动力补偿功能，避免换挡时出现动力中断。

进一步地：所述行星排的太阳轮、行星架和齿圈均为自由转动构件，仅用于与相应的发动机、第一电机或动力输出轴连接。

有益效果：采用上述技术方案能够节省原有的锁止机构所占用的空间，缓解变速机构的结构调整后车辆动力系统的轴向尺寸有所增大导致的影响。

进一步地：所述行星排的太阳轮与第一电机传动连接，齿圈与动力输出轴传动连接。

进一步地：所述行星排的行星架与发动机传动连接。

附图说明

图1是本实用新型中一种车辆动力系统的实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型中一种车辆动力系统的实施例4的结构示意图；

图3是本实用新型中一种车辆动力系统的实施例5的结构示意图；

图4是本实用新型中一种车辆动力系统的实施例6的结构示意图；

图5是本实用新型中一种车辆动力系统的实施例7的结构示意图；

图6是本实用新型中一种车辆动力系统的实施例8的结构示意图；

图7是本实用新型中一种车辆动力系统的实施例9的结构示意图。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：1、发动机；2、扭转减震器；3、单向离合器；4、第一电机；41、ISG电机转子；5、锁止机构；6、电机控制器；7、动力电源；8、行星排；81、齿圈；82、行星架；83、太阳轮；9、第二电机；91、主驱电机转子；10、变速机构；101、一级减速主动齿轮；102、一级减速从动齿轮；103、变速机构中间轴；104、二级减速主动齿轮；105、二级减速从动齿轮；106、换挡机构；11、动力输出轴；12、车桥；131、输出主动齿轮；132、输出从动齿轮。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，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。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例1：

如图1所示，车辆动力系统是一种混联式混合动力系统，包括发动机1、第一电机4、行星排8、第二电机9、动力输出轴11。第一电机4为ISG电机，第二电机9为主驱电机。行星排8设置在第一电机4与第二电机9之间，用于将发动机1、第一电机4和动力输出轴11耦合；动力输出轴11用于向车桥12输出动力。

作为公知常识，行星排8包括太阳轮83、行星架82和齿圈81。动力输出轴11与行星排8的齿圈81直接连接；行星排8的太阳轮83与ISG电机转子41连接，并且两者的传动路径上设有锁止机构5，本实施例中锁止机构5采用现有技术中常用的锁止离合器，当车辆以较高车速行驶且整车驱动力需求位于发动机1的高效区时，利用锁止机构5锁止ISG电机，能够实现发动机1直驱，并且能够提高动力系统效率。行星排8的行星架82与发动机1传动连接，两者的传动路径上设有扭转减震器2和单向离合器3，单向离合器3中用于与发动机1连接的构件的锁止转动方向与发动机1的转向相反以防止发动机1被反向拖动，在发动机1转动时能够向行星排8传递动力，在相应电机转动时能够避免发动机1被反拖。设置单向离合器3可实现双电机同时驱动，同时可实现纯电模式换挡时动力补偿。单向离合器3为现有技术，作为典型结构，包括内圈、外圈和设置在内圈与外圈之间的单向锁止结构，本实施例中内圈与扭转减震器2和行星架82连接，外圈与壳体连接。在其他实施例中，单向离合器3也可以替换为锁止离合器，当然，由于锁止离合器的体积、重量均较大，此时车辆动力系统的整体轴向尺寸将会较大，重量也会相应有所增加。

第二电机9与动力输出轴11之间设有变速机构10，变速机构10包括相互啮合的一级减速主动齿轮101和一级减速从动齿轮102，一级减速主动齿轮101与主驱电机转子91连接；一级减速从动齿轮102固定在变速机构中间轴103上，中间轴103上固定有两个二级减速主动齿轮104，分别为二级减速第一主动齿轮和二级减速第二主动齿轮；动力输出轴11上设有有两个适配的二级减速从动齿轮105，分别为二级减速第一从动齿轮和二级减速第二从动齿轮。两个二级减速从动齿轮105均为空套齿轮，即空套在相应的转轴上的齿轮。二级减速第一主动齿轮和二级减速第一从动齿轮构成1挡输出轮系，二级减速第二主动齿轮和二级减速第二从动齿轮构成2挡输出轮系。二级减速从动齿轮105与动力输出轴11之间设有换挡机构106，如图1所示，换挡机构106为同步器换挡机构，用于使动力输出轴11与各二级减速从动齿轮105择一传动连接，分别对应1挡和2挡，另外，同步器换挡机构具有空挡。当然，在其他实施例中，作为一种常见的替换方式，换挡机构106也可以采用啮合套换挡机构，能够更好地避免冲击。另外，在其他实施例中，也可以将各二级减速主动齿轮104设置为空套齿轮，而二级减速从动齿轮105固定在动力输出轴11上。

