用于电力驱动式机动车辆的传动系的驱动单元以及具有所述驱动单元的驱动装置

摘要

本发明涉及一种驱动单元，并且涉及一种具有所述驱动单元的驱动装置。所述驱动单元(100)包括第一电机(110)和第二电机(120)以及输出轴(140)，其中所述第二电机(120)的转子(121)连接到所述输出轴(140)以共同旋转，并且其中所述驱动单元(100)还具有分离离合器(150)，借助于所述分离离合器，所述第一电机(110)的转子(111)能够连接到或连接到所述输出轴(140)以传递转矩，其中所述驱动单元(100)还具有用于实现第一液体的流动以至少部分地冷却至少一个电机(110,120)的第一流动系统(10)以及用于实现第二液体的流动的第二流动系统(20)，所述第一流动系统(10)和所述第二流动系统(20)被布置和设计成使得来自所述第一流动系统(10)中的所述第一液体的热量可以被传递到所述第二流动系统(20)中的所述第二液体。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电力驱动式机动车辆的传动系的驱动单元，并且涉及一种包括根据本发明的驱动单元的驱动装置。

背景技术

用于混合动力车辆的驱动装置根据现有技术是已知的，这些驱动装置尤其包括内燃发动机、第一电机和第二电机。

DE 10 2015 222 690 A1、DE 10 2015 222 691 A1和WO 2017 084 887 A1描述了用于控制这种驱动装置的方法，其中该驱动装置可以以几种运行模式运行。

在DE 10 2015 222 690 A1中，主要说明了串联混合动力运行，其中借助于第二电机产生牵引驱动转矩，并且内燃发动机驱动第一电机产生电能。描述了内燃发动机如何在运行点运行，其中驱动装置的综合效率取决于内燃发动机的效率和第一电机的效率。

文献DE 10 2015 222 691 A1和WO 2017 084 887 A1描述了性能导向模式和消耗导向模式，其中每种模式都取决于一定的条件。该条件包括将目标驱动值增加到中间值，该中间值介于内燃发动机阈值与并联混合动力模式阈值之间，内燃发动机阈值表示并联混合动力运行中的最大驱动值，在并联混合动力运行中，只有内燃发动机提供牵引驱动转矩，并联混合动力模式阈值表示并联升压混合动力模式中的最大驱动值。

DE 10 2015 222 692 A1、WO 2017 084 888 A1、DE 10 2015 222 694 A1和WO2017 084 889 A1描述了一种用于操作混合动力车辆的驱动装置以驱动驱动轮的方法，其中该驱动装置包括内燃发动机、联接到内燃发动机的第一电机、第二电机、蓄电池以及内燃发动机与驱动轮之间的主离合器。

DE 10 2015 222 692 A1和WO 2017 084 888 A1描述了驱动装置以三种运行模式(即纯电动运行、串联混合动力运行或并联混合动力运行)中的一种运行模式运行，其中在从第一运行模式改变为第二运行模式期间提供的牵引驱动转矩对应于在改变之前和之后提供的牵引驱动转矩之间的能够适当选择的曲线。

DE 10 2015 222 694 A1和WO 2017 084 889 A1公开了在内燃发动机与驱动轮之间还布置有变速器。

此外，相应的引用文献描述了一种具有混合动力驱动装置的混合动力车辆。

现有技术中反复描述的混合动力车辆包括内燃发动机、第一电机和第二电机、至少一个驱动轮、主离合器以及第一离合器和第二离合器。主离合器布置在内燃发动机与驱动轮之间，第一离合器设置在第一电机与内燃发动机的输出轴之间，并且第二离合器设置在第二电机与驱动轮之间。

