一种四电机两级四速比电动车动力总成的制作方法

1.本发明涉及电动车动力技术领域，尤其涉及一种四电机两级四速比电动车动力总成。


背景技术：

2.新能源电动车因其高效节能环保成为交通工具的首选。电动车功能和续航里程与动力总成相关，新能源电动车动力总成的组成直接影响电动车整车的效率和运行成本。目前电动车单速比配置在复杂工况条件下行驶，尤其是车辆高速行驶时存在高耗能低效率运行问题，且低效率运行导致电能消耗增加，续航里程减少，车辆成本增加。


技术实现要素：

3.本发明提供一种四电机两级四速比电动车动力总成，可以将四台电机分别设计为不同的额定功率，实现四电机与两级四速比变速器的多种动力组合，合理分配多电机的原动力应对各种复杂工况，通过提高动力总成的运行效率，增加续航里程，降低整车配置成本和运行成本，为智能化无人驾驶电动车和性能车提供新的动力总成。
4.本发明提供一种四电机两级四速比电动车动力总成，包括：两组复合电机，所述复合电机包括机壳以及设置于所述机壳内的第一电机和第二电机，所述第一电机包括相互配合的第一定子和转子组件，所述转子组件的端部为中空结构且延伸至所述机壳外，所述第二电机同心设置于所述第一电机内，且所述第二电机的第二转轴经所述中空结构伸出；变速器，包括输出轴和两个变速单元，每组所述复合电机分别经所述变速单元与所述输出轴相连，所述变速单元包括传动轴、第一级传动机构、第二级传动机构和同步器，所述第一级传动机构包括第一齿轮副和第二齿轮副，所述转子组件的端部经所述第一齿轮副与所述传动轴的中部相连，所述第二转轴经所述第二齿轮副与所述传动轴的第一端相连，所述第二级传动机构为第三齿轮副，所述传动轴的第二端经所述第三齿轮副与所述输出轴的第一端相连，所述同步器设置于所述传动轴上且位于所述第一齿轮副和所述第二齿轮副之间；差速器，与所述输出轴的第二端相连。
5.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，所述转子组件包括：第一转轴和第一转子，所述第一转子设置于所述第一转轴的外壁上且与所述第一定子相对设置，所述第一转轴为环形，所述第一转轴的端部设有所述中空结构，所述第一转轴的端部与所述第一齿轮副相连。
6.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，所述第一定子设置于所述转子组件的内部或外部。
7.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，所述第二电机还包括第二转子和第二定子，所述第二转子设置于所述第二转轴上，所述第二定子设置于所述第二转子的外部。
8.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，所述两组复合电机并
列设置于所述输出轴的两侧，所述两组复合电机之间设有连接壳体，所述传动轴的第一端及中部位于所述连接壳体的外部，所述传动轴的第二端和所述输出轴的第一端分别通过轴承固定于所述连接壳体内，所述输出轴的第二端延伸至所述连接壳体外。
9.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，所述第一齿轮副、所述第二齿轮副和所述第三齿轮副的传动比不相同。
10.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，所述第一齿轮副、所述第二齿轮副和所述第三齿轮副为直齿轮、斜齿轮或者人字齿轮中的一种或者多种组合。
11.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，所述第二转轴的中心、所述传动轴的中心和所述输出轴的中心为三角形分布。
12.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，每个所述变速单元设有两个同步器。
13.根据本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，每组所述复合电机还包括驱动控制器。
14.本发明提供的一种四电机两级四速比电动车动力总成，通过双复合电机、两级四速比变速器和差速器的动力总成，可以得到任意单独或者任意两台电机转矩（旋转原动力）与四个传动速比配合的传送运动，供电动车依据工况做出运行在高效区间的动力选择，并且产生的多种旋转原动力及多种速比组合配置，使电动车在更长里程的行驶中运行在电机高效率运行区间，适用于电动车的复杂工况和多变化时速，有效提高运行效率，增加续航里程，降低车辆成本。
15.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明提供的动力总成的结构示意图；图2是本发明提供的动力总成轴向位置示意图；图3是本发明提供的动力总成左侧复合电机的第一电机独立运行的传送运动示意图；图4是本发明提供的动力总成左侧复合电机的第二电机独立运行的传送运动示意图；图5是本发明提供的动力总成右侧复合电机的第一电机独立运行的传送运动示意图；图6是本发明提供的动力总成右侧复合电机的第二电机独立运行的传送运动示意图；图7是本发明提供的动力总成左侧复合电机的第一电机、右侧复合电机的第一电机共同运行的传送运动示意图；
