纯电动车的动力系统和汽车的制作方法

1.本公开涉及汽车技术领域，特别涉及一种纯电动车的动力系统和汽车。


背景技术：

2.传统汽车大多使用化石燃料(如汽油、柴油等)为发动机提供动力，其排出的尾气会对环境造成污染。纯电动车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。相较于传统汽车，纯电动车无排放且对环境影响更小，因此，纯电动车有着良好的发展前景。
3.相关技术中，纯电动车的动力系统包括：第一电机、第二电机、第一主轴、第二主轴和齿轮系。第一电机和第二电机均与第一主轴传动连接，齿轮系的输入齿轮与第一主轴同轴连接，齿轮系的输出齿轮与第二主轴同轴连接，第二主轴与车轮传动连接。该动力系统在低速阶段时，由第一电机提供动力，以满足车辆的中低负荷工况动力需求。在高速阶段时，由两个电机一起提供动力，以满足车辆的高负荷工况的动力需求。
4.然而，第一电机和第二电机均采用一个齿轮系实现动力传递，挡位模式单一；特别是在高速阶段，若电机仍采用单一挡位驱动车辆，不易充分发挥电机的性能。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种纯电动车的动力系统和汽车，能实现多挡位模式驱动车辆，充分发挥电机的性能。所述技术方案如下：
6.本公开实施例提供了一种纯电动的动力系统，所述动力系统包括：第一电机、第二电机、第一主轴、第一齿轮系、第二齿轮系、第三齿轮系和执行件；所述第一齿轮系的输入齿轮与所述第一电机的输出轴传动连接，所述第一齿轮系的输出齿轮固定套装在所述第一主轴外，所述第一主轴与车轮传动连接；所述第二齿轮系的输入齿轮和所述第三齿轮系的输入齿轮均与所述第二电机的输出轴传动连接，所述第二齿轮系的输出齿轮和所述第三齿轮系的输出齿轮均活动套装在所述第一主轴外，所述第二齿轮系的传动比与所述第三齿轮系的传动比不同；所述执行件与所述第一主轴连接，所述执行件用于将所述第二齿轮系的输出齿轮和所述第三齿轮系的输出齿轮中的至多一个与所述第一主轴连接。
7.在本公开实施例的一种实现方式中，所述执行件包括同步器，所述同步器套装在所述第一主轴外，且位于所述第二齿轮系的输出齿轮和所述第三齿轮系的输出齿轮之间；所述同步器可选择地切换至第一位置、第二位置和第三位置，所述同步器位于所述第一位置时，所述同步器与所述第二齿轮系的输出齿轮连接，所述同步器位于所述第二位置时，所述同步器与所述第三齿轮系的输出齿轮连接，所述同步器位于所述第三位置时，所述同步器与所述第二齿轮系的输出齿轮分离且与所述第三齿轮系的输出齿轮分离。
8.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述动力系统还包括：空心轴和第二主轴，所述空心轴活动套装在所述第二主轴外且所述第二主轴的两端均位于所述空心轴外；所述空心轴的一端与所述第二电机的输出轴同轴连接，所述第二齿轮系的输入齿轮和所述第三齿轮系的输入齿轮均固定套装在所述空心轴外；所述第二主轴的一端与所述第一电机的输
出轴同轴连接，所述第二主轴的另一端与所述第一齿轮系的输入齿轮同轴连接。
9.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述第二电机为空心式电机，所述第二电机套装在所述第二主轴外，所述第二电机位于所述第一电机与所述第二齿轮系的输入齿轮之间。
10.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述动力系统还包括轴承，所述轴承的内圈固定套装在所述第二主轴外，所述轴承的外圈同轴插装在所述空心轴内且与所述空心轴的内壁相连。
11.在本公开实施例的另一种实现方式中，在所述第一主轴的轴向上，所述第三齿轮系的输出齿轮位于所述第二齿轮系的输出齿轮和所述第一齿轮系的输出齿轮之间，所述动力系统还包括第一离合器，所述第一离合器位于所述第一主轴，所述第一离合器位于所述第三齿轮系的输出齿轮和所述第一齿轮系的输出齿轮之间。
12.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述动力系统还包括第二离合器，所述第二离合器连接在所述第一电机的输出轴和所述第一齿轮系的输入齿轮之间。
