动力系统及汽车的制作方法

1.本发明属于动力系统领域，特别是涉及动力系统及汽车。


背景技术：

2.随着环境保护意识的增强，各个行业都开始了新能源的开发和利用，汽车行业是环保事业中重要的一环，所以新能源纯电动汽车的设计开发顺应时代的发展应运而生，随之带来的是传动系统的变化和更新。
3.现有部分汽车通过行星排实现电机的两挡速比，一种速比下通过制动器锁死行星排，使行星排整体旋转，行星排未实现电机输出动力的减速，另一种速比下行星排实现电机输出动力的减速，因此为满足轮端动力需求，电机需具有较大扭矩，导致动力系统成本高和体积大；
4.为减小对电机扭矩的需求，需要额外再设置多级减速结构，并配合离合器进行换挡，导致结构复杂化，换挡时不仅要控制行星排的工作状态，还要控制离合器的工作状态，控制复杂。
5.随着纯电动力系统的发展，整车对电驱的功率、扭矩、转速需求逐渐升高，单电机固定速比的纯电构型已经很难满足，双电机两挡动力系统能满足整车动力需求，但双电机两挡动力系统采用同步器换挡，换挡时存在一个电机的扭矩完全丢失的情况，驾驶舒适性较差。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：针对现有方案结构复杂，控制复杂的问题，提供一种动力系统及汽车。
7.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种动力系统，包括第一电机、第一行星排、第一离合器和第二离合器；所述第一行星排包括第一小太阳轮、第一大太阳轮、第一行星架、第一行星轮和第一齿圈，所述第一行星轮的大径端与所述第一小太阳啮合，所述第一行星轮的小径端与所述第一大太阳啮合，所述第一齿圈固定于变速器的壳体上；
8.所述第一电机通过所述第一离合器连接于所述第一小太阳轮，通过所述第二离合器连接于所述第一大太阳轮；
9.所述第一行星架输出动力至差速器。
10.可选地，还包括第二电机，所述第二电机连接于所述第一大太阳轮或所述第一小太阳轮。
11.可选地，还包括第二行星排，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二齿圈固定于变速器的壳体上；
12.所述第二太阳轮连接于所述第一行星架，所述第二行星架与所述差速器的输出齿圈啮合。
13.可选地，所述第一电机、所述第二电机、所述第一离合器、所述第二离合器、所述第
一行星排和所述第二行星排同轴设置。
14.可选地，从所述第一小太阳轮到所述第二行星架的传动比与从所述第一大太阳轮到所述第二行星架的传动比的比值小于2。
15.可选地，还包括发动机，所述发动机连接于所述第一电机。
16.可选地，还包括第三离合器，所述发动机通过所述第三离合器与所述第一电机连接。
17.可选地，所述动力系统具有第一单电机驱动模式、第二单电机驱动模式、第三单电机驱动模式、第一双电机驱动模式和第二双电机驱动模式：
18.结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，所述第一电机驱动，所述第二电机不工作，以建立所述第一单电机驱动模式；
19.分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，所述第一电机驱动，所述第二电机不工作，以建立所述第二单电机驱动模式；
20.分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立所述第三单电机驱动模式；
21.结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，所述第一电机和所述第二电机共同驱动，以建立所述第一双电机驱动模式；
22.分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，所述第一电机和所述第二电机共同驱动，以建立所述第二双电机驱动模式。
23.可选地，所述动力系统具有第一单电机驱动模式、第二单电机驱动模式、第三单电机驱动模式、第一双电机驱动模式、第二双电机驱动模式、第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第一混合驱动模式和第二混合驱动模式：
24.结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述第三离合器，所述第一电机驱动，所述第二电机和所述发动机不工作，以建立所述第一单电机驱动模式；
25.分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述第三离合器，所述第一电机驱动，所述第二电机和所述发动机不工作，以建立所述第二单电机驱动模式；
26.分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，所述第二电机驱动，所述第一电机和所述发动机不工作，以建立所述第三单电机驱动模式；
27.结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述第三离合器，所述第一电机和所述第二电机共同驱动，以建立所述第一双电机驱动模式；
