增程式电动汽车的发电换挡系统及增程式电动汽车 |
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| 申请号 | CN202122067400.2 | 申请日 | 2021-08-30 | 公开(公告)号 | CN216112110U | 公开(公告)日 | 2022-03-22 |
| 申请人 | 蜂巢传动系统(江苏)有限公司保定研发分公司; | 发明人 | 胡敏; 戴民; 杜承润; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供了一种增程式电动 汽车 的发电换挡系统及增程式电动汽车。本实用新型的发电换挡系统包括 发动机 、发 电机 、 电池 和 驱动电机 ，还包括换挡变速单元和控制单元。其中，换挡变速单元配置有多个可被操控而切换的变速档位；发动机通过换挡变速单元与发电机传动连接，以对电池充电；控制单元连接驱动电机和换挡变速单元，以根据驱动电机的负载情况控制各变速档位的切换。本实用新型的增程式电动汽车的发电换挡系统，通过设置换挡变速单元和控制单元，可根据发电机发电功率需求变化的情况，实时地调整换挡变速单元的变速 传动比 ，从而使发动机可一直处于高效率的运转速度下，有利于改善增程式电动汽车发动机的运行效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种增程式电动汽车的发电换挡系统，包括发动机(7)、发电机(5)、电池(4)和驱动电机(3)；其特征在于，所述发电换挡系统还包括换挡变速单元(6)和控制单元； |
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| 说明书全文 | 增程式电动汽车的发电换挡系统及增程式电动汽车技术领域[0001] 本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种增程式电动汽车的发电换挡系统。另外，本实用新型还涉及一种增程式电动汽车。 背景技术[0002] 随着电动汽车的发展，相关技术越来越成熟，电动汽车的市场应用也越来越广泛。然而，电动汽车的里程焦虑问题一直备受各消费者和汽车生产厂家的重视；增程式混动车因不仅可以降低油耗，同时可以解决驾驶员的里程焦虑问题，而越来越受到广大消费者的喜爱。 [0004] 目前增程式电动汽车的发动机或发电系统一般为单档发电，因受限于现在电池的充电技术，发电功率最大一般为40kW，60kW等。现有的单档发动机(内燃机)在工作时，因整车行驶过程中发电机的发电功率大小需求是一直变化的，无法让发动机一直工作在其自身的高效率区，从而降低了发电效率。 [0005] 如今市场上的发电机功率大多为40kW，60kW等，若随着电动车电池技术的进步(如固态电池的应用等)，电池的充电功率得到提升后，现有的发动机将无法满足后续充电功率增加了的发电机的需求，若开发大功率的发动机，一方面无法兼容低功率发电机的需求，更因整车驾驶周期内，充电功率的变化而导致发动机一直无法工作在高效率区而浪费能量及发动机的性能。 [0006] 因此，如何使现有的发动机能够兼容不同的功率需求，以提高其运行的效率，是该领域的一项重要研究课题。实用新型内容 [0007] 有鉴于此，本实用新型旨在提出一种增程式电动汽车的发电换挡系统，以利于改善增程式电动汽车发动机的运行效率。 [0008] 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的： [0009] 一种增程式电动汽车的发电换挡系统，包括发动机、发电机、电池和驱动电机；所述发电换挡系统还包括换挡变速单元和控制单元；所述换挡变速单元配置有多个可被操控而切换的变速档位；所述发动机通过所述换挡变速单元与所述发电机传动连接，以对所述电池充电；所述控制单元连接所述驱动电机和所述换挡变速单元，以根据所述驱动电机的负载情况控制各所述变速档位的切换。 [0010] 进一步的，所述发电机配置有发电机控制单元，所述控制单元集成设置于所述发电机控制单元中。 [0011] 进一步的，所述发电换挡系统还包括车辆控制单元，所述控制单元集成设置于所述车辆控制单元中。 [0012] 进一步的，所述换挡变速单元包括并行设置的多组变速机构；各所述变速机构可择一地传动连接于所述发动机和所述发电机之间。 [0013] 进一步的，各所述变速机构中均设有多个所述变速档位。 [0014] 进一步的，所述变速机构包括第一变速机构和第二变速机构，所述第二变速机构中各所述变速档位的传动比均大于所述第一变速机构中各所述变速档位的传动比。 [0015] 进一步的，所述变速机构与所述发动机之间，和/或所述变速机构与所述发电机之间设有离合器。 [0017] 相对于现有技术，本实用新型具有以下优势： [0018] 本实用新型的增程式电动汽车的发电换挡系统，通过在增程式电动汽车的发电换挡系统中设置换挡变速单元和控制单元，可根据因车辆运行工况的不同导致的发电机发电功率需求变化的情况，实时地调整换挡变速单元的变速传动比，从而使发动机可一直处于高效率的运转速度下，以保障发电机的功率输入需要，有利于改善增程式电动汽车发动机的运行效率。 [0019] 同时，基于增程式电动汽车中需要配置车辆控制单元，以及发电机需要配置发电机控制单元的情况，将发电换挡系统的控制单元集成设置在车辆控制单元或者发电机控制单元内，可减少车辆上控制单元的设置数量，提升车辆的控制集成度。 [0020] 此外，在换挡变速单元中并行设置多组变速机构，可根据发电机和发动机之间需要的传动比变化范围情况，将各组变速机构的变速传动比设置在相邻的不同范围内，从而使换挡变速单元可满足大范围的变速比需要，且便于档位切换机构的设置。 [0021] 本实用新型的另一目的在于提出一种增程式电动汽车，所述增程式电动汽车采用本实用新型所述的增程式电动汽车的发电换挡系统。 [0024] 构成本实用新型的一部分的附图，是用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明是用于解释本实用新型，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本实用新型的不当限定。在附图中： [0025] 图1为本实用新型实施例一所述的增程式电动汽车的发电换挡系统的整体系统构成示意图； [0026] 图2为本实用新型实施例一所述的换挡变速单元的系统构成示意图； [0027] 附图标记说明： [0028] 1、车轮；2、减速箱；3、驱动电机；300、车辆控制单元； [0029] 4、电池；5、发电机；500、发电机控制单元； [0030] 6、换挡变速单元；60、第一变速机构；600、第一离合器；61、第二变速机构；610、第二离合器；7、发动机。 具体实施方式[0031] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0032] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制；若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0033] 此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，连接可以是固定连接，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，亦或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。 [0034] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。 [0035] 实施例一 [0036] 本实用新型涉及一种增程式电动汽车的发电换挡系统，该系统在保障发电机的功率输入需要前提下，有利于改善增程式电动汽车发动机的运行效率。 [0037] 整体而言，该增程式电动汽车的发电换挡系统包括发动机、发电机、电池和驱动电机，还包括换挡变速单元和控制单元。其中，换挡变速单元配置有多个可被操控而切换的变速档位；发动机通过换挡变速单元与发电机传动连接，以对电池充电。控制单元连接驱动电机和换挡变速单元，以根据驱动电机的负载情况控制各变速档位的切换。 [0038] 基于上述的设计思想，本实施例的增程式电动汽车的发电换挡系统的一种示例性结构如图1和图2所示，其主要包括发动机7、发电机5、电池4、驱动电机3、以及换挡变速单元6和控制单元。 [0039] 为了达到改善增程式电动汽车发动机运行效率的目的，换挡变速单元6中配置有多个可被操控而切换的变速档位；而且，发动机7通过换挡变速单元6与发电机5传动连接，以对电池4充电。此刻，将控制单元连接驱动电机3和换挡变速单元6，根据驱动电机3的负载情况控制各变速档位的切换，可使发动机7保持在一个高功率的运转速度下。 [0040] 如图1所示，在增程式电动汽车中会配置车辆控制单元300，用于采集车轮1的运转情况、电池4的电量情况等，并控制发电机5、驱动电机3、发动机7等的运行。为实现对发电机5的管理控制，发电机5会配置发电机控制单元500。上述的车辆控制单元300多为微控制单元MCU(Microcontroller Unit)或整车控制器VCU(Vehicle control unit)；发电机控制单元500则采用现有的GCU(Generator Control Unit，发电机控制设备)即可。 [0041] 基于增程式电动汽车中需要配置车辆控制单元300，以及发电机5需要配置发电机控制单元500的情况，将发电换挡系统的控制单元集成设置在车辆控制单元300或者发电机控制单元500内，可减少车辆上控制单元的设置数量，提升车辆的控制集成度；而且，在车辆的已有的车辆控制单元300、发电机控制单元500等控制单元中，车辆的运行工况、电池4的电量情况、以及发电机5的负载需求情况等信息数据可方便地获取，本领域的技术人员可通过成熟的控制策略设置，从车辆控制单元300或发电机控制单元500中获取换挡变速单元6所需的变速档位切换指令。 [0042] 上述的换挡变速单元6可借鉴现有的变速换挡机构设置，优选地，如图2所示，本实用新型的换挡变速单元6包括并行设置的多组变速机构，在传动时，各变速机构可择一地传动连接于发动机7和发电机5之间。