動力系統的制作方法

本發明涉及車輛技術領域，特別涉及一種動力系統。

背景技術：

相關技術中，在減速機構(變速器)的輸入軸前段和發動機之間加裝一組電動模塊(充當動力源電機)，可以使動力系統演變成雙動力混合動力系統。該電動模塊主要由飛輪、離合器執行機構、電機以及電機冷卻水套等組成，電動模塊的前端與發動機曲軸連接，后端與變速器輸入軸連接。

但是，該動力系統存在著諸多不足之處：首先，該動力系統只是將電動模塊加裝在發動機和減速機構(變速器)之間，這樣就會增加動力系統的軸向長度，然而目前減速機構(變速器)的優化已經到了極致，很難再縮短軸向長度；如果想通過減小電動模塊的長度來解決這個問題，但事實上這一點很難解決；因為，電動模塊的長度直接影響了電機的容量，換言之，如果太短，那么電機的容量就會很小，電機驅動的行駛里程就非常有限，電動模塊就失去了它存在的價值；其次，目前該動力系統的控制模式較為單一，一些動力系統只是具備發動機起動電機和低速動車的功能。這樣就不能充分利用電機的動率特性，事實上，混合動力系統的最佳設計就是將發動機和電機的功率特性有機地結合起來，從而使整車的動力性和燃油經濟性達到最佳，然而事實上，上述的動力系統并不能很好實現這個目標。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種動力系統，以解決動力系統軸向長度大的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種動力系統，包括：發動機；傳動軸，所述傳動軸與所述發動機相連；發電機，所述發電機固定套設在所述傳動軸上；電機，所述電機套設在所述傳動軸上且與所述發電機軸向間隔開；動力電池，所述動力電池分別與所述發電機和所述電機電連接；減速機構，所述減速機構包括低速擋齒輪組和高速擋齒輪組，所述電機與所述低速擋齒輪組傳動，所述傳動軸可選擇性地與所述低速擋齒輪組和所述高速擋齒輪組中的一個同步。

進一步地，所述低速擋齒輪組包括相互嚙合的第一齒輪和第二齒輪，所述第一齒輪與所 述電機相連且套設在所述傳動軸上；所述高速擋齒輪組包括相互嚙合的第三齒輪和第四齒輪，所述第四齒輪與所述第二齒輪同軸固定，所述第三齒輪套設在所述傳動軸上。

進一步地，所述減速機構還包括：同步器，所述同步器用于同步所述傳動軸和所述第一齒輪或用于同步所述傳動軸和所述第三齒輪。

進一步地，所述發電機和所述電機集成在所述減速機構內且與所述減速機構共用一套冷卻系統。

進一步地，所述動力系統還包括前差速器和后差速器以及用于分配所述前差速器和所述后差速器扭矩的扭矩管理器。

進一步地，所述動力系統具有純電驅模式，在所述純電驅模式中，所述傳動軸不與所述高速擋齒輪組同步且不與低速擋齒輪組同步，所述電機工作且通過所述低速擋齒輪組輸出動力。

進一步地，所述動力系統具有發動機啟動模式，在所述發動機啟動模式中，所述電機工作且通過所述低速擋齒輪組輸出一部分動力，所述傳動軸和所述高速擋齒輪組同步以使所述電機輸出的另一部分動力通過所述高速擋齒輪組和所述傳動軸啟動所述發動機。

進一步地，所述動力系統具有能量回收模式，在所述能量回收模式中，所述傳動軸與所述低速擋齒輪組同步，從車輪傳遞來的動力經過所述高速擋齒輪組、所述低速擋齒輪組和所述傳動軸傳遞給所述發電機。

進一步地，所述動力系統具有低速擋加速模式，在所述低速擋加速模式中，所述傳動軸和所述低速擋齒輪組同步，所述發動機和所述電機均工作且所述發動機和所述電機的動力在所述低速擋齒輪組處耦合后輸出。

進一步地，所述動力系統具有高速擋加速模式，在所述高速擋加速模式中，所述傳動軸和所述高速擋齒輪組同步，所述發動機和所述電機均工作且所述發動機和所述電機的動力在所述高速擋齒輪組處耦合后輸出。

相對于現有技術，本發明所述的動力系統具有以下優勢：

根據本發明實施例的動力系統，電機可以通過減速機構和傳動軸輸出動力以啟動發動機，從而可以省略傳統的動力系統中的飛輪，進而至少一定程度上可以減小動力系統的軸向長度。而且，相對于變速器來說，減速機構體積小，軸向尺寸小，可以較好地減小動力系統的軸向長度，便于動力系統在車輛上的布置。另外，減速機構成本低，并且動力系統可以省略飛輪，從而可以降低動力系統的成本。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例所述的動力系統的示意圖；

