| 专利名称： | 一种电动汽车动力系统 | ||
| 专利名称(英文)： | Electric vehicle power system | ||
| 专利号： | CN201410129075.X | 申请时间： | 20140401 |
| 公开号： | CN103921666A | 公开时间： | 20140716 |
| 申请人： | 中国第一汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 130011 吉林省长春市西新经济技术开发区东风大街2259号 | ||
| 发明人： | 李骏; 刘明辉; 杨兴旺; 赵子亮; 罗国鹏; 赵洪辉 | ||
| 分类号： | B60K6/50; B60K6/54; B60K6/442 | 主分类号： | B60K6/50 |
| 代理机构： | 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 | 代理人： | 王淑秋 |
| 摘要： | 本发明涉及一种电动汽车动力系统，该系统的发动机通过内轴与第一电动机转子连接，第二电动机转子与外轴相连，外轴与一档齿轮对连接；外轴设于所述内轴的外周，且能够与内轴各自独立旋转；第二电动机通过外轴、一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器，当换档机构与一档齿轮对接合时，发动机通过一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器；当换档机构与二档齿轮对接合时，发动机通过二档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器；差速器通过半轴与车轮连接。本发明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，提高了高速长途性能；第一电动机和第二电动机集成设计，结构紧凑。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to an electric vehicle power system. An engine of the system is connected with a first motor rotor through an inner shaft, and a second motor rotor is connected with an outer shaft which is connected with a first-level gear pair. The outer shaft is arranged on the periphery of the inner shaft, and each of the outer shaft and the inner shaft can rotate independently. A second motor outputs power to a differential through the outer shaft, the first-level gear pair and a main reduction gear pair. When a shift mechanism is jointed with the first-level gear pair, the engine outputs power to the differential through the first-level gear pair and the main reduction gear pair; when the shift mechanism is jointed with a second-level gear pair, the engine outputs power to the differential through the second-level gear pair and the main reduction gear pair. The differential is connected with wheels through axle shafts. When a power battery is low, a vehicle is driven in tandem at a low speed and is driven in parallel at a high speed, so that high-speed long-distance performance is improved; a first motor and the second motor are in integrated design, the structure is compact. | ||
1.一种电动汽车动力系统，其特征在于包括发动机（1）、第一电动机、第二电动机、 内轴(2)、外轴(15)、一档齿轮对、二档齿轮对、主减速齿轮对、换档机构(4)，差速器(16)； 所述的发动机（1）通过内轴(2)与第一电动机转子(6)连接，第二电动机转子(8)与外轴(15) 相连；第二电动机通过外轴(15)、一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器(16)，当 换档机构(4)与一档齿轮对接合时，发动机（1）通过一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出 到差速器(16)；当换档机构(4)与二档齿轮对接合时，发动机（1）通过二档齿轮对和主减速 齿轮对将动力输出到差速器(16)；差速器(16)通过半轴(17)与车轮(18)连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于所述的第一电动机和第二电 动机配置于一档齿轮对的同一侧，并且配置在同一条轴线上。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力系统，其特征在于，在发动机(1)动力输出 端配置一个减震器(20）。
4.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于所述的第二电动机布置在一 档齿轮对的左侧，第一电动机位于二档齿轮对与发动机(1)之间，并且第一电动机与第二电动 机配置在同一条轴线上。
