动力耦合电驱动系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆驱动系统领域，具体涉及一种动力耦合电驱动系统及车辆。

背景技术

随着新能源汽车产业的不断发展，作为电动汽车核心的电驱动系统相关技术也取得了极大的进步。目前的电驱动系统大多采用基于单电机集成平行轴或同轴结构的减速器而来，即为平行轴三合一电驱动系统或者同轴三合一电驱动系统，其中，同轴减速器根据轴齿的布局结构又分为平行轴偏置式同轴减速器和行星排同轴减速器。

目前，现有的电驱动系统存在有以下问题：

1、单电机系统的可拓展性较差，主要表现在功率拓展性和构型拓展性两方面。当整车有更高的功率需求或不同的整车布置搭载环境需求时，单电机系统往往需要进行重新开发，导致产品的研发费用较高，开发周期较长；

2、单电机系统零部件的通用性较差，系统零部件在开发的过程中，无法兼顾到更广泛的应用场景需求，仅针对特定的应用场景做适应性开发，导致零部件的通用性较差，易造成产品成本增加的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力耦合电驱动系统及车辆，用以解决现有技术中存在的上述问题。

基于上述目的，第一方面，本发明提供的动力耦合电驱动系统，包括：

第一驱动组件、第二驱动组件、传动组件、动力耦合组件和动力输出组件；

所述传动组件包括第一传动组件、第二传动组件和第三传动组件；

所述第一传动组件包括第一传动齿轮组和第一调节组件；所述第一传动齿轮组的动力输入端与所述第一驱动组件的动力输出端连接，所述第一传动齿轮组的动力输出端与所述动力耦合组件连接；所述第一调节组件用于调节所述第一传动齿轮组的动力输入端和所述第一驱动组件的动力输出端之间的结合或分离、和/或调节所述第一传动齿轮组的动力输出端与所述动力耦合组件之间的结合或分离；

所述第二传动组件包括第二传动齿轮组，所述第二传动齿轮组的动力输入端与所述第二驱动组件的动力输出端连接，所述第二传动齿轮组的动力输出端与所述动力耦合组件连接；

所述动力耦合组件通过第三传动组件与所述动力输出组件连接。

进一步的，所述第一传动组件包括第四传动齿轮组和第二调节组件；所述第四传动齿轮组与所述第一传动齿轮组同轴布置，所述第四传动齿轮组的动力输入端与所述第一驱动组件的动力输出端连接,所述第四传动齿轮组的动力输出端与所述动力耦合组件连接；

所述第二调节组件用于调节所述第四传动齿轮组的动力输入端与所述第一驱动组件的动力输出端之间的结合或分离，和/或调节所述第四传动齿轮组的动力输出端与所述动力耦合组件之间的结合或分离。

进一步的，所述第二传动齿轮组的动力输入端与所述第二驱动组件的动力输出端之间，以及所述第二传动齿轮组的动力输出端与所述动力耦合组件之间采用常连接状态。

进一步地，所述第三传动组件包括第三传动齿轮组，所述第三传动齿轮组的动力输入端与所述动力耦合组件连接，所述第三传动齿轮组的动力输出端与所述动力输出组件连接。

进一步地，所述动力输出组件包括驱动轴和差速器，所述差速器连接在所述驱动轴上，所述差速器的动力输入端与所述第三传动齿轮组的动力输出端连接。

进一步地，所述第一调节组件采用离合器或同步器。

进一步地，所述第二调节组件采用离合器或同步器。

进一步地，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件包括同步电机和/或异步电机。

进一步地，所述动力耦合组件包括动力耦合轴。

第二方面，本申请提供的一种车辆，包括上述的动力耦合电驱动系统。

采用上述技术方案，本发明提供的动力耦合电驱动系统的技术效果有：

第一传动组件包括第一传动齿轮组和第一调节组件；第一传动齿轮组的动力输入端与第一驱动组件的动力输出端连接，第一传动齿轮组的动力输出端与动力耦合组件连接，用于将第一驱动组件的动力传递至动力耦合组件；第一调节组件用于调节第一传动齿轮组分别与第一驱动组件和动力耦合组件之间的结合或分离；第二传动组件包括第二传动齿轮组，第二传动齿轮组的动力输入端与第二驱动组件的动力输出端连接，第二传动齿轮组的动力输出端与动力耦合组件连接；用于将第二驱动组件的动力直接传递至动力耦合组件；动力耦合组件通过第三传动组件与动力输出组件连接，用于将耦合动力输出至动力输出组件。