第二电机9和变速机构10具有独立的外壳，第二电机9的输出轴为空心轴，穿入变速机构10的外壳内。上述变速机构10设置在第二电机9远离第一电机4的一侧，位于车辆动力系统的末端，在第二电机9的径向上，变速机构10所在的两挡变速箱的外壳的尺寸小于第二电机9的径向尺寸。当然，在其他实施例中，在第二电机9的所有径向上，变速机构10也可以被设置为仅在某个或某几个方向上的径向尺寸小于第二电机9。

第一电机4和第二电机9均与电机控制器6连接，能够以动力电源7作为能量源，在电机控制器6的控制下运行。

工作时，车辆动力系统具有以下工作模式：

具体地：

1、ISG纯电驱动模式：

锁止机构5处于脱开状态，变速机构10处于空挡，此时系统的输入为第一电机4，输出为动力输出轴11，具体的转矩关系为：T_out＝k₁T_MG1，T_MG1为第一电机4转矩，k₁为行星排8的齿圈81的齿数与太阳轮83的齿数的比值，T_out为输出轴的输出转矩。

2、第二电机9纯电驱动模式

锁止机构5处于脱开状态，变速机构10处于1挡或者2挡，此时系统的输入为第二电机9，输出为动力输出轴11，具体的转矩关系为：T_out＝i*T_MG2，T_MG2为第二电机9转矩，i为当前变速机构10的传动比，T_out为输出轴的输出转矩。

3、双电机纯电驱动模式

锁止机构5处于脱开状态，变速机构10处于1挡或者2挡，此时系统的输入为第一电机4、第二电机9，输出为动力输出轴11，具体的转矩关系为：T_out＝k₁T_MG1+i*T_MG2。

4、无极变速模式

锁止机构5处于脱开状态，变速机构10处于1挡或者2挡，此时系统的输入为发动机1、第二电机9，输出为动力输出轴11，具体的转矩关系为：T_out＝k₁/(1+k₁)T_Eng+i*T_MG2，T_Eng为发动机1的转矩。

5、并联模式

锁止机构5处于结合状态，变速机构10处于1挡或者2挡，此时系统的输入为发动机1、第二电机9，输出为动力输出轴11，具体的转矩关系为：T_out＝k₁/(1+k₁)T_Eng+i*T_MG2。

6、发动机1直驱模式

锁止机构5处于结合状态，变速机构10处于空挡，此时系统的输入为发动机1、第二电机9，输出为动力输出轴11，具体的转矩关系为：T_out＝k₁/(1+k₁)T_Eng。

7、制动能量回收模式

锁止机构5处于脱开状态，变速机构10处于1挡或者2挡，此时系统的输入为车辆，输出为第二电机9，具体的转矩关系为：T_out＝-i*T_MG2，T_MG2为第二电机9的转矩，i为当前变速机构10的传动比，T_out为输出轴的输出转矩。

本实用新型中利用变速机构10对主电机进行转速、扭矩调节，低挡位大速比可提高系统最大输出能力，提升车辆动力性，高挡位小速比可降低中高车速下电机转速，提升效率。另外，当车辆以较高车速行驶且整车驱动力需求位于发动机1高效区时，利用变速机构10的空挡，可以实现车辆行走时主电机不随转，避免了原有系统驱动电机零扭矩随转工况带来的效率损失。再者，采用单向离合器3有利于节省动力系统的轴向尺寸，并且使动力系统可实现双电机同时驱动功能，同时可实现纯电模式换挡时动力补偿功能。再者，由于设置了锁止结构，当车辆以较高车速行驶且整车驱动力需求位于发动机1高效区时，发动机1高速直接驱动整车，利用锁止机构5锁止第一电机4，避免现有混联系统无法实现发动机1直驱的问题，提高了动力系统效率。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，第二电机9和变速机构10具有独立的外壳。而本实施例中，变速机构10与第二电机9相互靠近的一侧共用同一个外壳侧壁。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，变速机构10的换挡机构106仅设有两个二级减速主动齿轮104。而本实施例中，变速机构10的换挡机构106设有三个二级减速主动齿轮104。当然，在其他实施例中，变速机构10的换挡机构106也可以设置四个以上二级减速主动齿轮104。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，行星排8的太阳轮83与第一电机4的转子之间的传动路径上设有锁止机构5。而本实施例中，如图2，取消了上述锁止机构5。该实施例能够进一步减小车辆动力系统的尺寸，但是，也会丧失相应的驱动模式。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，太阳轮83与发动机1之间设有单向离合器3，行星排8的太阳轮83与第一电机4的转子之间的传动路径上设有锁止机构5。而本实施例中，如图3，取消了上述单向离合器3和锁止机构5。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例6：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，太阳轮83与发动机1之间设有单向离合器3。而本实施例中，如图4，取消了上述单向离合器3。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例7：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，车辆动力系统采用纵置形式，即动力输出轴11沿车辆的前后方向布置。而本实施例中，如图5，车辆动力系统采用横置形式，即动力输出轴11沿车辆的左右方向布置，所述动力输出轴11上设有输出主动齿轮131，输出主动齿轮131与输出从动齿轮132连接，输出从动齿轮132用于将动力传递给车桥12。该方案能够节省车辆的纵向空间占用，更好地匹配纵向空间紧张的车辆。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例8：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，车辆动力系统为混联式混合动力系统。而本实施例中，如图6，车辆动力系统为纯电动动力系统，取消了发动机1、扭转减震器2、单向离合器3、锁止机构5，同时将行星架82固定到车辆动力系统的壳体上，其他部分保持不变。当然，在其他实施例中，在该实施例的基础上，车辆动力系统也可以采用横置形式。