根据DE 10 2017 128 289.0(尚未公开)，已知一种用于混合动力车辆的传动系的驱动单元，该驱动单元具有内燃发动机、第一电机、第二电机、第一传动级以及第一电机和/或第二电机的驱动轴。此外，该驱动单元包括变速器子单元，相应的电机的驱动轴经由该变速器子单元联接到或能够联接到车轮驱动轴。第二传动级联接到副轴单元，其中该副轴单元具有整体式离合器并且进一步连接到车轮驱动轴，使得内燃发动机可以根据该离合器的位置经由第二传动级联接到车轮驱动轴。

DE 10 2017 127 695.5(也未公开)公开了一种用于混合动力车辆的传动系，该传动系具有变速器输入轴，该变速器输入轴经由第一部分传动系与第一电机和内燃发动机呈操作关系以传递转矩，并且经由第二部分传动系与第二电机呈操作关系以传递转矩。第二电机永久性地连接到变速器输入轴以便传递转矩，并且第一电机和内燃发动机可以以可联接的方式连接到变速器输入轴以传递转矩。第一电机和/或第二电机可以被设计成被冷却。如果借助于来自车辆冷却回路的水冷却或借助于来自变速器的变速器油的油冷却来实现冷却，则是特别优选的。此外，所使用的分离离合器也可以被设计为油冷式多片离合器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电力驱动式机动车辆的传动系的驱动单元以及一种配备有该驱动单元的驱动装置，其中各个部件、特别是电机可以被最佳地冷却，从而在运行时减少磨损。

该目的通过根据权利要求1所述的根据本发明的驱动单元以及根据权利要求8所述的根据本发明的驱动装置来实现。在从属权利要求2至7中列出了该驱动单元的有利实施例。在从属权利要求9和10中列出了该驱动装置的有利实施例。

可以任何技术上有用的方式来组合权利要求的特征，包括在以下描述中给出的说明以及包括本发明的附加实施例的附图的特征。

本发明涉及一种用于电力驱动式机动车辆、特别是混合动力车辆的传动系的驱动单元，该驱动单元具有第一电机和第二电机以及输出轴，该输出轴也称为变速器输入轴。第二电机的转子连接到输出轴以共同旋转。此外，该驱动单元包括分离离合器，利用该分离离合器，第一电机的转子以及因此连接到第一轴(该第一轴连接到第一电机的转子以共同旋转)的内燃发动机能够连接到或连接到输出轴以传递转矩。该驱动单元还具有用于实现第一液体的流动以至少部分地冷却至少一个电机的第一流动系统以及用于实现第二液体的流动的第二流动系统，第一流动系统和第二流动系统被布置和设计成使得来自第一流动系统中的第一液体的热量可以被传递到第二流动系统中的第二液体。

第一液体优选地也用于润滑可移动地布置的部件，特别是电机或齿轮变速器。第一流动系统也以对应的方式配备，以便将第一液体供应到要润滑或冷却的部件。在这种情况下，第一液体的流动优选地通过驱动单元经由第一流动系统来实现。特别地规定两个电机串联布置。在一个优选实施例中，规定两个电机的转子或它们的旋转轴线同轴布置。分离离合器是可切换的离合器，该可切换的离合器可以从断开状态切换到闭合状态，反之亦然。分离离合器位于两个电机之间的转矩传递路径中。

该驱动单元可以被设计成使得牢固地连接到第一电机的转子的第一轴径向布置在牢固地连接到第二电机的转子的输出轴内部。

第一轴可以被设计成被分开，即呈中心空心轴的形式，在该中心空心轴上，经连接以共同旋转的毂布置在一些区域中，该毂也连接到第一电机的转子以共同旋转。

因此，分离离合器的径向内侧可以连接到第一电机上的毂以共同旋转，并且分离离合器的径向外侧可以连接到输出轴，该输出轴连接到第二电机的转子以共同旋转。

此外，该驱动单元可以具有变速器，该变速器与驱动单元的输出轴(也称为变速器输入轴)操作性连接，使得由输出轴提供的转矩或由输出轴实现的旋转运动可以经由变速器被逐步增大或逐步减小地引导到机动车辆的另一个变速器单元，或者也可以被直接引导到机动车辆的驱动轮。该变速器可以包括差动变速器或这样设计。变速器可以包括第一齿轮，该第一齿轮与输出轴上的外齿啮合。因此，第一齿轮在驱动单元中实现传动级。该第一齿轮可以联接到变速器的副轴以共同旋转，该副轴的外齿又与差动变速器的输入齿轮啮合，从而实现第三传动级。