13.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述动力系统还包括：传动齿轮和差速器，所述传动齿轮与所述第一主轴同轴连接，所述差速器的输入齿轮与所述传动齿轮啮合，所述差速器的输出轴与所述车轮传动连接。
14.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述动力系统还包括供电组件，所述供电组件包括：电池和两个逆变器，两个所述逆变器分别与所述电池连接，所述第一电机与两个所述逆变器中的一个连接，所述第二电机与两个所述逆变器中的另一个连接。
15.本公开实施例提供了一种汽车，所述汽车包括如前文所述的纯电动车的动力系统。
16.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
17.本公开实施例提供的纯电动车的动力系统中，第一电机的输出轴与第一齿轮系的输入齿轮传动连接，得以将第一电机的动力通过第一齿轮系经第一主轴传递至车轮。
18.而第二电机的输出轴与第二齿轮系的输入齿轮和第三齿轮系的输入齿轮均传动连接，第二齿轮系的输出齿轮和第三齿轮系的输出齿轮均活动套装在第一主轴外。并通过安装在第一主轴上的执行件将第二齿轮系的输出齿轮和第三齿轮系的输出齿轮中的至多一个与第一主轴连接。得以将第二电机的动力可选择地传递至第二齿轮系或第三齿轮系，由于第二齿轮系和第三齿轮系的传动比不同，所以就能实现控制第二电机在两种不同挡位下驱动车辆的模式，以发挥电机的性能。
附图说明
19.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统的结构示意图；
21.图2是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统的结构示意图；
22.图3是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在单电机模式下的能量传递
示意图；
23.图4是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在单电机模式下的能量传递示意图；
24.图5是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在双电机模式下的能量传递示意图；
25.图6是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在双电机模式下的能量传递示意图；
26.图7是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在能量回收模式下的能量传递示意图。
具体实施方式
27.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
28.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
29.图1是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统的结构示意图。如图1所示，该动力系统包括：第一电机11、第二电机12、第一主轴21、第一齿轮系3、第二齿轮系4、第三齿轮系5和执行件。
30.如图1所示，第一齿轮系3的输入齿轮31与第一电机11的输出轴传动连接，第一齿轮系3的输出齿轮32固定套装在第一主轴21外，第一主轴21与车轮9传动连接。
31.如图1所示，第二齿轮系4的输入齿轮41和第三齿轮系5的输入齿轮51均与第二电机12的输出轴传动连接，第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52均活动套装在第一主轴21外，第二齿轮系4的传动比与第三齿轮系5的传动比不同。
32.其中，执行件与第一主轴21连接，执行件用于将第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52中的至多一个与第一主轴21连接。
33.本公开实施例提供的纯电动车的动力系统中，第一电机11的输出轴与第一齿轮系3的输入齿轮31传动连接，得以将第一电机11的动力通过第一齿轮系3经第一主轴21传递至车轮9。
