專利背景
隨著能源的不斷消耗,新能源車型的開發和利用已逐漸成為一種趨勢。混合動力汽車作為新能源車型中的一種,通過發動機和/或電機進行驅動,具有多種模式,可以改善傳動效率和燃油經濟性。
但是,《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的發明人所了解的相關技術中,混合動力汽車中的動力傳動系統一般結構複雜,體積龐大,傳動效率偏低,在擋位切換或模式切換時需要同時控制多個換擋執行元件,控制策略複雜。
發明內容
專利目的
《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》旨在至少在一定程度上解決2014年1月已有技術中的上述技術問題之一。
為此,該發明需要提供一種用於車輛的動力傳動系統,該動力傳動系統結構緊湊,傳動效率高且控制方便。
進一步地,該發明需要提供一種車輛,該車輛包括上述的動力傳動系統。
技術方案
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的用於車輛的動力傳動系統,包括:發動機單元;變速器單元,所述變速器單元適於選擇性地與所述發動機單元動力耦合連線;第一電動發電機,所述第一電動發電機與所述變速器單元動力耦合連線;輸出部,所述輸出部構造成將經過所述變速器單元輸出的動力傳輸至所述車輛的前輪和/或後輪;動力切換裝置,所述動力切換裝置適於在所述變速器單元和所述輸出部之間進行動力的傳輸或者斷開;以及第二電動發電機,所述第二電動發電機用於驅動所述前輪或所述後輪。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統,發動機單元和/或第一電動發電機輸出的動力可以通過動力切換裝置而輸出至輸出部,再由輸出部輸出給車輛的前輪和/或後輪。
同時,由於第二電動發電機的引入,第二電動發電機可以對前輪或後輪進行扭矩補償,同時也可以配合發動機單元以及第一電動發電機對車輛進行驅動,增加了車輛的運行模式,使得車輛可以更好地適應不同工況,達到較佳的燃油經濟性,同時減少有害氣體的排放。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》一個實施例的用於車輛的動力傳動系統,包括:發動機單元;雙離合器,所述雙離合器具有輸入軸、第一輸出端和第二輸出端,所述發動機單元的輸出端與所述雙離合器的輸入端相連;第一輸入軸和第二輸入軸,所述第一輸入軸與所述第一輸出端相連且所述第二輸入軸與所述第二輸出端相連,所述第二輸入軸同軸地套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上分別固定設定有一個主動齒輪;輸出軸,所述輸出軸上固定設定有兩個從動齒輪,所述兩個從動齒輪分別與所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上的主動齒輪對應地嚙合;第一電動發電機,所述第一電動發電機通過中間齒輪與其中一個所述主動齒輪間接傳動;主減速器主動齒輪,所述主減速器主動齒輪相對所述輸出軸可差速轉動;接合齒圈,所述接合齒圈與所述主減速器主動齒輪固定;差速器,所述差速器上設有主減速器從動齒輪,所述主減速器從動齒輪與所述主減速器主動齒輪嚙合,所述差速器設在兩個前輪之間;同步器,所述同步器設定在所述輸出軸上且可選擇性地接合所述接合齒圈;兩個第二電動發電機,所述兩個第二電動發電機分別用於驅動兩個前輪;兩個第三電動發電機,所述兩個第三電動發電機分別用於驅動兩個後輪;其中,所述第二電動發電機和所述第三電動發電機均為輪邊電機。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》一個實施例的用於車輛的動力傳動系統,包括:發動機單元;雙離合器,所述雙離合器具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述發動機單元的輸出端與所述雙離合器的輸入端相連;第一輸入軸和第二輸入軸,所述第一輸入軸與所述第一輸出端相連且所述第二輸入軸與所述第二輸出端相連,所述第二輸入軸同軸地套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上分別固定設定有一個主動齒輪;輸出軸,所述輸出軸上空套有雙聯齒輪,所述雙聯齒輪具有第一齒輪部和第二齒輪部,所述第一齒輪部與所述第一輸入軸上的主動齒輪嚙合且所述第二齒輪部與所述第二輸入軸上的主動齒輪嚙合;中間軸,所述中間軸上固定設定有第一中間軸齒輪和第二中間軸齒輪,所述第一中間軸齒輪與所述第二輸入軸上的主動齒輪嚙合;第一電動發電機,所述第一電動發電機的輸出端與所述第二中間軸齒輪直接傳動或通過中間惰輪與所述第二中間齒輪間接傳動;主減速器主動齒輪,所述主減速器主動齒輪固定在所述輸出軸上;差速器,所述差速器上設有主減速器從動齒輪,所述主減速器從動齒輪與所述主減速器主動齒輪嚙合,所述差速器設在兩個前輪之間;同步器,所述同步器設定在所述輸出軸上且可選擇性地接合所述雙聯齒輪;第二電動發電機,所述第二電動發電機通過減速機構驅動兩個後輪。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》一個實施例的用於車輛的動力傳動系統,包括:發動機單元;雙離合器,所述雙離合器具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述發動機單元的輸出端與所述雙離合器的輸入端相連;第一輸入軸和第二輸入軸,所述第一輸入軸與所述第一輸出端相連且所述第二輸入軸與所述第二輸出端相連,所述第二輸入軸同軸地套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上分別固定設定有一個主動齒輪;輸出軸,所述輸出軸上空套有雙聯齒輪,所述雙聯齒輪具有第一齒輪部和第二齒輪部,所述第一齒輪部與所述第一輸入軸上的主動齒輪嚙合且所述第二齒輪部與所述第二輸入軸上的主動齒輪嚙合;第一電動發電機,所述第一電動發電機的輸出端與所述第一齒輪部直接嚙合;主減速器主動齒輪,所述主減速器主動齒輪固定在所述輸出軸上;差速器,所述差速器上設有主減速器從動齒輪,所述主減速器從動齒輪與所述主減速器主動齒輪嚙合,所述差速器設在兩個前輪之間;同步器,所述同步器設定在所述輸出軸上且可選擇性地接合所述雙聯齒輪;第二電動發電機,所述第二電動發電機通過減速機構驅動兩個後輪。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的另外一方面,提供了一種車輛,所述車輛包括如上所述的用於車輛的動力傳動系統。
附圖說明
圖1是根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統的原理簡圖;
圖2是根據該發明一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖3是根據該發明另一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖4是根據該發明又一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖5是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖6是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖7是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖8是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖9是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖10是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖11是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖12是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖13是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖14是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖15是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖16是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖17是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖18是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖;
圖19是根據該發明再一個實施例的動力傳動系統的示意圖。
權利要求
1.一種用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,包括:發動機單元;變速器單元,所述變速器單元適於選擇性地與所述發動機單元動力耦合連線;第一電動發電機,所述第一電動發電機與所述變速器單元動力耦合連線;輸出部,所述輸出部構造成將經過所述變速器單元輸出的動力傳輸至所述車輛的前輪和/或後輪;動力切換裝置,所述動力切換裝置適於在所述變速器單元和所述輸出部之間進行動力的傳輸或者斷開;以及第二電動發電機,所述第二電動發電機用於驅動所述前輪或所述後輪。
2.根據權利要求1所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述動力切換裝置構造成同步器,所述同步器設定成適於在所述輸出部和所述變速器單元之間可選擇地同步。
3.根據權利要求2所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述變速器單元包括:變速器動力輸入部,所述變速器動力輸入部與所述發動機單元可選擇性地接合,以傳輸所述發動機單元所產生的所述動力;以及變速器動力輸出部,所述變速器動力輸出部構造成適於將來自所述變速器動力輸入部上的動力通過所述同步器的同步而將所述動力輸出至所述輸出部。
4.根據權利要求3所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述變速器動力輸入部進一步包括:輸入軸,所述輸入軸與所述發動機單元可選擇性地接合;主動齒輪,所述主動齒輪設定在所述輸入軸上;以及所述變速器動力輸出部進一步包括:輸出軸;從動齒輪,所述從動齒輪設定在所述輸出軸上且與所述輸入軸上的所述主動齒輪對應地嚙合。
5.根據權利要求4所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述同步器設定在所述輸出軸上,所述輸出部相對所述輸出軸可差速轉動,所述同步器可選擇地接合所述輸出部,以使所述輸出部隨所述輸出軸同步轉動以驅動所述車輛的前輪和/或後輪。
6.根據權利要求5所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述輸入軸為多個且依次同軸嵌套設定,在所述發動機單元給所述輸入軸傳送動力時,所述發動機單元可選擇性地與所述多個輸入軸中的一個接合。
7.根據權利要求6所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,每個所述輸入軸上固定有一個主動齒輪,所述輸出軸上固定有多個從動齒輪,所述多個從動齒輪與所述多個輸入軸上的主動齒輪分別對應地嚙合。
