混合动力车辆用电驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种混合动力车辆用电驱动装置，具有发电机、电动机、变速机构以及控制装置。所述发电机、变速机构、电动机依次顺序机械连接，所述控制装置与所述发电机、变速机构、电动机电气连接，设置有一体式机壳，所述发电机、变速机构、电动机、控制装置全部固定安装于所述机壳内；所述发电机具有发电机转轴，构成所述电驱动装置的机械输入端；所述电动机具有电动机转轴，构成所述电驱动装置的动力输出端；所述控制装置设置有电驱动装置的电气输入端。本发明的电驱动装置能够节省减少车内装配空间，减少维护成本。
【专利说明】混合动力车辆用电驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力车辆用电驱动装置，适用于混合动力车辆驱动。
【背景技术】
[0002]纯电驱动系统是指应用于纯电动车辆和混合动力车辆中电驱动的部分，一般包括用于驱动的电动机、用于动力分配的变速机构以及其它辅助驱动和分配的机构。当纯电驱动系统作为混合动力车辆配置，其所占的体积使混合动力车辆较传统车辆的车身布置受到极大的限制。技术人员正在努力寻求适当的方法尽量减小纯电驱动系统的体积，常见的从零部件设计着手，如减小电动机体积。实际上，系统形成过程中，大部分的空间占用来自于各部件间的安装，如轴与轴之间的连轴装置、各部件的壳体、以及部件形状间的不匹配等。技术人员希望找到一种可以保留各部件主要功能部分，零部件之间核心匹配，但又不影响整体系统功能的方法，以尽可能地减少零部件占用空间，减小系统体积。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种混合动力车辆用电驱动装置，将纯电驱动零部件集成为一个整体部件，该部件具有输入部分和输出部分。本发明的电驱动装置能够节省减少车内装配空间，减少维护成本。具体内容如下:
[0004]一种混合动力车辆用电驱动装置，包括发电机、变速机构、电动机、控制装置，所述发电机、变速机构、电动机依次顺序机械连接，所述控制装置与所述发电机、变速机构、电动机电气连接，其特征在于，设置有一体式机壳，所述发电机、变速机构、电动机、控制装置全部固定安装于所述机壳内；所述发电机具有发电机转轴，构成所述电驱动装置的机械输入端；所述电动机具有电动机转轴，构成所述电驱动装置的动力输出端；所述控制装置设置有电驱动装置的电气输入端。发电机、变速机构、电动机、控制装置一般构成了混合动力车辆中电驱动系统，将上述机构集成在一个壳体中，可以使电驱动系统尽可能地紧凑布置，使系统占用空间最小化，给维修、安装带来便利。
[0005]作为一种实施方式，所述发电机、所述变速机构、所述电动机三者沿同一旋转中心线布置。沿三者旋转中心线布置的方式可以使动力沿直线传递至车轮，而不经过齿轮等传递机构，提闻动力传递效率。
[0006]作为另一种实施方式，所述发电机转子轴与所述电动机转子轴平行布置。
[0007]作为另一种实施方式，所述发电机、电动机与所述变速机构之间分别设置有阻隔壁，所述变速机构输入轴和输出轴穿过所述阻隔壁，分别插入所述发电机和电动机转子内。变速机构和发电机、电动机的连接方式，可以尽可能地缩短系统轴向距离，使系统集成化程度更高。
[0008]所述阻隔壁与所述机壳一体成型。
[0009]所述控制装置固定设置于所述机壳内壁，用于控制所述发电机、电动机和所述变速机构。固定于机壳内壁，容易利用机壳内的除电机定、转子、变速机构齿轮所占用的空间，减少因控制装置
[0010]所述机壳上对应所述控制装置设置有至少一个开窗，用于对控制装置进行维修和检测。