28.分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述第三离合器，所述第一电机和所述第二电机共同驱动，以建立所述第二双电机驱动模式；
29.结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，结合所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机空转或发电，所述第二电机不工作，以建立所述第一发动机直驱模式；
30.分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，结合所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机空转或发电，所述第二电机不工作，以建立所述第二发动机直驱模式；
31.结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，结合所述第三离合器，所述第一发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机中的至少一个驱动，所述发动机驱动，以建立所述第一混合驱动模式；
32.分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，结合所述第三离合器，所述第一发动
机驱动，所述第一电机和所述第二电机中的至少一个驱动，所述发动机驱动，以建立所述第二混合驱动模式。
33.本发明实施例提供了一种汽车，包括前述动力系统。
34.本发明实施例提供的动力系统及汽车，第一电机输出的动力可通过第一离合器或第二离合器相应地传递至第一小太阳轮或第一大太阳轮，由第一行星排减速后，通过第一行星架输出至差速器，只需切换第一离合器和第二离合器的工作状态，即可实现换挡，控制简单可靠，有利于提高系统效率；无需设置多个平行轴来布置变速齿轮，结构简单，集成度高，有利于减小变速器径向尺寸，有利于降低成本。
附图说明
35.图1为本发明实施例提供的动力系统的结构简图；
36.图2为图1所示动力系统在第一单电机驱动模式下的动力传递路线图；
37.图3为图1所示动力系统在第二单电机驱动模式下的动力传递路线图；
38.说明书中的附图标记如下：
39.1、第一电机；2、第二电机；3、第一离合器；4、第二离合器；
40.5、第一行星排；51、第一小太阳轮；52、第一大太阳轮；53、第一行星架；54、第一行星轮；55、第一齿圈；
41.6、第二行星排；61、第二太阳轮；62、第二行星架；63、第二行星轮；64、第二齿圈；7、差速器。
具体实施方式
42.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
43.如图1所示，本发明实施例提供的动力系统，包括第一电机1、第一行星排5、第一离合器3和第二离合器4；
44.第一行星排5包括第一小太阳轮51、第一大太阳轮52、第一行星架53、第一行星轮54和第一齿圈55；其中，“第一小太阳轮51”和“第一大太阳轮52”是一组相对的概念，指第一大太阳轮52的外径大于第一小太阳轮51的外径；
45.第一行星轮54具有大径端和小径端，大径端的外径大于小径端的外径；第一行星轮54的大径端与第一小太阳啮合，第一行星轮54的小径端与第一大太阳啮合；
46.第一齿圈55固定于变速器的壳体上；
47.第一电机1通过第一离合器3连接于第一小太阳轮51，通过第二离合器4连接于第一大太阳轮52；
48.第一行星架53输出动力至差速器7。
49.本发明实施例提供的动力系统，第一电机1输出的动力可通过第一离合器3或第二离合器4相应地传递至第一小太阳轮51或第一大太阳轮52，由第一行星排5减速后，通过第一行星架53输出至差速器7，只需切换第一离合器3和第二离合器4的工作状态，即可实现换挡，控制简单可靠，有利于提高系统效率；结构简单，集成度高，有利于减小变速器径向尺
寸，有利于降低成本。
50.在一实施例中，如图1所示，还包括第二电机2，第二电机2连接于第一大太阳轮52或第一小太阳轮51。
51.第一电机1和第二电机2共用第一行星排5进行减速，结构简单，成本低；第一电机1和第二电机2均可单独驱动轮端，也可共同驱动轮端，通过第一离合器3和第二离合器4的工作状态切换，即可实现单电机驱动模式下的多个挡位切换或双电机驱动模式下的多个挡位切换，控制简单可靠，更好地匹配轮端的动力需求，提高系统效率；当轮端动力需求大时，动力系统采用双电机驱动模式，双电机驱动模式下第二电机2始终输出动力，能够避免换挡时出现驱动扭矩完全丢失的情况，提高驾驶舒适性，更好地满足整车最高车速和百公里加速的动力需求。
52.优选地，第二电机2连接于第一大太阳轮52，由于第二电机2与第一行星排5间不必设置离合器，第二电机2的驱动效率较第一电机1高，将第二电机2连接于第一大太阳轮52有利于增大第二电机2传递至轮端的扭矩，从而更有利于提高系统效率。
53.在一实施例中，如图1所示，还包括第二行星排6，第二行星排6包括第二太阳轮61、第二行星架62、第二行星轮63和第二齿圈64，第二齿圈64固定于变速器的壳体上；
54.第二太阳轮61连接于第一行星架53，第二行星架62与差速器7的输出齿圈啮合。