5.根据权利要求4所述的电动汽车动力系统，其特征在于，在发动机(1)与第一电动机 之间配置一个减震器（20）。
6.根据权利要求4所述的电动汽车动力系统，其特征在于，在第一电动机与二档齿轮 对之间配置一个减震器（20）。
7.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，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。
1.一种电动汽车动力系统，其特征在于包括发动机（1）、第一电动机、第二电动机、 内轴(2)、外轴(15)、一档齿轮对、二档齿轮对、主减速齿轮对、换档机构(4)，差速器(16)； 所述的发动机（1）通过内轴(2)与第一电动机转子(6)连接，第二电动机转子(8)与外轴(15) 相连；第二电动机通过外轴(15)、一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器(16)，当 换档机构(4)与一档齿轮对接合时，发动机（1）通过一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出 到差速器(16)；当换档机构(4)与二档齿轮对接合时，发动机（1）通过二档齿轮对和主减速 齿轮对将动力输出到差速器(16)；差速器(16)通过半轴(17)与车轮(18)连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于所述的第一电动机和第二电 动机配置于一档齿轮对的同一侧，并且配置在同一条轴线上。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力系统，其特征在于，在发动机(1)动力输出 端配置一个减震器(20）。
4.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于所述的第二电动机布置在一 档齿轮对的左侧，第一电动机位于二档齿轮对与发动机(1)之间，并且第一电动机与第二电动 机配置在同一条轴线上。
5.根据权利要求4所述的电动汽车动力系统，其特征在于，在发动机(1)与第一电动机 之间配置一个减震器（20）。
6.根据权利要求4所述的电动汽车动力系统，其特征在于，在第一电动机与二档齿轮 对之间配置一个减震器（20）。
7.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，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。
翻译：技术领域
本发明属于电动汽车领域，涉及一种电动汽车动力系统，特别涉及具有发动机和两个电 动机并能进行发动机驱动和电动机驱动的可外接充电式电动汽车动力系统。
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（AuxiliaryEnergySupply，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（ChargeDepleting，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AudiA1e-tron)和混 联增程式电动汽车（如ChevroletVOLT）。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系统较为简单，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， 纯电动车续驶里程较短，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，但动力系统复杂、成本较高。
发明内容
发明要解决的技术问题是提供一种具有良好的高速长途性能，且动力系统较简单，成本 较低的电动汽车动力系统。
为了解决上述技术问题，本发明的电动汽车动力系统包括发动机、第一电动机、第二电 动机、内轴、外轴、一档齿轮对、二档齿轮对、主减速齿轮对、换档机构，差速器；所述的 发动机通过内轴与第一电动机转子连接，第二电动机转子与外轴相连，外轴与一档齿轮对连 接；第二电动机通过外轴、一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器，当换档机构与 一档齿轮对接合时，发动机通过一档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器；当换档机 构与二档齿轮对接合时，发动机通过二档齿轮对和主减速齿轮对将动力输出到差速器；差速 器通过半轴与车轮连接。
所述的第一电动机和第二电动机配置于一档齿轮对的同一侧，并且配置在同一条轴线上， 能够使侧面的结构减少，提高搭载性。
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。
本发明也可以根据整车实际布置需求，将第二电动机布置在一档齿轮对的左侧，第一电 动机位于二档齿轮对与发动机之间，并且第一电动机与第二电动机配置在同一条轴线上。在 发动机与第一电动机之间配置一个减震器，或者在第一电动机与二档齿轮对之间配置一个减 震器，起到缓冲减震作用。
所述的换档机构有三个动作状态，分别为与一档齿轮对的其中一个齿轮相连的第一动作 状态、与二档齿轮对的其中一个齿轮相连的第二动作状态、不与任何齿轮相连的第三动作状 态。
本发明通过控制换档机构的动作状态，实现电动汽车动力系统工作模式的切换，有选择 地通过一档齿轮对或二档齿轮对输出动力，当换档机构处于第一动作状态时，发动机通过一 档齿轮对、主减速齿轮、差速器及半轴输出动力至车轮，当换档机构处于第二动作状态时， 发动机通过二档齿轮对、主减速齿轮、差速器及半轴输出动力至车轮，当换档机构处于第三 动作状态时，发动机不能直接输出动力至车轮。
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，在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，降低油耗与排放。
