CN203344752U - 一种增程式电动汽车的增程系统及增程式电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种增程式电动汽车的增程系统及增程式电动汽车，该增程式电动汽车的增程系统包括发动机和发电机，还包括：行星齿轮机构，其由齿圈、太阳轮、行星架和行星轮组成；扭转减振器，其一端连接发动机的曲轴，另一端连接行星齿轮机构的行星架；其中，行星齿轮机构的太阳轮固定连接在发电机的固定部件上，齿圈与发电机的发电机转子连接，行星齿轮机构将扭转减振器传递过来的发动机动力传递给发电机转子。本实用新型在发动机与发电机之间采用行星齿轮机构作为变速装置，实现了发动机与发电机同轴和增速传递动力，提高了发电机效率，尤其在汽车低速行驶时发电机效率提升明显。

Description

一种增程式电动汽车的增程系统及增程式电动汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种增程式电动汽车的增程系统及增程式电动汽车。

背景技术

随着全球能源短缺和环境污染的日益加重，能源消耗的主要终端之一和有害气体排放的主要源头之一的汽车已成为节能减排的焦点，混合动力汽车正是在此背景下应运而生。混合动力汽车就是通过提高动力系统的运行效率实现降低燃油消耗和排放。

自1997年丰田Prius（普锐斯）推向市场以来，混合动力汽车技术呈现多样化快速发展。为了逐步向纯电动方向发展和过渡，除了常规混合动力汽车的技术改进外，国内外各大汽车厂商又相继推出了插电式混合动力汽车和增程式电动汽车。其中，增程式电动汽车的动力驱动系统包括发动机、动力电池、两个电机，一个作为驱动电机独立驱动汽车行驶，而另一个电机作为发电机，由发动机驱动，向电池充电或给驱动电机供电。

由发动机和发电机组成的发电单元，与外部无机械连接，可独立与车速运行在高效区以到达降低油耗和排放的效果。但是，发动机的最高效率转速一般比发电机的最高效率转速低，尤其是当汽车低速行驶时，为保证整车NVH（噪声、振动和声振粗糙度）特性，发动机会以较低转速（一般在1500rpm以下）运转，因此，只有需要实现发动机到发电机的增速传递，才能保证发电机始终运行在高效区，提高整个发电系统的效率。同时，为最大限度的节约空间和轻量化，以及提高系统的密封性，应采用发动机到发电机同轴传输。

目前市场上常见的电动汽车增程模式中，发动机与发电机连接基本上都是采用发动机经离合器或单独的扭转减振器，通过花键连接驱动发电机，发电机与发动机以相同的转速运行。发动机经离合器或单独的扭转减振器，通过花键连接驱动发电机的机电连接方案，可以实现发动机转速独立控制，使其在高效区运行，但发电机的转速也需要与发动机转速相同。常见的车用发电机的最高效率转速区与发动机是不一致的，尤其是在汽车低速行驶时，发动机以较低的转速运行而保证整车NVH（噪声、振动和声振粗糙度）特性，而此时发电机的工作效率是非常低的，一般0.8左右，或是更低。因此，不能保证发电机在高效区运行，尤其是城市工况下行驶的汽车，使得发电机的发电效率可进一步提高。而通过固定轴齿轮组实现发动机到发电机增速传动的连接方案，使得发动机与发电机的动力传动不同轴，需要占用较大空间，且不利于系统密封和轻量化。

实用新型内容

本实用新型的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。

为克服现有技术的问题，本实用新型提供一种增程式电动汽车的增程系统及增程式电动汽车，在发动机与发电机之间采用行星齿轮机构作为变速装置，实现了发动机与发电机同轴和增速传递动力，提高了发电机效率，尤其是汽车低速行驶时发电机效率提升明显。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供一种增程式电动汽车的增程系统，包括发动机和发电机，还包括：

行星齿轮机构，其由齿圈、太阳轮、行星架和行星轮组成；

扭转减振器，其一端连接发动机的曲轴，另一端连接行星齿轮机构的行星架；

其中，行星齿轮机构的太阳轮固定连接在发电机的固定部件上，齿圈与发电机的发电机转子连接，行星齿轮机构将扭转减振器传递过来的发动机动力传递给发电机转子。

根据本实用新型的一个实施例，扭转减振器通过联轴器直接与发动机的曲轴连接或通过离合器连接到曲轴飞轮上。

根据本实用新型的一个实施例，扭转减振器的从动盘毂中央设有内花键，通过花键与行星齿轮机构的行星架连接。

根据本实用新型的一个实施例，齿圈通过花键与发电机转子连接。

根据本实用新型的一个实施例，发电机转子与发动机的曲轴同轴。

根据本实用新型的一个实施例，行星齿轮机构的太阳轮通过固定轴固定连接在发电机的固定部件上。

根据本实用新型的一个实施例，固定轴与发动机的曲轴同轴。

根据本实用新型的一个实施例，固定轴的一端与行星齿轮机构的太阳轮连接，另一端固定连接在发电机端盖上。

根据本实用新型的一个实施例，固定轴通过键固定在发电机端盖上或直接与发电机端盖做成一体。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种增程式电动汽车，包括如上述任一技术方案所述的增程式电动汽车的增程系统。