特别地，规定该驱动单元具有用于将热量从第一液体传递到第二液体的热交换器。以对应的方式，第一流动系统和第二流动系统连接到热交换器或热交换装置，在该热交换器或热交换装置中，热量从第一液体传递到第二液体。两个流动系统的液体流过热交换器或热交换装置，使得热量可以从第一液体传递到第二液体。

第一流动系统可以进一步被设计成使得第一液体也可以被供给到分离离合器，以用于冷却和/或润滑目的。该实施例还使得由第一流动系统输送的第一液体可以仅被供给到分离离合器，以用于冷却或润滑该分离离合器的目的。在该实施例中，可以省去用于致动分离离合器的对应的可液压致动的致动器。

第一流动系统还可以将第一液体供应给轴承、摩擦元件或子变速器的传动级，以用于冷却或润滑目的。

特别地，规定将相应的流动系统实现为流动回路，其中优选地将油用作第一液体，并且将水用作第二液体。

因此，第二流动回路可以是集成在要冷却的电机的壳体中的水回路，用于借助于热交换装置冷却第一流动回路中的油。

另选地或附加地，第一流动系统和分离离合器可以被布置和配置成使得第一流体可以从第一流动系统被供给到分离离合器，以用于对该分离离合器进行液压致动的目的。然而，该另选实施例不排除分离离合器也被第一流动系统中的液体冷却。

此外，根据本发明的驱动单元可以具有：体积流源，特别是泵；液压离合器致动器，作为用于致动分离离合器的致动系统；以及切换装置，利用该切换装置，由体积流源提供的液体体积流可以被顺序地供给到电机或离合器致动器。因此，可以进行分离离合器的顺序致动以及电机的冷却或润滑。该切换装置尤其可以是3/2通阀。该驱动单元可以具有液压控制单元，用于根据需要控制被配置为液压泵和/或切换装置的体积流源。

然后使用加压管线向分离离合器供应液体体积流。

在一个另选实施例中，规定分离离合器被设计成是可机电致动的。为此提供了对应的机电致动器。然后所产生的液体体积流可以专门用于冷却。

在驱动单元的另一个优选实施例中，规定至少一个电机的第一流动系统分别具有进入第一冷却路径和进入第二冷却路径的分支，使得电机可以在由其转子形成的径向内部中并且也在其径向外侧上被冷却。此外，该驱动单元可以具有机油滤清器，该机油滤清器优选地布置在变速器油底壳中。

驱动单元的液压部件可以形成液压单元，该液压单元优选地直接机械地连接到要冷却的电机的壳体或集成在其中。

特别地，热交换器可以是电机的壳体的一部分或直接机械地连接到壳体。

本发明的另一方面是一种驱动装置，该驱动装置具有根据本发明的驱动单元并且具有内燃发动机，该内燃发动机尤其间接地联接到或能够联接到第一电机的转子上以共同旋转。内燃发动机经由第一轴连接或经由另一个联接装置连接到第一轴，在必要时中间插入振动阻尼器。

此外，根据本发明的驱动装置可以包括变速器或车轮驱动装置的输入元件，其中内燃发动机经由该驱动单元机械地连接到或能够机械地连接到该变速器或经由该驱动单元的分离离合器机械地连接到或能够机械地连接到该车轮驱动装置的输入元件。在一个有利的实施例中，该驱动装置包括至少一个车轮驱动轴，该车轮驱动轴经由变速器连接到驱动单元的输出轴，使得由输出轴实现的旋转运动可以通过变速器被传递到车轮驱动轴。

