CN102673373A - 轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统，包括后轮、主减速器与差速器总成、万向传动装置、轮边减速动力耦合箱、轮边电机、车架、悬架摆臂、弹性铰、动力蓄电池、变速箱、发动机、中央控制单元，通过所述轮边减速动力耦合箱一方面可对来自轮边电机的输出动力减速增扭，另一方面可将来自轮边电机的机械动力和来自发动机的机械动力进行轮边动力混合，输出至后轮，从而驱动汽车，同时可完成纯轮边电机或纯发动机驱动。本发明兼备混合动力和分布式驱动的双重优点，对车辆的装置改动较少，可独立驱动和控制，实现能量回收，有利于提高整车操纵稳定性、主动安全性和节能效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车驱/传动领域，特别涉及一种轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统。
背景技术
混合动力是新能源汽车发展的一种重要过渡技术，具有充分发挥电力驱动与传统发动机驱动各自优势的特点，能解决纯电动汽车在动力性和续驶里程方面存在的问题，产业化前景良好，各大公司正在竞相开发和推出混合动力电动汽车产品。
分布式驱动电动汽车相对集中式驱动具有驱动传动链短、传动效率高、结构紧凑以及可独立驱动和控制等方面的潜力受到广泛关注，成为电动汽车技术领域的重要发展方向。
当前混合动力电动汽车主要为集中式驱动的动力混合形式，即先将动力混合，经差速器差速后，由万向传动装置将动力传递至车轮以驱动汽车。为充分发挥混合动力电动汽车和分布式驱动两者的优势，本发明提出了一种轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统,即将动力在两侧轮边进行混合，传递至车轮以驱动汽车。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种既具有混合动力汽车特点同时又能充分发挥分布式驱动优势的轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统。采用两种不同动力源进行驱动，集合了混合动力和分布式电驱动的优点，可独立驱动和控制，有利于提高整车操纵稳定性、主动安全性和节能效益。可实现能量回收，储存多余能量。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统，所述动力系统为后轮驱动，包括后轮、主减速器与差速器总成、万向传动装置、轮边减速动力耦合箱、轮边电机、车架、悬架摆臂、弹性铰、动力蓄电池、变速箱、发动机、中央控制单元。所述轮边减速动力耦合箱有两个输入端，一端与所述轮边电机的动力输出端（即轮边电机转子轴）固联，另一端与万向节传动装置输出端固联，所述轮边减速动力耦合箱的输出轴与车轮相固联。所述轮边减速动力耦合箱壳体与悬架摆臂及轮边电机壳体相固联（或取一体化结构），共同构成了一体化单摆臂悬架-轮边减速式电驱动总成，并通过弹性铰铰接于车架。
所述发动机产生的机械动力经由变速箱、主减速器变速后传递到差速器，经差速器差速后通过万向传动装置输出轴分别传递至两侧轮边减速动力耦合箱输入端，与所述轮边电机减速增扭后产生的转矩合成，经轮边减速动力耦合箱输出轴传递给车轮，从而驱动汽车。所述动力蓄电池给两侧后轮轮边电机提供电力，将电能转化为机械能，也可反向通过轮边电机给动力蓄电池充电，将机械能转化为电能。所述中央控制单元通过电信号与轮边电机、动力蓄电池以及发动机连接，实现对各动力源的控制。
所述轮边减速动力耦合箱包括减速部分和动力耦合部分，减速部分可以为一级或多级减速装置，动力耦合部分用于完成发动机与轮边电机的动力耦合。
所述两侧轮边电机既能充当电动机提供动力也可充当发电机回收能量，所述两侧轮边电机转子轴输出的转矩可独立控制，故能实现两侧车轮转矩的独立控制，有利于提高整车操稳性、主动安全性和节能效益。