圖2為圖1中所示的動力系統的局部示意圖，且動力系統處于純電驅模式；

圖3為圖1中所示的動力系統的局部示意圖，且動力系統處于發動機啟動模式；

圖4為圖1中所示的動力系統的局部示意圖，且動力系統處于能量回收模式；

圖5為圖1中所示的動力系統的局部示意圖，且動力系統處于低速擋加速模式；

圖6為圖1中所示的動力系統的局部示意圖，且動力系統處于高速擋加速模式。

附圖標記說明：

動力系統100；

發動機10；傳動軸20；發電機30；電機40；

減速機構50；低速擋齒輪組51；第一齒輪51a；第二齒輪51b；

高速擋齒輪組52；第三齒輪52a；第四齒輪52b；同步器53；輸出齒輪54；

前差速器60；后差速器70；扭矩管理器80；離合器90。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面參考附圖詳細描述根據本發明實施例的動力系統100，該動力系統100可以應用在混合動力車輛上。

根據本發明實施例的動力系統100可以包括：發動機10、傳動軸20、發電機30、電機40、動力電池和減速機構50。如圖1所示，傳動軸20與發動機10相連，具體地，如圖1所示，傳動軸20和發動機10之間設置有離合器90。發電機30固定套設在傳動軸20上，換言之，發電機30與傳動軸20同步轉動，當發動機10工作且離合器90處于接合狀態時，發電機30處于發電狀態，發電機30所發出的電可以儲存在車輛上的動力電池上。

電機40套設在傳動軸20上，而且電機40與發電機30軸向間隔開。其中，需要說明的是，電機40可以為電動機，電機40還可以為電動發電機。電機40空套在傳動軸20上，換言之，電機40不隨傳動軸20同步轉動。具體地，如圖1所示，發電機30設置在電機40和發動機10之間。

發電機30和電機40分別與動力電池電連接，當發電機30發電時，電能可以儲存在動力電池內，當電機需要40工作時，動力電池可以提供電能給電機40。

如圖1所示，減速機構50可以包括低速擋齒輪組51和高速擋齒輪組52，電機40與低速擋齒輪組51傳動，傳動軸20可選擇性地與低速擋齒輪組51和高速擋齒輪組52中的一個同步。優選地，減速機構50可以為兩擋減速機構。可以理解的是，傳動軸20可以與低速擋齒輪組51中的齒輪同步，或者傳動軸20可以與高速擋齒輪組52中的齒輪同步，或者傳動軸20還可以既不與低速擋齒輪組51中的齒輪同步，也不與高速擋齒輪組52中的齒輪同步。例如，在純電驅模式中，電機40可以直接通過低速擋齒輪組51向差速器輸出動力，此時，傳動軸20既不與低速擋齒輪組51中的齒輪同步，也不與高速擋齒輪組52中的齒輪同步。對于純電驅模式，在下面的內容中將詳細描述。

當電機40工作且傳動軸20與高速擋齒輪組52同步時，電機40產生的動力可以通過低速擋齒輪組51和高速擋齒輪組52傳遞給傳動軸20，傳動軸20可以將該動力輸出給發動機10以用于啟動發動機10。可以理解的是，電機40可以通過減速機構50和傳動軸20輸出動力以啟動發動機10，從而可以省略傳統的動力系統中的飛輪，進而至少一定程度上可以減小動力系統100的軸向長度。

由此，根據本發明實施例的動力系統100，電機40可以通過減速機構50和傳動軸20輸出動力以啟動發動機10，從而可以省略傳統的動力系統中的飛輪，進而至少一定程度上可以減小動力系統100的軸向長度。而且，相對于變速器來說，減速機構50體積小，軸向尺寸小，可以較好地減小動力系統100的軸向長度，便于動力系統100在車輛上的布置。另外，減速機構50成本低，并且動力系統100可以省略飛輪，從而可以降低動力系統100的成本。

根據本發明的一個可選的實施例，如圖1所示，低速擋齒輪組51包括可以相互嚙合的第一齒輪51a和第二齒輪51b，第一齒輪51a與電機40相連，而且第一齒輪51a套設在傳動軸20上。高速擋齒輪組52包括相互嚙合的第三齒輪52a和第四齒輪52b，第四齒輪52b與第二齒輪51b同軸固定，第三齒輪52a套設在傳動軸20上。換言之，第二齒輪51b和第四齒輪52b固定在同一軸上，而且當第二齒輪51b轉動時，第二齒輪51b可以通過該軸帶動第四齒輪52b同步轉動。

可選地，如圖1所示，減速機構50還可以包括：同步器53，同步器53用于同步傳動軸20和第一齒輪51a或者用于同步傳動軸20和第三齒輪52a。如圖1所示，同步器53設置在第一齒輪51a和第三齒輪52a之間，從而可以便于同步器53同步傳動軸20和第一齒輪51a，以及可以便于同步器53同步傳動軸20和第三齒輪52a。