另外，在内燃发动机与连接到第一电机的转子以共同旋转的第一轴之间，根据本发明的驱动装置可以具有第一传动级，以用于将由内燃发动机实现的旋转运动的速度转换到第一轴上的目的。

内燃发动机的输出元件可以是阻尼器单元或用于断开和闭合内燃发动机与驱动单元之间的转矩传递路径的离合器，或者阻尼器单元和离合器的组合。此外，输出元件可以具有内部齿合齿轮作为部件，该内部齿合齿轮与第一轴的外齿啮合，从而实现第一传动级。

附图说明

下文基于相关的技术背景并且参考示出优选实施例的相关附图上述发明进行详细说明。本发明绝不受纯粹的示意性附图的限制，但是应该指出的是，附图中示出的实施例不限于示出的尺寸。在附图中：

图1：以剖视图示出了根据本发明的驱动装置，

图2：示出了驱动装置的侧视图，

图3：从上方示出了驱动装置的局部区域的剖视图，

图4：从侧面示出了驱动装置的局部区域的剖视图，并且

图5：示出了图4中示出的剖视图的区域的放大图。

具体实施方式

图1示出了用于电力驱动式机动车辆、特别是混合动力车辆的传动系的驱动单元100，该驱动单元具有第一电机110和第二电机120，这两个电机均布置在共同的旋转轴线101上。第一电机110的转子111与旋转轴线101同轴布置，并且还与第二电机120的转子121同轴布置。第一电机110的定子112以及第二电机120的定子122被容纳在驱动单元100的壳体102中。

第一电机的转子111连接到第一轴130以共同旋转。第二电机120的转子121连接到输出轴140以共同旋转，该输出轴也可以称为变速器输入轴。

此外，驱动单元100包括分离离合器150，利用该分离离合器，第一电机110以及因此连接到第一轴130(该第一轴连接到第一电机110的转子111以共同旋转)的内燃发动机能够连接到或连接到输出轴以传递转矩。

在此处示出的实施例中，第一轴130被设计成两部分，即由中心空心轴132和定位在该空心轴132上并与其连接以共同旋转的毂133组成，其中毂133也以固定的方式连接到第一电机110的转子111。

毂133形成分离离合器150的径向内侧151或牢固地连接到分离离合器150的该输入侧。

分离离合器150的径向外侧152(该径向外侧实现分离离合器150的输出侧)连接到输出轴140以共同旋转。

分离离合器150是可切换的离合器，该可切换的离合器可以从断开状态切换到闭合状态，反之亦然。为此，将致动系统153分配给分离离合器150。

这样，当分离离合器150闭合时，转矩可以从第一轴130传递到输出轴140，反之亦然。

因此，在此处示出的实施例中，规定两个电机110、120串联布置，其中两个电机110、120的转子111、121或它们的旋转轴线同轴布置。

第一轴130或其中心空心轴132在输出轴140内部径向地行进，由此驱动单元100所需的总体积可以保持较小。

此外，此处示出的驱动单元100包括变速器160，该变速器与驱动单元100的输出轴140(也称为变速器输入轴)操作性连接，使得由输出轴140提供的转矩或由输出轴140实现的旋转运动可以经由变速器160被逐步增大或逐步减小地引导到机动车辆的另一个变速器单元，或者也可以被直接引导到机动车辆的驱动轮。

在此处示出的实施例中，该变速器160包括差动变速器170。

此外，变速器160包括第一齿轮161，该第一齿轮与输出轴140上的外齿141啮合。因此，通过第一齿轮161在驱动单元100中实现第二传动级162。该第一齿轮161联接到齿轮160的副轴163以共同旋转，该副轴的外齿164又与差动齿轮170的输入齿轮171啮合，从而实现第三传动级172。