本实用新型中一种车辆动力系统的实施例9：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，车辆动力系统为混联式混合动力系统。而本实施例中，如图7，车辆动力系统为纯电动动力系统，取消了发动机1、扭转减震器2、单向离合器3、锁止机构5，同时将行星排8齿圈81固定到壳体上，行星架82与动力输出轴11相连接，其他部分保持不变。当然，在其他实施例中，在该实施例的基础上，车辆动力系统也可以采用横置形式。

上述实施例1、4至9所对应的方案的运行模式如下表。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆动力系统，包括行星排(8)，行星排(8)用于将发动机(1)、第一电机(4)和动力输出轴(11)耦合，或者在太阳轮(83)、行星架(82)、齿圈(81)三者之一固定的状态下将第一电机(4)或发动机(1)与动力输出轴(11)耦合；车辆动力系统还包括第二电机(9)，第二电机(9)与动力输出轴(11)之间设有变速机构(10)；

其特征在于，所述变速机构(10)设置在第二电机(9)远离第一电机(4)的一侧，位于车辆动力系统的末端；在第二电机(9)的径向上，所述变速机构(10)的外壳的至少一侧的尺寸小于第二电机(9)。

2.根据权利要求1所述的车辆动力系统，其特征在于，变速机构(10)为具有至少两个变速挡位的变速箱。

3.根据权利要求2所述的车辆动力系统，其特征在于，变速机构(10)包括相互啮合的一级减速主动齿轮(101)和一级减速从动齿轮(102)，一级减速主动齿轮(101)与第二电机(9)的输出轴连接；供一级减速从动齿轮(102)安装的中间轴(103)上设有至少两个二级减速主动齿轮(104)，动力输出轴(11)上设有相应数量的二级减速从动齿轮(105)；二级减速主动齿轮(104)或二级减速从动齿轮(105)为空套齿轮，空套齿轮与相应的中间轴(103)或动力输出轴(11)之间设有同步器换挡机构或啮合套换挡机构，用于使中间轴(103)或动力输出轴(11)与相应的空套齿轮择一传动连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的车辆动力系统，其特征在于，所述动力输出轴(11)上设有输出主动齿轮(131)，输出主动齿轮(131)与输出从动齿轮(132)连接，输出从动齿轮(132)用于将动力传递给车桥(12)。

5.根据权利要求4所述的车辆动力系统，其特征在于，所述输出主动齿轮(131)设置在所述行星排(8)与所述第二电机(9)之间。

6.根据权利要求1或2或3所述的车辆动力系统，其特征在于，所述变速机构(10)具有空挡，空挡用于将第二电机(9)与动力输出轴(11)断开连接。

7.根据权利要求1或2或3所述的车辆动力系统，其特征在于，所述发动机(1)与行星排(8)之间的传动轴上设有单向离合器(3)，单向离合器(3)中用于与发动机(1)连接的构件的锁止转动方向与发动机(1)的转向相反以防止发动机(1)被反向拖动。

8.根据权利要求1或2或3所述的车辆动力系统，其特征在于，所述行星排(8)的太阳轮(83)、行星架(82)和齿圈(81)均为自由转动构件，仅用于与相应的发动机(1)、第一电机(4)或动力输出轴(11)连接。

9.根据权利要求1或2或3所述的车辆动力系统，其特征在于，所述行星排(8)的太阳轮(83)与第一电机(4)传动连接，齿圈(81)与动力输出轴(11)传动连接。

10.根据权利要求9所述的车辆动力系统，其特征在于，所述行星排(8)的行星架(82)与发动机(1)传动连接。

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