8.根據權利要求7所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述多個輸入軸包括第一輸入軸和第二輸入軸,所述第二輸入軸套設在所述第一輸入軸上。
9.根據權利要求8所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,還包括:雙離合器,所述雙離合器具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述發動機單元與所述雙離合器的輸入端相連,所述雙離合器的第一輸出端與所述第一輸入軸相連且所述雙離合器的第二輸出端與所述第二輸入軸相連。
10.根據權利要求8所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述第一電動發電機與所述輸入軸和所述輸出軸中的一個直接傳動或間接傳動。
11.根據權利要求10所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第一電動發電機設定成與所述主動齒輪和所述從動齒輪中的一個配合傳動。
12.根據權利要求10所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第一電動發電機設定成與所述第一輸入軸和輸出軸中的一個相連。
13.根據權利要求7所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述多個輸入軸包括第一輸入軸、第二輸入軸和第三輸入軸,所述第二輸入軸套設在所述第一輸入軸上,所述第三輸入軸套設在所述第二輸入軸上。
14.根據權利要求13所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,還包括:三離合器,所述三離合器具有輸入端、第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端,所述發動機單元與所述三離合器的輸入端相連,所述三離合器的第一輸出端與所述第一輸入軸相連、所述三離合器的第二輸出端與所述第二輸入軸相連且所述第三離合器的第三輸出端與所述第三輸入軸相連。
15.根據權利要求5所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述輸出部用於驅動所述車輛的第一對車輪,所述第一對車輪為所述前輪或者後輪,所述第二電動發電機為一對且用於驅動所述第一對車輪。
16.根據權利要求15所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,還包括:至少一個第三電動發電機,所述第三電動發電機用於驅動所述車輛的第二對車輪,所述第二對車輪為所述前輪和所述後輪中的另外一個。
17.根據權利要求16所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,還包括:差速器,所述差速器設在所述第一對車輪之間且與所述輸出部配合傳動。
18.根據權利要求17所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述一對第二電動發電機分別設在所述差速器的兩側且與所述差速器集成為一體結構。
19.根據權利要求18所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,每個所述第二電動發電機通過一個減速機構驅動對應的車輪。
20.根據權利要求17所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第二電動發電機為輪邊電機。
21.根據權利要求18或20所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第三電動發電機為兩個,所述第三電動發電機為輪邊電機。
22.根據權利要求18或20所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第三電動發電機為一個,所述第三電動發電機通過第一變速機構驅動所述第二對車輪。
23.根據權利要求18或20所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第三電動發電機為兩個,每個所述第三電動發電機分別通過一個第二變速機構驅動所述第二對車輪中的一個。
24.根據權利要求17所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述輸出部包括輸出齒輪和接合齒圈,所述輸出齒輪相對所述輸出軸可差速轉動,所述接合齒圈與所述輸出齒輪固定。
25.根據權利要求15所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,還包括:差速器,所述差速器設在所述第一對車輪之間且與所述輸出部配合傳動。
26.根據權利要求25所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述一對第二電動發電機分別設在所述差速器的兩側且與所述差速器集成為一體結構。
27.根據權利要求25所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第二電動發電機為輪邊電機。
28.根據權利要求5所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述輸出部用於驅動所述車輛的第一對車輪,所述第二電動發電機用於驅動第二對車輪,所述第一對車輪為所述前輪或者後輪,所述第二對車輪為所述前輪和所述後輪中的另外一個。
29.根據權利要求28所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第二電動發電機為一對,所述第二電動發電機為輪邊電機。
30.根據權利要求28所述的用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,所述第二電動發電機為兩個,每個所述第二電動發電機分別通過一個減速機構驅動所述第二對車輪中的一個。
31.根據權利要求4所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述從動齒輪為聯齒齒輪結構,所述聯齒齒輪結構相對所述輸出軸可差速轉動;以及所述同步器設在所述輸出軸上且可選擇地與所述聯齒齒輪結構接合。
32.根據權利要求31所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述輸入軸包括第一輸入軸和第二輸入軸,所述第二輸入軸套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸中的每一個上均固定有一個主動齒輪;所述聯齒齒輪結構為雙聯齒輪,所述雙聯齒輪具有第一齒輪部和第二齒輪部,所述第一齒輪部和所述第二齒輪部分別與兩個所述主動齒輪對應地嚙合。
33.根據權利要求1所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述動力切換裝置為離合器,所述離合器設定成適於在所述變速器單元和所述輸出部之間進行動力的傳輸或者斷開。
34.根據權利要求33所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述變速器單元包括:變速器動力輸入部,所述變速器動力輸入部與所述發動機單元可選擇性地接合,以傳輸所述發動機單元所產生的所述動力;以及變速器動力輸出部,所述變速器動力輸出部構造成適於將來自所述變速器動力輸入部上的動力通過所述離合器而將所述動力輸出至所述輸出部。
35.根據權利要求34所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述變速器動力輸入部進一步包括:輸入軸,所述輸入軸與所述發動機單元可選地接合;主動齒輪,所述主動齒輪設定在所述輸入軸上;以及所述變速器動力輸出部進一步包括:輸出軸;從動齒輪,所述從動齒輪設定在所述輸出軸上且與所述輸入軸上的所述主動齒輪對應地嚙合。
36.根據權利要求35所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述從動齒輪為聯齒齒輪結構,所述聯齒齒輪結構相對所述輸出軸可差速轉動;所述輸出部固定設在所述輸出軸上;以及所述離合器的主動部分設在所述輸出軸和所述聯齒齒輪結構中的一個上,所述離合器的從動部分設在所述輸出軸和所述聯齒齒輪結構中的另一個上,所述主動部分與所述從動部分可分離或接合。
37.根據權利要求36所述的動力傳動系統,其特徵在於,所述輸入軸包括第一輸入軸和第二輸入軸,所述第二輸入軸套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸中的每一個上均固定有一個主動齒輪;所述聯齒齒輪結構為雙聯齒輪,所述雙聯齒輪具有第一齒輪部和第二齒輪部,所述第一齒輪部和所述第二齒輪部分別與兩個所述主動齒輪對應地嚙合。
38.一種用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,包括:發動機單元;雙離合器,所述雙離合器具有輸入軸、第一輸出端和第二輸出端,所述發動機單元的輸出端與所述雙離合器的輸入端相連;第一輸入軸和第二輸入軸,所述第一輸入軸與所述第一輸出端相連且所述第二輸入軸與所述第二輸出端相連,所述第二輸入軸同軸地套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上分別固定設定有一個主動齒輪;輸出軸,所述輸出軸上固定設定有兩個從動齒輪,所述兩個從動齒輪分別與所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上的主動齒輪對應地嚙合;第一電動發電機,所述第一電動發電機通過中間齒輪與其中一個所述主動齒輪間接傳動;主減速器主動齒輪,所述主減速器主動齒輪相對所述輸出軸可差速轉動;接合齒圈,所述接合齒圈與所述主減速器主動齒輪固定;差速器,所述差速器上設有主減速器從動齒輪,所述主減速器從動齒輪與所述主減速器主動齒輪嚙合,所述差速器設在兩個前輪之間;同步器,所述同步器設定在所述輸出軸上且可選擇性地接合所述接合齒圈;兩個第二電動發電機,所述兩個第二電動發電機分別用於驅動兩個前輪;兩個第三電動發電機,所述兩個第三電動發電機分別用於驅動兩個後輪;其中,所述第二電動發電機和所述第三電動發電機均為輪邊電機。
39.一種用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,包括:發動機單元;雙離合器,所述雙離合器具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述發動機單元的輸出端與所述雙離合器的輸入端相連;第一輸入軸和第二輸入軸,所述第一輸入軸與所述第一輸出端相連且所述第二輸入軸與所述第二輸出端相連,所述第二輸入軸同軸地套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上分別固定設定有一個主動齒輪;輸出軸,所述輸出軸上空套有雙聯齒輪,所述雙聯齒輪具有第一齒輪部和第二齒輪部,所述第一齒輪部與所述第一輸入軸上的主動齒輪嚙合且所述第二齒輪部與所述第二輸入軸上的主動齒輪嚙合;中間軸,所述中間軸上固定設定有第一中間軸齒輪和第二中間軸齒輪,所述第一中間軸齒輪與所述第二輸入軸上的主動齒輪嚙合;第一電動發電機,所述第一電動發電機的輸出端與所述第二中間軸齒輪直接傳動或通過中間惰輪與所述第二中間齒輪間接傳動;主減速器主動齒輪,所述主減速器主動齒輪固定在所述輸出軸上;差速器,所述差速器上設有主減速器從動齒輪,所述主減速器從動齒輪與所述主減速器主動齒輪嚙合,所述差速器設在兩個前輪之間;同步器,所述同步器設定在所述輸出軸上且可選擇性地接合所述雙聯齒輪;第二電動發電機,所述第二電動發電機通過減速機構驅動兩個後輪。
