一种增程式电动车用动力总成装置的制作方法

本发明属于新能源车用驱动装置的技术领域，特别涉及一种在增程式电动车上使用的动力总成装置。

背景技术：

目前，全球温室气体排放加剧，各地雾霾频发，环境问题日益突显，汽车尾气被认为是造成上述问题的元凶之一，随着石油能源的不断消耗和日益严格的排放法规的出台，新能源汽车作为一种排放小，污染少的交通工具已得到各整车厂的广泛重视，发展新能源汽车已成为汽车行业刻不容缓的任务。

纯电动汽车完全依靠驱动电机来驱动车辆，其能量来自于电网，实现了零油耗、零排放，但是目前受到动力电池水平限制，整车续驶里程有限，不能满足用户日常使用需求。为了延长纯电动汽车的续驶里程，在电动车的动力系统中增加一个增程器，当电池电量不足时，增程器发电给整车提供能量，达到增加续驶里程的目的，此类电动车被称为增程式电动汽车。

目前的增程式电动车采用的驱动装置包括纯电驱动装置(包括驱动电机、减速器、差速器)及增程器(包括发动机、发电机)，纯电驱动装置及增程器一般采用分开式的结构，且二者均需要布置在前机舱中，这就造成前机舱布置拥挤，动力总成与机舱周边之间间隙不够，且采用分开式的结构，二者分别需要悬置与车架相连。专利CN204210298U公开了一种增程式电动汽车悬置系统及其动力总成安装结构，该专利中由于纯电驱动装置和增程器采用了分开式的结构，使得纯电驱动装置和增程器均需要三个悬置及三个悬置支架和车架相连接，造成动力总成共需要六个悬置及六个悬置支架，零部件数量较多，成本较高。

现有的增程器一般采用ISG(Integrated Starter Generator)构型，发电机转子与发动机曲轴直接连接，发电机转速与发动机转速始终相同，无法发挥电机高转速的优势，造成发电机功率密度较低，进而造成增程器的体积及质量较大。

技术实现要素：

针对上述现有技术方案的不足，本发明的目的是提供一种增程式电动车用动力总成装置，该装置结构紧凑，集成度高，能够提高驱动装置在整车上布置的灵活性。

本发明采用的技术方案为：

本发明的实施例提供了一种增程式电动车用动力总成装置，包括发动机、双质量飞轮和双电机驱动装置，所述双质量飞轮的一端与所述发动机的曲轴后端连接，另一端与所述双电机驱动装置连接，所述双电机驱动装置包括第一壳体、第二壳体、驱动电机、传动器和发电机，所述发电机包括发电机端盖、发电机转子、发电机定子、发电机旋转变压器、发电机轴，所述驱动电机包括驱动电机端盖、驱动电机转子、驱动电机定子、驱动电机旋转变压器和驱动电机轴，所述第一壳体的一侧分别与发电机端盖和驱动电机端盖连接，另一侧与所述第二壳体连接，以形成容纳所述驱动电机、传动器和发电机的空腔，所述传动器包括升速装置、减速装置和差速器，所述升速装置包括一对升速齿轮组，所述减速装置包括一级减速齿轮组和二级减速齿轮组，所述差速器包括差速器壳和设置在所述差速器壳内的行星齿轮、左半轴齿轮和右半轴齿轮，其中，所述一对升速齿轮组包括相互啮合的升速主动齿轮和升速被动齿轮，所述升速主动齿轮与升速器输入轴同轴设置并由所述升速器输入轴带动转动，所述升速被动齿轮与升速器输出轴同轴设置并由所述升速器输出轴带动转动，所述升速器输入轴的两端通过轴承分别支承在第一壳体和第二壳体上，并且与所述双质量飞轮通过花键连接，所述升速器输出轴的一端通过轴承支承在第二壳体上，另一端上的外花键与所述发电机轴上的内花键相配合；所述一级减速齿轮组包括相互啮合的一级减速主动齿轮和一级减速被动齿轮，所述二级减速齿轮组包括相互啮合的二级减速主动齿轮和二级减速被动齿轮，所述一级减速主动齿轮与减速器输入轴同轴设置并由所述减速器输入轴带动转动，所述一级减速被动齿轮与中间轴通过花键连接，所述二级减速主动齿轮与所述中间轴同轴设置并由所述中间轴带动转动，所述二级减速被动齿轮固定连接在所述差速器壳上并与所述差速器壳一起转动，所述减速器输入轴的一端通过轴承支承在所述第二壳体上，另一端上的外花键与所述驱动电机轴上的内花键相配合，所述中间轴的两端分别通过轴承支承在所述第一壳体和所述第二壳体上；所述差速器的两端分别通过轴承支承在所述第一壳体和所述第二壳体上，所述左半轴齿轮和所述右半轴齿轮分别与直接连接到车轮轮毂的两个半轴花键连接；所述升速器输出轴、所述升速器输入轴、所述中间轴、所述减速器输入轴平行设置。

