一种动力总成系统及电动汽车

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种动力总成系统及电动汽车。

背景技术

近年内，环境污染和能源短缺加速了绿色可再生能源的开发和利用，电动汽车以其低污染、低噪声、高能效等优点，已成为汽车行业的研究热点。电动汽车的驱动方式有多种，例如集中式驱动方式、分布式驱动方式等。其中，分布式驱动电动汽车是新能源汽车的重要发展方向，这种驱动方式通过动力总成系统对左右驱动车轮分别驱动，左右驱动车轮的驱动转矩与制动转矩独立可控，更易实现车辆的主动控制，具备较高的安全性和较佳的驾驶体验。然而，现有的一些采用分布式驱动方式的电动汽车中，动力总成系统的结构尺寸往往偏大，导致整车布局困难。

发明内容

本申请提供了一种动力总成系统及电动汽车，以减小动力总成系统的结构尺寸。

第一方面，本申请提供了一种动力总成系统，该动力总成系统可包括相互对称的两个子系统，两个字系统可沿第一方向并排设置。每个子系统可包括电机、减速机构以及输出轴，电机的转轴沿第二方向设置，第二方向与第一方向呈一定的夹角设置。减速机构可包括圆柱齿轮副和圆锥齿轮副，其中，圆柱齿轮副可作为第一级齿轮副与电机传动连接，圆锥齿轮副可作为第二级齿轮副与输出轴连接。具体设置时，圆柱齿轮副可包括主动圆柱齿轮和从动圆柱齿轮，主动圆柱齿轮的轴线沿第二方向设置，主动圆柱齿轮与电机的转轴传动连接；从动圆柱齿轮位于主动圆柱齿轮远离另一个子系统的一侧。圆锥齿轮副可包括主动圆锥齿轮和从动圆锥齿轮，主动圆锥齿轮位于从动圆柱齿轮靠近电机的一侧，且主动圆锥齿轮的小端靠近电机设置，主动圆锥齿轮与从动圆柱齿轮传动连接，可以理解的，主动圆锥齿轮的轴线也沿第二方向设置；从动圆锥齿轮的轴线沿第一方向设置，且从动圆锥齿轮可位于电机远离另一个子系统的一侧，从动圆锥齿轮与输出轴传动连接。

上述方案中，通过对减速机构的圆柱齿轮副和圆锥齿轮副的合理布局，可以有效减小动力总成系统在第一方向及第二方向的尺寸，进而可以减小动力总成系统在电动汽车内的占用空间，降低电动汽车的布局难度。

在一些可能的实施方案中，为了在电机与驱动轮之间实现动力的传递，圆柱齿轮副还可以包括第一传动轴与第二传动轴，主动圆柱齿轮可装配于第一传动轴上，从动圆柱齿轮可装配于第二传动轴上，第一传动轴与第二均可沿第二方向设置。

在一些可能的实施方案中，动力总成系统还可以包括用于容置两个子系统的壳体，壳体的内壁可设置第一轴承，第一传动轴背离电机的一端可转动装配于该第一轴承内，从而提高第一传动轴的运动平稳性以及动力总成系统的结构可靠性。

另外，壳体的内壁还可设置有支撑臂，支撑臂的端部可设置有第二轴承，第二传动轴可转动装配于该第二轴承内，从而提高第二传动轴的运动平稳性以及动力总成系统的结构可靠性。

类似地，圆锥齿轮副还可以包括第三传动轴与第四传动轴，主动圆锥齿轮可装配于第三传动轴上，从动圆锥齿轮可装配于第四传动轴上，第三传动轴沿第二方向设置，第四传动轴沿第一方向设置。

在一些可能的实施方案中，电机的机壳上可设置第三轴承，第四传动轴靠近电机的一端可转动装配于该第三轴承内，从而提高第四传动轴的运动平稳性以及动力总成系统的结构可靠性。

应当理解的是，壳体上对应第四传动轴的位置可设置有开口，第四传动轴背离电机的一端可由该开口伸出至壳体外侧，以便于与驱动车轮连接。开口内可设置有第四轴承，第四传动轴背离电机的一端可装配于第四轴承内，从而一方面可以提高第四传动轴的转动平稳性，另一方面可以避免第四传动轴与开口的内壁直接接触而造成的摩擦阻力。

在一些可能的实施方案中，第一方向与第二方向可以相互垂直，这样有助于减小圆锥齿轮副与电机之间的距离，从而可以使动力总成系统的结构更加紧凑，减小动力总成系统的整体结构尺寸。