驱动单元100是根据本发明的驱动装置200的类似所示的实施例的一部分。

该驱动装置200还具有内燃发动机(此处未示出)，该内燃发动机在连接到示出的连接件210时经由第一轴130联接到第一电机110的转子111以共同旋转，或者通过中间插入另一个联接件联接到其上。

所示的驱动装置200被设计成使得在用于内燃发动机(此处未示出)的连接件210与连接到第一电机110的转子111以共同旋转的第一轴130之间形成第一传动级142，以用于逐步增大由内燃发动机或其连接件210在第一轴130上实现的旋转运动的速度的目的。

为此，提供了内燃发动机的输出元件220，该输出元件可以具有阻尼器单元221或用于断开和闭合内燃发动机与驱动单元100之间的转矩传递路径的离合器222，或者阻尼器单元221和离合器222的所示组合。

此外，输出元件220包括内部齿合齿轮223作为部件，该内部齿合齿轮与第一轴130的外齿131啮合，从而实现第一传动级142。

可以看出，在此处示出的示例性实施例中，输出元件220的旋转轴线与驱动单元100的旋转轴线101横向偏移。

这样，由内燃发动机(此处未示出)产生的旋转运动可以经由输出元件220和第一传动级142在第一轴130上被引导，使得位于其上的第一电机110的转子111可以被设置为处于旋转运动以便用作发电机。

当分离离合器150闭合时，所施加的旋转运动(可能由电动机驱动装置通过第一电机110放大)可以从第一轴130传递到输出轴140。由于第二电机120的转子122共同旋转地连接到输出轴140，因此由第二电机120提供的转矩也可以被施加到输出轴140。

另选地，当分离离合器150断开时，仅第二电机120可以单独运行以便使输出轴140旋转。

输出轴140的旋转运动经由其外齿141被引导到所连接的齿轮160的第一齿轮161，在其中实现第二传动级162。

转矩或旋转运动从第一齿轮161被引导到副轴163，经由输入齿轮171从该副轴传递到差动变速器170。

转矩从差动变速器170被传递到车轮驱动轴(此处未示出)，或者在必要时被传递到另一个变速器以逐步增大或减小转矩或速度。

所示的驱动装置200可以实现多种驱动状态，诸如单独运行内燃发动机以驱动机动车辆，或者添加第二电机和/或第一电机，以及在运行内燃发动机和/或第二电机期间同时运行第一电机的发电机，以及单独运行第二电机，或者恢复运行第一电机和/或第二电机。

在图2至图5中大体上示出了根据本发明使用的液压单元1以及与其连接的流动系统10、20及其部件。

图2以侧面视图示出了作为紧凑单元的液压单元1，其中布置有体积流源50(未详细示出)(特别是泵)和液压控制单元60(也未详细示出)。液压单元1被容纳在共同壳体102中，该共同壳体同时也是第二电机120的壳体。

液压单元1包括：用于冷却管线13的连接件，利用该连接件可以将冷却剂引导到要冷却的单元中；以及用于致动管线90的连接件，利用该连接件可以引导用于致动分离离合器的液体。

此外，在图2中可以看到两个冷却水连接件22，用于为第二流动系统供应液体。

在下部区域中，可以看到机油滤清器80，该机油滤清器位于油底壳81中，该油底壳表示要使用的液体的储存装置。中间管线30从该油底壳81通向液压单元1，以便向液压单元供应液体。

液压单元1或集成在其中的体积流源50或泵通过机油滤清器80吸入液体。然后，体积流源50根据用于冷却电机和/或轴承、齿轮的要求以及用于致动分离离合器的所需致动压力来设置通过液压控制单元(此处未示出)的液体的体积流。