40.一種用於車輛的動力傳動系統,其特徵在於,包括:發動機單元;雙離合器,所述雙離合器具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述發動機單元的輸出端與所述雙離合器的輸入端相連;第一輸入軸和第二輸入軸,所述第一輸入軸與所述第一輸出端相連且所述第二輸入軸與所述第二輸出端相連,所述第二輸入軸同軸地套設在所述第一輸入軸上,所述第一輸入軸和所述第二輸入軸上分別固定設定有一個主動齒輪;輸出軸,所述輸出軸上空套有雙聯齒輪,所述雙聯齒輪具有第一齒輪部和第二齒輪部,所述第一齒輪部與所述第一輸入軸上的主動齒輪嚙合且所述第二齒輪部與所述第二輸入軸上的主動齒輪嚙合;第一電動發電機,所述第一電動發電機的輸出端與所述第一齒輪部直接嚙合;主減速器主動齒輪,所述主減速器主動齒輪固定在所述輸出軸上;差速器,所述差速器上設有主減速器從動齒輪,所述主減速器從動齒輪與所述主減速器主動齒輪嚙合,所述差速器設在兩個前輪之間;同步器,所述同步器設定在所述輸出軸上且可選擇性地接合所述雙聯齒輪;第二電動發電機,所述第二電動發電機通過減速機構驅動兩個後輪。
41.一種車輛,其特徵在於,包括根據權利要求1-40中任一項所述的用於車輛的動力傳動系統。
實施方式
操作內容
下面參考圖1-圖19詳細描述根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統100,該動力傳動系統100適用於車輛,特別適用於以發動機單元1和電動發電機為主要動力源的混合動力車輛中。
如附圖所示,根據該發明實施例的動力傳動系統100可以包括發動機單元1、變速器單元2a、第一電動發電機41、第二電動發電機42、輸出部5和動力切換裝置(例如同步器6、離合器9)。
變速器單元2a適於選擇性地與發動機單元1動力耦合連線。發動機單元1可以例如通過離合器等選擇性地將其產生的動力輸出給變速器單元2a;可選擇性地,變速器單元2a也可將例如來自第一電動發電機41的啟動力矩輸出給發動機單元1,以啟動發動機單元1。在該公開的上下文中,發動機單元1與變速器單元2a之間可以進行例如通過自身或者通過其他部件所產生的動力的傳遞稱之為動力耦合連線。
發動機單元1的特點是液體或氣體燃料和空氣混合後直接輸入機器內部燃燒而產生能量,然後再轉變成機械能。對於車輛而言,其發動機單元1一般可採用四衝程的汽油機或柴油機,發動機單元1一般可以包括機體組、曲柄連桿機構、供給系統、點火系統、冷卻系統和潤滑系統等。
機體組是發動機單元1各機構、系統的裝配機體,曲柄連桿機構可將活塞的直線往復運動轉變為曲軸的旋轉運動並可輸出動力。配氣機構用於定時進氣、排氣,保證發動機單元1各循環的順利進行。供給系統可將油氣混合物供給氣缸內用於燃燒。冷卻系統用於冷卻發動機單元1,保證發動機單元1的工作溫度處在適宜的溫度區間內。潤滑系統用於潤滑發動機單元1內的各運動副,減少磨損和能量損耗。
應當理解的是,上述關於發動機單元1及其各個子系統、子機構的具體構造、工作原理等均已為2014年1月已有技術,且為該領域普通技術人員所熟知,這裡出於簡潔的目的,不再一一詳細贅述。
第一電動發電機41與變速器單元2a動力耦合連線。換言之,第一電動發電機41與變速器單元2a配合傳動,即第一電動發電機41可以驅動變速器單元2a,而變速器單元2a也可以反過來驅動第一電動發電機41。
例如,發動機單元1可將產生的至少部分動力通過變速器單元2a輸出給第一電動發電機41,此時第一電動發電機41可發電,並可將機械能轉換為電能儲存在蓄能部件例如電池組件中。又如,第一電動發電機41可以將來自電池組件的電能轉換為機械能,且可通過變速器單元2a輸出給輸出部5以驅動車輛。
第一電動發電機41是具有電動機和發電機功能的電機,在《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》有關“電動發電機”的描述中,如果沒有特殊說明,均作此理解。
輸出部5構造成將經過變速器單元2a變速的動力傳輸至車輛的車輪200,即前輪210和/或後輪220。簡言之,輸出部5適於輸出來自變速器單元2a的動力。
動力切換裝置如同步器6適於在輸出部5和變速器單元2a之間進行動力的傳輸或者斷開。換言之,動力切換裝置可以將變速器單元2a輸出的動力通過輸出部5輸出至前輪210和/或後輪220,或者動力切換裝置也可斷開變速器單元2a與輸出部5,此時變速器單元2a無法直接通過輸出部5而將動力輸出至前輪210和/或後輪220。
參照圖1且結合圖2-圖13所示,第二電動發電機42用於驅動前輪210或後輪220。
由此,在輸出部5用於驅動前輪210而第二電動發電機42也用於驅動前輪210時,具有該動力傳動系統100的車輛可為兩驅車輛。在輸出部5用於驅動前輪210而第二電動發電機42用於驅動後輪220時,具有該動力傳動系統100的車輛可為四驅車輛,同時可以在兩驅模式與四驅模式之間切換。在輸出部5用於驅動前輪210和後輪220而第二電動發電機42用於驅動前輪210和後輪220中的一個時,具有該動力傳動系統100的車輛可為四驅車輛。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統100,發動機單元1和/或第一電動發電機41輸出的動力可以通過動力切換裝置而輸出至輸出部5,再由輸出部5輸出給車輛的前輪210和/或後輪220。
同時,由於第二電動發電機42的引入,第二電動發電機42可以對前輪210或後輪220進行扭矩補償,同時也可以配合發動機單元1以及第一電動發電機41對車輛進行驅動,增加了車輛的運行模式,使得車輛可以更好地適應不同工況,達到較佳的燃油經濟性,同時減少有害氣體的排放。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,如圖1-圖16所示,動力切換裝置構造成同步器6,同步器6設定成適於在輸出部5和變速器單元2a之間可選擇地同步,從而通過輸出部5輸出動力以驅動車輛的車輪200。
這裡,同步器6的作用可以是最終同步輸出部5和變速器單元2a,即通過同步器6的同步作用後,使得輸出部5能夠與變速器單元2a同步動作,從而由輸出部5作為動力輸出端,將變速器單元2a的動力輸出。而在同步器6未同步變速器單元2a與輸出部5時,變速器單元2a的動力無法(通過輸出部5)直接輸出至車輪200。
簡言之,同步器6起到了動力切換的目的,即同步器6接合,變速器單元2a的動力可以通過輸出部5輸出並用於驅動車輪200,而同步器6斷開,變速器單元2a無法通過輸出部5將動力傳遞給車輪200,這樣通過控制一個同步器6的接合或斷開,從而可以實現整車驅動模式的轉換。
由於套用場合的特殊性,此處同步器6相比離合器具有如下優點:
a,當同步器6斷開時,需要將發動機單元1、變速器單元2a和第一電機發電機41與車輪200的動力徹底斷開,使得雙方各自進行的運動(發電、驅動、功率扭矩傳輸等)互不影響,這一需求對減少車輛的能量消耗尤為重要。同步器6可以很好的做到這一點,而離合器通常會出現摩擦片分離不徹底的情況,增加了摩擦損失和能量消耗。
b,當同步器6接合時,需要將發動機單元1和第一電動發電機41的合成(耦合後的)驅動力經過變速器單元2a的扭矩放大後傳遞至車輪200,或將車輪200的驅動力傳遞至第一電動發電機41(發電),這就要求此處的動力耦合裝置可以傳遞很大的扭矩,並具有很高的穩定性。同步器6可以很好的做到這一點,而如果選用離合器,則需要設計與整個系統(發動機、變速器、電機)不相匹配的超大體積的離合器,增加了布置難度,提高了重量和成本,並且在扭矩衝擊時,有打滑的風險。
並且,第一電動發電機41可以通過調節變速器單元2a的速度,例如第一電動發電機41可以輸出部5的轉速為目標,通過轉速的改變,調節變速器單元2a的速度,使得變速器單元2a與輸出部5的速度以時間有效的方式迅速匹配,從而減少同步器6同步所需的時間,減少中間能量損失,同時還能夠實現同步器6的無扭矩接合,極大地提高了車輛的傳動效率、同步可控性和同步的實時性。此外,同步器6的壽命得以進一步延長,從而降低整車維護的成本。此外,根據該發明實施例的動力傳動系統100結構緊湊且控制方便。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,如圖2-圖6且結合圖7所示,變速器單元2a包括變速器動力輸入部21a和變速器動力輸出部22a,變速器動力輸入部21a與發動機單元1可選擇性地接合,以傳輸發動機單元1所產生的動力。變速器動力輸出部22a構造成適於將來自變速器動力輸入部21a上的動力通過同步器6的同步而將動力輸出至輸出部5。
如圖2-圖6且結合圖7所示,進一步,變速器動力輸入部21a進一步包括:輸入軸(例如第一輸入軸21、第二輸入軸22)和設定在輸入軸上的主動齒輪25,輸入軸與發動機單元1可選擇性地接合,以傳輸發動機單元1所產生的動力。換言之,在發動機單元1需要將動力輸出給輸入軸時,發動機單元1可與輸入軸進行接合,從而發動機單元1輸出的動力可傳遞至輸入軸。發動機單元1與輸入軸的接合方式可以通過離合器(例如,雙離合器31)來實現,關於這部分內容將在下面給出詳細說明,這裡不再贅述。
如圖2-圖6且結合圖7所示,變速器動力輸出部22a包括:輸出軸24和從動齒輪26,從動齒輪26設定在輸出軸24上且與輸入軸上的主動齒輪25對應地嚙合。
參照圖2-圖5所示,輸出軸24構造成輸出輸入軸上傳輸的動力的至少一部分。具體而言,輸出軸24與輸入軸配合傳動,例如優選地,輸出軸24與輸入軸之間可以通過上述的主動齒輪25和從動齒輪26進行傳動。
當然,應當理解,對於輸出軸24與輸入軸的傳動方式並不限於此,例如還可以是通過皮帶輪傳動機構、齒輪齒條傳動機構等。對於該領域技術人員而言,可以根據實際情況而具體選擇適宜的傳動結構或者方式。
輸出軸24用於傳輸輸入軸上的至少一部分動力,例如在動力傳動系統100處於某些傳動模式時,如第一電動發電機41進行電動發電,此時輸入軸上的動力可以部分用於第一電動發電機41的發電,另一部分也可以用於驅動車輛行駛,當然輸入軸上的全部動力也可均用於發電。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,第一電動發電機41與輸入軸和輸出軸24中的一個直接傳動或間接傳動。這裡,“直接傳動”指的是第一電動發電機41與相應軸直接相連進行傳動,不經任何諸如變速裝置、離合裝置、傳動裝置等中間傳動部件,比如第一電動發電機41的輸出端直接與輸入軸和輸出軸24中的一個剛性相連。直接傳動的優點在於減少了中間傳動部件,降低了能量在傳動過程中的損失。
“間接傳動”即排除直接傳動之外的任何其它傳動方式,例如通過變速裝置、離合裝置、傳動裝置等中間部件進行傳動。間接傳動方式的優點在於布置更加方便,並且可以通過設定諸如變速裝置來獲得所需的傳動比。
輸出部5可以作為輸出軸24的動力輸出終端,用於輸出輸出軸24上的動力,輸出部5相對於輸出軸24是可以差速轉動的,即輸出部5相對輸出軸24可以存在不同步轉動的情況,也就是說二者之間存在轉速差,沒有剛性連線在一起。