55.第一电机1和第二电机2输出的动力可由第一行星排进行一级减速，再由第二行星排6进行另一级减速，从而使第一电机1和第二电机2输出的动力均可经过两级减速后传递至差速器7，更好地匹配轮端的动力需求，减小对电机的扭矩要求，增大输出至轮端的扭矩，优化第一电机1和第二电机2的高效区间，提高系统效率；
56.优选地，第一电机1、第二电机2、第一离合器3、第二离合器4、第一行星排5和第二行星排6同轴布置，结构简单、紧凑，有利于减少传动轴的数量，减小变速器的尺寸。
57.在一实施例中，如图1所示，从第一小太阳轮51到第二行星架62的传动比与从第一大太阳轮52到第二行星架62的传动比的比值小于2。尽量使第一离合器3和第二离合器4切换的两个挡位的阶比(即一挡时的传动比与二挡时的传动比的比值)小于2，提高换挡品质，避免阶比过大影响第一离合器3和第二离合器4的选型，有利于降低成本。
58.上述实施例的动力系统可应用于纯电动车型，也可应用于混动车型，应用于混动轮型时，动力系统还需配置发动机。
59.在一实施例中，还包括发动机，发动机连接于第一电机1。第一电机1用于启动发动机及驱动轮端。当发动机单独驱动时，第一电机1启动发动机后可空转；当发动机与第一电机1共同驱动轮端时，第一电机1启动发动机后朝向轮端输出驱动扭矩。发动机、第一电机1和第二电机2作为动力源，更好地匹配车轮端动力需求，且第二电机2的设置，可避免换挡过程中出现动力中断；结构简单，动力源输出的动力可通过第一离合器3或第二离合器4相应地传递至第一小太阳轮51或第一大太阳轮52，由第一行星排5变速后，通过第一行星架53输出至差速器7，只需切换第一离合器3和第二离合器4的工作状态，即可实现换挡，控制简单可靠，有利于提高系统效率和降低成本。
60.优选地，还包括第三离合器，发动机通过第三离合器与第一电机1连接。纯电动模式下可通过第一电机1和第二电机2中的至少一个驱动轮端，需要第一电机1工作时，断开第三离合器即可避免第一电机1反拖发动机。
61.以下对本技术动力系统优选实施例的驱动模式及动力路线说明如下：
62.一、动力源为第一电机1的动力系统，适用于纯电动车，具有第一单电机驱动模式和第二单电机驱动模式：
63.1)结合第一离合器3，分离第二离合器4，第一电机1驱动，以建立第一单电机驱动模式；
64.第一单电机驱动模式下的动力传递路线为：第一电机1－〉第一离合器3－〉第一小太阳轮51－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮。
65.2)分离第一离合器3，结合第二离合器4，第一电机1驱动，以建立第二单电机驱动模式；
66.第二单电机驱动模式下的动力传递路线为：第一电机1－〉第二离合器4－〉第一大太阳轮52－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮。
67.根据汽车的不同工况，切换动力系统至第一单电机驱动模式或第二单电机驱动模式，第一单电机驱动模式下第一电机1传递至轮端的扭矩较小，第二单电机驱动模式下第一电机1传递至轮端的扭矩较大。
68.二、动力源为第一电机1和第二电机2的动力系统，适用于纯电动车，具有第一单电机驱动模式、第二单电机驱动模式、第三单电机驱动模式、第一双电机驱动模式和第二双电机驱动模式：
69.1)结合第一离合器3，分离第二离合器4，第一电机1驱动，第二电机2不工作，以建立第一单电机驱动模式；
70.如图2所示，第一单电机驱动模式下的动力传递路线为：第一电机1－〉第一离合器3－〉第一小太阳轮51－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮。
71.2)分离第一离合器3，结合第二离合器4，第一电机1驱动，第二电机2不工作，以建立第二单电机驱动模式；
72.如图3所示，第二单电机驱动模式下的动力传递路线为：第一电机1－〉第二离合器4－〉第一大太阳轮52－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮。
73.3)分离第一离合器3，分离第二离合器4，第一电机1不工作，第二电机2驱动，以建立第三单电机驱动模式；
74.第三单电机驱动模式下的动力传递路线为：第二电机2－〉第一大太阳轮52－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮。
75.当第二电机2传递至轮端的扭矩不同于第一电机1传递至轮端的扭矩时，可通过第一电机1和第二电机2实现三个单电机挡位，更好地匹配轮端的动力需求。
76.4)结合第一离合器3，分离第二离合器4，第一电机1和第二电机2共同驱动，以建立第一双电机驱动模式；
77.第一双电机驱动模式下的动力传递路线1为：第一电机1－〉第一离合器3－〉第一
小太阳轮51－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮；
78.动力传递路线2为：第二电机2－〉第一大太阳轮52－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮；
79.第一行星轮54耦合来自第一电机1和第二电机2的动力，耦合后的动力经第二行星架62输出至差速器7，进行驱动车轮。