图8是本发明提供的动力总成左侧复合电机的第一电机、右侧复合电机的第二电机共同运行的传送运动示意图；图9是本发明提供的动力总成左侧复合电机的第二电机、右侧复合电机的第一电机共同运行的传送运动示意图；图10是本发明提供的动力总成左侧复合电机的第二电机、右侧复合电机的第二电机共同运行的传送运动示意图；附图标记：1、复合电机；2、机壳；3、第一电机；4、第二电机；5、第一定子；6、中空结构；7、第二转轴；8、变速器；9、输出轴；10、传动轴；11、同步器；12、第一齿轮副；13、第二齿轮副；14、第三齿轮副；15、差速器；16、第一转轴；17、第一转子；18、第二转子；19、第二定子；20、连接壳体；21、轴承；22、驱动控制器。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
21.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
22.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可
以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
23.根据本发明的实施例，如图1所示，本发明提供的四电机两级四速比电动车动力总成，主要包括：两组复合电机1、变速器8和差速器15。其中，两组复合电机1呈竖向左右并列设置，每组复合电机1为径向复合结构，包括机壳2以及设置于机壳2内的第一电机3和第二电机4，第一电机3包括相互配合的第一定子5和转子组件，具体的，第一定子5通电后与转子组件发生电磁感应并且产生旋转扭矩使转子组件旋转；转子组件的上端部为中空结构6且延伸至机壳2外，便于与第一齿轮副12连接，第二电机4同心设置于第一电机3内，且第二电机4的第二转轴7经中空结构6伸出，便于与第二齿轮副13连接。
24.变速器8包括输出轴9和两个变速单元，每组复合电机1分别经一个变速单元与输出轴9相连，每个变速单元包括传动轴10、第一级传动机构、第二级传动机构和同步器11，两个变速单元的传动轴10与输出轴9竖向平行设置且分别位于输出轴9的左右两侧，第一级传动机构包括第一齿轮副12和第二齿轮副13，转子组件的上端部经第一齿轮副12与传动轴10的中部相连，第二转轴7经第二齿轮副13与传动轴10的第一端（上端）相连，第二级传动机构为第三齿轮副14，传动轴10的第二端（下端）经第三齿轮副14与输出轴9的第一端（上端）相连，同步器11设置于传动轴10上且位于第一齿轮副12和第二齿轮副13之间，同步器11可选择地与第一齿轮副12或第二齿轮副13啮合，从而实现多种旋转原动力的组合，具体参见下述。应当理解的是，本发明变速器8为两级四速比变速器。
25.差速器15与输出轴9的第二端（下端）相连，用于将不同的旋转原动力传送至车轮进行驱动。
26.本发明实施例通过双复合电机、两级四速比变速器和差速器的动力总成，可以得到任意单独或者任意两台电机转矩（旋转原动力）与四个传动速比配合的传送运动，供电动车依据工况做出运行在高效区间的动力选择，并且产生的多种旋转原动力及多种速比组合配置，使电动车在更长里程的行驶中运行在电机高效率运行区间，适用于电动车的复杂工况和多变化时速，有效提高运行效率，增加续航里程，降低车辆成本。
27.根据本发明的实施例，转子组件包括：第一转轴16和第一转子17，第一转子17设置于第一转轴16的外壁上且与第一定子5相对设置，第一转轴16为环形，第一转轴16的上端部设有中空结构6，第一转轴16的上端部与第一齿轮副12相连。
28.根据本发明的实施例，本发明第一定子5可以设置于转子组件的内部，也可以设置在转子组件的外部，可根据实际工况进行调整。在本示例中，左侧复合电机1的第一定子5设置于转子组件的内部，即位于第一转轴16的内部，并且左侧复合电机1的第二电机4设置于第一定子5内；右侧复合电机1的第一定子5设置于转子组件的外部，即位于第一转轴16的外部，并且右侧复合电机1的第二电机4设置于转子组件内。
29.根据本发明的实施例，第二电机4还包括第二转子18和第二定子19，第二转子18设置于第二转轴7上，第二定子19设置于第二转子18的外部，第二定子19通电后与第二转子18发生电磁感应并且产生旋转扭矩使第二转子18旋转。
30.根据本发明的实施例，两组复合电机1并列设置于输出轴9的左右两侧，两组复合电机1之间设有连接壳体20，传动轴10的第一端（上端）及中部位于连接壳体20的外部，传动
轴10的第二端（下端）和输出轴9的第一端（上端）分别通过轴承21固定于连接壳体20内，且输出轴9的第二端（下端）延伸至连接壳体20外，便于与差速器15连接。
31.根据本发明的实施例，第一齿轮副12、第二齿轮副13和第三齿轮副14的传动比不相同，使输出动力不同，适合不同的工况。