同步器6設定在輸出軸24上。具體地,參照圖1且結合圖2-圖6所示,同步器6可以包括花鍵轂61和接合套62,花鍵轂61可以固定在輸出軸24上,花鍵轂61隨輸出軸24同步轉動,接合套62相對花鍵轂61可沿輸出軸24的軸向動作,以可選擇性地接合輸出部5,從而使得輸出部5隨輸出軸24同步轉動,由此動力可從輸出部5傳遞給前輪210和/或後輪220,實現驅動車輪200的目的。但是,應當理解的是,同步器6的結構不限於此。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統100,發動機單元1和/或第一電動發電機41輸出的動力可以通過同步器6的接合而從輸出部5輸出,結構緊湊、控制方便,而且在車輛切換工況過程中,可能出現同步器6從分離狀態轉換為接合狀態的情況,此時第一電動發電機41可以輸出部5的轉速為目標,通過轉速控制,調節輸出軸24的轉速,使輸出軸24與輸出部5的轉速在短時間內匹配,方便同步器6的接合,從而大大提高了傳動效率,同時減少了中間能量的傳遞損失,且可實現同步器6的無扭矩接合(即同步器6接合時基本無徑向摩擦力或徑向摩擦力遠低於行業內一般水平)。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,輸出部5用於驅動車輛的第一對車輪,第二電動發電機42為一對且用於驅動第一對車輪。進一步,動力傳動系統100還包括至少一個第三電動發電機43,第三電動發電機43用於驅動車輛的第二對車輪。其中,第一對車輪為前輪210或後輪220中的一對,第二對車輪為前輪210或後輪220中的另一對。例如,在圖2-圖8的示例中,該第一對車輪指的是車輛的前輪210,第二對車輪指的是車輛的後輪220。
由此,根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統100具有四類動力輸出源,即發動機單元1、第一電動發電機41、第二電動發電機42和第三電動發電機43,其中發動機單元1、第一電動發電機41和第二電動發電機42可以用於驅動車輛的其中一對車輪,第三電動發電機43可以用於驅動另一對車輪。因此,具有該動力傳動系統100的車輛為四驅車輛。
而且,在車輛切換工況過程中,可能出現同步器6從分離狀態轉換為接合狀態的情況,此時第一電動發電機41可以輸出部5的轉速為目標,通過轉速控制,調節輸出軸24的轉速,使輸出軸24與輸出部5的轉速在短時間內匹配,方便同步器6的接合,從而大大提高了傳動效率,同時減少了中間能量的傳遞損失。
同時,由於第二電動發電機42和第三電動發電機43的引入,第二電動發電機42和第三電動發電機43可以對車輪200進行扭矩補償,從而間接反映到輸出部5,即第二電動發電機42和第三電動發電機43可以間接地調節輸出部5的轉速,例如在出現同步器6從分離狀態轉換為接合狀態時,此時第二電動發電機42和第三電動發電機43可以按照需要間接調節輸出部5的轉速,使輸出軸24與輸出部5的轉速在短時間內匹配,從而方便同步器6的接合。
並且,第二電動發電機42和第三電動發電機43可以配合第一電動發電機41同時進行調速,使輸出軸24和輸出部5的轉速在更短的時間內進行同步,從而在最快的時間內滿足接合條件,使同步器6接合,大大提高了傳動效率。
簡言之,可選地,第一電動發電機41可以進行單獨調速。或者,可選地,第二電動發電機42和第三電動發電機43中的至少一種可以進行單獨調速。再者,進一步可選地,第一電動發電機41、第二電動發電機42、第三電動發電機43可以同時進行調速。
這樣,同步器6的接合/斷開控制了變速器單元2a動力的輸出,同時第一電動發電機41和/或第二電動發電機42和/或第三電動發電機43在同步器6從斷開狀態轉換為接合狀態期間可分別對輸出軸24和輸出部5進行調速補償,使得輸出軸24和輸出部5的轉速快速匹配,從而快速實現同步器6的無扭矩接合。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些優選實施例,如圖2-圖9所示,輸入軸為多個,即兩個或兩個以上。該多個輸入軸依次同軸嵌套設定,例如,輸入軸為N個,則第K個輸入軸套設在第K-1個輸入軸上,其中N≥K≥2,並且該N個輸入軸的中心軸線是重合的。
在圖2-圖5、圖7-圖9的示例中,輸入軸為兩個,即第一輸入軸21和第二輸入軸22,則第二輸入軸22套設在第一輸入軸21上且二者的中心軸線重合。又如,在圖6的示例中,輸入軸為三個,即第一輸入軸21、第二輸入軸22和第三輸入軸23,則第三輸入軸23套設在第二輸入軸22上,第二輸入軸22套設在第一輸入軸21上,並且該三個軸的中心軸線重合。
在發動機單元1給輸入軸傳送動力或者與輸入軸進行動力耦合連線時,發動機單元1可選擇性地與多個輸入軸中的一個接合。換言之,在需要將發動機單元1的動力傳送出來時,發動機單元1的輸出端是可與多個輸入軸中的一個接合從而同步轉動的。而在不需要發動機單元1工作或發動機單元1處於怠速時,則發動機單元1可與多個輸入軸均斷開,即發動機單元1不與任何一個輸入軸相連,從而斷開與發動機單元1的動力耦合連線。
進一步,如圖2-圖6所示,每個輸入軸上固定有一個主動齒輪25,主動齒輪25隨輸入軸同步旋轉,主動齒輪25與對應輸入軸的固定方式有多種,例如可以通過鍵槽配合方式固定,當然也可以通過熱壓、一體成型等多種方式將主動齒輪25與輸入軸固定,保證二者可以同步旋轉。
輸出軸24上固定有多個從動齒輪26,多個從動齒輪26隨輸出軸24同步旋轉,從動齒輪26與輸出軸24的固定方式也可採用上述主動齒輪25與輸入軸的固定方式,但不限於此。
但是,《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》不限於此,如,在每個輸入軸上設定的主動齒輪25上的的數量可以不限於一個,對應地,在輸出軸24上設定多個從動齒輪26已形成多個擋位,對於該領域技術人員而言是可以實現的。
如圖2-圖6所示,多個從動齒輪26與多個輸入軸上的主動齒輪25分別對應地嚙合,根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一個實施例,從動齒輪26的數量與輸入軸的數量可以是相同的,例如從動齒輪26為兩個,則輸入軸為兩個,這樣兩個從動齒輪26可以分別對應地與兩個輸入軸上的主動齒輪25嚙合傳動,使得該兩對齒輪副可以構成兩個擋位進行傳動。
在根據該發明的一個實施例中,可以根據傳動需要而設定三個或更多個輸入軸,並且在每個輸入軸上均可固定一個主動齒輪25,由此輸入軸的數量越多,可以進行傳動的擋位就越多,該動力傳動系統100的傳動比的範圍就越大,從而適應多種車型對於傳動的要求。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些具體實施例,如圖2-圖5所示,多個輸入軸包括第一輸入軸21和第二輸入軸22,第二輸入軸22套設在第一輸入軸21上,第二輸入軸22是空心軸,第一輸入軸21優選為實心軸,當然可選地,第一輸入軸21也可以是空心軸。
第一輸入軸21可以採用軸承進行支承,為了保證第一輸入軸21傳動時的平順性,軸承優選是多個且可沿第一輸入軸21的軸向在不影響其餘部件裝配的位置進行布置。同樣地,第二輸入軸22也可採用軸承進行支承,這裡不再詳細描述。
進一步,參照圖2-圖5所示,發動機單元1與第一輸入軸21和第二輸入軸22之間設定有雙離合器31,雙離合器31可以採用2014年1月已有的乾式雙離合器31或濕式雙離合器31。
雙離合器31具有輸入端313、第一輸出端311和第二輸出端312,發動機單元1與雙離合器31的輸入端313相連,具體而言,發動機單元1可以通過飛輪、減震器或扭轉盤等多種形式與雙離合器31的輸入端313相連。
雙離合器31的第一輸出端311與第一輸入軸21相連,從而該第一輸出端311與第一輸入軸21同步旋轉。雙離合器31的第二輸出端312與第二輸入軸22相連,從而該第二輸出端312與第二輸入軸22同步旋轉。
其中,雙離合器31的輸入端313可以是雙離合器31的殼體,其第一輸出端311和第二輸出端312可以是兩個從動盤。一般地,殼體與兩個從動盤可以是都斷開的,即輸入端313與第一輸出端311和第二輸出端312均斷開,在需要接合其中一個從動盤時,可以控制殼體與相應從動盤進行接合從而同步旋轉,即輸入端313與第一輸出端311和第二輸出端312之一接合,從而輸入端313傳來的動力可以通過第一輸出端311和第二輸出端312中的一個輸出。一般地,殼體與兩個從動盤不會同時接合。
應當理解,雙離合器31的具體接合狀態受到控制策略的影響,對於該領域的技術人員而言,可以根據實際所需的傳動模式而適應性設定控制策略,從而可以在輸入端與兩個輸出端全部斷開以及輸入端與兩個輸出端之一接合的三種模式中進行切換。
在圖2-圖5的示例中,由於輸入軸為同心的雙軸結構,且每個輸入軸上只設定有一個主動齒輪25,因此該變速器單元2a具有兩個不同的擋位,發動機單元1可以通過該兩個擋位將動力輸出至輸出部5,同步器6可以一直處於接合狀態,即接合輸出軸24和輸出部5。
在擋位之間切換時,同步器6無需像以傳統布置方式的同步器結構要先斷開再軸向移動才能接合另外的齒輪,而只需簡單地控制雙離合器31的接合/斷開狀態,此時同步器6可以一直處於接合狀態,這樣在發動機單元1將動力輸出至輸出部5時,只需控制一個換擋執行元件即雙離合器31即可,而無需控制同步器6,這樣可以大大簡化控制策略,減少同步器6的接合/斷開次數,提高同步器6的壽命。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,第一電動發電機41設定成與主動齒輪25和從動齒輪26中的一個配合傳動,換言之,第一電動發電機41是與輸入軸和輸出軸24中的一個間接傳動。
進一步,作為可選的方案,第一電動發電機41與相應齒輪之間可以設定中間傳動機構,該傳動機構可以是蝸輪蝸桿傳動機構、一級或多級齒輪副傳動機構、鏈輪傳動機構等,或者在不牴觸的情況下,還可以是上述多種傳動機構的組合,這樣第一電動發電機41可以根據需要而布置在不同位置,降低了第一電動發電機41的布置難度。
考慮到便於空間上布置的問題,根據該發明的一個實施例,第一電動發電機41可以通過一個中間齒輪411進行傳動。例如,在圖3(結合圖2)的示例中,第一電動發電機41與第一輸入軸21上的主動齒輪25之間通過一個中間齒輪411間接傳動。又如,在圖2的示例中,第一電動發電機41與第二輸入軸22上的主動齒輪25之間通過一個中間齒輪411間接傳動。
但是,《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》並不限於此。在該發明的其它實施例中,第一電動發電機41設定成與第一輸入軸21和輸出軸24中的一個相連。例如,在圖4的示例中,第一電動發電機41與第一輸入軸21直接相連。又如,在圖5的示例中,第一電動發電機41與輸出軸24直接相連。第一電動發電機41採用與相應軸直接相連的方式,可以使得動力傳動系統100的結構更加緊湊,同時還能減少動力傳動系統100的周向尺寸,便於布置在車輛的機艙內。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一個實施例,參照圖4所示,第一電動發電機41與第一輸入軸21同軸布置,並且第一電動發電機41與發動機單元1同軸布置。這裡,“第一電動發電機41與發動機單元1同軸布置”應當理解為:第一電動發電機41的轉子的轉動軸線與發動機單元1的曲軸的旋轉軸線是大體重合的。由此,使得動力傳動系統100的結構更加緊湊。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,參照圖2-圖6所示,輸出部5可以包括輸出齒輪51和接合齒圈52,輸出齒輪51與輸出軸24可相對轉動即差速轉動,接合齒圈52與輸出齒輪51固定,即接合齒圈52與輸出齒輪51同步轉動。
由此,同步器6需要將輸出部5與輸出軸24接合時,同步器6的接合套62可以沿著軸向向接合齒圈52的方向運動,在輸出部5與輸出軸24的轉速同步後,接合套62可以與接合齒圈52接合,從而輸出軸24、同步器6和輸出部5三者之間形成剛性連線,進而三者同步旋轉。
