集成式混合动力电驱动系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种集成式混合动力电驱动系统，对混合动力车辆中电驱动部分进行了集成式设计，使电动/发电机、变速机构及控制装置设置于一机壳内，并且电动/发电机与变速机构通过各自轴向的花键嵌入式连接，减小系统轴向安装尺寸，实现电驱动系统集成安装的目的。此外提供了应用庥成式电驱动系统的混合动力车辆及集成系统安装方式，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。
【专利说明】集成式混合动力电驱动系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及纯电驱动系统集成装置。
【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装置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、各部件的机壳、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]本发明提供一种集成式混合动力电驱动系统,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，其中输入部分用于连接机械或能量输入，输出部分用于动力输出，驱动车辆行驶。具体内容如下:
[0004]集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，具有一个密闭机壳，该集成装置包括机械输入端、电气输入端和输出端，所述输出端与驱动后桥相连接，所述机壳内布置至少一个电动/发电机和至少一个变速装置，所述电气输入端连接所述电动/发电机。
[0005]所述集成装置机械输入端由机壳内电动/发电机转子轴构成，所述集成装置输出端由变速装置输出轴构成。
[0006]所述电动/发电机与所述变速装置之间设置有阻隔壁，所述变速装置输入轴穿过所述阻隔壁，插入所述电动/发电机转子内。
[0007]所述集成装置机械输入端由变速装置输出轴构成，所述集成装置输出端由机壳内电动/发电机转子轴构成。
[0008]所述电动/发电机与所述变速装置之间设置有阻隔壁，所述变速装置输出轴穿过所述阻隔壁，插入所述电动/发电机转子内。
[0009]还设置有控制装置，固定设置于所述机壳内壁，用于控制所述电动/发电机和所述变速装置。
[0010]所述机壳上对应所述控制装置设置有开窗。
[0011]一种混合动力汽车，包括发动机、如权利要求1所述的集成式混合动力电驱动系统、动力电池，其特征在于，所述发动机输出轴连接所述机械输入端，所述动力电池连接所述电气输入端，所述输出端连接车辆后桥。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]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。
[0013]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。
[0014]图3是另一种实施例的混合动力车辆用电驱动装置剖面示意图。
[0015]图4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?图4中涉及到的相同零件使用相同的编号标记。100是电驱动装置，其中，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是变速装置，5是控制装置，6是变速装置输入轴，15是变速装置输出轴，7是阻隔壁，8是绕组线孔，9是电动/发电机定子绕组，10是电动/发电机转子，11是机壳，12是电动/发电机转子轴，13是机壳后端盖，14是机壳前端盖，21是花键连接部。200是发动机，300是离合装置，400是电能存储装置，500是车辆驱动后桥。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图1-4对本发明的技术方案进行详细描述。混合动力电驱动系统是指既可以由电源提供电能，经电动机转化为机械能，也可以传递发动机机械能，进而驱动车辆运动的系统。本发明电驱动系统，实际上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/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。上述的电动/发电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]本发明的集成式混合动力电驱动系统，是混合动力车辆系统中与发动机进行动力匹配的电驱动系统部分的集成装置，可以与发动机一起提供车辆驱动所必须的动力。具体来讲，集成式混合动力电驱动系统具有一体成型的机壳，可以是招质机壳或合金质机壳，机壳内置电动/发电机、变速装置、控制装置，三者以集成的方式紧密连接。该集成式电驱动系统具有机械输入端，通常情况下用于连接发动机输出轴，与来自发动机的动力进行耦合；电气输入端，外接电力供应装置，用于向系统内用电设备提供电能；动力输出端，通常连接车辆驱动后桥，用于发动机动力以及集成式电驱动系统的动力输出。当系统与机壳安装完毕，机械输入端与动力输出端伸出机壳外。下面以以下几个实施例，详细介绍本发明的主要内容。
[0019]实施例一
[0020]作为本发明的一种实施方式，如图1，机壳11内设置有电动/发电机和变速装置4，其中电动/发电机具有定子绕组9和转子10，其定子绕组固定于机壳11内壁，与机壳11相对固定；具有转子轴12，沿电动/发电机轴向延伸；变速装置4可以是常见的平行轴变速装置，或者是利用行星齿轮组特性的无级变速装置，一般设置有齿轮、换挡执行器等，具有输入轴6和输出轴15。电动机/发电机与变速装置沿各自旋转轴轴向连接。其中电动机/发电机的转子轴12构成系统机械输入端1，变速装置输出轴15构成系统动力输出端2。为了达到本发明所主张的节省安装空间的目的，电动/发电机转子轴12与变速装置输入轴6以花键套接形式直接连接，二者连接部为花键连接部21，具体地，靠近变速装置一端的电动机轴12设置空心花键槽(内花键)，而变速装置输入轴6设置成外花键形式，直接套接入电动机轴12的空心花键槽，这样二者可以以最小的轴向距离相连接。该实施例下，电机轴12构成集成驱动系统的机械输入端1，即当该系统安装于车辆时，该机械输入端I与发动机输出轴相连接，用于接收来自发动机的动力输入；变速装置的输出轴15构成系统动力输出端2,连接于车轮驱动桥,将发动机或发动机与系统f禹合后的动力输出至车轮。