该系统中，基于模块化的理念进行开发，可以通过第一调节组件调节第一传动齿轮组分别与第一驱动组件和动力耦合组件之间的结合或分离，从而实现单电机驱动或双电机驱动的模式运行，可有效拓展电驱动系统的功率范围。

本发明提供的车辆，采用上述的动力耦合电驱动系统，因此具有动力耦合电驱动系统的优点，这里不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例一提供的动力耦合电驱动系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的动力耦合电驱动系统的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例一中，采用单电机输出动力模式的结构示意图；

图4为本发明实施例一中，采用双电机一档输出动力模式的结构示意图；

图5为本发明实施例一中，采用双电机二档输出动力模式的结构示意图；

图6为本发明实施例一中，作为单档双电机耦合电驱动系统的应用结构示意图；

图7为本发明实施例一中，作为单电机同轴电驱动系统的应用结构示意图；

图8为本发明实施例一中，作为单电机两档同轴电驱动系统的应用结构示意图；

图9为本发明实施例一中，作为单电机平行轴电驱动系统的应用结构示意图；

图10为本发明实施例一中，作为单电机两档平行轴电驱动系统的应用结构示意图；

图11为本发明实施例二提供的动力耦合电驱动系统的结构示意图；

图12为本发明实施例三提供的动力耦合电驱动系统的结构示意图；

图13为本发明实施例四提供的动力耦合电驱动系统的结构示意图。

附图标记：10-第一驱动组件；20-第二驱动组件；30-动力耦合组件；40-动力输出组件；41-驱动轴；42-差速器；50-第一传动齿轮组；51-第一调节组件；52-第二传动齿轮组；53-第四传动齿轮组；54-第二调节组件；55-第三传动齿轮组。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，本申请附图中的EM1的含义是第一驱动组件，EM2的含义是第二驱动组件。

实施例一

如图1和图2所示，本申请实施例提供的动力耦合电驱动系统，包括：第一驱动组件10、第二驱动组件20、传动组件、动力耦合组件30和动力输出组件40；

其中，第一驱动组件10和第二驱动组件20起到提供驱动力的作用，传动组件用于将第一驱动组件10和第二驱动组件20的动力传递至动力耦合组件30，再通过动力耦合组件30将动力输出至动力输出组件40，动力输出组件40可以与车辆的轮轴或者动力传递系统连接。

具体的：

传动组件包括第一传动组件、第二传动组件和第三传动组件；

第一传动组件包括第一传动齿轮组50和第一调节组件51；第一传动齿轮组50的动力输入端与第一驱动组件10的动力输出端连接，第一传动齿轮组50的动力输出端与动力耦合组件30连接；第一驱动组件10产生的驱动力可以通过第一传动组件传递至动力耦合组件30；

第一调节组件51可以采用多种连接方式，来调节第一驱动组件10和动力耦合组件30之间的结合或者分离；例如：

第一种方式：第一调节组件51用于调节第一传动齿轮组50的动力输入端和第一驱动组件10的动力输出端之间的结合或分离，从而达到将第一驱动组件10的驱动力耦合到动力耦合组件30，或者将第一驱动组件10和动力耦合组件30进行分离的作用；

第二种方式：第一调节组件51还可以用于调节第一传动齿轮组50的动力输出端与动力耦合组件30之间的结合或分离；从而达到与前述第一种方式同等的功能；

第三种方式：第一调节组件51同时用来调节第一传动齿轮组50的动力输入端和第一驱动组件10的动力输出端之间、以及第一传动齿轮组50的动力输出端与动力耦合组件30之间的结合或者分离的功能。

