一種增程式電動車用動力總成裝置的製作方法

2024-01-31 14:18:15 2

本實用新型屬於新能源車用驅動裝置的技術領域，特別涉及一種在增程式電動車上使用的動力總成裝置。

背景技術：

目前，全球溫室氣體排放加劇，各地霧霾頻發，環境問題日益突顯，汽車尾氣被認為是造成上述問題的元兇之一，隨著石油能源的不斷消耗和日益嚴格的排放法規的出臺，新能源汽車作為一種排放小，汙染少的交通工具已得到各整車廠的廣泛重視，發展新能源汽車已成為汽車行業刻不容緩的任務。

純電動汽車完全依靠驅動電機來驅動車輛，其能量來自於電網，實現了零油耗、零排放，但是目前受到動力電池水平限制，整車續駛裡程有限，不能滿足用戶日常使用需求。為了延長純電動汽車的續駛裡程，在電動車的動力系統中增加一個增程器，當電池電量不足時，增程器發電給整車提供能量，達到增加續駛裡程的目的，此類電動車被稱為增程式電動汽車。

目前的增程式電動車採用的驅動裝置包括純電驅動裝置(包括驅動電機、減速器、差速器)及增程器(包括發動機、發電機)，純電驅動裝置及增程器一般採用分開式的結構，且二者均需要布置在前機艙中，這就造成前機艙布置擁擠，動力總成與機艙周邊之間間隙不夠，且採用分開式的結構，二者分別需要懸置與車架相連。專利CN204210298U公開了一種增程式電動汽車懸置系統及其動力總成安裝結構，該專利中由於純電驅動裝置和增程器採用了分開式的結構，使得純電驅動裝置和增程器均需要三個懸置及三個懸置支架和車架相連接，造成動力總成共需要六個懸置及六個懸置支架，零部件數量較多，成本較高。

現有的增程器一般採用ISG(Integrated Starter Generator)構型，發電機轉子與發動機曲軸直接連接，發電機轉速與發動機轉速始終相同，無法發揮電機高轉速的優勢，造成發電機功率密度較低，進而造成增程器的體積及質量較大。

技術實現要素：

針對上述現有技術方案的不足，本實用新型的目的是提供一種增程式電動車用動力總成裝置，該裝置結構緊湊，集成度高，能夠提高驅動裝置在整車上布置的靈活性。

本實用新型採用的技術方案為：

本實用新型的實施例提供了一種增程式電動車用動力總成裝置，包括發動機、雙質量飛輪和雙電機驅動裝置，所述雙質量飛輪的一端與所述發動機的曲軸後端連接，另一端與所述雙電機驅動裝置連接，所述雙電機驅動裝置包括第一殼體、第二殼體、驅動電機、傳動器和發電機，所述發電機包括發電機端蓋、發電機轉子、發電機定子、發電機旋轉變壓器、發電機軸，所述驅動電機包括驅動電機端蓋、驅動電機轉子、驅動電機定子、驅動電機旋轉變壓器和驅動電機軸，所述第一殼體的一側分別與發電機端蓋和驅動電機端蓋連接，另一側與所述第二殼體連接，以形成容納所述驅動電機、傳動器和發電機的空腔，所述傳動器包括升速裝置、減速裝置和差速器，所述升速裝置包括一對升速齒輪組，所述減速裝置包括一級減速齒輪組和二級減速齒輪組，所述差速器包括差速器殼和設置在所述差速器殼內的行星齒輪、左半軸齒輪和右半軸齒輪，其中，所述一對升速齒輪組包括相互嚙合的升速主動齒輪和升速被動齒輪，所述升速主動齒輪與升速器輸入軸同軸設置並由所述升速器輸入軸帶動轉動，所述升速被動齒輪與升速器輸出軸同軸設置並由所述升速器輸出軸帶動轉動，所述升速器輸入軸的兩端通過軸承分別支承在第一殼體和第二殼體上，並且與所述雙質量飛輪通過花鍵連接，所述升速器輸出軸的一端通過軸承支承在第二殼體上，另一端上的外花鍵與所述發電機軸上的內花鍵相配合；所述一級減速齒輪組包括相互嚙合的一級減速主動齒輪和一級減速被動齒輪，所述二級減速齒輪組包括相互嚙合的二級減速主動齒輪和二級減速被動齒輪，所述一級減速主動齒輪與減速器輸入軸同軸設置並由所述減速器輸入軸帶動轉動，所述一級減速被動齒輪與中間軸通過花鍵連接，所述二級減速主動齒輪與所述中間軸同軸設置並由所述中間軸帶動轉動，所述二級減速被動齒輪固定連接在所述差速器殼上並與所述差速器殼一起轉動，所述減速器輸入軸的一端通過軸承支承在所述第二殼體上，另一端上的外花鍵與所述驅動電機軸上的內花鍵相配合，所述中間軸的兩端分別通過軸承支承在所述第一殼體和所述第二殼體上；所述差速器的兩端分別通過軸承支承在所述第一殼體和所述第二殼體上，所述左半軸齒輪和所述右半軸齒輪分別與直接連接到車輪輪轂的兩個半軸花鍵連接；所述升速器輸出軸、所述升速器輸入軸、所述中間軸、所述減速器輸入軸平行設置。