80.5)分离第一离合器3，结合第二离合器4，第一电机1和第二电机2共同驱动，以建立第二双电机驱动模式；
81.第二双电机驱动模式下的动力传递路线1为：第一电机1－〉第二离合器4－〉第一大太阳轮52－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮；
82.动力传递路线2为：第二电机2－〉第一大太阳轮52－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮；
83.第一大太阳轮52耦合来自第一电机1和第二电机2的动力，耦合后的动力经第二行星架62输出至差速器7，进行驱动车轮。
84.双电机驱动模式(包括第一双电机驱动模式和第二双电机驱动模式)较单电机驱动模式(包括第一单电机驱动模式、第二单电机驱动模式和第三单电机驱动模式)为轮端提供更充足的动力，且具有两个挡位，能够满足整车最高车速和百公里加速的动力性需求。
85.双电机驱动模式和单电机驱动模式均具有多个挡位，提高了系统效率，能够减少整车电耗。
86.三、动力源为第一电机1、第二电机2和发动机的动力系统，适用于混动车；进一步设有第三离合器时，动力系统具有第一单电机驱动模式、第二单电机驱动模式、第三单电机驱动模式、第一双电机驱动模式、第二双电机驱动模式、第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第一混合驱动模式和第二混合驱动模式：
87.1)结合第一离合器3，分离第二离合器4，分离第三离合器，第一电机1驱动，第二电机2和发动机不工作，以建立第一单电机驱动模式。
88.2)分离第一离合器3，结合第二离合器4，分离第三离合器，第一电机1驱动，第二电机2和发动机不工作，以建立第二单电机驱动模式。
89.3)分离第一离合器3，分离第二离合器4，第二电机2驱动，第一电机1和发动机不工作，以建立第三单电机驱动模式。
90.4)结合第一离合器3，分离第二离合器4，分离第三离合器，第一电机1和第二电机2共同驱动，以建立第一双电机驱动模式。
91.5)分离第一离合器3，结合第二离合器4，分离第三离合器，第一电机1和第二电机2共同驱动，以建立第二双电机驱动模式。
92.第一单电机驱动模式、第二单电机驱动模式、第三单电机驱动模式、第一双电机驱动模式和第二双电机驱动模式下的动力传递路线，与前述动力源为第一电机1和第二电机2的动力系统的对应驱动模式下的动力传递路线相同，此处不再赘述。
93.6)结合第一离合器3，分离第二离合器4，结合第三离合器，发动机驱动，第一电机1空转或发电，第二电机2不工作，以建立第一发动机直驱模式；
94.第一发动机直驱模式下的动力传递路线为：第一发动机－〉第三离合器－〉第一电机1－〉第一离合器3－〉第一小太阳轮51－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮。
95.7)分离第一离合器3，结合第二离合器4，结合第三离合器，发动机驱动，第一电机1空转或发电，第二电机2不工作，以建立第二发动机直驱模式；
96.第二发动机直驱模式下的动力传递路线为：第一发动机－〉第三离合器－〉第一电机1－〉第二离合器4－〉第一大太阳轮52－〉第一行星轮54－〉第一行星架53－〉第二太阳轮61－〉第二行星轮63－〉第二行星架62－〉差速器7－〉车轮。
97.当电池电量不足时，可通过发动机直驱模式(包括第一发动机直驱模式和第二发动机直驱模式)直接驱动轮端，且发动机直驱模式具有两个挡位，有利于发动机工作于高效区间。
98.8)结合第一离合器3，分离第二离合器4，结合第三离合器，第一发动机驱动，第一电机1和第二电机2中的至少一个驱动，发动机驱动，以建立第一混合驱动模式；
99.当发动机和第一电机1驱动时，动力传递路线与前述第一发动机直驱模式下的动力传递路线相同；当发动机和第二电机2驱动，或发动机、第一电机1和第二电机2驱动时，动力传递路线1、2分别与前述第一发动机直驱模式和前述第二单电机驱动模式下的动力传递路线相同；此处不再赘述。
100.9)分离第一离合器3，结合第二离合器4，结合第三离合器，第一发动机驱动，第一电机1和第二电机2中的至少一个驱动，发动机驱动，以建立第二混合驱动模式；
101.当发动机和第一电机1驱动时，动力传递路线与前述第二发动机直驱模式下的动力传递路线相同；当发动机和第二电机2驱动，或发动机、第一电机1和第二电机2驱动时，动力传递路线1、2分别与前述第二发动机直驱模式和前述第二单电机驱动模式下的动力传递路线相同；此处不再赘述。
102.任意车速下，均可切换至混合驱动模式(包括第一混合驱动模式和第二混合驱动模式)，混合驱动模式具有多个挡位，有利于提高系统效率。
103.此外，发动机还可驱动第一电机1发电，第一电机1或第二电机2还可回收制动能量。
104.如果不设置第三离合器，则相应地不对第三离合器进行控制，且无第一单电机驱动模式、第二单电机驱动模式、双电机驱动模式，此处不再赘述。
105.本发明实施例还提供了汽车，包括前述任一实施例述及的动力系统。
106.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。