34.而第二电机12的输出轴与第二齿轮系4的输入齿轮41和第三齿轮系5的输入齿轮51均传动连接，第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52均活动套装在第一主轴21外。并通过安装在第一主轴21上的执行件将第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52中的至多一个与第一主轴21连接。得以将第二电机12的动力可选择地传
递至第二齿轮系4或第三齿轮系5，由于第二齿轮系4和第三齿轮系5的传动比不同，所以就能实现控制第二电机12在两种不同挡位下驱动车辆的模式。
35.这样在低速阶段时，可以仅由第一电机11将动力通过第一齿轮系3输出至车轮9，满足车辆的中低负荷工况动力需求。而在高速阶段，除了采用两个电机一起驱动外，第二电机12还可以通过执行件切换成不同的挡位模式。这样在逐步加速的过程中，第二电机12可根据动力需求切换成不同的挡位模式，从而使第二电机12始终能在高效区运行，以充分发挥电机的性能。
36.本公开实施例中，第一齿轮系3、第二齿轮系4和第三齿轮系5均至少包括输入齿轮和输出齿轮，且输入齿轮和输出齿轮传动连接，以使动力可以通过输入齿轮传输至输出齿轮。
37.可选地，第一齿轮系3、第二齿轮系4和第三齿轮系5中，输入齿轮和输出齿轮可以直接啮合，以实现输入齿轮和输出齿轮的传动连接。输入齿轮和输出齿轮之间还可以设置至少一个连接齿轮。例如，当仅设置一个连接齿轮时，连接齿轮则分别与输入齿轮和输出齿轮啮合，以实现输入齿轮和输出齿轮的传动连接。
38.需要说明的是，第一齿轮系3、第二齿轮系4和第三齿轮系5中具体设置多少个齿轮，具体可以根据实际需求确定。由于齿轮系中设置齿轮的数量会影响齿轮系的传动比，因而，可以结合汽车的动力需求，调整齿轮系中齿轮的数量。
39.可选地，如图1所示，执行件包括同步器61，同步器61套装在第一主轴21外且位于第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52之间。
40.其中，同步器61可选择地切换至第一位置、第二位置和第三位置，同步器61位于第一位置时，同步器61与第二齿轮系4的输出齿轮42连接，同步器61位于第二位置时，同步器61与第三齿轮系5的输出齿轮52连接，同步器61位于第三位置时，同步器61与第二齿轮系4的输出齿轮42分离且与第三齿轮系5的输出齿轮52分离。
41.上述实现方式中，同步器61可以在第一主轴21上轴向移动。当同步器61移动至第一位置后，同步器61可以通过接合套与第二齿轮系4的输出齿轮42传动连接，从而将第二齿轮系4的输出齿轮42与第一主轴21传动连接在一起。当同步器61移动至第二位置后，同步器61可以通过接合套与第三齿轮系5的输出齿轮52传动连接，从而将第三齿轮系5的输出齿轮52与第一主轴21传动连接在一起。
42.当同步器61移动至第三位置时，此时同步器61的接合套位于第二齿轮系4和第三齿轮系5之间时，同步器61的接合套与第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52均不连接，避免第二电机12通过第二齿轮系4或第三齿轮系5传递至第一主轴21，从而中断第二电机12的动力传递。
43.本公开实施例中，第二齿轮系4和第三齿轮系5的传动比不相同，因此切换连接第二齿轮系4或第三齿轮系5可以使第二电机12在不同的挡位模式下驱动车辆。
44.可选地，如图1所示，动力系统还包括：空心轴62和第二主轴22，空心轴62活动套装在第二主轴22外且第二主轴22的两端均位于空心轴62外。
45.如图1所示，空心轴62的一端与第二电机12的输出轴同轴连接，第二齿轮系4的输入齿轮41和第三齿轮系5的输入齿轮51均固定套装在空心轴62外。
46.如图1所示，第二主轴22的一端与第一电机11的输出轴同轴连接，第二主轴22的另
一端与第一齿轮系3的输入齿轮31同轴连接。
47.本公开实施例中，通过设置空心轴62并将空心轴62套装在第二主轴22外，在空心轴62上安装第二齿轮系4的输入齿轮41和第三齿轮系5的输入齿轮51，同时，还供第二电机12安装。这样可以避免冗余设置供第二电机12、第二齿轮系4和第三齿轮系5安装的其他主轴，能有效缩减动力系统的轴向尺寸，减少动力系统占用的汽车内部空间。