以电机靠近圆柱齿轮副的一侧为其第一侧，在一些可能的实施方案中，对于每个子系统来说，沿第一方向，主动圆柱齿轮的至少部分可与电机的第一侧重叠。例如，主动圆柱齿轮可整体与电机的第一侧重叠，或者，主动圆柱齿轮也可部分与电机重叠。这种设置方式可以使得从动圆锥齿轮的小端与电机之间的距离更加接近，从而可以减小动力总成系统在第一方向的尺寸。

类似地，以电机远离另一个子系统的一侧为第二侧，在一些可能的实施方案中，对于每个子系统，沿第二方向，从动圆锥齿轮的至少部分可与电机的第二侧重叠。例如，从动圆锥齿轮可整体与电机的第二侧重叠，或者，从动圆锥齿轮也可部分与电机重叠。这种设置方式可以使得主动圆锥齿轮的小端与电机之间的距离更加接近，从而可以减小动力总成系统在第二方向的尺寸。

具体设置时，主动圆锥齿轮的小端与电机的第一侧之间的距离可以不大于50mm。类似地，从动圆锥齿轮与电机的第二侧之间的距离也可以不大于50mm。

在一些可能的实施方案中，电机的转轴与主动圆柱齿轮可以为一体结构，从而形成一个整体的齿轮轴。这种设计可以简化后续的定位组装工序，有利于提高动力总成系统的装配效率。

在另外一些可能的实施方案中，电机的转轴与主动圆柱齿轮也可以通过联轴器等传动结构连接。

在一些可能的实施方案中，输出轴与从动圆锥齿轮也可以为一体结构，这样同样有利于提高动力总成系统的装配效率。

在另外一些可能的实施方案中，输出轴与从动圆锥齿轮也可以通过联轴器等传动结构连接。

在一些可能的实施方案中，两个子系统的两个电机之间的间距可不大于100mm，这样可以减小动力总成系统在第一方向的尺寸，从而可提高动力总成系统的结构紧凑性。可以理解的，为了进一步减小动力总成系统在第一方向的尺寸，两个子系统的两个电机还可以接触设置。

第二方面，本申请还提供了一种电动汽车，该电动汽车可包括两个驱动车轮以及前述任一可能的实施方案中的动力总成系统，两个驱动车轮可沿第一方向并排设置，动力总成系统可设置在两个驱动车轮之间，两个子系统的输出轴可分别与两个驱动车轮传动连接。由于电动汽车的动力总成系统结构紧凑，尺寸较小，因此电动汽车的布局难度得以降低。

在一些可能的实施方案中，上述第一方向具体可以为电动汽车的宽度方向，第二方向具体可以为电动汽车的长度方向。这时，动力总成系统在电动汽车的宽度方向及长度方向的占用空间均得以缩小，从而可以有效降低电动汽车的布局难度。

在一些可能的实施方案中，输出轴可与对应的驱动车轮处的半轴集成，这样可以取消输出轴与半轴之间的花键等连接机构，简化动力总成系统的结构，提高系统的集成度和紧凑性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的电动汽车的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电动汽车的仰视图；

图3为本申请实施例提供的动力总成系统的结构示意图。

附图标记：

1-电动汽车；100-电池；200-动力总成系统；300-驱动车轮；210-壳体；

220-第一子系统；230-第二子系统；10-电机；20-减速机构；30-输出轴；11-机壳；

12-转轴；111-第一侧；112-第二侧；113-第三侧；114-第四侧；1111-通孔；

21-圆柱齿轮副；22-圆锥齿轮副；211-主动圆柱齿轮；212-从动圆柱齿轮；

213-第一传动轴；214-第二传动轴；40-第一轴承；50-支撑臂；51-第二轴承；

221-主动圆锥齿轮；222-从动圆锥齿轮；223-第三传动轴；224-第四传动轴；

60-第三轴承；2101-开口；70-第四轴承。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。另外，本说明书中涉及的“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

近年来，环境污染和能源短缺加速了绿色可再生能源的开发和利用，发展以电动汽车为代表的新能源汽车是实现节能减排和污染防治的重要举措。电动汽车通过电机取代燃油发动机，不仅能够实现零排放、低噪音、无污染，而且可以大量节省日益枯竭的石油能源。随着电动汽车动力电池技术的日益成熟与发展，电动汽车必将成为未来汽车工业发展的主要趋势。