通过将液压单元布置在驱动装置的上部区域中，壳体102内的安装空间被最佳地使用。

图3还从上方以剖视图示出了根据本发明的驱动装置的区域，在该区域中，第二传动级162在此处清晰可见。

此处还示出了作为第一流动系统10的一部分的连接有冷却管线13的液压系统1。在此处示出的实施例中，油3可以作为液体通过冷却管线13输送。

该液体的体积流到达被设计为热交换装置的热交换器40，在该热交换器中，液体在从电机吸收热量后流入入口41中。液体流过热交换器40并离开冷却的出口42，因为该液体已经在热交换器40中将热量传递给第二流动系统20中的液体(在这种情况下为水4)。因此，第二流动系统20用作冷却水回路。第二流动系统20中的液体在冷却水管线21中流动。该液体经由冷却水连接件22被提供和供给到液压系统1。

由于从电机到液体的热传递，相应的电机可以在最佳温度范围内运行，因此具有相对较高的效率。

第一流动系统10的液体通过出口42之后到达分配管线14，该分配管线使液体能够分配在壳体102中。

图4以剖视图示出了冷却介质的流动路径。此处示出了驱动装置在共同旋转轴线2上的最重要的单元。可以看出，用于冷却的液体的流动在多个分支70处被分开，以便被供给到多个电机110、120并且能够至少冷却第一电机110的内侧和外侧。这产生用于冷却介质的第一路径71以及第二路径72。具体地，通过第二路径72，冷却介质可以经由毂133到达第一电机110的内部73，第一电机110的转子111安置在该毂上，该内部由转子或也由第一电机110的定子形成。

另一个分支70使得能够实现第一电机110的定子的冷却15，并且能够通过冷却16实现第二电机120的状态的冷却。

为了将冷却介质从两个电机110、120的径向外侧引导到径向内侧，在此处示出的实施例中，中间管线30被设置成轴向地布置在外侧，该中间管线形成机油滤清器与液压单元之间的管线系统的一部分。在径向内侧上，由旋转引起的离心力确保冷却剂被分配。

当冷却介质以再次位于电机的径向外侧的方式在电机周围流动时，冷却介质可以通过回流32被引导回油底壳81。

除了冷却各个单元之外，根据本发明的液压系统还可以被配置成致动分离离合器150。在图5中示出了为此所需的流动系统。

致动管线90(用于引导油3作为压力介质)集成在壳体102中。该压力介质被供给到致动系统153，该致动系统被设计为液压致动器。当施加对应的压力时，致动系统153使分离离合器150闭合或断开。

利用此处提出的驱动单元以及配备有该驱动单元的驱动装置，提供了用于电力驱动式机动车辆的装置，这些装置的各个部件可以被最佳地冷却，使得它们可以以长的使用寿命或以最佳的效率运行。

附图标记列表

1 液压单元 2 旋转轴线 3 油 4 水 10 第一流动系统 13 冷却管线 14 分配管线 15 第一电机的定子的冷却 16 第二电机的定子的冷却 20 第二流动系统 21 冷却水管线 22 冷却水连接件 30 中间管线 31 外部管线 32 油底壳中的回流 40 热交换器 41加热液体的入口 42 冷却液体的出口 50 体积流源 60 液压控制单元 70 分支 71 第一冷却路径 72 第二冷却路径 73 内部 80 机油滤清器 81 油底壳 90 致动管线 100 驱动单元 101 旋转轴线 102 壳体 110 第一电机 111 第一电机的转子 112 第一电机的定子120 第二电机 121 第二电机的转子 122 第二电机的定子 130 第一轴 131 第一轴的外齿 132 中心空心轴 133 毂 140 输出轴 141 输出轴的外齿 142 第一传动级 150 分离离合器 151 分离离合器的径向内侧 152 分离离合器的径向外侧 153 致动系统 160 变速器 161 第一齿轮 162 第二传动级 163 副轴 164 副轴的外齿 170 差动变速器 171输入齿轮 172 第三传动级 200 驱动装置 210 内燃发动机的连接件 220 输出元件 221阻尼器单元 222 离合器 223 内部齿合齿轮