32.根据本发明的实施例，第一齿轮副12、第二齿轮副13和第三齿轮副14为直齿轮、斜齿轮或者人字齿轮中的一种或者多种组合。可根据实际工况进行相应选择调整。
33.根据本发明的实施例，如图2所示，左右两侧的第二转轴7的中心、传动轴10的中心和输出轴9的中心连线分别为三角形，本发明通过该设置可以有效节约安装空间，具有结构紧凑的特点。
34.在一个实施例中，每个变速单元设有两个同步器11，分别与第一齿轮副12和第二齿轮副13配合。
35.根据本发明的实施例，每组复合电机1还包括驱动控制器22，驱动控制器22设置于连接壳体20内，驱动控制器22设置于传动轴10的下方且位于输出轴9的两侧，用于控制两组复合电机1。
36.下面对本发明提供的四电机两级四速比电动车动力总成的工作方式进行描述，包括如下多种传送运动方式。
37.如图3所示，粗虚线表示传送运动路径。左侧复合电机的第一电机3独立运行，左侧同步器11与左侧第一齿轮副12啮合，左侧第一电机3将其旋转原动力通过左侧第一齿轮副12、左侧第三齿轮副14和输出轴9传送至差速器15，此时右侧同步器11不动作，左侧第二电机4和右侧复合电机不运行。
38.如图4所示，粗虚线表示传送运动路径。左侧复合电机的第二电机4独立运行，左侧同步器11与左侧第二齿轮副13啮合，左侧第二电机4将其旋转原动力通过左侧第二齿轮副13、左侧第三齿轮副14和输出轴9传送至差速器15，此时右侧同步器11不动作，左侧第一电机3和右侧复合电机不运行。
39.如图5所示，粗虚线表示传送运动路径。右侧复合电机的第一电机3独立运行，右侧同步器11与右侧第一齿轮副12啮合，右侧第一电机3将其旋转原动力通过右侧第一齿轮副12、右侧第三齿轮副14和输出轴9传送至差速器15，此时左侧同步器11不动作，右侧第二电机4和左侧复合电机不运行。
40.如图6所示，粗虚线表示传送运动路径。右侧复合电机的第二电机4独立运行，右侧同步器11与右侧第二齿轮副13啮合，右侧第二电机4将其旋转原动力通过右侧第二齿轮副13、右侧第三齿轮副14和输出轴9传送至差速器15，此时左侧同步器11不动作，右侧第一电机3和左侧复合电机不运行。
41.如图7所示，粗虚线表示传送运动路径。左侧复合电机的第一电机3和右侧复合电机的第一电机3共同运行，左右两侧同步器11分别与对应的第一齿轮副12啮合，左侧第一电机3和右侧第一电机3将其旋转原动力的合力通过左右两侧第一齿轮副12、左右两侧第三齿轮副14和输出轴9传送至差速器15，此时左侧第一电机3和右侧第一电机3传送旋转运动至输出轴9上的角速度相同，左侧第二电机4和右侧第二电机4不运行。
42.如图8所示，粗虚线表示传送运动路径。左侧复合电机的第一电机3和右侧复合电机的第二电机4共同运行，左侧同步器11与左侧第一齿轮副12啮合，右侧同步器11与右侧第
二齿轮副13啮合，左侧第一电机3和右侧第二电机4将其旋转原动力的合力通过左侧第一齿轮副12和左侧第三齿轮副14、右侧第二齿轮副13和右侧第三齿轮副14及输出轴9传送至差速器15，此时左侧第一电机3和右侧第二电机4传送旋转运动至输出轴9上的角速度相同，左侧第二电机4和右侧第一电机3不运行。
43.如图9所示，粗虚线表示传送运动路径。左侧复合电机的第二电机4和右侧复合电机的第一电机3共同运行，左侧同步器11与左侧第二齿轮副13啮合，右侧同步器11与右侧第一齿轮副12啮合，左侧第二电机4和右侧第一电机3将其旋转原动力的合力通过左侧第二齿轮副13和左侧第三齿轮副14、右侧第一齿轮副12和右侧第三齿轮副14及输出轴9传送至差速器15，此时左侧第二电机4和右侧第一电机3传送旋转运动至输出轴9上的角速度相同，左侧第一电机3和右侧第二电机4不运行。
44.如图10所示，粗虚线表示传送运动路径。左侧复合电机的第二电机4和右侧复合电机的第二电机4共同运行，左右两侧同步器11分别与对应的第二齿轮副13啮合，左侧第二电机4和右侧第二电机4将其旋转原动力的合力通过左右两侧第二齿轮副13、左右两侧第三齿轮副14和输出轴9传送至差速器15，此时左侧第二电机4和右侧第二电机4传送旋转运动至输出轴9上的角速度相同，左侧第一电机3和右侧第一电机3不运行。
45.综上所述，本发明动力总成结构紧凑简单，双复合电机的四台电机可以按照不同的转速和转矩作为动力配置以适应不同的工况，可以根据电动车行驶中各种时速和路况对于驱动力的需要，优选不同的原动力与传动速比组合以适应电动汽车行驶中的复杂工况，提供更加细分择优合理高效的动力组合与分配，使得电动汽车电机增加在高效率区域运行的时间长度和范围；并且本发明动力总成可以使用于各种电动乘用车、商务车、越野车及重载运输车辆等，也可以适用于特殊用途的性能电动车，可以根据车辆特性前置或者后置，也可以前后各分置一个动力总成，四电机与两级四速比变速器组合配置的电动车动力总成，实现不间断的安全运行，降低车辆配置成本和运行成本，增加车辆续航里程。
46.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。