在换挡变速单元6中并行设置多组变速机构，可根据发电机5和发动机7之间需要的传动比变化范围情况，将各组变速机构的变速传动比设置在相邻的不同范围内，从而使换挡变速单元6可满足大范围的变速比需要，且便于档位切换机构的设置。 [0043] 并且，上述各变速机构中均设有多个变速档位。各个变速机构均配置多个变速档位，可以涵盖自身变速比范围的多种变速要求，从而可提升换挡变速单元6的整体传动性能。 [0044] 基于上述的设置原则，本实施例中，换挡变速单元6中的变速机构包括第一变速机构60和第二变速机构61。其中，第二变速机构61中各变速档位的传动比均大于第一变速机构60中各变速档位的传动比。由上述的第一变速机构60和第二变速机构61这两组变速机构，分别涵盖发电机5的高功率和低功率充电需求范围，可使换挡变速单元6的整体机构设置较为合理，并可满足换挡变速单元6的变速档位需求。 [0045] 为实现各变速机构的择一传动，在变速机构与发动机7之间或变速机构与发电机5之间设有离合器；当然，也可以在变速机构与发动机7之间、以及变速机构与发电机5之间均设置离合器。采用离合器脱离暂时不用的变速机构，不仅技术成熟可靠，而且可避免各变速机构的空转功耗和机械磨损；有利于改善换挡变速单元6的操作和运转性能。 [0046] 如图2所示，在第一变速机构60的输入端设有第一离合器600，在第二变速机构61的输入端设有第二离合器610。通过控制单元控制第一离合器600和第二离合器610的启闭，可择一地将第一变速机构60和第二变速机构61引入到发动机7和发电机5之间的变速传动中。 [0047] 此外，上述的变速机构可采用现有的齿轮传动及其换挡结构设置，优选采用行星齿轮结构；采用行星齿轮结构实现变速传动，具有整体结构尺寸较小、运行性能稳定等特点。 [0048] 在发电换挡系统的运转过程中，发电机5通过第一离合器600和第二离合器610两个离合器与发动机7相连；对应地，第一变速机构60和第二变速机构61各分为若干个小档位，具体档位数量及其传动比可以根据发动机7特性和整车实际需求而定。 [0049] 当整车的发电功率需求大时，比如当前发动机7的转速为发电机控制单元5000转，发电机5的转速为车辆控制单元3000转，这时发电机5和发动机7都可工作在高效区。若需求的发电功率改变以后，当发动机7转速减小到2发电机控制单元500转，若是传统的固定速比，此时发电机5需工作在1发电机控制单元500转，但1发电机控制单元500转不是发动机7的高效转速区，则整个发电系统的效率会变低。此时，通过切换换挡变速单元6的变速档位，改变发动机7和发电机5之间的传动转速比，让发电机5仍然工作在车辆控制单元3000转，这样发动机7和发电机5仍然都可以工作在高效区域。 [0050] 另外，当整车需求的发电功率更高时，如当发电机5工作在10000万转，需要发动机7工作在1发电机控制单元5000转，若此时1发电机控制单元5000转不是发动机7的工作转速(超过最大转速)，或者不是高效转速时，也可以通过换挡变速单元6，让发动机7工作在能满足需求的高效工作转速，如8000转等。 [0051] 上述的第一变速机构60和第二变速机构61分别对应发电机5的高功率和低功率充电需求范围区域；通过控制第一离合器600和第二离合器610可实现第一变速机构60和第二变速机构61的接入和脱离。当第一离合器600吸合，第二离合器610断开，则第一变速机构60形成发动机7到发电机5之间的传动，以满足发电机5高功率充电的需要，给电池4充电。进而，通过车辆控制单元300控制驱动电机3工作，驱动电机3通过减速箱2到车轮1，从而驱使车辆行驶。 [0052] 当电池4的充电功率改变，此时，换挡变速单元6仍工作在第一变速机构60状态，此时，控制第一离合器600断开，第二离合器610吸合，可切换至第二变速机构61传动状态，以满足发电机5低功率充电的需要；而且，发动机7仍可保持在较高的运行效率状态下。 [0053] 当整车不需要发电时，即发动机7不需要工作时，则可将第一离合器600和第二离合器610全部断开，同时停止发动机7的运转。 [0054] 综上，本实施例的增程式电动汽车的发电换挡系统，通过在增程式电动汽车的发电换挡系统中设置换挡变速单元6和控制单元，可根据因车辆运行工况的不同导致的发电机5发电功率需求变化的情况，实时地调整换挡变速单元6的变速传动比，从而使发动机7可一直处于高效率的运转速度下，以保障发电机5的功率输入需要，有利于改善增程式电动汽车发动机7的运行效率。 [0055] 实施例二 [0056] 本实用新型涉及一种增程式电动汽车，本实施例的增程式电动汽车采用有实施例一所提供的增程式电动汽车的发电换挡系统。 [0057] 结合实施例一中的图1所示，该增程式电动汽车中，发动机7、发电机5、电池4和驱动电机3依次连接，驱动电机3通过减速箱2驱使车轮1转动。根据车轮1和驱动电机3的运转情况、以及电池4电量储备和充电需求情况，当发电机5的充电供给功率发生变化时，可灵活调整换挡变速单元6的变速档位，而使发动机7始终保持在一个较高效率的运转速度下，从而可在保障发电机5的功率输入需要前提下，改善增程式电动汽车发动机7的运行效率。 |
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