本实用新型提供了一种增程式电动汽车的增程系统及增程式电动汽车，在发动机与发电机之间采用行星齿轮机构作为变速装置，实现发动机与发电机同轴和增速传递动力，提高发电机效率，尤其是汽车低速行驶时发电机效率提升明显。由于行星齿轮机构的输入输出具有同轴特性，因此通过采用行星齿轮机构可实现发动机到发电机的同轴传输。本实用新型在控制发动机在高效区运行的同时，也能保证发电机工作在高效区，较好地解决了电动汽车低速行驶时发电效率低的问题，还使得发动机与发电机系统所占用的空间较小且易于密封。发动机与发电机的同轴增速传动连接，将有效的提高增程式电动汽车的增程系统汽车的发电机效率和增程式电动汽车的增程系统的机电一体化水平，降低燃油消耗。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本实用新型实施例的连接结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为实现发动机到发电机增速传动，提高发电机的工作效率，并解决发动机与发电机的动力传动不同轴，需要占用较大空间，且不利于系统密封和轻量化的问题。本实用新型提供一种增程式电动汽车的增程系统，包括发动机和发电机，还包括：行星齿轮机构10，其由齿圈11、太阳轮12、行星架13和行星轮14组成；扭转减振器20，其一端连接发动机100的曲轴，另一端连接行星齿轮机构10的行星架13；其中，行星齿轮机构10的太阳轮12固定连接在发电机的固定部件上，齿圈11与发电机的发电机转子连接，行星齿轮机构10将扭转减振器传递过来的发动机动力传递给发电机转子200。扭转减振器将发动机100转速通过花键传递给行星齿轮机构10，行星齿轮机构10将转速放大，再通过花键传递给发电机转子200，从而实现从发动机100到发电机的同轴增速传动。由于行星齿轮机构的输入输出具有同轴特性，因此通过采用行星齿轮机构可实现发动机到发电机的同轴传输。

扭转减振器20用于连接发动机100曲轴与行星齿轮机构10，其上设有减震弹簧21，起到缓冲减振的作用；扭转减振器通过联轴器直接与发动机100的曲轴连接或通过离合器连接到曲轴飞轮上。扭转减振器的从动盘毂中央设有内花键，通过花键（如图1的花键连接结构41）与行星齿轮机构10的行星架13连接。行星齿轮机构10将扭转减振器20传递过来的发动机动力传递给发电机转子200，由于行星齿轮机构10的输入输出具有变速和同轴特性，可实现同轴传递和传动比小于1的增速功能。在汽车低速行驶时，发电机效率最大可提高7%。

行星齿轮机构10的太阳轮12通过固定轴30固定连接在发电机的固定部件上。固定轴30一端通过键固定在发电机端盖上或直接与发电机端盖做成一体，另一端通过键与行星齿轮机构10的太阳轮12连接，由于发电机端盖是固定不动的，从而实现固定太阳轮12的功能；固定轴30与发动机100的曲轴同轴。固定轴30的一端与行星齿轮机构10的太阳轮12连接，另一端固定连接在发电机端盖上。齿圈11通过花键与发电机转子200连接。发电机转子200与发动机100的曲轴同轴。

本实用新型主要应用于增程式电动汽车的增程系统，实现同轴和增速传递动力，提高发电机效率，尤其是汽车低速行驶时发电机效率提升明显。发动机与发电机的同轴增速传动连接，将有效的提高增程式电动汽车的发电机效率和增程式电动汽车的机电一体化水平，降低燃油消耗。

现有发动机与发电机连接方案产品中存在发动机与发电机必须等速运转从而影响发电机工作效率，以及不同轴齿轮传动的空间浪费及难以密封的缺陷，本实用新型正是针对这些问题而设计的。本实用新型实施例充分利用发电机转子200内部空间，采用行星齿轮机构10连接，将太阳轮12固定在发电机端盖上，由行星架13输入发动机转速，齿圈11与发电机转子相连，驱动发电机发电，设太阳轮12的齿数为Z1，齿圈11的齿数为Z2（Z2﹥Z1），则此时的传动比i=Z2/（Z1+Z2），且0.5﹤i﹤1，即可实现小比例的增速传动，如图1所示。同时，行星齿轮机构10具有同轴传动的特点，可充分利用发电机转子200的内部空间，从而使发动机100与发电机高度集成，节约空间和提高系统密封性。