可選地，如圖1所示，發電機30和電機40可以集成在減速機構50內，而且發電機30、 電機40與減速機構50可以共用一套冷卻系統。可以理解的是，發電機30和電機40可以設置在減速機構50的殼體內，從而可以提高動力系統100的集成度，進一步地可以降低動力系統100占用車輛的空間，減小動力系統100的軸向長度。而且三者共用一套冷卻系統，可以較少冷卻系統的數量，可以降低動力系統100的成本。

具體地，如圖1所示，動力系統100還可以包括前差速器60和后差速器70以及用于分配前差速器60和后差速器70扭矩的扭矩管理器80。扭矩管理器80可以分配給前差速器60和后差速器70扭矩，從而可以使得車輛實現兩驅和四驅之間的切換，以及調節前輪和后輪的轉速。

根據本發明實施例的動力系統100可以具有純電驅模式、發動機啟動模式、能量回收模式、低速擋加速模式和高速檔加速模式。

如圖2所示，在動力系統100處于純電驅模式時，傳動軸20不與高速擋齒輪組52同步且不與低速擋齒輪組51同步，電機40工作，而且電機40通過低速擋齒輪組51輸出動力。換言之，同步器53此時處于中間位置，既不用于同步傳動軸20和第一齒輪51a，也不用于同步傳動軸20和第三齒輪52a。電機40的動力可以依次通過第一齒輪51a、第二齒輪51b和輸出齒輪54后傳遞給前差速器60和后差速器70。

如圖3所示，在動力系統100處于發動機啟動模式時，電機40工作，而且電機40通過低速擋齒輪組51輸出一部分動力，傳動軸20和高速擋齒輪組52同步以使電機40輸出的另一部分動力通過高速擋齒輪組52和傳動軸20啟動發動機10。可以理解的是，同步器53同步傳動軸20和第三齒輪52a，電機40的一部分動力經過第一齒輪51a、第二齒輪51b和輸出齒輪54傳遞給前差速器60和后差速器70，電機40的另一部分動力經過第一齒輪51a、第二齒輪51b、第四齒輪52b、第三齒輪52a、同步器53和傳動軸20傳遞給發動機10以啟動發動機10。

如圖4所示，在動力系統100處于能量回收模式時，傳動軸20與低速擋齒輪組51同步，從車輪傳遞來的動力經過高速擋齒輪組52、低速擋齒輪組51和傳動軸20傳遞給發電機30。同步器53同步傳動軸20和第一齒輪51a，從前輪和后輪傳遞給來的動力依次經過輸出齒輪54、第二齒輪51b、第一齒輪51a、同步器53和傳動軸20傳遞給發電機30，發電機30發電并且將電能儲存在動力電池內。

如圖5所示，在動力系統100處于低速擋加速模式時，傳動軸20和低速擋齒輪組51同步，發動機10和電機40均工作，而且發動機10和電機40的動力在低速擋齒輪組51處耦合后輸出。同步器53同步傳動軸20和第一齒輪51a，發動機10和電機40的動力在第一齒輪51a處耦合，耦合后的動力依次經過第二齒輪51b和輸出齒輪54傳遞給前差速器60和后 差速器70。

如圖6所示，在動力系統100處于高速擋加速模式時，傳動軸20和高速擋齒輪組52同步，發動機10和電機40均工作，而且發動機10和電機40的動力在高速擋齒輪組52處耦合后輸出。同步器53同步傳動軸20和第三齒輪52a，發動機10的動力經過傳動軸20和第三齒輪52a傳遞給第四齒輪52b，電機40的動力經過第一齒輪51a傳遞給第二齒輪51b，第二齒輪51b和第四齒輪52b上的動力耦合后通過輸出齒輪54傳遞給前差速器60和后差速器70。

需要說明的是，低速擋加速模式和高速擋加速模式都是短時模式，其目的是為了實現短時的提速功能。當車輛速度滿足駕駛者需求后，通常為了省油，會調節同步器53的位置，由電機40單獨提供動力。

其中，上述的動力系統100的多種驅動模式均以扭矩管理器80分配扭矩給前差速器60和后差速器70為例進行說明，當扭矩管理器80還可以僅分配給后差速器70以使得車輛以兩驅的形式行駛。

具體地，車輛的控制系統可以實時監控四個車輪的轉速，分析車輪對應路面的摩擦系數，由此決定傳遞給前差速器60的扭矩大小，控制系統會根據整車的橫向加速度傳感器反饋的數值，來判定整車運行狀態(例如轉彎、甩尾等)，然后適時地控制傳遞到前差速器60的扭矩大小，可以實現50:50的扭矩分配。

具有上述多種驅動模式的車輛可以有效利用發動機10和電機40功率特性，可以實滿足客戶的日常駕駛需求，又能夠充分發揮電機40的優點，降低燃油的消耗，減少污染氣體的排放，保護環境。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。