為了減少中間傳動部件,降低能量損失,並儘可能地提高動力傳動系統100的傳動效率,作為優選的方式,如圖2-圖6所示,輸出齒輪51可為主減速器主動齒輪,該主減速器主動齒輪可以與主減速器從動齒輪53直接嚙合從而將動力輸出,以驅動車輪200。但是,該發明並不限於此,在輸出齒輪51與主減速器之間也可以設定其它用於傳動的中間部件。
參照圖2-圖13所示,第一對車輪例如前輪210之間設定有差速器54,差速器54是與輸出部5配合傳動的,具體而言,在一些實施例中,差速器54上設定有主減速器從動齒輪53,輸出齒輪51為主減速器從動齒輪,主減速器主動齒輪與主減速器從動齒輪53嚙合,從而動力可依次通過主減速器主動齒輪、主減速器從動齒輪53和差速器54後傳遞至兩個前輪210。
差速器54的作用是合理地分配給兩個前輪210所需動力,差速器54可以是齒輪式差速器、強制鎖止式差速器、托森差速器等。對於該領域的技術人員而言,可以根據不同車型而選擇合適的差速器。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,參照圖5-圖7、圖10所示,一對第二電動發電機42背靠背地設在差速器54的兩側,例如一對第二電動發電機42分別設在差速器54的另側且與差速器54集成為一體結構。換言之,左側的第二電動發電機42設在左側半軸與差速器54的左側之間,右側的第二電動發電機42設在右側半軸與差速器54的右側之間。具體而言,圖5-圖7中的動力傳動系統100為四驅形式,而圖10中的動力傳動系統100為兩驅形式。需要說明的是,在下面有關電動發電機背靠背地設在差速器54的兩側,均可以理解為該電動發電機分別設在差速器54的兩側並與該差速器集成為一體結構。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的另一些實施例,參照圖2-圖4、圖9所示,第二電動發電機42為輪邊電機。換言之,其中一個第二電動發電機42設在左前輪的內側,另一個第二電動發電機42設在右前輪的內側,第二電動發電機42可以通過齒輪機構將動力傳遞至相應車輪的輪轂。具體而言,圖2-圖4中的動力傳動系統100為四驅形式,而圖9中的動力傳動系統100為兩驅形式。
在《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例中,第三電動發電機43為兩個,且第三電動發電機43為輪邊電機,如圖2和圖5所示。換言之,在圖2和圖5的示例中,一個第三電動發電機43設於左後輪的內側,另一個第三電動發電機43設於右後輪的內側,第三電動發電機43可以通過齒輪機構將動力傳遞給相應的後輪。
在《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的另一些實施例中,第三電動發電機43為一個,該一個第三電動發電機43通過第一變速機構71驅動第二對車輪。其中,第一變速機構71優選是減速機構,減速機構可以是一級減速機構或多級減速機構。減速機構可以是齒輪減速機構、蝸輪蝸桿減速機構等,對此《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》並不作特殊限定。
在該一些實施例中,第二對車輪可以通過一根車橋相連,該車橋可以是一體式結構,此時第三電動發電機43通過第一變速機構71可以直接驅動該一體式車橋,從而帶動兩個車輪同步轉動。
在《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的再一些實施例中,第三電動發電機43為兩個,每個第三電動發電機43分別通過一個第二變速機構72驅動第二對車輪中的一個。其中,第二變速機構72優選是減速機構,該減速機構可以是一級減速機構或多級減速機構。該減速機構可以是齒輪減速機構、蝸輪蝸桿減速機構等,對此該發明並不作特殊限定。
在該一些實施例中,第二對車輪可以通過兩個半橋與對應的第三電動發電機43以及第二變速機構72相連,也就是說,一個第三電動發電機43可以通過一個第二變速機構72來驅動對應的半橋,從而帶動該半橋外側的車輪旋轉。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的另一些實施例,如圖9-圖13所示,這些動力傳動系統100均為兩驅形式。在圖9的示例中,輸出部5驅動前輪210,第二電動發電機42為輪邊電機且用於驅動前輪220。在圖10的示例中,輸出部5驅動前輪210,第二電動發電機42背靠背地設在差速器54的兩側,例如第二電動發電機42分別設在差速器54的兩側且集成為一體結構。在圖11的示例中,輸出部5驅動前輪210,第二電動發電機42為兩個,每個第二電動發電機42均通過一個第四變速機構74驅動後輪220。在圖12的示例中,輸出部5驅動前輪210,第二電動發電機42為一個,該第二電動發電機42通過一個第三變速機構73驅動後輪220。在圖13的示例中,輸出部5驅動前輪210,第二電動發電機42為兩個且為輪邊電機,其用於驅動後輪220。
關於第三變速機構73,其可與第一變速機構71相同。類似地,第四變速機構74可與第二變速機構72相同。因此,這裡不再贅述。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,動力傳動系統100還可以包括電池組件(圖未示出),電池組件優選與第一電動發電機41、第二電動發電機42和第三電動發電機43相連。由此,第一電動發電機41由發動機單元1驅動進行發電或制動回收的電能可以供給並存儲在電池組件中,第二電動發電機42和第三電動發電機43在制動工況時回收的電能也可以供給並存儲在電池組件中。在車輛處於電動模式時,可以由電池組件將電能分別供給至第一電動發電機41和/或第二電動發電機42和/或第三電動發電機43。
作為上述實施例中描述的動力傳動系統100的一種變型實施例,如圖8所示,多個輸入軸包括三個軸,即第一輸入軸21、第二輸入軸22和第三輸入軸23,第二輸入軸22套設在第一輸入軸21上,第三輸入軸23套設在第二輸入軸22上。
在該變型實施例中,動力傳動系統100進一步包括三離合器32,三離合器32具有輸入端324、第一輸出端321、第二輸出端322和第三輸出端323,發動機單元1與三離合器32的輸入端324相連,三離合器32的第一輸出端321與第一輸入軸21相連、三離合器32的第二輸出端322與第二輸入軸22相連且第三離合器32的第三輸出端323與第三輸入軸23相連。
類似地,三離合器32的輸入端可以是其殼體,其三個輸出端可以是三個從動盤,輸入端可與三個輸出端之一接合,或者輸入端與三個輸出端全部斷開。可以理解的是,三離合器32的工作原理與雙離合器31近似,這裡不再贅述。
需要說明的是,在該變型實施例中,對於其餘部分,例如第一電動發電機41與第一輸入軸21或輸出軸24的傳動方式,第二電動發電機42和第三電動發電機43的設定位置和驅動形式等均可採用上述雙離合器31技術方案中同樣的設定方式,請一併參照上述雙離合器31的技術方案,這裡不再一一詳細描述。
作為上述實施例中描述的動力傳動系統100的另一種變型實施例,如圖14-圖16所示,在該動力傳動系統100中,從動齒輪26為聯齒齒輪結構,該聯齒齒輪結構26空套設定在輸出軸24上,即二者可差速轉動。其中,同步器6設定在輸出軸24上且可選擇地與該聯齒齒輪結構26接合。
在該實施例中,具體地,輸入軸為兩個,即第一輸入軸21和第二輸入軸22,每個輸入軸上固定有一個主動齒輪25,聯齒齒輪結構26為雙聯齒輪,該雙聯齒輪26具有第一齒輪部261和第二齒輪部262,第一齒輪部261和第二齒輪部262分別與兩個主動齒輪25對應地嚙合。
該實施例中的動力傳動系統100在進行動力傳動時,同步器6可以接合雙聯齒輪26,從而發動機單元1和/或第一電動發電機41輸出的動力可以通過輸出部5(例如,主減速器主動齒輪51)輸出。
該實施例中,第一電動發電機41與輸出軸或輸出軸中的一個可以直接傳動或間接傳動,具體可採用上述實施例中描述的相關傳動方式,這裡不再詳細說明。而對於其它部件,例如發動機單元1與輸入軸之間的離合器(例如,雙離合器31或三離合器32)等均可採用與上述實施例中相同的設定方式,這裡不再贅述。
在該一些實施例中,如圖14-圖16所示,具體地,動力傳動系統100可以包括發動機單元1、多個輸入軸、輸出軸24、輸出部5(例如,主減速器主動齒輪51)、同步器6和第一電動發電機41。
該變型實施例與圖2-圖13中所示的動力傳動系統100的最主要的區別在於:從動齒輪26採用聯齒結構且空套於輸出軸24上,輸出部5固定設定於輸出軸24上,同步器6則用於接合聯齒齒輪結構。該實施例中,第一電動發電機41的布置形式與上述圖2-圖13中所示的動力傳動系統中的第一電動發電機41的布置形式稍作變型。
在一些實施例中,如圖14-圖16所示,輸入軸是多個,輸入軸上設定有主動齒輪25。輸出軸24上空套有聯齒齒輪結構26,聯齒齒輪結構26具有多個齒輪部(例如,第一齒輪部261、第二齒輪部262),多個齒輪部分別與多個輸入軸上的主動齒輪24對應地嚙合。
參照圖14-圖16,輸出部5適於輸出來自輸出軸24的動力,例如優選地,輸出部5固定設定在輸出軸24上。根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一個實施例,輸出部5包括主減速器主動齒輪51,但並不限於此。
同步器6設定在輸出軸24上,同步器6設定成可選擇性地接合聯齒齒輪結構26,從而通過輸出部5輸出動力以驅動車輛的車輪。第一電動發電機41與輸入軸和輸出軸24中的一個可以是直接傳動或間接傳動。
該一些實施例中,同步器6的作用與圖2-圖13中所示實施例中的同步器的作用大致相同,區別在於該一些實施例中同步器6是用於接合聯齒齒輪結構26和輸出軸24的,而圖2-圖13中所示實施例中的同步器6是用於接合輸出部5和輸出軸24的。
具體地,在該實施例中,同步器6的作用可以是最終同步聯齒齒輪結構26和輸出軸24,即通過同步器6的同步作用後,使得聯齒齒輪結構26和輸出軸24同步動作,從而由輸出部5作為動力輸出端,將發動機單元1和/或第一電動發電機41的動力輸出。而在同步器6未同步聯齒齒輪結構26和輸出軸24時,發動機單元1和/或第一電動發電機41的動力無法(通過輸出部5)直接輸出至車輪200。
簡言之,同步器6起到了動力切換的目的,即同步器6接合,發動機單元1和/或第一電動發電機41的動力可以通過輸出部5輸出並用於驅動車輪200,而同步器6斷開,發動機單元1和/或第一電動發電機41的動力無法通過輸出部5將動力傳遞給車輪200,這樣通過控制一個同步器6的接合或斷開,從而可以實現整車驅動模式的轉換。
並且,第一電動發電機41可以輸出部5的轉速為目標,通過轉速的改變,調節聯齒齒輪結構26的速度,使得聯齒齒輪結構26與輸出軸24的速度以時間有效的方式迅速匹配,從而減少同步器6同步所需的時間,減少中間能量損失,同時還能夠實現同步器6的無扭矩接合,極大地提高了車輛的傳動效率、同步可控性和同步的實時性。此外,同步器6的壽命得以進一步延長,從而降低整車維護的成本。
此外,採用聯齒齒輪結構26,可以使得動力傳動系統100的結構更加緊湊,便於布置。減少了從動齒輪的個數,進而減小了動力傳動系統的軸向尺寸,利於成本的降低,同時也降低了布置難度。
而且,同步器6可由一個單獨的撥叉控制其運動,使得控制步驟簡單,使用可靠性更高。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,多個輸入軸同軸嵌套設定,每個輸入軸上固定有一個主動齒輪25。具體地,在一個實施例中,輸入軸包括第一輸入軸21和第二輸入軸22,每個輸入軸上固定有一個主動齒輪25,聯齒齒輪結構26為雙聯齒輪,該雙聯齒輪26具有第一齒輪部261和第二齒輪部262,第一齒輪部261和第二齒輪部262分別與兩個主動齒輪25對應地嚙合。