本实用新型实施例中的扭转减振器与传统离合器中的扭转减振器类似，但是由于该结构中不存在离合器，需要扭转减振器直接与曲轴连接，可通过增加联轴器或是直接变更扭转减振器结构实现；采用扭转减振器而不采用离合器，是由于增程式电动汽车的发动机100与发电机系统的功能是发电，向动力电池充电或直接给驱动电机供电，与外部无机械连接，转速可独立控制而无需切断发动机100与发电机的动力传输，因此，无需加设离合器，从而降低能量损失。行星齿轮机构10包括一个太阳轮12、一个齿圈11、一个行星架13和若干行星轮14，行星轮14的数量需要在具体设计中确定；固定轴30可以作为独立的轴类元件存在，也可以将其与发电机端盖作为一体。

图1为本实用新型的实施例，扭转减振器20的减振器盘通过螺栓与发动机曲轴连接，扭转减振器20与行星齿轮机构10采用花键连接结构41，扭转减振器20的从动盘毂中央有内花键，可通过花键连接结构41与行星齿轮机构10的行星架13连接；此时，行星齿轮机构10的太阳轮12是通过固定轴30固定在发电机端盖上的；因此，行星齿轮机构10中的齿圈11同样通过花键连接结构51与发电机转子200连接，将增大后的转速传递给发电机。

本实用新型采用行星齿轮机构10作为变速装置，同时实现了发动机100到发电机的增速传动和同轴传动，在控制发动机100在高效区运行的同时，也能保证发电机工作在高效区，较好的解决了增程式电动汽车低速行驶时发电效率低的问题，本实用新型还使得发动机100与发电机系统所占用的空间较小且易于密封。

同时，本实用新型实施例还提供一种增程式电动汽车，包括如上述技术方案所述的增程式电动汽车的增程系统。

本实用新型应用在增程式电动汽车上，采用行星齿轮机构作为变速装置，同时实现了发动机到发电机的增速传动和同轴传动，可在保证发动机高效运转的同时，使得发电机同样工作在高效区，从而提高发电系统的整体效率，有效提高较低燃油消耗，尤其是汽车低速行驶时发电机效率提升明显；同时有效的降低了发动机与发电机系统的空间尺寸和质量，实现轻量化。

以某一款额定功率为15kW的发电机为例，当汽车在低速行驶时，假设发动机100的工作转速为1000rpm，采用等速连接时，发电机转速也为1000rpm，如果发电功率为6kW，则此时的发电机工作效率为0.80；如果采用图1所示的传动连接，传动比为0.67，发电机的转速为1500rpm，相同发电功率下的效率为0.87，即发电机效率提高了7%；即使在发动机100最高效率转速2500rpm时，发电机转速为3750rpm，发电机效率相对于同功率（额定功率）下2500rpm时也提高了1.5%。因此，本实用新型可有效提高发电机的工作效率，从而降低燃油消耗，尤其是在汽车低速行驶时。目前城市工况下，车辆大部分时间在低速下行驶，即发电机的工作效率普遍较低，因此本实用新型在增程式电动汽车以及增程模式下应用将取得明显的效果。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种增程式电动汽车的增程系统，包括发动机和发电机，其特征在于，还包括：

行星齿轮机构，其由齿圈、太阳轮、行星架和行星轮组成；

扭转减振器，其一端连接所述发动机的曲轴，另一端连接所述行星齿轮机构的行星架；

其中，所述行星齿轮机构的太阳轮固定连接在所述发电机的固定部件上，所述齿圈与所述发电机的发电机转子连接，所述行星齿轮机构将所述扭转减振器传递过来的发动机动力传递给所述发电机转子。

2.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述扭转减振器通过联轴器直接与所述发动机的曲轴连接或通过离合器连接到曲轴飞轮上。

3.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述扭转减振器的从动盘毂中央设有内花键，通过花键与所述行星齿轮机构的行星架连接。

4.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述齿圈通过花键与所述发电机转子连接。

5.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述发电机转子与所述发动机的曲轴同轴。

6.根据权利要求1所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述行星齿轮机构的太阳轮通过固定轴固定连接在所述发电机的固定部件上。

7.根据权利要求6所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述固定轴与所述发动机的曲轴同轴。

8.根据权利要求6所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述固定轴的一端与所述行星齿轮机构的太阳轮连接，另一端固定连接在发电机端盖上。

9.根据权利要求8所述的增程式电动汽车的增程系统，其特征在于，所述固定轴通过键固定在发电机端盖上或直接与所述发电机端盖做成一体。

10.一种增程式电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的增程式电动汽车的增程系统。

Images