可選地，所述升速主動齒輪與所述升速器輸出軸為一體式結構，所述升速被動齒輪與所述升速器輸出軸為一體式結構，所述一級減速主動齒輪與所述減速器輸入軸為一體式結構，所述二級減速主動齒輪與所述中間軸為一體式結構，所述二級減速被動齒輪與所述差速器殼通過鉚接、焊接或者螺栓連接而固定在一起。

可選地，所述升速器主動齒輪、所述升速器減速齒輪、所述一級減速主動齒輪、所述一級減速被動齒輪、所述二級減速主動齒輪和所述二級減速被動齒輪都為斜齒輪。

可選地，所述中間軸上還設置有駐車齒輪，所述駐車齒輪通過花鍵連接在所述中間軸上，並與外部駐車機構連接。

可選地，所述空腔被劃分為安置發電機的發電機腔、安置傳動器的傳動器腔和安置驅動電機的驅動電機腔，所述發電機腔與所述傳動器腔之間以及所述傳動器腔和所述驅動電機腔之間均通過油封進行密封。

可選地，所述發電機和所述驅動電機為永磁同步電機或交流異步電機電機。

可選地，所述發電機軸一端通過發電機左軸承支承到發電機端蓋上，另一端通過發電機右軸承支承到所述第一殼體上，所述發電機旋轉變壓器布置在所述發電機軸的外端且位於發電機端蓋的內端面。

可選地，所述驅動電機軸的一端通過驅動電機左軸承支承到所述驅動電機端蓋上，另一端通過驅動電機右軸承支承到所述第一殼體上，所述驅動電機旋轉變壓器布置在所述驅動電機軸的外端且位於驅動電機端蓋的內端面。

可選地，所述第一殼體上設置有分別對所述發動機定子和所述驅動電機定子進行冷卻的冷卻水道。

與現有技術相比，本實用新型的增程式電動車用動力總成裝置至少具有以下優點：該增程式電動車用動力總成裝置將驅動電機、發電機、升速裝置、減速裝置、差速器集成化設計，共用殼體，有效地減少了零部件數量，縮短了軸向尺寸，降低了總成重量。該總成裝置在發動機與發電機之間布置了升速裝置，發揮了電機高轉速的優勢，使得發電機的功率密度較高，有效降低了發電機的體積與重量，從而較大的減少的動力總成的尺寸與重量，整車布置的靈活性增加。

