CN220314734U - 增程器和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请属于电动汽车技术领域，具体涉及增程器和电动汽车。增程器包括：发动机，发动机包括曲轴和飞轮，曲轴带动飞轮转动，飞轮设置有发动机齿轮；发电机，发电机的驱动端设置有发电机齿轮，发电机齿轮与发动机齿轮啮合且发电机齿轮的齿数小于发动机齿轮的齿数，发动机转动时通过发动机齿轮带动发电机齿轮转动。本申请的增程器包括发动机和发电机，其中发动机中的发动机齿轮的齿数大于发电机中的发电机齿轮的齿数，因此能够使得发动机在低转速的工作状况下，带动发电机以高转速运行，从而降低发电机的驱动端直径尺寸。同时本申请中将发动机的齿轮集成在飞轮中，从而能够进一步降低增程器的整体尺寸。

Description

增程器和电动汽车

技术领域

本申请属于电动汽车技术领域，具体涉及增程器和电动汽车。

背景技术

现有的电动汽车中的增程器中为了实现发电机具备较大的功率，会将发电机设计为转速低驱动端直径大的方案。这导致增程器的整体结构尺寸增大，并且较大的直径还也需要更多的磁钢，成本也增加。而电动汽车的内部空间有限，这使得这种增程器的适配性降低。

实用新型内容

本申请的一个发明目的在于提供一种增程器，通过将发电机的转速提高的方式降低发电机的驱动端尺寸，同时通过将发动机齿轮集成在飞轮中，从而使得增程器的整体尺寸被优化缩小。

本申请的另一个发明目的在于提供一种包括该增程器的电动汽车。

根据本申请的实施例，第一方面提供了增程器，包括：

发动机，所述发动机包括曲轴和飞轮，曲轴带动所述飞轮转动，所述飞轮设置有发动机齿轮；

发电机，所述发电机的驱动端设置有发电机齿轮，所述发电机齿轮与所述发动机齿轮啮合且所述发电机齿轮的齿数小于所述发动机齿轮的齿数，所述发动机转动时通过所述发动机齿轮带动所述发电机齿轮转动。

在一实施例中，所述飞轮设置有与所述飞轮同心的连接环，所述连接环靠近所述发电机的一侧设置有所述发动机齿轮。

在一实施例中，所述飞轮与所述连接环一体成型，所述发动机齿轮与所述连接环过盈配合连接。

在一实施例中，所述发动机齿轮与所述飞轮之间的距离为2cm～10cm。

在一实施例中，所述飞轮中心设置有螺纹孔，所述螺纹孔与所述曲轴螺纹配合连接。

在一实施例中，所述发动机为米勒循环发动机。

在一实施例中，所述发动机齿轮和所述发电机齿轮均为斜齿轮。

在一实施例中，所述发电机还包括定子和转子，所述发电机齿轮设置在所述转子。

在一实施例中，所述发电机齿轮与所述转子过盈配合连接。

根据本申请的实施例，第二方面提供了一种电动汽车，包括所述的增程器。

本申请的增程器包括发动机和发电机，其中发动机中的发动机齿轮的齿数大于发电机中的发电机齿轮的齿数，因此能够使得发动机在低转速的工作状况下，带动发电机以高转速运行，从而降低发电机的驱动端直径尺寸。同时本申请中将发动机的齿轮集成在飞轮中，从而能够进一步降低增程器的整体尺寸。本申请通过提高发电机齿轮的转速以及集成式设置发动机齿轮的方式，从而使得增程器的整体尺寸被优化缩小。

附图说明

图1为本申请一实施例中的增程器的结构示意图；

图2为本申请一实施例中飞轮的结构示意图。

附图标号说明：

100、发动机；110、飞轮；111、连接环；120、发动机齿轮；

200、发电机；210、发电机齿轮；220、定子；230、转子。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“纵向”、“横向”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”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，亦仅为了便于简化叙述，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。