在發動機單元1與第一輸入軸21和第二輸入軸22之間可以設定雙離合器31,關於這部分請參照圖2-圖13所示動力傳動系統100中的雙離合器31部分。可選地,雙離合器31上可以布置減振結構,例如減振結構可以布置在雙離合器31的第一輸出端與雙離合器31的輸入端之間,這樣更加適合抵擋起步。
參照圖14-圖16所示,第一電動發電機41的輸出端與其中一個主動齒輪直接傳動或間接傳動。
例如,該實施例中的動力傳動系統100還包括中間軸43,中間軸43上固定設定有第一中間軸齒輪431和第二中間軸齒輪432,第一中間軸齒輪431和第二中間抽齒輪432中的一個與其中一個主動齒輪25嚙合,例如在圖14和圖15的示例中,第一中間抽齒輪431與第二輸入軸22上的主動齒輪25嚙合,但是該發明不限於此。
根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例,第一電動發電機41的輸出端與第一中間軸齒輪431和第二中間軸齒輪432中的一個直接傳動或通過中間惰輪44間接傳動。例如在圖14的示例中,第一電動發電機41的輸出端與第二中間軸齒輪432之間通過一個中間惰輪44間接傳動。又如在圖15的示例中,第一電動發電機41的輸出端直接與第二中間軸齒輪432嚙合傳動。
參照圖16所示,第一電動發電機41的輸出端直接與聯齒齒輪結構26中的一個齒輪部嚙合,例如第一電動發電機41的輸出端直接與第一齒輪部261嚙合傳動。
但是,應當理解的是,該發明並不限於此,對於第一電動發電機41的布置位置,可以根據實際需要而靈活設定,例如可以採用上述的幾種方式,或者也可以採用圖2-圖13中所示的一些布置方式,這裡不再一一贅述。
參照圖14-圖15所示,第一齒輪部261獨立負責發動機單元1的扭矩輸入,第二齒輪部262可同時負責發動機單元1和第一電動發電機41的扭矩輸入,當然也可單獨負責其中一方。
參照圖14-圖16所示,聯齒齒輪結構26的朝向同步器6的一側固定設定有接合齒圈52,同步器6適於接合接合齒圈52,從而將聯齒齒輪結構26與輸出軸24剛性連線在一起以同步轉動。
作為上述聯齒齒輪實施例中描述的動力傳動系統100的另一種變型實施例,如圖17-圖19所示,在該動力傳動系統100中,通過離合器9來取代上述實施例中的同步器6。
具體地,在該一些實施例中,如圖17-圖19所示,動力切換裝置為離合器9,離合器9設定成適於在變速器單元2a和輸出部5之間進行動力的傳輸或者斷開。換言之,通過離合器9的接合作用,可以使得變速器單元2a與輸出部5同步動作,此時輸出部5可將變速器單元2a的動力輸出至車輪200。而離合器9斷開後,變速器單元2a輸出的動力無法直接通過輸出部5輸出。
在該一些實施例中,雙聯齒輪26空套設定在輸出軸24上,輸出部5固定設定在輸出軸24上,離合器9具有主動部分(圖17中的C主)和從動部分圖17中的C從),離合器9的主動部分和從動部分中的一個設在聯齒齒輪結構例如雙聯齒輪26上,離合器9的主動部分和從動部分中的另一個設定在輸出軸24上,離合器9的主動部分和從動部分可分離或接合。例如,在圖17的示例中,主動部分可以設在輸出軸24上,從動部分可以設在聯齒齒輪結構26上,但不限於此。
由此,在離合器9的主動部分與從動部分接合後,輸出軸24與空套其上的雙聯齒輪26接合,動力可從輸出部5輸出。而在離合器9的主動部分與從動部分斷開後,聯齒齒輪26空套與輸出軸24上,輸出部5不傳遞變速器單元2a的動力。
整體而言,根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統100,由於採用同步器6進行動力切換,且同步器6具有體積小、結構簡單、承受扭矩大、傳動效率高等諸多優點,因此根據《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》實施例的動力傳動系統100的體積有所減小、結構更加緊湊,且傳動效率高並能滿足大扭矩傳動要求。
同時,通過第一電動發電機41和/或第二電動發電機42和/或第三電動發電機43的調速補償,可以實現同步器6無扭矩接合,平順性更好,且接合速度和動力回響更快,相比傳統離合器傳動方式,可以承受更大的扭矩而不會發生失效現象,大大地提高了傳動的穩定性以及可靠性。
在《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》的一些實施例中,如圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖8所示,該六個實施例中,採用了四個電動發電機,該四個電動發電機分別負責驅動一個車輪,該四個獨立電機驅動的優勢在於:普通的機械四驅車僅能實現前後輪的扭矩分配,高端的全時四驅車轉彎時僅能實現左右輪瞬時小範圍扭矩差異。而上述六個實施例中,由於採用四個電機分別驅動,因此可隨時實現左右輪電機的+100%到-100%的扭矩差異調節,從而大大提高了高速轉彎時的操控穩定性,改善了轉向不足和轉向過渡的問題。此外,低速時通過左右兩個車輪的相反方向轉動可以大大減小車輛轉彎半徑,使車輛操控更加自如。
實施案例
下面參照圖2-圖19簡單描述各具體實施例中動力傳動系統100的構造。
實施例一:
如圖2所示,發動機單元1與雙離合器31的輸入端313相連,雙離合器31的第一輸出端311與第一輸入軸21相連,雙離合器31的第二輸出端312與第二輸入軸22相連,第二輸入軸22同軸地套設在第一輸入軸21上。
第一輸入軸21和第二輸入軸22上分別固定設定有一個主動齒輪25,第一電動發電機41通過一個中間齒輪411而與第二輸入軸22上的主動齒輪25間接傳動。輸出軸24上固定設定有兩個從動齒輪26,該兩個從動齒輪26分別與第一輸入軸21和第二輸入軸22上的主動齒輪25對應嚙合,從而構成兩個傳動擋位。
同步器6設定在輸出軸24上,主減速器主動齒輪(即,輸出齒輪51)相對輸出軸24可差速轉動,主減速器主動齒輪的左側可以通過連線桿固定有與同步器6適配的接合齒圈52。其中,主減速器主動齒輪與主減速器從動齒輪53外嚙合,主減速器從動齒輪53可以固定在差速器54上,以將動力傳遞給差速器54,差速器54分配完動力後可適應性傳遞給兩側的半橋,從而驅動車輪200。
兩個第二電動發電機42分別構成用於驅動兩個前輪210的輪邊電機,兩個第三電動發電機43分別構成用於驅動兩個後輪220的輪邊電機,即該方案中,四個車輪處均設定有一個輪邊電機。
該實施例中的動力傳動系統100,雙離合器31可以通過切斷或接合,使發動機單元1的動力可分別以大小兩種速比傳遞到輸出軸24上。第一電動發電機41通過擋位齒輪組,可以一固定速比將動力傳遞到輸出軸24上。同步器6接合,輸出軸24的動力可以通過主減速器和差速器54傳遞至前輪210,同步器6切斷,則輸出軸24的動力不能傳遞至前輪210。兩個第二電動發電機42為輪邊形式,可以直接驅動兩個前輪。兩個第三電動發電機43同為輪邊形式,可以直接驅動兩個後輪。
該實施例中的動力傳動系統100可以至少具有如下工況:第三電動發電機43純電動工況、純電動四驅工況、並聯工況、串聯工況和制動/減速回饋工況。
工況一:
第三電動發電機43純電動工況:雙離合器31切斷,同步器6切斷,發動機單元1、第一電動發電機41和第二電動發電機42不工作,兩個第三電動發電機43分別驅動兩個後輪220。該工況主要用於勻速或城市工況等小負荷場合,且電池電量較高的情況。
該工況的優點在於第三電動發電機43直接驅動後輪220,相比於前驅車,擁有更好的加速性能、爬坡性能以及極限轉向能力。並且,第三電動發電機43分別單獨驅動左後輪和右後輪,可以實現電子差速功能,增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。而前驅部分則通過同步器6斷開輸出齒輪51和前輪210的關聯,使得前驅沒有機械損耗,降低了整車的能耗。
工況二:
純電動四驅工況:雙離合器31切斷,同步器6切斷,第一電動發電機41不工作,兩個第二電動發電機42分別用於驅動兩個前輪210,兩個第三電動發電機43分別用於驅動後輪220。該工況主要用於加速、爬坡、超車、高速等較大負荷場合,且電池電量較高的情況。
該工況的優點在於相較於單電機驅動擁有更好的動力性能,相較於混合動力驅動擁有更好的經濟性和更低的噪音。最能突出其優勢的典型套用場合為大坡度(盤山路)的擁堵路況。
而且,相比於前驅和後驅車,純電動四驅擁有更好的加速性能、爬坡性能、操控性能以及越野能力。且兩個第二電動發電機42和兩個第三電動發電機43分別獨立驅動四個車輪,使得每個車輪可以單獨獲得不同的扭矩和轉速,實現了四輪單獨控制,將動力性、操縱穩定性和越野性能達到了最大性能。而當相應電動發電機對左右車輪施加不同方向的扭矩時,還能夠實現整車的原地轉向。
工況三:
並聯工況:雙離合器31接合,同步器6接合,發動機單元1與第一電動發電機41通過擋位齒輪組和同步器6將動力傳遞至主減速器主動齒輪51,並通過差速器54將動力傳至前輪210,同時兩個第二電動發電機42分別將動力傳遞給對應的前輪210,且兩個第三電動發電機43分別將動力傳遞給對應的後輪220。該工況主要用於急加速、爬大坡等最大負荷場合。
該工況的優點在於五個電動發電機和發動機單元1同時驅動車輛,可以發揮最大的動力性能。相比於前驅和後驅車,混合動力四驅擁有更好的加速性能、爬坡性能、操控性能以及越野能力。且第三電動發電機43分別單獨驅動左後輪和右後輪,可以實現電子差速功能,省略了傳動機械式差速器,減少了零部件,同時還能增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。
工況四:
串聯工況:雙離合器31接合,同步器6切斷,發動機單元1通過雙離合器31和擋位齒輪組帶動第一電動發電機41發電,第二電動發電機42用於驅動前輪210且第三電動發電機43用於驅動後輪220。該工況主要用於中等負荷,且電池電量較少的情況。
該工況的優點在於相比前驅和後驅車,串聯(即,四驅串聯)工況擁有更好的加速性能、爬坡性能、操控性能以及越野能力。且兩個第二電動發電機42和兩個第三電動發電機43分別獨立驅動四個車輪,使得每個車輪可以單獨獲得不同的扭矩和轉速,實現了四輪單獨控制,將動力性、操縱穩定性和越野性能達到了最大性能。而當相應電動發電機對左右車輪施加不同方向的扭矩時,還能夠實現整車的原地轉向。此外,第一電動發電機41可以通過扭矩和轉速調節,使發動機單元1保持在最佳經濟區域運行,減少發電油耗。
工況五:
制動/減速回饋工況:雙離合器31接合,同步器6切斷,發動機單元1帶動第一電動發電機41發電,第二電動發電機42制動前輪並發電,第三電動發電機43制動後輪並發電。該工況主要用於車輛制動或減速。該工況的優點在於減速或制動時,第二電動發電機42第三電動發電機43分別制動四個車輪,無論在轉彎還是直行,都能在保證整車制動力和穩定性的前提下,充分地吸收每個車輪的動力,達到回饋能量的最大化。且由於同步器6切斷,在上述四個電動發電機對車輪制動的同時,發動機單元1和第一電動發電機41可以繼續進行發電功能,使得發電狀態穩定,避免頻繁切換,增強了部件的壽命。
工況六:
混聯工況:雙離合器31接合,同步器6接合,發動機單元1的部分動力通過雙離合器31和擋位齒輪組帶動第一電動發電機41發電,發動機單元1的另一部分動力通過擋位齒輪組和同步器6將動力傳遞至主減速器主動齒輪51,第二電動發電機42直接通過主減速器主動齒輪51驅動前輪210,同時第三電動發電機43分別驅動後輪220。該工況主要用於加速、爬坡等較大負荷場合且電量不多的情況下。該工況的優點是可以發揮發動機單元1的全部動力,既保證車輛的動力性,又可以同時進行發電,保持電池的電量。
上述的六種工況可以進行切換,其中比較典型的工況切換為:由工況四切換為工況三,或者從工況四切換至工況五。