48.其中，第二主轴22是同轴活动插装在空心轴62内的，在空心轴62内可以设置轴承，轴承同轴插装在空心轴62内，第二主轴22则同轴插装在轴承内，以使空心轴62和第二主轴22之间相对转动时互不干扰，也即能使第一电机11或第二电机12工作时能互不干扰，使电机能稳定可靠地驱动车辆。
49.可选地，如图1所示，第二电机12为空心式电机，第二电机12套装在第二主轴22外，第二电机12位于第一电机11与第二齿轮系4的输入齿轮41之间。
50.上述实现方式中，空心式电机的输出轴为中空轴，以供第二主轴22穿过后与第一齿轮系3的输入齿轮31同轴连接。这样让第一电机11和第二电机12能同轴排布，无需将第二电机12与第一电机11平行偏置，能有效减小动力系统的径向尺寸，让动力系统更加紧凑。
51.图2是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统的结构示意图。如图2所示，动力系统还包括轴承65，轴承65的内圈651固定套装在第二主轴22外，轴承65的外圈652同轴插装在空心轴62内且与空心轴62的内壁相连。
52.其中，轴承65的内圈651可自转地插装在轴承65的外圈652内。这样第二主轴22插装在空心轴62后，以轴承65作为安装载体，就能实现第二主轴22活动插装在空心轴62内的目的。
53.可选地，如图2所示，在第一主轴21的轴向上，第三齿轮系5的输出齿轮52位于第二齿轮系4的输出齿轮42和第一齿轮系3的输出齿轮32之间。
54.其中，动力系统还包括第一离合器63，第一离合器63位于第一主轴21，第一离合器63位于第三齿轮系5的输出齿轮52和第一齿轮系3的输出齿轮32之间。
55.通过在第一主轴21上设置第一离合器63，并将第一离合器63设置在第三齿轮系5的输出齿轮52和第一齿轮系3的输出齿轮32之间，用于中断第一主轴21与第一齿轮系3之间的动力传递。这样当仅需要第二电机12工作时，第二电机12的动力通过第二齿轮系4或第三齿轮系5传递至第一主轴21后，可以通过控制第一离合器63分离，以避免动力通过第一主轴21传递至第一齿轮系3，从而拖动第一电机11转动，有效避免能量损失。
56.可选地，如图2所示，动力系统还包括第二离合器64，第二离合器64连接在第一电机11的输出轴和第一齿轮系3的输入齿轮31之间。
57.通过在第二主轴22上设置第二离合器64，用于中断第一电机11与第二主轴22之间的动力传递。这样当不需要第一电机11工作时，控制第二离合器64处于分离状态，以隔断第一电机11和第二主轴22之间的动力传递，避免能量损失。
58.可选地，如图1、2所示，动力系统还包括：传动齿轮71和差速器72，传动齿轮71与第一主轴21同轴连接，差速器72的输入齿轮与传动齿轮71啮合，差速器72的输出轴与车轮9传动连接。
59.本公开实施例中，差速器72的输入齿轮与安装在第一主轴21上的传动齿轮71啮合，从而能接收从第一主轴21传递而来的动力，以实现驱动车轮9转动的目的。
60.其中，差速器72能使与差速器72的输出轴连接的车轮9实现以不同转速转动。当汽车转弯行驶时，汽车的内侧车轮9和汽车的外侧车轮9的转弯半径不同，外侧车轮9的转弯半径要大于内侧车轮9的转弯半径，这就要求在转弯时外侧车轮9的转速要高于内侧车轮9的转速，利用差速器72可以使两个车轮9以不同转速滚动，从而实现两个车轮9转速的差异。
61.可选地，如图1所示，供电组件8包括：电池81和两个逆变器82，两个逆变器82分别与电池81连接，第一电机11与两个逆变器82中的一个连接，第二电机12与两个逆变器82中的另一个连接。
62.通过设置两个逆变器82，其一用于连接电池81和第一电机11，其二用于连接电池81和第二电机12。其中，电池81为可充电电池81，逆变器82设置在电池81的输出电路上，用于将电池81输出的直流电转换成三相交流电后驱动第一电机11或第二电机12。
63.本公开实施例提供了一种纯电动车的动力系统包括单电机模式、双电机模式和能量回收模式。该动力系统工作时，可以包括以下几种情况。
64.图3是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在单电机模式下的能量传递示意图。如图3所示，在单电机模式中，第一电机11工作，第二电机12不工作，执行件控制第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52均与第一主轴21断开连接。