第二传动组件包括第二传动齿轮组52，第二传动齿轮组52的动力输入端与第二驱动组件20的动力输出端连接，第二传动齿轮组52的动力输出端与动力耦合组件30连接；第二传动齿轮组52起到连接第二驱动组件20和动力耦合组件30的作用，进而第二驱动组件20可以通过第二传动齿轮组52将动力输出至动力耦合组件30，使第二驱动组件20和第一驱动组件10的动力耦合在所述动力耦合组件30上，并且，动力耦合组件30通过第三传动组件与动力输出组件40连接，利用第三传动组件将动力耦合组件30的耦合动力输出至动力输出组件40。

本申请提供的动力耦合电驱动系统，基于模块化的理念进行开发，可以通过第一调节组件51调节第一传动齿轮组50分别与第一驱动组件10和动力耦合组件30之间的结合或分离，从而实现单驱动或双驱动的模式运行，进而有效拓展电驱动系统的功率范围。

一个优选实施方案中，本申请实施例中的第一调节组件51可以采用离合器(参照图2)或同步器(参照图1)，本领域技术人员应当理解，实际应用时，第一调节组件51还可以采用其他现有的通断机构来实现本申请的上述技术目的。

一个优选实施方案中，本申请实施例中的第一驱动组件10和第二驱动组件20包括永磁同步电机、异步感应电机、开关磁阻电机等，当然，实际应用时，可以采用上述的某一种或几种电机的结合进行使用，也可以采用其他类型的电机来提供驱动力。

一个优选实施方案中，本申请实施例中的动力耦合组件30包括动力耦合轴，第一驱动组件10和第二驱动组件20产生的驱动力可以耦合到动力耦合轴上，再经动力耦合轴传递至动力输出组件40。

本申请实施例中的第一传动组件，还包括第四传动齿轮组53和第二调节组件54；第四传动齿轮组53与第一传动齿轮组50同轴布置，第四传动齿轮组53的动力输入端与第一驱动组件10的动力输出端连接,第四传动齿轮组53的动力输出端与动力耦合组件30连接；本实施例中，第四传动齿轮组53起到连接第一驱动组件10和动力耦合组件30的作用，进而第一驱动组件10可以通过第四传动齿轮组件53将动力输出至动力耦合组件30，使第一驱动组件10和第二驱动组件20的动力能够耦合在所述动力耦合组件30上。

第二调节组件54可以采用多种连接方式，来调节第一驱动组件10和动力耦合组件30之间的结合或者分离；例如：

第一种方式：第二调节组件54用于调节第四传动齿轮组53的动力输入端和第一驱动组件10的动力输出端之间的结合或分离，从而达到将第一驱动组件10的驱动力耦合到动力耦合组件30，或者将第一驱动组件10和动力耦合组件30进行分离的作用；

第二种方式：第二调节组件54还可以用于调节第四传动齿轮组53的动力输出端与动力耦合组件30之间的结合或分离；从而达到与前述第一种方式同等的功能；

第三种方式：第二调节组件54同时用来调节第四传动齿轮组53的动力输入端和第一驱动组件10的动力输出端之间、以及第四传动齿轮组53的动力输出端与动力耦合组件30之间的结合或者分离的功能。

需要说明的是，本申请实施例中的第二调节组件54可以采用离合器或同步器，本领域技术人员应当理解，实际应用时，第二调节组件54还可以采用其他现有的通断机构来实现本申请的上述技术目的。

一个优选实施方案中，第二传动齿轮组52的动力输入端与第二驱动组件20的动力输出端之间，以及第二传动齿轮组52的动力输出端与动力耦合组件30之间采用常连接状态。

本实施例方案中，采用上述的连接方式，第二驱动组件20与动力耦合组件30始终处于连接状态，可以实现在无动力中断状态下，第一驱动组件10通过第一调节组件51或第二调节组件54完成档位的切换，即实现无动力中断换挡，可有效地改善电驱动系统的换挡品质。