具體地,由工況四切換為工況三時:當需要急加速超車、躲避障礙物或其它情況時,根據司機的油門需求,動力傳動系統100可從工況四切換至工況三。此時第一電動發電機41會以主減速器主動齒輪的轉速為目標,通過轉速控制,調節輸出軸24的轉速,使輸出軸24和主減速器主動齒輪的轉速儘可能的匹配,方便同步器6結合。
而在匹配過程中,第二電動發電機42和第三電動發電機43可以回響駕駛需求,增大扭矩,使車輛得到加速,而不必像通常的車輛那樣,等到同步器6接合後才能加速。這一扭矩提前補償的功能,可以大大地縮短扭矩回響時間,提高車輛的瞬時加速性能。
再如,從工況四切換至工況五:當車輛制動或減速時,根據司機的油門需求或踩踏制動踏板的動作,動力傳動系統100可從工況四切換至工況五。第二電動發電機42和第三電動發電機43已經可以滿足制動回饋的需求,無需第一電動發電機41進行回饋,此時第二電動發電機42和第三電動發電機43能立即回響駕駛需求,對車輪進行制動,回饋電量,而不必像通常的車輛那樣,等到同步器6接合後才能回饋電量。
與此同時,發動機單元1和第一電動發電機41可以保持原先的發電狀態,待制動工況結束後,也無需轉換,直接進入原先的串聯工況。這一扭矩提前補償功能,可以大大的縮短電機制動回響時間,增加回饋的電量。
特別地,對於複雜路況,例如當車輛在上坡、下坡、顛簸、低附等複雜路況下行駛時,往往因為車速不穩定而導致同步器6接合困難。即使第一電動發電機41可以通過轉速控制,調節輸出軸24的轉速,但由於主減速器主動齒輪的轉速隨車速不可控,也會給第一電動發電機41的調速的準確度和速度帶來困難。在這些路況下,通過第二電動發電機42和第三電動發電機43對車輛進行扭矩補償,可以有效地穩定車速,既提高了整車的駕駛體驗,也使得同步器6的接合變得簡單。
實施例二:
如圖3所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖2中的動力傳動系統100的區別可以僅在於第三電動發電機43的布置形式。在該實施例中,每個第三電動發電機43均通過一個第二變速機構72驅動對應的後輪220,對於其餘部分則可與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。而關於具體工況,則與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,區別可以僅在於第三電動發電機43與對應的後輪220之間在進行動力傳遞時需經過第二變速機構72,這裡同樣不再詳細說明。
實施例三:
如圖4所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖2中的動力傳動系統100的區別可以僅在於第三電動發電機43的布置形式。在該實施例中,第三電動發電機43為一個且通過一個第一變速機構71驅動對應的後輪220,對於其餘部分則可與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。而關於具體工況,則與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,區別可以僅在於,由於通過一個第三電動發電機43和一個第一變速機構71驅動兩個後輪220,因此在不增加新部件的前提下,僅通過一電機和一變速機構無法實現兩個後輪220的差速功能,但是可以理解的是,可以增設差速器以實現兩個後輪220的差速轉動,該差速器可以與第一變速機構71集成為一體。
實施例四:
如圖5所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖2中的動力傳動系統100的區別可以僅在於第二電動發電機42的布置形式。在該實施例中,第二電動發電機42分別背靠背地設在差速器54的兩側,對於其餘部分則可與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。而關於具體工況,則與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡同樣不再詳細說明。
實施例五:
如圖6所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖5中的動力傳動系統100的區別可以僅在於第三電動發電機43的布置形式。在該實施例中,每個第三電動發電機43均通過一個第二變速機構72驅動對應的後輪220,對於其餘部分則可與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。而關於具體工況,則與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡同樣不再詳細說明。
實施例六:
如圖7所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖5中的動力傳動系統100的區別可以僅在於第三電動發電機43的布置形式。在該實施例中,第三電動發電機43為一個且通過一個第一變速機構71驅動對應的後輪220,對於其餘部分則可與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。而關於具體工況,則與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,區別可以僅在於,由於通過一個第三電動發電機43和一個第一變速機構71驅動兩個後輪220,因此在不增加新部件的前提下,僅通過一電機和一變速機構無法實現兩個後輪220的差速功能,但是可以理解的是,可以增設差速器以實現兩個後輪220的差速轉動,該差速器可以與第一變速機構71集成為一體。
實施例七:
如圖8所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖2中的動力傳動系統100的區別可以僅在於離合器的形式以及輸入軸、主動齒輪25以及從動齒輪26的個數,該實施例中離合器為三離合器32,輸入軸為三個,主動齒輪25和從動齒輪26對應為三對,對於其餘部分則可與圖2實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。
實施例八:
如圖9所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖2中的動力傳動系統100的區別可以僅在於取消了圖2實施例中的第三電動發電機43,該實施例中的動力傳動系統100為兩驅形式。
該實施例中的動力傳動系統100至少可以具有如下工況:
工況一,第二電動發電機42純電動:雙離合器31切斷,同步器6切斷,發動機單元1和第一電動發電機41不工作,第二電動發電機42直接驅動前輪210。該工況主要用於勻速或城市工況等小負荷場合,且電池電量較高的情況。
該工況的優點在於第二電動發電機42直接驅動前輪210,傳動鏈最短、參與工作的部件最少,可以達到最高的傳動效率和最小的噪音。第二電動發電機42分別單獨驅動左右不同的前輪210,可以實現電子差速功能,增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。
工況二,三電機純電動:雙離合器31切斷,同步器6接合,發動機單元1不工作,第一電動發電機41通過擋位齒輪組和同步器6將動力傳遞至主減速器主動齒輪51,並通過差速器54將動力平均分到左右前輪,同時第二電動發電機42直接驅動左右前輪。
該工況主要用於加速、爬坡、超車、高速等較大負荷場合,且電池電量較高的情況。該工況的優點在於相較於單電機驅動擁有更好的動力性能,相較於混合動力驅動擁有更好的經濟性和更低的噪音。最能突出其優勢的典型套用場合為大坡度(盤山路)的擁堵路況。
工況三,並聯:雙離合器31切斷,同步器6接合,發動機單元1與第一電動發電機41通過擋位齒輪組和同步器6將動力傳遞至主減速器主動齒輪51,並通過差速器54將動力平均分到左右前輪,第二電動發電機42直接驅動前輪。該工況主要用於急加速、爬大坡等最大負荷場合。
該工況的優點在於三電機和發動機單元1同時驅動,可以發揮最大的動力性能。
工況四,串聯:雙離合器31接合,同步器6切斷,發動機單元1通過雙離合器31和擋位齒輪組帶動第一電動發電機41發電,第二電動發電機42直接驅動車輪。該工況主要用於中等負荷,且電池電量較少的情況。
該工況的優點在於第二電動發電機42直接驅動車輪,傳動鏈最短、參與工作的部件最少,可以達到最高的傳動效率和最小的噪音。
同時第一電動發電機41可以通過扭矩和轉速調節,使發動機單元1保持在最佳經濟區域運行,減少發電油耗。第二電動發電機42分別單獨驅動左右不同的車輪,可以實現電子差速功能,增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。
工況五,制動/減速回饋:雙離合器31接合,同步器6斷開,發動機單元1帶動第一電動發電機41發電,第二電動發電機42直接制動車輪並發電。該工況主要用於車輛的制動或減速。該工況的優點在於在車輛減速或制動時,將第二電動發電機42分別制動兩個車輪,可以最大限度的吸收制動能量,轉化為電能,且發動機單元1和第一電動發電機41可以繼續進行發電,保持發電工況的穩定性,並減少頻繁切換。
上述的五種工況可以進行切換,其中比較典型的工況切換為:由工況四切換為工況三,或者從工況四切換至工況五。
具體地,由工況四切換為工況三時,例如當需要急加速超車、躲避障礙物時,根據司機的油門需求,動力系統會從工況四切換至工況三。此時第一電動發電機41會以主減速器主動齒輪51的轉速為目標,通過轉速控制,調節輸出軸24的轉速,使二者的轉速儘可能的匹配,方便同步器6接合。而在匹配過程中,第二電動發電機42可以回響駕駛需求,增大扭矩,使車輛得到加速,而不必像通常的車輛那樣,等到同步器6接合後才能加速。這一扭矩提前補償功能,可以大大的縮短扭矩回響時間,提高車輛的瞬時加速性能。
由工況四切換為工況五時,例如當車輛制動或減速時,根據司機的油門需求或踩踏制動踏板的動作,動力傳動系統100可從工況四切換至工況五。第二電動發電機42已經可以滿足制動回饋的需求,無需第一電動發電機41進行回饋,此時第二電動發電機42能立即回響駕駛需求,對車輪進行制動,回饋電量,而不必像通常的車輛那樣,等到同步器6接合後才能回饋電量。
與此同時,發動機單元1和第一電動發電機41可以保持原先的發電狀態,待制動工況結束後,也無需轉換,直接進入原先的串聯工況。這一扭矩提前補償功能,可以大大的縮短電機制動回響時間,增加回饋的電量。
特別地,對於複雜路況,例如當車輛在上坡、下坡、顛簸、低附等複雜路況下行駛時,往往因為車速不穩定而導致同步器6接合困難。即使第一電動發電機41可以通過轉速控制,調節輸出軸24的轉速,但由於主減速器主動齒輪的轉速隨車速不可控,也會給第一電動發電機41的調速的準確度和速度帶來困難。在這些路況下,通過第二電動發電機42對車輛進行扭矩補償,可以有效地穩定車速,既提高了整車的駕駛體驗,也使得同步器6的接合變得簡單。
實施例九:
如圖10所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖9中的動力傳動系統100的區別在於第二電動發電機42的位置,在該實施例中,第二電動發電機42背靠背地設定於差速器54的兩側,對於其餘部分則可與圖9實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。
實施例十:
如圖11所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖9中的動力傳動系統100的區別在於第二電動發電機42的位置,在該實施例中,第二電動發電機42為兩個,每個第二電動發電機42均通過一個第四變速機構74驅動對應的後輪220,對於其餘部分則可與圖9實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。