65.此时，由第一电机11驱动车辆行驶，供电组件8放电，经过逆变器82将直流电转换为三相交流电后驱动第一电机11的输出轴旋转，第一电机11将电能转换为机械能传递给第二主轴22，经第一齿轮系、第一主轴、传动齿轮71和差速器72传递给车轮9，实现第一电机11单独驱动车辆行驶模式。
66.本公开实施例中，执行器是同步器61，在该种单电机模式下，由于同步器61断开了第二电机12与第一主轴21之间的动力传递，因此动力不会传递至第二电机12，从而有效避免能量损失。
67.可选地，单电机模式下还可以由第一电机11驱动车辆倒挡行驶。在倒车时，第二电机12不工作，第一电机11反转实现倒车。该模式下，能量传递路径可参见图。
68.本公开实施例中，单电机模式下还可以由第二电机12驱动车辆，此时执行件控制第一主轴21与第二齿轮系4的输出齿轮42或第三齿轮系5的输出齿轮52连接。
69.本公开实施例中，执行器是同步器61，以同步器61与第二齿轮系的输入齿轮连接为例。图4是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在单电机模式下的能量传递示意图。如图4所示，在单电机模式中，第一电机11不工作，第二电机12工作，执行件控制第一主轴21与第二齿轮系4的输出齿轮42连接。
70.此时，由第二电机12驱动车辆行驶，供电组件8放电，经过逆变器82将直流电转换为三相交流电后驱动第二电机12的输出轴旋转，第二电机12将电能转换为机械能传递给空心轴，经第二齿轮系、第一主轴、传动齿轮71和差速器72传递给车轮9，实现第二电机12单独驱动车辆行驶模式。
71.图5是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在双电机模式下的能量传递示意图。如图5所示，在双电机模式中，第一电机11和第二电机12均工作，执行件控制第一主轴21与第二齿轮系4的输出齿轮42连接。
72.本公开实施例中，执行器是同步器61，此时，第一电机11和第二电机12共同驱动车辆行驶。供电组件8放电，经过逆变器82直流电转换为三相交流电后驱动第一电机11和第二
电机12的输出轴旋转，第一电机11将电能转换为机械能传递给第一齿轮系3，第二电机12将电能转换为机械能通过同步器61传递至第二齿轮系，两个电机输出的动能在第一主轴处耦合，再经传动齿轮71和差速器72传递给车轮9，实现双电机驱动车辆行驶模式。
73.图6是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在双电机模式下的能量传递示意图。如图6所示，在双电机模式中，第一电机11和第二电机12均工作，执行件控制第一主轴21与第三齿轮系5的输出齿轮52连接。
74.本公开实施例中，执行器是同步器61，此时，第一电机11和第二电机12共同驱动车辆行驶。供电组件8放电，经过逆变器82直流电转换为三相交流电后驱动第一电机11和第二电机12的输出轴旋转，第一电机11将电能转换为机械能传递给第一齿轮系，第二电机12将电能转换为机械能通过同步器61传递至第三齿轮系，两个电机输出的动能在第一主轴处耦合，再经传动齿轮71和差速器72传递给车轮9，实现双电机驱动车辆行驶模式。
75.这样在逐步加速的过程中，第二电机12可根据动力需求切换成不同的挡位模式，从而使第二电机12始终能在高效区运行，以充分发挥电机的性能。
76.图7是本公开实施例提供的一种纯电动车的动力系统在能量回收模式下的能量传递示意图。如图7所示，在能量回收模式中，第一电机11发电，执行件控制第二齿轮系4的输出齿轮42和第三齿轮系5的输出齿轮52均与第一主轴21断开连接。
77.此时，车辆滑行或者制动时，动力系统给车辆提供反向力矩，将车辆的部分动能经由第一电机11转换为电能，存入供电组件8中备用。在滑行和制动工况下，第一电机11开启发电模式，整车动能通过车轮9、差速器72、传动齿轮71、第一主轴21、第一齿轮系3，再经第二主轴22驱动第一电机11进行发电，电能通过逆变器82储存至供电组件8中，实现第一电机11的能量回收功能。
78.以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。