如背景介绍，现有的电动汽车中的增程器中为了实现发电机具备较大的功率，会将发电机设计为转速低驱动端直径大的方案。这导致增程器的整体结构尺寸增大，并且较大的直径还也需要更多的磁钢，成本也增加。而电动汽车的内部空间有限，这使得这种增程器的适配性降低。需要说明的是发电机的功率与驱动端的直径大小和转速相关，因此现有的方案更侧重通过增大驱动端的直径方式来增大输出扭矩，从而提高发电机的功率。为了较好地解决这一技术问题，研究人员提出一种增大发电机转速的方案来降低发电机驱动端的直径尺寸，同时通过集成设置发电机齿轮的方式，从而使得增程器的整体尺寸降低，以使得增程器具备更优的适用性。

如图1所示，图1为本申请一实施例中的增程器的结构示意图。本实施例中的增程器包括发动机100和发电机200。增程器的工作原理是在电池电量下降到一定程度时，发电机200启动并通过燃料转化为电能，为电动驱动系统提供所需的电力，而当发电机200需要开始工作时，发动机100会点火并运转，驱动发电机200发电。这样，发动机100通过转化燃料的化学能为发电机200提供动力，使其能够产生所需的电能。由于发电机200的功率与转速和扭矩的乘积相关，为了提高发电机200的发电功率，现有的方案主要通过增大发电机200的驱动端直径，并降低发电机200的转速。由于发电机200的驱动端直径增加，这使得发电机200整体占用的尺寸增大，从而导致增程器的整体尺寸也增大。而不同型号的电动汽车的内部空间有限，因此这降低了增程器的适用性。

本申请拟通过提供一种增程器，通过提高发电机200转速的方式来使得发电机200具备较大功率。由于发电机200的功率与转速和扭矩的乘积相关，因此在发动机100的转速提高的条件下，能够降低发电机200的驱动端直径，从而使得发电机200在增程器中的空间占比降低，依次实现缩小增程器的尺寸。另外，本申请中还将发动机100尺寸直接集成在发动机100的飞轮110中，从而使得发动机100整体的轴向尺寸降低。通过这些方式，从而使得增程器的整体尺寸被优化缩小，以尽可能地提高增程器的适用性。

具体的，参阅图1和图2所示，发动机100包括曲轴和飞轮110，其中曲轴带动飞轮110转动，飞轮110设置有发动机齿轮120，其中发动机100可以选择米勒循环发动机。

发电机200的驱动端设置有发电机齿轮210，发电机齿轮210与发动机齿轮120啮合且发电机齿轮210的齿数小于发动机齿轮120的齿数，发动机100转动时通过发动机齿轮120带动发电机齿轮210转动。

在本实施例中，增程器工作时发动机100中的曲轴带动飞轮110转动，飞轮110在转动的过程中带动发动机齿轮120转动工作，通过发动机齿轮120与发电机200中的发电机齿轮210的啮合，从而实现发电机200工作。由于发动机100中的发动机齿轮120齿数大于发电机齿轮210的齿数，因此根据齿轮的传动比关系计算可知，发动机100在低转速工作情况下，发电机200能够以高转速情况运行。而发电机200的功率与转速和扭矩的乘积相关，因此在满足发电机200的一定功率时，可以通过高的转速以及小的驱动端直径实现。由于发电机200的驱动端直径降低，因此缩小了发电机200的在增程器中的整体占比，从而使得增程器的壳体尺寸降低。同时，本申请中的发动机齿轮120直接设置在发动机100的飞轮110中，因此不需要设置额外的齿轮轴，从而使得发动机100在轴向方向的齿轮也进一步降低。通过这些方式，能够使得增程器的整体尺寸降低，从而适配更多型号的电动汽车。