可选地，所述升速主动齿轮与所述升速器输出轴为一体式结构，所述升速被动齿轮与所述升速器输出轴为一体式结构，所述一级减速主动齿轮与所述减速器输入轴为一体式结构，所述二级减速主动齿轮与所述中间轴为一体式结构，所述二级减速被动齿轮与所述差速器壳通过铆接、焊接或者螺栓连接而固定在一起。

可选地，所述升速器主动齿轮、所述升速器减速齿轮、所述一级减速主动齿轮、所述一级减速被动齿轮、所述二级减速主动齿轮和所述二级减速被动齿轮都为斜齿轮。

可选地，所述中间轴上还设置有驻车齿轮，所述驻车齿轮通过花键连接在所述中间轴上，并与外部驻车机构连接。

可选地，所述空腔被划分为安置发电机的发电机腔、安置传动器的传动器腔和安置驱动电机的驱动电机腔，所述发电机腔与所述传动器腔之间以及所述传动器腔和所述驱动电机腔之间均通过油封进行密封。

可选地，所述发电机和所述驱动电机为永磁同步电机或交流异步电机电机。

可选地，所述发电机轴一端通过发电机左轴承支承到发电机端盖上，另一端通过发电机右轴承支承到所述第一壳体上，所述发电机旋转变压器布置在所述发电机轴的外端且位于发电机端盖的内端面。

可选地，所述驱动电机轴的一端通过驱动电机左轴承支承到所述驱动电机端盖上，另一端通过驱动电机右轴承支承到所述第一壳体上，所述驱动电机旋转变压器布置在所述驱动电机轴的外端且位于驱动电机端盖的内端面。

可选地，所述第一壳体上设置有分别对所述发动机定子和所述驱动电机定子进行冷却的冷却水道。

与现有技术相比，本发明的增程式电动车用动力总成装置至少具有以下优点：该增程式电动车用动力总成装置将驱动电机、发电机、升速装置、减速装置、差速器集成化设计，共用壳体，有效地减少了零部件数量，缩短了轴向尺寸，降低了总成重量。该总成装置在发动机与发电机之间布置了升速装置，发挥了电机高转速的优势，使得发电机的功率密度较高，有效降低了发电机的体积与重量，从而较大的减少的动力总成的尺寸与重量，整车布置的灵活性增加。

附图说明

图1为本发明的增程式电动车用动力总成装置的结构示意图。

图2为本发明的双电机驱动装置的剖视图。

(附图标记)

1-发动机，2-双质量飞轮，3-双电机驱动装置，4-第一壳体，5-升速器输出轴，6-第二壳体，7-升速器输出轴轴承，8-升速器输入轴油封，9-升速器输入轴右轴承，10-升速器输入轴，11-右半轴油封，12-差速器右轴承，13-中间轴右轴承，14-一级减速被动齿轮，15-中间轴，16-驻车齿轮，17-减速器输入轴轴承，18-减速器输入轴，19-驱动电机油封，20-驱动电机右轴承，21-驱动电机定子，22-驱动电机转子，23-驱动电机左轴承，24-驱动电机轴，25-驱动电机旋转变压器，26-驱动电机端盖，27-中间轴左轴承，28-差速器左轴承，29-左半轴油封，30-差速器壳，31-二级减速被动齿轮，32-升速器输入轴左轴承，33-发电机油封，34-发电机右轴承，35-发电机定子，36-发电机转子，37-发电机左轴承，38-发电机轴，39-发电机旋转变压器，40-发电机端盖。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明的增程式电动车用动力总成装置的结构示意图。图2为本发明的双电机驱动装置的剖视图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种增程式电动车用动力总成装置，包括发动机1、双质量飞轮2和双电机驱动装置3。双质量飞轮2可为现有技术中的结构，例如可包括第一质量、第二质量、弹性元件(螺旋弹簧)等元件，其一端可通过螺栓连接安装在发动机的曲轴后端，另一端与双电机驱动装置连接以传递动力，所述双电机驱动装置3包括第一壳体4、第二壳体6、驱动电机、传动器和发电机。其中，在本发明中，发电机和驱动电机可均为干式电机，在一示例中，所述发电机和驱动电机可均为永磁同步电机或交流异步电机。传动器可由升速装置、减速装置、驻车装置、差速器组成，升速装置包括一对升速齿轮组，减速装置可包括一级减速齿轮组和二级减速齿轮组，差速器可包括差速器壳30和设置在所述差速器壳30内的行星齿轮、左半轴齿轮和右半轴齿轮。以下参考图2对双电机驱动装置3的具体结构进行描述。