[0011]还提供一种混合动力汽车，包括发动机以及上述的混合动力车辆用电驱动装置、电能存储装置、驱动后桥，其特征在于，所述发动机输出轴连接电驱动装置的机械输入端，所述电能存储装置连接所述集成装置电气输入端，所述集成装置动力输出端连接所述车辆驱动后桥。
[0012]还提供一种混合动力汽车，包括发动机以及上述的混合动力车辆用电驱动装置、电能存储装置、驱动后桥，其特征在于，所述发动机输出轴通过一离合装置连接电驱动装置的机械输入端，所述电能存储装置连接所述集成装置电气输入端，所述集成装置动力输出端连接所述车辆驱动后桥。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是一种实施例的混合动力车辆用电驱动装置剖面示意图。
[0014]图2是一种实施例的安装混合动力车辆用电驱动装置的车辆结构示意图。
[0015]图3是另一种实施例的安装混合动力车辆用电驱动装置的车辆结构示意图。
[0016]图1?3中涉及到的相同零件使用相同的编号标记。100是混合动力车辆用电驱动装置，I是系统机械输入端，2是系统动力输出端,3是系统电气输入端,4是机壳,5是机壳前端盖，6是机壳后端盖，7是第一阻隔壁，8是第二阻隔壁，10是发电机转子轴，11是发电机定子绕组，12是发电机转子，13是第一花键连接部，20是电动机转子轴，21是电动机定子绕组，22是电动机转子，23是第二花键连接部，30是变速机构，31是变速机构输入轴，32是变速机构输出轴，33是控制装置，200是发动机，300是离合装置，400是电储能装置，500是车轮驱动桥。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图1-3对本发明的技术方案进行详细描述。纯电驱动系统是指由电源提供电能，经电动机转化为机械能，进而驱动其它装置或车辆的系统。本发明中纯电驱动系统，是指可以单独进行车辆驱动，如纯电动车辆，也可以与其它驱动装置一起共同进行车辆驱动，如混合动力车辆。该系统中使用了电动机与发电机，电动机和发电机是指通过逆变器与电源相连接，能够从电源获取电能，通过电磁作用转化为机械能，进而驱动车辆；也可以把被动接受的机械能，通过电磁作用转化为电能，经逆变器存储于电储能装置之中。一般情况下，发电机多数情况下用于机械能转化为电能，电动机多数情况下用于将电能转化为机械能。但是鉴于二者在机械结构上具有共通性，不排除发电机偶尔用作驱动而电动机偶尔用作电能回收的装置。上述的发电机和电动机可以是交流异步电机，也可以是永磁电机，电机的类型不受本发明系统模型的限制。
[0018]图1是一种实施例的混合动力车辆用电驱动装置剖面不意图。混合动力车辆用电驱动装置100，具有发电机、电动机，变速机构以及控制装置以及机壳。其中机壳采用一体成型铸造而成，可以是铝质机壳或合金质机壳，该壳体容纳上述发电机、电动机，变速机构30以及控制装置33。其中变速机构30是以两个以上齿轮相互配合、切换以实现转速变比的功能机构，其中包括执行其齿轮间切换的执行器。上述发电机、变速机构30、电动机依次顺利排列安装，发电机与电动机分别设置于变速机构30两侧。其结构特点在于,发电机、电动机，变速机构30置于一体式机壳4内，机壳4 一般设置为长方形或者圆筒状，以适应车内装配空间的需求。具体设置为:发电机与变速机构30之间、变速机构30与电动机之间设置有阻隔壁，其阻隔壁可以是与机壳4 一体成型，也可以是通过焊接等方式安装于机壳4上。此处将发电机与变速机构30间的阻隔壁称为第一阻隔壁7，将变速机构与电动机之间的阻隔壁称为第二阻隔壁8，第一阻隔壁与第二阻隔壁中间分别设置有轴承座与轴承，用于发电机与变速机构、变速机构与电动机之间连接轴定位和固定。