研究人员在优化发动机100的整体尺寸时，研究人员发现，如果将发动机齿轮120通过齿轮轴的方式设置在发动机100中，这至少存在两个方面的问题，第一这会使得发动机100在轴向方向的尺寸较大，不利于缩小增程器的整体尺寸；第二，发动机100中设置齿轮轴来安装发动机齿轮120时，由于齿轮轴需要与发动机100内部的驱动端配合，因此这使得齿轮轴的长度一般较长，为此需要对齿轮轴的两端进行限位固定。

为了较好地解决这一问题，研究人员在飞轮110中集成有连接环111，参阅图2所示，通过连接环111来连接发动机齿轮120。具体的，在一实施例中，飞轮110设置有与飞轮110同心的连接环111，连接环111靠近发电机200的一侧设置有发动机齿轮120。

在本实施例中，集成在飞轮110中的连接环111可以近似理解为齿轮轴，连接环111可以与飞轮110一体成型或者采用固定连接的方式连接，发动机齿轮120可以与连接环111过盈配合。因此在飞轮110转动的过程中，直接通过飞轮110带动连接环111转动，然后通过连接环111带动发动机齿轮120转动。由于连接环111的一端直接设置在飞轮110中，因此较好地避免了通过设置齿轮轴导致发动机100在轴向方向的尺寸大的问题；同时飞轮110与连接环111之间的连接关系，也避免了对连接环111的两端再次限位固定。

研究人员在优化方案的过程中，研究人员发现，如果发动机齿轮120与飞轮110之间的距离过小，这会导致发动机齿轮120在转动的过程中，由于安装位置偏差或者后续工作中导致的位置变化等因素，发动机齿轮120与飞轮110之间会存在干涉碰撞的风险；而另一方面，如果发动机齿轮120与飞轮110之间的距离过大，这又会导致发动机齿轮120在工作的过程中使得连接环111因不满足力学条件而发生折断等风险。

为了较好地解决这一问题，研究人员将发动机齿轮120与飞轮110之间的距离为2cm～10cm。其中发动机齿轮120与飞轮110之间的距离可以理解为发动机齿轮120朝向飞轮110的一侧与飞轮110之间的距离。研究人员在力学仿真实验中发现，当将发动机齿轮120与飞轮110之间的间距设置为2cm～10cm时，能够较好地避免发动机齿轮120与飞轮110之间的干涉问题，同时也能较好避免连接环111在承载发动机齿轮120的过程中发生折断的风险。

在一实施例中，发动机齿轮120和发电机齿轮210均为斜齿轮。在增程器中，发动机100和发电机200的转速范围通常不同，如上文介绍，发动机100采用低转速工作，而发电机200采用高转速工作，因此需要通过传动装置将两者的转速匹配。而斜齿轮传动可以实现更高的传动比，从而更好地满足这一需求。其次，斜齿轮传动可以减小齿轮啮合时的冲击和噪声。在增程器中，齿轮啮合时产生的冲击和噪声会影响增程器的稳定性和寿命，而斜齿轮传动则可以通过斜齿的设计减小这些不良影响。此外，斜齿轮传动还可以提高传动效率。在增程器中，传动效率的提高可以减小增程器的能量损失，从而提高整个系统的效率。

在一实施例中，飞轮110中心设置有螺纹孔，螺纹孔与曲轴螺纹配合连接。在本实施例中，将飞轮110与曲轴螺纹配合连接的原因是，螺纹连接具有较高的连接强度和稳定性。在螺纹连接中，飞轮110和曲轴上分别加工出相应的螺纹，然后通过螺纹连接器将两者连接起来。由于螺纹连接具有较高的摩擦力和抗拉强度，因此可以实现较为牢固的连接效果，从而确保飞轮110和曲轴之间的传动稳定和可靠。其次，螺纹连接方便拆卸和维护。在螺纹连接中，只需要拧下螺母即可将飞轮110和曲轴分离，方便进行维护和更换。这对于电动车的维修和保养非常重要，可以大大降低维护的难度和成本。最后，螺纹连接具有较高的精度和可控性。在螺纹连接中，螺纹的尺寸和形状可以通过加工和设计进行精确控制，从而实现较高的精度和可控性。这对于电动车的性能和可靠性都非常重要，可以确保飞轮110和曲轴之间的传动效率和稳定性。