图1为本申请实施例提供的电动汽车的结构示意图。参考图1所示，电动汽车1可包括电池100、动力总成系统200以及驱动车轮300，电池100可作为电动汽车1的动力源，为动力总成系统200提供电能，动力总成系统200与驱动车轮300连接，可用于将电池100的电能转化为驱动力并传递给驱动车轮300，以驱动电动汽车1行驶。

在一些实施例中，电动汽车1可以为两轮驱动汽车，也即，驱动车轮300的数量可以为两个。具体实施时，两个驱动车轮300可以为电动汽车1的两个后轮，该电动汽车1即为后轮驱动汽车。或者，两个驱动车轮300也可以为电动汽车1的两个前轮，此时，电动汽车1即为前轮驱动汽车。在另外一些实施例中，电动汽车1也可以为四轮驱动汽车，这时，电动汽车1的前后四个车轮均可以为驱动车轮300。以下实施例以电动汽车1为两轮驱动汽车为例进行说明。

在本申请实施例中，电动汽车1可采用分布式驱动方式，利用动力总成系统200对左右两侧的驱动车轮300分别驱动，使左右驱动车轮300的驱动转矩与制动转矩独立可控，这样更易实现车辆的自主控制，有利于使电动汽车1具备较高的安全性和较佳的驾驶体验。

图2为本申请实施例提供的电动汽车的仰视图，图3为本申请实施例提供的动力总成系统的结构示意图。一并参考图2和图3所示，动力总成系统200可设置于左右两侧的驱动车轮300之间，其可包括壳体210以及设置在壳体210内的两个子系统，分别为第一子系统220和第二子系统230。以电动汽车1的宽度方向为第一方向(即x方向)，第一子系统220和第二子系统230也可沿第一方向x并排设置，且第一子系统220与第二子系统230可相互对称。第一子系统220可用于驱动左侧驱动车轮300，第二子系统230可用于驱动右侧驱动车轮300，第一子系统220与第二子系统230相互独立，从而实现对左右两个驱动车轮300的独立控制。

本申请实施例中，每个子系统可包括电机10、减速机构20以及输出轴30，电机10可与电动汽车1的电池100电性连接，利用电池100提供的电能来产生驱动力。减速机构20与电机10传动连接，减速机构20可用于将电机10输出的驱动力进行减速增矩后在再由输出轴30输出至对应侧的驱动车轮300。其中，输出轴30可与驱动车轮300处的半轴310集成，输出轴30即为半轴310，因此可以取消输出轴30与半轴310之间的花键等连接机构，简化动力总成系统200的结构，提高系统的集成度和紧凑性。另外需要说明的是，图3中仅示意性地示出了动力总成系统200的一些部件，这些部件的实际形状、实际大小和实际构造不受图3的限定。下面具体以第一子系统220为例，对子系统的结构进行具体说明。

具体设计时，电机10可包括机壳11和转轴12，其中，机壳11可包括第一侧111、第二侧112、第三侧113及第四侧114，以电动汽车1的长度方向为第二方向(即y方向)，机壳11的第一侧111与第三侧113具体可沿第二方向y相对设置，机壳11的第二侧112与第四侧114具体可沿第一方向x相对设置，且机壳11的第二侧112可以为该电机10远离第二子系统230的电机10的一侧，机壳11的第四侧114则为该电机10靠近第二子系统230的电机10的一侧。机壳11的第一侧111设置有通孔1111，转轴12的一端可由通孔1111伸出至机壳11的外部，转轴12具体可沿第二方向y设置，也即，电机10的转轴12的设置方向可与左右侧驱动车轮300的排布方向相垂直。需要说明的是，尽管图中未示出，电机10还可以包括转子铁芯、定子铁芯、定子线圈等部件，由于电机10为本领域公知且常用的动力装置，故对其具体结构设置形式在此不予赘述。

值得一提的是，在本实施例中，第一子系统220的电机10与第二子系统230的电机10之间的间距可不大于100mm，这样有助于减小动力总成系统200在第一方向x的尺寸，从而可提高动力总成系统200的结构紧凑性。示例性地，第一子系统220的电机10与第二子系统230的电机10之间的间距具体可以为10mm，30mm，50mm，80mm，100mm，等等。当然，在其它一些实施例中，第一子系统220的电机10与第二子系统230的电机10还可接触设置，也就是说两个电机10的机壳11各自的第四侧114可相互接触，从而进一步减小动力总成系统200在第一方向x的尺寸。