附圖說明

圖1為本實用新型的增程式電動車用動力總成裝置的結構示意圖。

圖2為本實用新型的雙電機驅動裝置的剖視圖。

(附圖標記)

1-發動機，2-雙質量飛輪，3-雙電機驅動裝置，4-第一殼體，

5-升速器輸出軸，6-第二殼體，7-升速器輸出軸軸承，

8-升速器輸入軸油封，9-升速器輸入軸右軸承，10-升速器輸入軸，

11-右半軸油封，12-差速器右軸承，13-中間軸右軸承，

14-一級減速被動齒輪，15-中間軸，16-駐車齒輪，

17-減速器輸入軸軸承，18-減速器輸入軸，

19-驅動電機油封，20-驅動電機右軸承，21-驅動電機定子，

22-驅動電機轉子，23-驅動電機左軸承，24-驅動電機軸，

25-驅動電機旋轉變壓器，26-驅動電機端蓋，27-中間軸左軸承，

28-差速器左軸承，29-左半軸油封，30-差速器殼，31-二級減速被動齒輪，

32-升速器輸入軸左軸承，33-發電機油封，34-發電機右軸承，

35-發電機定子，36-發電機轉子，37-發電機左軸承，

38-發電機軸，39-發電機旋轉變壓器，40-發電機端蓋。

具體實施方式

為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

圖1為本實用新型的增程式電動車用動力總成裝置的結構示意圖。圖2為本實用新型的雙電機驅動裝置的剖視圖。

如圖1和圖2所示，本實用新型實施例提供的一種增程式電動車用動力總成裝置，包括發動機1、雙質量飛輪2和雙電機驅動裝置3。雙質量飛輪2可為現有技術中的結構，例如可包括第一質量、第二質量、彈性元件(螺旋彈簧)等元件，其一端可通過螺栓連接安裝在發動機的曲軸後端，另一端與雙電機驅動裝置連接以傳遞動力，所述雙電機驅動裝置3包括第一殼體4、第二殼體6、驅動電機、傳動器和發電機。其中，在本實用新型中，發電機和驅動電機可均為乾式電機，在一示例中，所述發電機和驅動電機可均為永磁同步電機或交流異步電機。傳動器可由升速裝置、減速裝置、駐車裝置、差速器組成，升速裝置包括一對升速齒輪組，減速裝置可包括一級減速齒輪組和二級減速齒輪組，差速器可包括差速器殼30和設置在所述差速器殼30內的行星齒輪、左半軸齒輪和右半軸齒輪。以下參考圖2對雙電機驅動裝置3的具體結構進行描述。

如圖2所示，在本實用新型的一實施例中，發電機可包括發電機端蓋40、發電機轉子22、發電機定子35、發電機旋轉變壓器36、發電機軸38，所述發電機軸38一端通過發電機左軸承37支承到發電機端蓋40上，另一端通過發電機右軸承34支承到第一殼體4上，發電機旋轉變壓器39布置在發電機軸38的外端且位於發電機端蓋40的內端面。驅動電機可包括驅動電機端蓋26、驅動電機轉子22、驅動電機定子21、驅動電機旋轉變壓器25和驅動電機軸24，所述驅動電機軸24的一端通過驅動電機左軸承23支承到驅動電機端蓋26上，另一端通過驅動電機右軸承20支承到第一殼體4上，驅動電機旋轉變壓器25布置在驅動電機軸24的外端且位於驅動電機端蓋26的內端面。第一殼體4為驅動電機、發電機與傳動器共用的殼體，發電機端蓋40和驅動電機端蓋26分別固定連接(例如通過螺栓固定連接)在第一殼體4的一側上，形成安置發電機和驅動電機的發電機腔和驅動電機腔，第二殼體6為升速裝置、減速裝置、差速器共用的殼體，可通過螺栓連接在第一殼體4的另一側上，形成安置傳動器的傳動器腔，所述發電機腔與所述傳動器腔之間可通過電機油封33進行密封，以保證傳速器腔中的潤滑油不會進入發電機中對發電機絕緣產生影響所述傳動器腔和所述驅動電機腔可通過驅動機油封19進行密封，以保證傳速器腔中的潤滑油不會進入驅動電機中對驅動電機絕緣產生影響，傳動器的齒輪及軸承通過飛濺的方式進行油潤滑。優選地，在第一殼體4周向方向上有鑄造而成的冷卻水道，通過水冷的方式對發電機定子35和驅動電機定子21進行冷卻，冷卻水道可為形成在第一殼體4上的螺旋形通道。所述發電機定子35和驅動電機定子21均由定子鐵芯與繞組組成，定子鐵芯由無取向矽鋼片疊壓而成，定子繞組為分布式繞組，所述發電機轉子36和驅動電機轉子22由轉子鐵芯、永磁體與動平衡去重板組成，轉子鐵芯由無取向矽鋼片疊壓而成，永磁體材料為釹鐵硼，動平衡去重板材料為不鏽鋼。發電機的發電機旋轉變壓器39為發電機的位置傳感器，整車可根據從發電機旋轉變壓器39解讀的信號對發電機進行控制，驅動電機旋轉變壓器25為驅動電機的位置傳感器，整車可根據從驅動電機旋轉變壓器25解讀的信號對驅動電機進行控制。