在一实施例中，发动机100为米勒循环发动机。在本实施例中，选择米勒循环发动机的原因为，米勒循环发动机具备更高的热效率。米勒循环发动机采用了更长的压缩冲程和更短的扫气冲程，从而实现了更高的压缩比和更高的热效率。相比之下，传统的发动机由于存在较长的扫气冲程，容易出现燃烧不充分和能量浪费的问题。其次，米勒循环发动机具备更低的排放。米勒循环发动机采用了更长的压缩冲程和更短的扫气冲程，从而实现了更高的压缩比和更低的排放。相比之下，传统的发动机由于存在较长的扫气冲程，容易出现排放过高的问题。最后，米勒循环发动机具备更高的动力输出。米勒循环发动机采用了更长的压缩冲程和更短的扫气冲程，从而实现了更高的压缩比和更高的动力输出。相比之下，传统的发动机由于存在较长的扫气冲程，容易出现动力输出不足的问题。

在一实施例中，发电机200还包括定子220和转子230，发电机齿轮210设置在转子230。在本实施例中，将发电机齿轮210直接设置在转子230中，其好处是能够减少发动机齿轮120与转子230之间的连接件，从而减少了传动损失和故障的可能性。其次，这也提高了传动效率。将发电机齿轮210直接设置在发动机100的转子230上，可以实现直接驱动发电机200，从而提高了传动效率，减少了能量的浪费。

在一实施例中，发动机齿轮120与转子230之间可以采用过盈配合连接。其中发动机齿轮120与转子230之间采用过盈配合连接，一方面可以提高发动机齿轮120和转子230之间连接的紧密性；另一方面，还可以从而减少了传动系统中的摩擦和能量损失，提高了传动效率。

本申请还提出一种电动汽车，包括上述提到的增程器。由于本申请中的增程器优化了发电机200的驱动端中的尺寸，同时也优化了发动机100沿轴线方向的尺寸，因此整个增程器的尺寸得到进一步优化缩小，从而使得增程器在电动汽车中的占比更小，能够更好地适用不同型号的电动汽车。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种增程器，其特征在于，包括：

发动机(100)，所述发动机(100)包括曲轴和飞轮(110)，曲轴带动所述飞轮(110)转动，所述飞轮(110)设置有发动机齿轮(120)；

发电机(200)，所述发电机(200)的驱动端设置有发电机齿轮(210)，所述发电机齿轮(210)与所述发动机齿轮(120)啮合且所述发电机齿轮(210)的齿数小于所述发动机齿轮(120)的齿数，所述发动机(100)转动时通过所述发动机齿轮(120)带动所述发电机齿轮(210)转动；

所述飞轮(110)设置有与所述飞轮(110)同心的连接环(111)，所述连接环(111)靠近所述发电机(200)的一侧设置有所述发动机齿轮(120)。

2.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于：所述飞轮(110)与所述连接环(111)一体成型，所述发动机齿轮(120)与所述连接环(111)过盈配合连接。

3.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于：所述发动机齿轮(120)与所述飞轮(110)之间的距离为2cm～10cm。

4.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于：所述飞轮(110)中心设置有螺纹孔，所述螺纹孔与所述曲轴螺纹配合连接。

5.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于：所述发动机(100)为米勒循环发动机。

6.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于：所述发动机齿轮(120)和所述发电机齿轮(210)均为斜齿轮。

7.根据权利要求1所述的增程器，其特征在于：所述发电机(200)还包括定子(220)和转子(230)，所述发电机齿轮(210)设置在所述转子(230)。

8.根据权利要求7所述的增程器，其特征在于：所述发电机齿轮(210)与所述转子(230)过盈配合连接。

9.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1～8中任意一项所述的增程器。