请继续参考图3，本实施例中的减速机构20具体可以为二级减速机构，减速机构20可包括圆柱齿轮副21和圆锥齿轮副22，其中，圆柱齿轮副21为第一级减速齿轮副，圆锥齿轮副22为第二级减速齿轮副。电机10输出的驱动力可依次由圆柱齿轮副21和圆锥齿轮副22输出至驱动车轮。

圆柱齿轮副21可设置于电机10的第一侧111，包括可相互啮合的主动圆柱齿轮211和从动圆柱齿轮212。可以理解的，为了在电机10与驱动轮之间实现动力的传递，除主动圆柱齿轮211和从动圆柱齿轮212之外，圆柱齿轮副21还可以包括第一传动轴213和第二传动轴214，主动圆柱齿轮211可装配于第一传动轴213上，从动圆柱齿轮212可装配于第二传动轴214上，第一传动轴213与第二传动轴214相互平行，且两者均可沿第二方向y设置。

在一些实施例中，主动圆柱齿轮211与第一传动轴213之间可以为组装结构，两者之间可以采用键连接的方式实现相对固定，或者也可以采用过盈配合的方式连接。在另外一些实施例中，主动圆柱齿轮211与第一传动轴213还可以为一体结构，此时两者即为一个整体的齿轮轴。主动圆柱齿轮211通过第一传动轴213与电机10传动连接，具体实施时，第一传动轴213与电机10的转轴12同轴设置，两者之间可以通过联轴器等传动结构连接。或者，第一传动轴213与转轴12可以为一体结构，可以理解的，当主动圆柱齿轮211与第一传动轴213也为一体结构时，主动圆柱齿轮211、第一传动轴213、转轴12三者可一体成型，从而可以简化后续的定位组装工序，有利于提高动力总成系统200的装配效率。

需要说明的是，壳体210靠近电机10的第一侧111的内壁上可设置第一轴承40，第一传动轴213背离电机10的一端可转动装配于该第一轴承40内，从而利用第一轴承40对第一传动轴213及装配于其上的主动圆柱齿轮211进行支撑，提高动力总成系统200的结构可靠性。

从动圆柱齿轮212可设置于主动圆柱齿轮211背离第二子系统230的一侧，也就是位于主动圆柱齿轮211靠近电机10的第二侧112的一侧。类似地，从动圆柱齿轮212与第二传动轴214之间可以为组装结构，也可以为一体的齿轮轴结构，本申请对此不作限制。当从动圆柱齿轮212与第二传动轴214为组装结构时，两者之间可以采用键连接或者过盈配合的方式相互固定。

另外，壳体210靠近电机10的第二侧112的内壁可设置有支撑臂50，支撑臂50的端部可设置有第二轴承51，第二传动轴214可转动装配于该第二轴承51内，从而利用第二轴承51对第二传动轴214及装配于其上的从动圆柱齿轮212进行支撑，提高动力总成系统200的结构可靠性。

请继续参考图3，圆锥齿轮副22可包括相互啮合的主动圆锥齿轮221和从动圆锥齿轮222，以及第三传动轴223和第四传动轴224，主动圆锥齿轮221可装配于第三传动轴223上，从动圆锥齿轮222可装配于第四传动轴224上，第三传动轴223与第四传动轴224呈一定夹角设置。

在本申请实施例中，主动圆锥齿轮221可设置于从动圆柱齿轮212靠近电机10的一侧，也即，主动圆锥齿轮221位于从动圆柱齿轮212与电机10的第一侧111之间，且主动圆锥齿轮221的小端靠近电机10设置。第三传动轴223与第二传动轴214传动连接，从而使动力由从动圆柱齿轮212传递到主动圆锥齿轮221。具体实施时，第三传动轴223与第二传动轴224同轴设置，两者之间可以通过联轴器连接。或者，第三传动轴223与第二传动轴214也可以为一体结构，从而可以简化后续的定位组装工序。

从动圆锥齿轮222可设置于电机10的第二侧112，也就是位于该电机10背离第二子系统230的电机10的一侧。可以理解的，从动圆锥齿轮222的小端也靠近电机10设置。第四传动轴224与输出轴30传动连接，从而使动力由从动圆锥齿轮222传递到输出轴30，进而由输出轴30传递到驱动车轮。具体实施时，第四传动轴224与输出轴30同轴设置，两者之间可通过联轴器等传动结构连接。或者，第四传动轴224与输出轴30也可以为一体结构，从而可以简化后续的定位组装工序。

在一些实施例中，第四传动轴224可沿第一方向x设置，此时，第四传动轴224与第三传动轴223的设置方向相垂直，这种设置方式可以减小圆锥齿轮副22的占用空间，从而有助于使动力总成系统200的结构更加紧凑，减小动力总成系统200的整体结构尺寸。