为了达到本发明所主张的节省安装空间的目的，发电机轴、电动机轴与变速机构轴皆以花键套接形式直接连接，比如，发电机转子轴10在靠近变速机构30 —端设置空心花键槽(内花键)，与之相对应的变速机构30输入轴31轴端设置成外花键形式，输入轴31穿过第一阻隔壁7上所设置的轴承，套接入发电机转子轴的空心花键槽，二者连接部形成第一花键连接部13 ;类似的，电动机机转子轴20在靠近变速机构30 —端设置空心花键槽(内花键)，与之相对应的变速机构30输出轴32轴端设置成外花键形式，输出轴32穿过第二阻隔壁8上所设置的轴承，套接入电动机转子轴的空心花键槽，二者连接部形成第二花键连接部23。通过上述连接方式，发电机、变速机构、电动机可以以最小的轴向距离相连接。本发明中发电机，即在整个车辆行进过程中主要承担将机械能转为电能的电机，与变速机构的输入轴相连接；电动机，即在整个车辆行进过程中主要承担将电能转化为机械能的电机，与变速机构的输出轴相连。发电机定子11与电动机定子12分别固定于机壳4内壁的相应位置。发电机转子轴10构成驱动装置的机械输入端I，即当该系统安装于车辆时，发电机转轴10输入端与发动机输出轴相连接,用于接收来自发动机的动力输入。发电机转轴10穿过机壳4前端盖5上设置的轴承，伸出机壳夕卜，方便与发动机轴的连接；电动机转轴20输出端构成集成驱动装置动力输出端2，当电驱动装置100安装于车辆时，该动力输出端2连接至车轮驱动桥，将发动机或发动机与系统耦合后的动力输出至车轮。电动机转轴20穿过机壳后侧壁上设置的轴承，伸出机壳外，方便与车辆驱动桥的连接。
[0019]作为本发明的另一种实施方式，发电机、变速机构、电动机三者沿同一旋转中心线布置，即由输入端输入的动力沿一直线传递至车轮，无需经过齿轮等平行传递，从而使动力传递效率最高。此时要求变速机构的输入轴与输出轴沿同一旋转中心线，如行星齿轮组式变速机构，或平行轴式变速机构都可以达到上述目的。
[0020]本发明的电驱动系统的另一个实施方式，设置有控制装置33，通过电驱动系统的电气输入端3从外接电储能设备(如动力电池或者超级电容)获取电能，用于控制变速机构挡位切换、发电机、电动机启停及转速转矩控制。其于本发明集成式的思想，控制装置33亦固定安装于机壳4内，可以是集中安装或者分散式安装。例如，电动/发电机控制装置一般由功率模块和驱动模块构成，不同的功率模块分属于不同的电子元器件，通过PCB电路板将其联系，可以根据机壳4内空间将功率模块和驱动模块分别安装。本实施例中，由于变速机构体积一般小于电动/发电机，将控制装置33安装于变速机构30所处的腔体内。在第一阻隔壁7上开设供发电机绕组线穿过的线孔，将发电机定子绕组11的线端引出与控制装置33连接；在第二阻隔壁8上开设供电动机绕组线穿过的线孔，将电动机定子绕组21的线端引出与控制装置33连接；同样的，变速机构30与控制装置33之间也可以设置阻隔壁，并开设用于执行机构控制的走线孔。在维修上，机壳4上对应控制装置33的位置开设“天窗”，通过该“天窗”可以在机壳外部对控制装置5的部分或全部元器件进行维修和替换。
[0021]图2是发明提供的一种混合动力车辆，将上述电驱动系统安装于车辆上。其中电驱动系统100的机械输入端I通过一离合装置300连接车用发动机200输出轴，该车用发动机可以是燃油发动机或者燃气(LNG或CNG)发动机，集成式纯电驱动系统的动力输出端2连接车轮驱动桥500，集成式纯电驱动系统的电气输入端3连接外置电力储能装置400 (动力电池或超级电容)。离合装置300的作用在于使发动机200适时地加入车辆驱动，使车辆在发动机驱动与电驱动之间进行切换。当集成式纯电驱动系统100安装于车体时，只需要将机壳4固定于车架上，将其机械输入端与发动机输出轴相匹配连接，其动力输出轴与车轮驱动桥，其电气输入端连接电力储能装置，甚至无需专业技术人员指导即可以做到车辆系统的安装，大大节省了车辆驱动系统安装时间和人工成本，保证了系统安装的可靠性。