机壳11内部设置有阻隔壁7，将机壳11分成两个腔体，其中前半部分腔体用于容纳电动/发电机，后半部分腔体用于容纳变速机壳。阻隔壁上设置有供变速机构输入轴6穿过的轴承孔，内置轴承座和轴承，输入轴6通过轴承插入前半部分腔体，并与电动/发电机转子轴12通过花键连接部21连接。阻隔壁7可以与机壳11 一体成型，也可以以安装的方式设置于机壳11内部。机壳11具有前端盖14和后端盖13，便于电动/发电机以及变速装置4安装。系统安装，先将电动/发电机安装于机壳11前半部分腔体内，再将变速装置4安装于机壳11后半部分腔体内，并将输入轴6与电动/发电机转轴12相安装。机壳11的前端盖14和后端盖13分别设置有轴承和轴承座，供电动/发电机转轴12及变速机构输出轴15穿过、定位。通过这样的方式，电动/发电机轴12通过设置于前端盖14及阻隔壁7的一对轴承起到支撑和定位的作用；变速机构输入轴6及输出轴15通过设置于阻隔壁7及后端盖13的一对轴承起到支撑和定位的作用。
[0021]机壳11内还设置有控制装置5，通过集成式纯电驱动系统100的电气输入端3从电能存储装置(如动力电池或者超级电容)获取电能，用于控制变速装置4挡位切换、电动/发电机启停及转速转矩控制等。与传统控制装置的设置不同，本发明集成式纯电驱动系统将控制装置5固定安装于机壳11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11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5安装于变速机构4所处的腔体内。在阻隔壁7上开设供电动/发电机绕组线穿过的线孔8，将定子绕组9的线端引出与控制装置5连接。同样的，变速机构4与控制装置5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11上对应控制装置5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。
[0022]对混合动力电驱动系统的一体化和集成化设计，允许电驱动系统的所有部件以整体零部件的方式安装及维护，能有效节省车内安装空间，节省维护成本。
[0023]针对实施例一,本发明还提供了一种混合动力车辆，将实施例一的集成式电驱动系统安装于车辆上。如图2所示，其中集成式纯电驱动系统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11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。
[0024]实施例二
[0025]如图3，机壳11内设置有电动/发电机和变速装置4，其中电动/发电机具有定子绕组9和转子10，其定子绕组固定于机壳11内壁，与机壳11相对固定；具有转子轴12，沿电动/发电机轴向延伸；变速装置4可以是常见的平行轴变速装置，或者是利用行星齿轮组特性的无级变速装置，一般设置有齿轮、换挡执行器等，具有输入轴6和输出轴15。电动/发电机与变速装置4的连接方式与实施例一相同的部分不再赘述，所不同的是，利用阻隔壁7分开的机壳11前后两腔体分别容纳变速机构4与电动/发电机，故变速机构4的输入轴6构成集成式混合动力电驱动系统100的机械输入端，电动/发电机轴12构成集成式混合动力电驱动系统100的动力输出端,通过这样的方式,变速机构输入轴6及输出轴15通过设置于前端盖14及阻隔壁7的一对轴承起到支撑和定位的作用；电动/发电机轴12通过设置于阻隔壁7及后端盖13的一对轴承起到支撑和定位的作用。
[0026]图4是本发明所提供的另一种混合动力车辆结构示意图，适合使用实施例实施例二的集成式混合动力电驱动系统。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4通过换挡实现，具体地，变速机构4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11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.集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，具有一体成型的机壳，并具有机械输入端、电气输入端和动力输出端，所述机壳内布置至少一个电动/发电机和至少一个变速装置，所述电气输入端连接所述电动/发电机。
2.根据权利要求1所述的集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，所述集成装置机械输入端由机壳内电动/发电机转子轴构成，所述集成装置输出端由变速装置输出轴构成。
3.根据权利要求2所述的集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，所述电动/发电机与所述变速装置之间设置有阻隔壁，所述变速装置输入轴穿过所述阻隔壁，插入所述电动/发电机转子内。
4.根据权利要求1所述的集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，所述集成装置机械输入端由变速装置输出轴构成，所述集成装置输出端由机壳内电动/发电机转子轴构成。
5.根据权利要求4所述的集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，所述电动/发电机与所述变速装置之间设置有阻隔壁，所述变速装置输出轴穿过所述阻隔壁，插入所述电动/发电机转子内。
6.根据权利要求1所述的集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，还设置有控制装置，固定设置于所述机壳内壁，用于控制所述电动/发电机和所述变速装置。
7.根据权利要求6所述的集成式混合动力电驱动系统，其特征在于，所述机壳上对应所述控制装置设置有开窗。
8.—种混合动力汽车,包括发动机、如权利要求1所述的集成式混合动力电驱动系统、动力电池，其特征在于，所述发动机输出轴连接所述机械输入端，所述动力电池连接所述电气输入端，所述输出端连接车辆后桥。
9.根据权利要求8所述的混合动力汽车，其特征在于，所述发动机输出轴与所述集成式混合动力电驱动系统机械输入端之间设置有离合装置。
【文档编号】B60K17/06GK104210347SQ201410439172
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】张德星, 赵建虎 申请人:天津市松正电动汽车技术股份有限公司