該實施例中的動力傳動系統100至少具有如下工況:
工況一,第二電動發電機42純電動:雙離合器31切斷,同步器6切斷,發動機單元1和第一電動發電機41不工作,每個第二電動發電機42通過對應的第四變速機構74驅動後輪。該工況主要用於勻速或城市工況等小負荷場合,且電池電量較高的情況。該工況的優點在於第二電動發電機42驅動後輪,相比於前驅車擁有更好的加速性能、爬坡性能以及極限轉向能力。且第二電動發電機42分別單獨驅動左右不同的車輪,可以實現電子差速功能,增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。前驅通過同步器6斷開齒輪組和前輪的關聯,使得前驅沒有機械損耗,降低了整車的能耗。
工況二,純電動四驅:雙離合器31切斷,同步器6接合,發動機單元1不工作,第一電動發電機41驅動前輪,第二電動發電機42驅動後輪。該工況主要用於加速、爬坡、超車、高速等較大負荷場合,且電池電量較高的情況。該工況的優點在於相較於單電機驅動擁有更好的動力性能,相較於混合動力驅動擁有更好的經濟性和更低的噪音。最能突出其優勢的典型套用場合為大坡度(盤山路)的擁堵路況。相比於前驅和後驅車,純電動四驅擁有更好的加速性能、爬坡性能、操控性能以及越野能力。且第二電動發電機42分別單獨驅動左右不同的後輪,可以實現電子差速功能,增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。
工況三,並聯:雙離合器31切斷,同步器6接合,發動機單元1與第一電動發電機41同時驅動前輪210,第二電動發電機42驅動後輪。該工況主要用於急加速、爬大坡等最大負荷場合。該工況的優點在於雙電機和發動機單元同時驅動,可以發揮最大的動力性能。相比於前驅和後驅車,混合動力四驅擁有更好的加速性能、爬坡性能、操控性能以及越野能力。且第二電動發電機分別單獨驅動左右不同的後輪,可以實現電子差速功能,增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。
工況四,串聯:雙離合器31接合,同步器6切斷,發動機單元1驅動第一電動發電機41發電,第二電動發電機42驅動後輪。該工況主要用於中等負荷,且電池電量較少的情況。該工況的優點在於兩個第二電動發電機分別驅動兩個後輪,可以實現電子差速功能,增加操縱穩定性,減小輪胎的磨損量。相比於前驅車擁有更好的加速性能、爬坡性能以及極限轉向能力。且第一電動發電機可以通過扭矩和轉速調節,使發動機單元保持在最佳經濟區域運行,減少發電油耗。
工況五,制動/減速回饋:雙離合器31切斷,同步器6接合,發動機單元不工作,第一電動發電機和第二電動發電機同時制動車輛並發電。該工況的優點在於車輛減速或制動時,有三個電機同時制動車輛,從而可以最大限度的吸收制動能量,轉化為電能。且通過切斷雙離合器,消除了發動機單元摩擦力矩對車輛的制動,可以留下更多的動力讓電機吸收。前後驅一起制動回饋,可以在保證整車制動力的前提下,更好的分配製動力至前後電機,比單獨前驅或後驅車型能回饋更多的電能。並且,兩個第二電動發電機可以單獨控制制動力的大小,在轉彎制動時,能提高整車的操穩性,並進一步提高回饋的能量。
類似地,該實施例中的動力傳動系統100的各個工況之間可以進行切換,比較經典的模式為工況四切換為工況三或工況五,對於這部分,與上述實施例中描述的相應切換部分原理類似,這裡不再贅述。
實施例十一:
如圖12所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖9中的動力傳動系統100的區別在於第二電動發電機42的位置,在該實施例中,第二電動發電機42為一個,該第二電動發電機42通過一個第三變速機構73驅動後輪220,對於其餘部分則可與圖9實施例中的動力傳動系統100基本一致,這裡不再贅述。
該實施例中,可以採用第二電動發電機42單獨驅動車輛,此時雙離合器31和同步器6均切斷,該工況主要用於勻速或城市工況等小負荷場合,且電池電量較高的情況。該工況的優點在於第二電動發電機42通過第三變速機構73直接驅動後輪220,相比前驅,擁有更好的加速性能、爬坡性能以及極限轉向能力。而且前驅部分通過同步器6斷開,使得前驅部分沒有機械損耗,降低了整車的能耗。其中,後驅部分還可以增設差速器,差速器可以與第三變速機構73集成為一體。
該實施例中,動力傳動系統還可以具有純電動四驅工況,此時雙離合器31切斷,同步器6接合,發動機單元1不工作,第一電動發電機41驅動前輪,第二電動發電機42驅動後輪。該工況主要用於加速、爬坡、超車、高速等較大負荷場合,且電池電量較高的情況。該工況相較於單電機驅動擁有更好的動力性能,相較於混合動力驅動擁有更好的經濟性和更低的噪音。最能突出其優勢的典型套用場合為大坡度(盤山路)的擁堵路況。相比於前驅或後驅車,純電動四驅擁有更好的加速性能、爬坡性能、操控性能以及越野能力。
該實施例中,動力傳動系統還具有並聯工況:雙離合器31接合,同步器6接合,發動機單元1和第一電動發電機41共同驅動前輪210,第二電動發電機42驅動後輪220。該工況主要用於急加速、爬大坡等最大負荷場合。該工況主要優點在於雙電機和發動機單元同時驅動,可以發揮最大的動力性能。相比於前驅和後驅車,混合動力四驅擁有更好的加速性能、爬坡性能、操控性能以及越野能力。
該實施例中,動力傳動系統還具有串聯工況:此時雙離合器31接合,同步器6切斷,發動機單元1驅動第一電動發電機41發電,第二電動發電機驅動後輪。該工況主要用於中等負荷,且電池電量較少的情況。該工況的優點在於第二電動發電機42驅動後輪,相比於前驅車擁有更好的加速性能、爬坡性能以及極限轉向能力。第一電動發電機41可以通過扭矩和轉速調節,使發動機單元1保持在最佳經濟區域運行,減少發電油耗。
該實施例中,動力傳動系統還具有制動/減速回饋:雙離合器31切斷,同步器6接合,發動機單元1不工作,第一電動發電機41和第二電動發電機42同時制動車輛並發電。該工況的優點在於車輛減速或制動時,將兩個電機同時制動,可以最大限度的吸收制動能量,轉化為電能。且通過切斷雙離合器31,消除了發動機單元摩擦力矩對車輛的制動,可以留下更多的動力讓電機吸收。前後驅一起制動回饋,可以在保證整車制動力的前提下,更好的分配製動力至前後電機,比單獨前驅或後驅車型能回饋更多的電能。
類似地,該實施例中的動力傳動系統100的各個工況之間可以進行切換,比較經典的模式為工況四切換為工況三或工況五,對於這部分,與上述實施例中描述的相應切換部分原理類似,這裡不再贅述。
實施例十二:
如圖13所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖9中的動力傳動系統100的區別在於第二電動發電機42的位置,在該實施例中,第二電動發電機42為兩個且均為輪邊電機,第二電動發電機42用於驅動對應的後輪220,對於其餘部分則可與圖9實施例中的動力傳動系統100基本一致(傳動模式與圖11類似),這裡不再贅述。
實施例十三:
如圖14所示,發動機單元1與雙離合器31的輸入端313相連,雙離合器31的第一輸出端311與第一輸入軸21相連,雙離合器31的第二輸出端312與第二輸入軸22相連,第二輸入軸22同軸地套設在第一輸入軸21上。
第一輸入軸21和第二輸入軸22上分別固定設定有一個主動齒輪25,輸出軸24空套有雙聯齒輪26(即,從動齒輪),雙聯齒輪26的第一齒輪部261與第一輸出軸21上的主動齒輪25嚙合,雙聯齒輪26的第二齒輪部262與第二輸出軸22上的主動齒輪25嚙合。
中間軸43上固定設定有第一中間軸齒輪431和第二中間軸齒輪432,第一中間軸齒輪431與第二輸入軸22上的主動齒輪25嚙合,第一電動發電機41的輸出端通過一個中間惰輪44與第二中間軸齒輪432間接傳動。
同步器6設定在輸出軸24上且用於接合雙聯齒輪26。主減速器主動齒輪51固定在輸出軸24上。主減速器主動齒輪51與主減速器從動齒輪53外嚙合,主減速器從動齒輪53可以固定在差速器54的殼體上,以將動力傳遞給差速器54,差速器54分配完動力後可適應性傳遞給兩側的半橋,從而驅動車輪200。
實施例十四:
如圖15所示,發動機單元1與雙離合器31的輸入端313相連,雙離合器31的第一輸出端311與第一輸入軸21相連,雙離合器31的第二輸出端312與第二輸入軸22相連,第二輸入軸22同軸地套設在第一輸入軸21上。
第一輸入軸21和第二輸入軸22上分別固定設定有一個主動齒輪25,輸出軸24空套有雙聯齒輪26(即,從動齒輪),雙聯齒輪26的第一齒輪部261與第一輸出軸21上的主動齒輪25嚙合,雙聯齒輪26的第二齒輪部262與第二輸出軸22上的主動齒輪25嚙合。
中間軸43上固定設定有第一中間軸齒輪431和第二中間軸齒輪432,第一中間軸齒輪431與第二輸入軸22上的主動齒輪25嚙合,第一電動發電機41的輸出端直接與第二中間軸齒輪432嚙合傳動。
同步器6設定在輸出軸24上且用於接合雙聯齒輪26。主減速器主動齒輪51固定在輸出軸24上。主減速器主動齒輪51與主減速器從動齒輪53外嚙合,主減速器從動齒輪53可以固定在差速器54的殼體上,以將動力傳遞給差速器54,差速器54分配完動力後可適應性傳遞給兩側的半橋,從而驅動車輪200。
實施例十五:
如圖16所示,發動機單元1與雙離合器31的輸入端313相連,雙離合器31的第一輸出端311與第一輸入軸21相連,雙離合器31的第二輸出端312與第二輸入軸22相連,第二輸入軸22同軸地套設在第一輸入軸21上。
第一輸入軸21和第二輸入軸22上分別固定設定有一個主動齒輪25,輸出軸24空套有雙聯齒輪26(即,從動齒輪),雙聯齒輪26的第一齒輪部261與第一輸出軸21上的主動齒輪25嚙合,雙聯齒輪26的第二齒輪部262與第二輸出軸22上的主動齒輪25嚙合。第一電動發電機41的輸出端直接與第一齒輪部261嚙合傳動。
同步器6設定在輸出軸24上且用於接合雙聯齒輪26。主減速器主動齒輪51固定在輸出軸24上。主減速器主動齒輪51與主減速器從動齒輪53外嚙合,主減速器從動齒輪53可以固定在差速器54的殼體上,以將動力傳遞給差速器54,差速器54分配完動力後可適應性傳遞給兩側的半橋,從而驅動車輪200。
實施例十六:
如圖17所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖14中的動力傳動系統100的區別在於:設定離合器9取代圖14中動力傳動系統100的同步器6,將主減速器主動齒輪51固定設定在輸出軸24上。
實施例十七:
如圖18所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖15中的動力傳動系統100的區別在於:設定離合器9取代圖15中動力傳動系統100的同步器6,將主減速器主動齒輪51固定設定在輸出軸24上。
實施例十八:
如圖19所示,該實施例中的動力傳動系統100與圖16中的動力傳動系統100的區別在於:設定離合器9取代圖16中動力傳動系統100的同步器6,將主減速器主動齒輪51固定設定在輸出軸24上。
需要說明的是,參照圖14-圖19所示,該聯齒齒輪結構26的變型實施例中,其還可以包括第二電動發電機42和第三電動發電機43或者只包括第二電動發電機42(未在圖14-圖19中示出),其具體布置方式可採用圖2-圖13中對應的布置方式(例如採用輪邊形式、背靠背地設在差速器兩側等)。例如作為一種可選的實施例,圖14-圖19所示的動力傳動系統100的主減速器主動齒輪51可用於驅動前輪210,其後驅可以採用圖12的後驅模式,即通過一個第二電動發電機42以及一個減速機構來驅動後輪220。
榮譽表彰
2016年12月7日,《用於車輛的動力傳動系統及具有其的車輛》獲得第十八屆中國專利優秀獎。