另外，电机10的第二侧112可设置第三轴承60，第四传动轴224靠近电机10的一端可转动装配于该第三轴承60内，从而利用第三轴承60对第四传动轴224及装配于其上的从动圆锥齿轮222进行支撑，提高动力总成系统200的结构可靠性。以及，壳体210上对应第四传动轴224的位置设置有开口2101，第四传动轴224背离电机10的一端可由该开口2101伸出至壳体210外侧，以便于与驱动车轮连接。可以理解的，开口2101内还可设置有第四轴承70，这样，第四传动轴224背离电机10的一端可装配于第四轴承70内，一方面对可以实现对第四传动轴224的支撑，提高第四传动轴224的转动平稳性，另一方面可以避免第四传动轴224与开口2101的内壁直接接触而造成的摩擦阻力。

在本实施例中，在空间上，沿第一方向x，主动圆锥齿轮221可具有与电机10的第一侧111相重叠的部分，即，主动圆锥齿轮221在电机10的第一侧111所在平面的投影可部分落在电机10的第一侧111的区域之内。重叠部分的大小具体可由主动圆锥齿轮221的尺寸与电机10的尺寸决定。例如，在一些实施例中，主动圆锥齿轮221可整体与电机10重叠设置，也就是说，主动圆锥齿轮221在电机10的第一侧111所在平面的投影可全部落在电机10的第一侧111的区域之内。在另外一些实施例中，主动圆锥齿轮221可部分与电机10重叠设置，这时，主动圆锥齿轮221可部分超出电机10的第二侧112。采用这种设计，可以使从动圆锥齿轮222的小端与电机10的第二侧112之间的距离更加接近，从而可以减小动力总成系统200在第一方向x的尺寸，也即减小动力总成系统200在电动汽车的宽度方向的尺寸，进而有助于降低整车的布局难度。

在本申请实施例中，从动圆锥齿轮222的小端与电机10的第二侧112之间的距离可以不大于50mm。示例性地，从动圆锥齿轮222的小端与电机10的第二侧112之间的距离具体可以为10mm，15mm，25mm，40mm，50mm，等等。

类似地，在空间上，沿第二方向y，从动圆锥齿轮222可具有与电机10的第二侧112相重叠的部分，即，从动圆锥齿轮222在电机10的第二侧112所在平面的投影可部分落在电机10的第二侧112的区域之内。重叠部分的大小具体可由从动圆锥齿轮222的尺寸与电机10的尺寸决定。例如，在一些实施例中，从动圆锥齿轮222可整体与电机10重叠设置，也即，从动圆锥齿轮222在电机10的第二侧112所在平面的投影可全部落在电机10的第二侧112的区域之内。在另外一些实施例中，从动圆锥齿轮222可部分与电机10重叠设置，这时，从动圆锥齿轮222可部分超出电机10的第一侧111。这种设计可以使得主动圆锥齿轮221的小端与电机10的第一侧111之间的距离更加接近，从而可以减小动力总成系统200在第二方向y的尺寸，也即减小动力总成系统200在电动汽车的长度方向的尺寸，进而降低整车的布局难度。

在本申请实施例中，主动圆锥齿轮221的小端与电机10的第一侧111之间的距离也可以设计为不大于50mm。示例性地，主动圆锥齿轮221的小端与电机10的第一侧111之间的距离具体可以为10mm，15mm，25mm，40mm，50mm，等等。

通过以上描述可以看出，第一子系统220的动力传递路径为：电机10的动力通过转轴12输出至主动圆柱齿轮211，由主动圆柱齿轮211传递至与其啮合的从动圆柱齿轮212上，然后由从动圆柱齿轮212传递至主动圆锥齿轮221，再由主动圆锥齿轮221传递至从动圆锥齿轮222，最后由从动圆锥齿轮222传递至输出轴30，通过输出轴30传递给左侧的驱动车轮。

以上是以第一子系统220为例，对子系统的结构及动力传递路径进行的说明，应当理解的是，由于第一子系统220与第二子系统230的呈对称设置，两者的结构布置基本一致，故此处不再对第二子系统230的结构及其动力传递过程进行过多赘述。

综上，本申请实施例提供的动力总成系统200，通过对减速机构20的合理布局，可以有效减小动力总成系统200在第一方向x及第二方向y的尺寸，进而可以减小动力总成系统200在电动汽车内的占用空间，降低电动汽车的布局难度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。