如图2所示，在本发明的一实施例中，发电机可包括发电机端盖40、发电机转子22、发电机定子35、发电机旋转变压器36、发电机轴38，所述发电机轴38一端通过发电机左轴承37支承到发电机端盖40上，另一端通过发电机右轴承34支承到第一壳体4上，发电机旋转变压器39布置在发电机轴38的外端且位于发电机端盖40的内端面。驱动电机可包括驱动电机端盖26、驱动电机转子22、驱动电机定子21、驱动电机旋转变压器25和驱动电机轴24，所述驱动电机轴24的一端通过驱动电机左轴承23支承到驱动电机端盖26上，另一端通过驱动电机右轴承20支承到第一壳体4上，驱动电机旋转变压器25布置在驱动电机轴24的外端且位于驱动电机端盖26的内端面。第一壳体4为驱动电机、发电机与传动器共用的壳体，发电机端盖40和驱动电机端盖26分别固定连接(例如通过螺栓固定连接)在第一壳体4的一侧上，形成安置发电机和驱动电机的发电机腔和驱动电机腔，第二壳体6为升速装置、减速装置、差速器共用的壳体，可通过螺栓连接在第一壳体4的另一侧上，形成安置传动器的传动器腔，所述发电机腔与所述传动器腔之间可通过电机油封33进行密封，以保证传速器腔中的润滑油不会进入发电机中对发电机绝缘产生影响所述传动器腔和所述驱动电机腔可通过驱动机油封19进行密封，以保证传速器腔中的润滑油不会进入驱动电机中对驱动电机绝缘产生影响，传动器的齿轮及轴承通过飞溅的方式进行油润滑。优选地，在第一壳体4周向方向上有铸造而成的冷却水道，通过水冷的方式对发电机定子35和驱动电机定子21进行冷却，冷却水道可为形成在第一壳体4上的螺旋形通道。所述发电机定子35和驱动电机定子21均由定子铁芯与绕组组成，定子铁芯由无取向硅钢片叠压而成，定子绕组为分布式绕组，所述发电机转子36和驱动电机转子22由转子铁芯、永磁体与动平衡去重板组成，转子铁芯由无取向硅钢片叠压而成，永磁体材料为钕铁硼，动平衡去重板材料为不锈钢。发电机的发电机旋转变压器39为发电机的位置传感器，整车可根据从发电机旋转变压器39解读的信号对发电机进行控制，驱动电机旋转变压器25为驱动电机的位置传感器，整车可根据从驱动电机旋转变压器25解读的信号对驱动电机进行控制。

继续参考图2，所述一对升速齿轮组包括相互啮合的升速主动齿轮和升速被动齿轮，所述升速主动齿轮与升速器输入轴10同轴设置并由所述升速器输入轴10带动转动，所述升速被动齿轮与升速器输出轴5同轴设置并由所述升速器输出轴5带动转动。如图2所示，所述升速器输入轴10的一端通过升速器输入轴左轴承32支承在第一壳体4上，另一端升速器输入轴右轴承9支承在第二壳体6上，并且通过花键与双质量飞轮2连接，以传递发动机的动力，所述升速器输出轴5的一端通过升速器输出轴承7支承在第二壳体6上，另一端上的外花键与所述发电机的电机轴38上的内花键相配合，以将通过升速器输入轴10输送的发动机的动力传递给发电机。在一非限制的示例中，为减少零部件和使得结构紧凑，所述升速主动齿轮可与升速器输入轴为一体式结构，所述升速被动齿轮可与升速器输出轴5为一体式结构，即可在升速器输入轴10和升速器输出轴5的适当位置一体成型有作为升速主动齿轮和升速被动齿轮的齿轮部分，但并不局限于此，升速主动齿轮和升速被动齿轮也可单独形成，然后通过花键等固定在升速器输入轴10和升速器输出轴5上。