本实施例中的第三传动组件包括第三传动齿轮组55，第三传动齿轮组55的动力输入端与动力耦合组件30连接，第三传动齿轮组55的动力输出端与动力输出组件40连接，第三传动组件的作用是将动力耦合组件30的耦合动力传输至动力输出组件40。

优选地，上述的动力输出组件40包括驱动轴41和差速器42，差速器42连接在驱动轴41上，差速器42的动力输入端与第三传动齿轮组55的动力输出端连接，用于接收动力耦合组件30的动力。本实施例中，第一驱动组件10的中心轴为空心轴，驱动轴41贯穿第一驱动组件10的中心轴，进而使驱动轴41、第一驱动组件10的中心轴为空心轴、第一传动齿轮组50的输入端、第四传动齿轮组53的输入端同轴布置，在应用时，可以提高传动效率，优化安装空间。

本申请提供的动力耦合电驱动系统的具体工作原理如下：

模式一：单电机输出动力模式

参照图3，在此模式下，控制第一调节组件51处于分离状态，控制第二调节组件54同样处于分离状态，使第一驱动组件10处于无动力输出状态；此时，第二驱动组件20的动力依次经第二传动齿轮组52、动力耦合轴、第三传动齿轮组55传递至驱动轴41，进而达到单电机输出动力的目的。

模式二：双电机一档输出动力模式

参照图4，在此模式下，控制第一调节组件51处于结合状态，控制第二调节组件54处于分离状态，此时，第一驱动组件10的动力经第一传动齿轮组50传递至动力耦合轴，第二驱动组件20的动力经第二传动齿轮组52传递至动力耦合轴；该动力耦合轴再将耦合动力通过第三传动齿轮组55传递至驱动轴41，进而达到双电机一档输出动力的目的。

模式三：双电机二档输出动力模式

参照图5，在此模式下，控制第一调节组件51处于分离状态，控制第二调节组件54处于结合状态，此时，第一驱动组件10的动力经第四传动齿轮组53传递至动力耦合轴，第二驱动组件20的动力经第二传动齿轮组52传递至动力耦合轴；该动力耦合轴再将耦合动力通过第三传动齿轮组55传递至驱动轴41，进而达到双电机二档输出动力的目的。

通过上述工作原理可以看出，本申请提供的动力耦合电驱动系统中，实现了单电机或双电机模式运行，拓展了系统的功率范围；同时通过调节第一调节组件51和第二调节组件54的结合或者分离，进行一档或者二档的切换，实现系统动力的两档输出；其次，由于第二驱动组件20、第二传动齿轮组52、动力耦合轴处于常连接状态，可实现在输出动力不中断的情况下完成第一驱动组件10的档位切换，完成无动力中断换挡。

另外，需要说明的是，本申请中的动力耦合电驱动系统还可以通过系统内部各模块之间的组合形成多种电驱动系统构型，便于快速适应新的应用场景，有助于缩短产品开发周期，同时也提高了系统零部件的复用性。具体的构型说明如下：

1、单档双电机耦合电驱动系统

参照图6，该系统中，通过取消本申请动力耦合电驱动系统中的第四传动齿轮组53和第二调节组件54，形成第一驱动组件10的动力单档输出，与第二驱动组件20的动力经动力耦合轴耦合后输出，构成单档双电机耦合电驱动系统。

2、单电机同轴电驱动系统

参照图7，该系统中，通过取消本申请动力耦合电驱动系统中的第四传动齿轮组53和第二调节组件54、取消第二驱动组件20及第二传动组件，由其余部分结构构成单电机平行轴偏置式同轴电驱动系统。同时，该系统中，通过调节第一调节组件的结合或者分离，实现第一驱动组件10(即驱动电机EM1)驱动或者断开功能，可在该系统作为辅驱系统时在诸如整车高速高速运行时，系统处于非驱动工况下断开，以避免电机运行的空载损耗。