繼續參考圖2，所述一對升速齒輪組包括相互嚙合的升速主動齒輪和升速被動齒輪，所述升速主動齒輪與升速器輸入軸10同軸設置並由所述升速器輸入軸10帶動轉動，所述升速被動齒輪與升速器輸出軸5同軸設置並由所述升速器輸出軸5帶動轉動。如圖2所示，所述升速器輸入軸10的一端通過升速器輸入軸左軸承32支承在第一殼體4上，另一端升速器輸入軸右軸承9支承在第二殼體6上，並且通過花鍵與雙質量飛輪2連接，以傳遞發動機的動力，所述升速器輸出軸5的一端通過升速器輸出軸承7支承在第二殼體6上，另一端上的外花鍵與所述發電機的電機軸38上的內花鍵相配合，以將通過升速器輸入軸10輸送的發動機的動力傳遞給發電機。在一非限制的示例中，為減少零部件和使得結構緊湊，所述升速主動齒輪可與升速器輸入軸為一體式結構，所述升速被動齒輪可與升速器輸出軸5為一體式結構，即可在升速器輸入軸10和升速器輸出軸5的適當位置一體成型有作為升速主動齒輪和升速被動齒輪的齒輪部分，但並不局限於此，升速主動齒輪和升速被動齒輪也可單獨形成，然後通過花鍵等固定在升速器輸入軸10和升速器輸出軸5上。

繼續參考圖2，所述一級減速齒輪組包括相互嚙合的一級減速主動齒輪和一級減速被動齒輪14，所述二級減速齒輪組包括相互嚙合的二級減速主動齒輪和二級減速被動齒輪31，所述一級減速主動齒輪與減速器輸入軸18同軸設置並由所述減速器輸入軸18帶動轉動，所述一級減速被動齒輪與中間軸15通過花鍵連接，所述二級減速主動齒輪與所述中間軸15同軸設置並由所述中間軸帶動轉動，所述二級減速被動齒輪固定連接在所述差速器殼上並與所述差速器殼30一起轉動，例如，所述二級減速被動齒輪可與所述差速器殼通過鉚接、焊接或者螺栓連接而集成在一起。所述中間軸15的兩端分別通過中間軸左軸承27和中間軸右軸承13支承在所述第一殼體4和所述第二殼體6上，所述減速器輸入軸18的一端通過減速器輸入軸軸承17支承在所述第二殼體6上並且所述減速器輸入軸18上的外花鍵與所述驅動電機軸24上的內花鍵相配合，以將驅動電機的動力傳遞給差速器。在一非限制的示例中，為減少零部件和使得結構緊湊，所述一級減速主動齒輪可與減速器輸入軸18為一體式結構，所述二級減速主動齒輪可與所述中間軸15為一體式結構，即可在減速器輸入軸18和中間軸15的適當位置一體成型有作為一級減速主動齒輪和二級減速主動齒輪的齒輪部分，但並不局限於此，一級減速主動齒輪和二級減速主動齒輪也可單獨形成，然後通過花鍵等固定在減速器輸入軸18和中間軸15上。所述升速主動齒輪、所述升速被動齒輪、所述一級減速主動齒輪、所述一級減速被動齒輪、所述二級減速主動齒輪和所述二級減速被動齒輪可都為斜齒輪，從而可滿足重載荷時的強度要求。此外，在中間軸15上還安裝有駐車齒輪16，駐車齒輪16可通過花鍵與中間軸15連接並與外部駐車結構連接，外部駐車機構可通過駐車齒輪16鎖住中間軸15，從而實現駐車功能。