继续参考图2，所述一级减速齿轮组包括相互啮合的一级减速主动齿轮和一级减速被动齿轮14，所述二级减速齿轮组包括相互啮合的二级减速主动齿轮和二级减速被动齿轮31，所述一级减速主动齿轮与减速器输入轴18同轴设置并由所述减速器输入轴18带动转动，所述一级减速被动齿轮与中间轴15通过花键连接，所述二级减速主动齿轮与所述中间轴15同轴设置并由所述中间轴带动转动，所述二级减速被动齿轮固定连接在所述差速器壳上并与所述差速器壳30一起转动，例如，所述二级减速被动齿轮可与所述差速器壳通过铆接、焊接或者螺栓连接而集成在一起。所述中间轴15的两端分别通过中间轴左轴承27和中间轴右轴承13支承在所述第一壳体4和所述第二壳体6上，所述减速器输入轴18的一端通过减速器输入轴轴承17支承在所述第二壳体6上并且所述减速器输入轴18上的外花键与所述驱动电机轴24上的内花键相配合，以将驱动电机的动力传递给差速器。在一非限制的示例中，为减少零部件和使得结构紧凑，所述一级减速主动齿轮可与减速器输入轴18为一体式结构，所述二级减速主动齿轮可与所述中间轴15为一体式结构，即可在减速器输入轴18和中间轴15的适当位置一体成型有作为一级减速主动齿轮和二级减速主动齿轮的齿轮部分，但并不局限于此，一级减速主动齿轮和二级减速主动齿轮也可单独形成，然后通过花键等固定在减速器输入轴18和中间轴15上。所述升速主动齿轮、所述升速被动齿轮、所述一级减速主动齿轮、所述一级减速被动齿轮、所述二级减速主动齿轮和所述二级减速被动齿轮可都为斜齿轮，从而可满足重载荷时的强度要求。此外，在中间轴15上还安装有驻车齿轮16，驻车齿轮16可通过花键与中间轴15连接并与外部驻车结构连接，外部驻车机构可通过驻车齿轮16锁住中间轴15，从而实现驻车功能。

位于差速器壳30内的左半轴齿轮和右半轴齿轮，作为整个总成装置的输出端，分别与车辆的两个半轴花键连接，车辆半轴直接连接车轮轮毂，从而差速器可将驱动电机的动力传递给车轮轮毂，进而驱动车辆。差速器的两端分别通过差速器左轴承28和差速器右轴承12支承在第一壳体4和第二壳体6上。整个总成装置的两个输出端(左半轴齿轮和右半轴齿轮)分别通过左半轴油封29和右半轴油封11进行密封，从而保证总成装置中的润滑油不泄露。

综上描述可知，根据本发明的增程式电动车用动力总成装置，发动机产生的动力经过双质量飞轮传递给升速装置，进而传递给发电机，带动发电机发电给整车提供能量，使得发电机的功率密度较高；驱动电机产生的动力经过减速装置传递给差速器，由于差速器壳与减速装置的二级减速齿轮连接，差速器中的半轴齿轮与车辆半轴花键联接，从而可将该驱动电机产生的动力传递给车轮轮毂，驱动车辆行驶。

此外，参考图2可知，升速器输出轴5与发电机轴38同轴设置，减速器输入轴18与驱动电机轴24同轴设置，升速器输出轴5、升速器输入轴10、中间轴15和减速器输入轴18平行设置，这样，发电机、传动器和驱动电机整体可连接布置成“]”型，如此能够有效地集成发电机、升速装置、减速装置、差速器和驱动电机。

需要注意的是，本发明中齿轮与轴之间的固定连接采用了花键连接方式，但是并不局限于此，也可以采用过盈结合的方式。此外，本发明中所用到的轴承可使用适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用的深沟球轴承。

本发明的增程式电动车用动力总成装置的动力传递方式如下：

驱动电机定子21中的绕组通电，通过驱动电机定转子的电磁场将电能转化成机械能使驱动电机转子22旋转，动力通过一级减速齿轮组及二级减速齿轮组，具体通过相互啮合的减速器输入轴18上的齿轮部分和一级减速被动齿轮14以及相互啮合的中间轴15上的齿轮部分和二级减速齿轮31传递给差速器壳30，经差速器差速后通过半轴齿轮将动力传递给车轮轮毂，从而驱动车辆行驶。在电池电力不足时，发动机1启动，动力通过升速齿轮组，具体通过相互啮合的升速器输入轴10上的齿轮部分和升速器输出轴5上的齿轮部分传递给发电机进行发电，电能直接供给驱动电机驱动车辆继续行驶。

在倒车时，驱动电机反转，驱动车辆向后行驶。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。