[0022]图3是本发明所提供的另一种混合动力车辆结构示意图，其中集成式纯电驱动系统100的机械输入端I连接车用发动机200输出轴，该车用发动机可以是燃油发动机或者燃气(LNG或CNG)发动机，集成式纯电驱动系统的动力输出端2连接车轮驱动桥500，集成式纯电驱动系统的电气输入端3连接外置电力储能装置400 (动力电池或超级电容)。该车辆结构能够进一步节省车内部件安装空间，使车辆驱动链变短。发动机200的介入需要通过变速机构30通过换挡实现，具体地，变速机构30可以设置有空挡，即将变速机构两端动力源切断联系，能够实现发动机动力的介入和退出。当集成式纯电驱动系统100安装于车体时，只需要将机壳4固定于车架上,将其机械输入端与发动机输出轴相匹配连接，其动力输出轴与车轮驱动桥，其电气输入端连接电力储能装置，甚至无需专业技术人员指导即可以做到车辆系统的安装，大大节省了车辆驱动系统安装时间和人工成本，保证了系统安装的可靠性。
【权利要求】
1.一种混合动力车辆用电驱动装置，包括发电机、变速机构、电动机、控制装置，所述发电机、变速机构、电动机依次顺序机械连接，所述控制装置与所述发电机、变速机构、电动机电气连接，其特征在于，设置有一体式机壳，所述发电机、变速机构、电动机、控制装置全部固定安装于所述机壳内；所述发电机具有发电机转轴，构成所述电驱动装置的机械输入端；所述电动机具有电动机转轴，构成所述电驱动装置的动力输出端；所述控制装置设置有电驱动装置的电气输入端。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆用电驱动装置，其特征在于，所述发电机、所述变速机构、所述电动机三者沿同一旋转中心线布置。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆用电驱动装置，其特征在于，所述发电机转子轴与所述电动机转子轴平行布置。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆用电驱动装置，其特征在于，所述发电机、电动机与所述变速机构之间分别设置有阻隔壁，所述变速机构输入轴和输出轴穿过所述阻隔壁，分别插入所述发电机和电动机转子内。
5.根据权利要求4所述的混合动力车辆用电驱动装置，其特征在于，所述阻隔壁与所述机壳一体成型。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的混合动力车辆用电驱动装置，其特征在于，所述控制装置固定设置于所述机壳内变速机构所处腔室内壁，用于控制所述发电机、电动机和所述变速机构。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆用电驱动装置，其特征在于，所述机壳上对应所述控制装置设置有至少一个开窗。
8.一种混合动力汽车，包括发动机以及权利要求1所述的混合动力车辆用电驱动装置、电能存储装置、驱动后桥，其特征在于，所述发动机输出轴连接电驱动装置的机械输入端，所述电能存储装置连接所述集成装置电气输入端，所述集成装置动力输出端连接所述车辆驱动后桥。
9.一种混合动力汽车，包括发动机以及权利要求1所述的混合动力车辆用电驱动装置、电能存储装置、驱动后桥，其特征在于，所述发动机输出轴通过一离合装置连接电驱动装置的机械输入端，所述电能存储装置连接所述集成装置电气输入端，所述集成装置动力输出端连接所述车辆驱动后桥。
【文档编号】B60K6/26GK104191951SQ201410436938
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】赵建虎, 张德星 申请人:天津市松正电动汽车技术股份有限公司