位於差速器殼30內的左半軸齒輪和右半軸齒輪，作為整個總成裝置的輸出端，分別與車輛的兩個半軸花鍵連接，車輛半軸直接連接車輪輪轂，從而差速器可將驅動電機的動力傳遞給車輪輪轂，進而驅動車輛。差速器的兩端分別通過差速器左軸承28和差速器右軸承12支承在第一殼體4和第二殼體6上。整個總成裝置的兩個輸出端(左半軸齒輪和右半軸齒輪)分別通過左半軸油封29和右半軸油封11進行密封，從而保證總成裝置中的潤滑油不洩露。

綜上描述可知，根據本實用新型的增程式電動車用動力總成裝置，發動機產生的動力經過雙質量飛輪傳遞給升速裝置，進而傳遞給發電機，帶動發電機發電給整車提供能量，使得發電機的功率密度較高；驅動電機產生的動力經過減速裝置傳遞給差速器，由於差速器殼與減速裝置的二級減速齒輪連接，差速器中的半軸齒輪與車輛半軸花鍵聯接，從而可將該驅動電機產生的動力傳遞給車輪輪轂，驅動車輛行駛。

此外，參考圖2可知，升速器輸出軸5與發電機軸38同軸設置，減速器輸入軸18與驅動電機軸24同軸設置，升速器輸出軸5、升速器輸入軸10、中間軸15和減速器輸入軸18平行設置，這樣，發電機、傳動器和驅動電機整體可連接布置成「]」型，如此能夠有效地集成發電機、升速裝置、減速裝置、差速器和驅動電機。

需要注意的是，本實用新型中齒輪與軸之間的固定連接採用了花鍵連接方式，但是並不局限於此，也可以採用過盈結合的方式。此外，本實用新型中所用到的軸承可使用適用於高轉速甚至極高轉速的運行，而且非常耐用的深溝球軸承。

本實用新型的增程式電動車用動力總成裝置的動力傳遞方式如下：

驅動電機定子21中的繞組通電，通過驅動電機定轉子的電磁場將電能轉化成機械能使驅動電機轉子22旋轉，動力通過一級減速齒輪組及二級減速齒輪組，具體通過相互嚙合的減速器輸入軸18上的齒輪部分和一級減速被動齒輪14以及相互嚙合的中間軸15上的齒輪部分和二級減速齒輪31傳遞給差速器殼30，經差速器差速後通過半軸齒輪將動力傳遞給車輪輪轂，從而驅動車輛行駛。在電池電力不足時，發動機1啟動，動力通過升速齒輪組，具體通過相互嚙合的升速器輸入軸10上的齒輪部分和升速器輸出軸5上的齒輪部分傳遞給發電機進行發電，電能直接供給驅動電機驅動車輛繼續行駛。

在倒車時，驅動電機反轉，驅動車輛向後行駛。

以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。