本发明的积极效果在于：第二电动机可以一直驱动车辆，整车动力性需求由第二电动机满 足，保证纯电动性能。通过控制换档机构的动作状态，在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，降低油耗与排放。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；本发明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，提高了高速长途性能。通过一档齿轮对或二档齿轮对输出动力， 发动机工作区间更加灵活，可以同时兼顾车辆的动力性与经济性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的电动汽车动力系统实施例1结构示意图。
图2为本发明的电动汽车动力系统实施例2结构示意图。
图3为本发明的电动汽车动力系统实施例3结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的电动汽车动力系统包括发动机1、第一电动机、第二电动机、内轴 2、外轴15、一档齿轮对、二档齿轮对、主减速齿轮对、换档机构4，差速器16、减震器20； 所述的发动机1通过内轴2与第一电动机转子6连接，第二电动机转子8与外轴15相连，外 轴15与一档齿轮对连接；外轴15设于所述内轴2的外周，且能够与内轴2各自独立旋转； 第二电动机通过外轴15、一档齿轮对和主减速齿轮对与差速器16连接，当换档机构4与一档 齿轮对接合时，发动机1通过一档齿轮对和主减速齿轮对与差速器16连接；当换档机构4与 二档齿轮对接合时，发动机1通过二档齿轮对和主减速齿轮对与差速器16连接；差速器16 通过半轴17与车轮18连接。减震器20布置在发动机动力输出端，起到缓冲减震作用，削减 发动机传递到第一电动机、一档齿轮对、二档齿轮对的震动。
所述的一档齿轮对由低速齿轮5和低速齿轮11常啮合在一起构成，外轴15与低速齿轮5 连接，低速齿轮11通过传动轴10与齿轮13连接。
所述的二档齿轮对由高速齿轮3和高速齿轮12常啮合在一起构成，内轴2与高速齿轮3 连接，高速齿轮12通过传动轴10与齿轮13连接。
所述的主减速齿轮对由齿轮13、齿轮14常啮合在一起构成，齿轮14固定在差速器16 上。
本技术领域中，一档通常指速度相对较低的档位，二档通常指速度相对较高的档位。因 此上述低速齿轮和高速齿轮也并非指严格意义上的低速和高速，而是相对的低速和高速。
所述的第一电动机和第二电动机布置在所述一档齿轮对的左侧。
第一电动机包括第一电动机转子6，第一电动机定子7；第二电动机包括第二电动机转子 8，第二电动机定子9。
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。
换档机构4有三个动作状态，分别为与低速齿轮5相连的第一动作状态、与高速齿轮3 相连的第二动作状态、不与任何齿轮相连的第三动作状态。
当换档机构4处于第一动作状态时，发动机1通过低速齿轮5、低速齿轮11、齿轮13， 齿轮14、差速器16、半轴17输出动力至车轮18，当换档机构4处于第二动作状态时，发动 机1通过高速齿轮3、高速齿轮12、齿轮13，齿轮14、差速器16、半轴17输出动力至车轮 18，当换档机构4处于第三动作状态时，发动机1不能直接输出动力至车轮18。
根据电池荷电状态（SOC），电动汽车动力系统有两个工作阶段：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，电动汽车动力系统工作在 CD阶段，当电池电量降低到一定程度（SOC为25%～35%）时，电动汽车动力系统进入到 CS阶段。在CD阶段下电动汽车动力系统工作在纯电动模式。在CS阶段下电动汽车动力系 统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阶段下电动汽车动力系统工作模式见下表。
通过控制换档结构4的动作状态，实现所述的电动汽车动力系统工作模式的切换。电动 汽车动力系统工作模式及各工作模式下动力总成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，换档机构4处于第三动作状态，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，换档机构4处于第三动作状态，HCU控制第一电动机 处于发电工作模式，此时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，换档机构4处于第二动作状态，HCU控制第一电 动机处于发电工作模式，第二电动机停止工作，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，换档机构4处于第二动作状态，HCU控制 第一电动机处于随转工作模式，第二电动机停止工作，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，换档机构4根据需要处于第一动作状态或者第二 动作状态，HCU控制第一电动机处于随转工作模式，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
如图2所示，本发明的电动汽车动力系统具备：发动机1，内轴2，高速齿轮3，换档机 构4，低速齿轮5，第一电动机转子6，第一电动机定子7，第二电动机转子8，第二电动机定 子9，传动轴10，低速齿轮11，高速齿轮12，齿轮13，齿轮14，外轴15，差速器16，半轴 17，车轮18、减震器20。与实施例1不同之处在于第二电动机位于一档齿轮对的左侧，第一 电动机位于二档齿轮对与发动机之间，并且第一电动机与第二电动机配置在同一条轴线上； 减震器20布置在第一电动机与二档齿轮对之间，起到缓冲减震作用，削减发动机及第一电动 机传递到二档齿轮对的震动，其余结构与实施例1相同。电动汽车动力系统工作模式及各总 成部件的工作状态与实施例1完全相同。
实施例3
如图3所示，本实施例与实施例2的不同之处是，减震器20布置在发动机与第一电动机 之间，起到缓冲减震作用，削减发动机传递到第一电动机的震动。其余结构与实施例2相同。 电动汽车动力系统工作模式及各总成部件的工作状态与实施例1完全相同。
此外，本发明不限于上述实施方式中事例性地表示的内容，能够在不脱离本发明权利要 求1的范围内进行的适当变形或修改均属于本发明所要保护的范畴。