3、单电机两档同轴电驱动系统

参照图8，该系统中，通过取消本申请动力耦合电驱动系统中的第二驱动组件20及第二传动组件，由其余部分构成单电机平行轴偏置式两档同轴电驱动系统，同时，通过调节第一调节组件和/或第二调节组件的结合或者分离功能，使第一驱动组件10(即驱动电机EM1)可在特定工况下断开，以避免电机运行的空载损耗。

4、单电机平行轴电驱动系统

参照图9，该系统中，通过取消本申请动力耦合电驱动系统中的第一驱动组件10及第一传动组件，由其余部分构成单电机平行轴电驱动系统。

5、单电机两档平行轴电驱动系统

参照图10，该系统中，通过取消本申请动力耦合电驱动系统中第一驱动组件10和第一传动组件，同时将与第二驱动组件20相连的第二传动组件更换为第一传动组件，并与其余部分构成单电机两档平行轴电驱动系统。同时，该系统的驱动电机EM可在特定工况下断开，以避免电机运行的空载损耗。

此外，还可以通过其他构件调整的方式来实现本申请实施例中的发明目的，具体请参照下述实施例。

实施例二

参照图11，本实施例提供了一种动力耦合电驱动系统，本实施例采用的技术方案是基于实施例一中的技术方案的基础上做出的改进，具体的，本实施例中，针对实施例一中的第三传动齿轮组55的连接方式进行了调整：将第二传动齿轮组52的动力输出端作为第三传动齿轮组55的动力输入端；通过上述结构改进，单电机驱动模式下，第二驱动组件20可以通过第二传动齿轮组52、第三传动齿轮组55将动力输出至驱动轴41；双电机驱动模式下，第一驱动组件10产生的动力通过第一传动组件传递至动力耦合轴，然后将耦合动力传递至驱动轴41。

实施例三

参照图12，本实施例提供了一种动力耦合电驱动系统，本实施例采用的技术方案是基于实施例一中的技术方案的基础上做出的改进，具体的，本实施例中，针对实施例一中的驱动轴41的连接方式进行了调整，即驱动轴41不与第一驱动组件10的中心轴同轴。

实施例四

参照图13，本实施例提供了一种动力耦合电驱动系统，本实施例采用的技术方案是基于实施例一中的技术方案的基础上做出的改进，具体的，本实施例中，针对实施例一中的驱动轴41的连接方式进行了调整，第二驱动组件20的中心轴设置为空心轴，即驱动轴41调整为与第二驱动组件20的中心轴同轴。工作时，单电机模式下，第二驱动组件20的驱动力通过动力耦合轴传递至驱动轴41；双电机模式下，第一驱动组件10的驱动力和第二驱动组件20的驱动力传递至动力耦合轴，再将耦合动力传输至驱动轴41。

本申请提供的上述各个实施例中的动力耦合电驱动系统，相比于现有技术，具有以下特点:

1、采用第一驱动组件10和第二驱动组件20相结合的双电机方案，拓展了电驱动系统的功率范围；

2、利用第一传动齿轮组50和第一调节组件51、以及第四传动齿轮组53和第二调节组件54的结合，构成两档调速系统，有助于优化和提高电驱动系统的效率；

3、可实现无动力中断换挡，有助于提升电驱动系统的换挡品质，改善驾乘感受；

4、基于模块化的平台构型，极大地提高了系统的灵活性，可以通过平台下不同模块的组合快速形成目前主流的多种电驱动系统构型，可极大地缩短产品的开发周期；另一方面，多种电驱动系统构型或组合能更好地涵盖不同的车型开发要求和整车应用场景；

5、基于模块化的零部件设计，可极大地提高系统零部件的通用性，有助于降低产品成本；

6、可通过对第一调节组件51、第二调节组件54的控制实现第一驱动组件10的结合或者分离，有助于降低或减小电机的空载损耗，有助于提升整车的续航表现。

此外，本申请实施例中还提供了一种车辆，该车辆包括上述实施例一至实施例四中的任意一种动力耦合电驱动系统。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。