所述轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统适用于电辅助式混合动力汽车，即正常行驶以发动机工作为主，某些工况下发动机难以工作在其高效经济区，则开启电机驱动模式，同时适用于发动机辅助式混合动力汽车，即正常行驶以电机驱动为主，某些如长途行驶、高功率需求等工况下则开启发动机驱动模式。
电辅助式混合动力有以下工作模式：
（1）纯轮边电机驱动模式。车辆起步或轻载行驶时，由于发动机不能工作在一个相对经济的区域，因此采用纯轮边电机驱动模式，由动力蓄电池将电能提供给轮边电机，经由轮边减速动力耦合箱减速增扭单独驱动车轮，变速箱则置于空挡，发动机不输出动力。同时倒车时也采用纯轮边电机驱动，充分利用电机反转特性进行倒车，可取消驱动系统的倒挡机构。
（2）纯发动机驱动模式。汽车正常行驶，发动机输出动力直接用于驱动汽车，若有剩余则经由轮边减速动力耦合箱、轮边电机转化为电能，向动力蓄电池充电。
（3）混合动力轮边驱动模式。当汽车行驶过程中需求高功率时，比如加速、爬坡等工况下，除发动机直接驱动汽车行驶外，动力蓄电池也将向轮边电机供电，两者动力经由轮边减速动力耦合箱耦合共同输出至车轮，驱动汽车。
发动机辅助式混合动力有以下工作模式：
（1）纯轮边电机驱动模式。汽车行驶的主要驱动模式，包括起步、倒车、短途工况及功率需求不高的工况，由动力蓄电池将电能提供给轮边电机，经由轮边减速动力耦合箱减速增扭单独驱动车轮，此时变速箱置于空挡，发动机不输出动力。
（2）纯发动机驱动模式。当电量不足或需远程行驶，动力蓄电池无法正常提供电力时，发动机输出动力直接用于驱动汽车，若有剩余则经由轮边减速动力耦合箱、轮边电机转化为电能，向动力蓄电池充电。
（3）混合动力轮边驱动模式。当汽车行驶过程中需求高功率时，比如加速、爬坡等工况下，除动力蓄电池直接向轮边电机供电驱动汽车行驶外，同时发动机也工作，两者动力经由轮边减速动力耦合箱耦合共同输出至车轮，驱动汽车。
本发明的有益效果是：
本发明可采用两种不同动力源进行驱动，对车辆的装置改动较少，集合了混合动力和分布式电驱动的优点，可独立驱动和控制，有利于提高整车操纵稳定性、主动安全性和节能效益；轮边减速动力耦合箱与悬架摆臂及轮边电机共同构成了一体化单摆臂悬架-轮边减速式电驱动总成，可有效减小分布式电驱动系统的簧下质量；可实现能量的回收，储存多余能量，并通过中央控制单元进行控制，使发动机和轮边电机工作在高效、经济的区域。
附图说明
图1为本发明轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统结构示意图；
图2为图1中轮边减速动力耦合箱的一种具体结构示意图；
图中标号说明
1－后轮； 2－主减速器与差速器总成；
3－万向传动装置； 4－轮边减速动力耦合箱；
5－轮边电机； 6－动力蓄电池；
7－变速箱； 8－发动机；
9－中央控制单元； 10－车架；
11－主动齿轮； 12－从动齿轮；
13－悬架摆臂； 14－弹性铰。
具体实施方式
请参阅附图1和图2所示，对本发明作进一步的描述，但并不局限于下面所述内容。
图1所示为本发明的一种轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统，所述动力系统为后轮驱动，包括后轮1、主减速器与差速器总成2、万向传动装置3、轮边减速动力耦合箱4、轮边电机5、动力蓄电池6、变速箱7、发动机8、中央控制单元9。所述轮边减速动力耦合箱4有两个输入端，一端与轮边电机5的动力输出端（即轮边电机转子轴）固联，另一端与所述万向节传动装置3输出端固联，所述轮边减速动力耦合箱4的输出轴与后轮1相固联。所述发动机8产生的机械动力经由变速箱7减速增扭后传递到驱动后桥，经由主减速器与差速器总成2以及万向传动装置3分别传递至两侧轮边减速动力耦合箱4的输入端，与轮边电机5减速增扭后产生的转矩合成，经轮边减速动力耦合箱4输出轴传递给车轮1，从而驱动汽车。所述动力蓄电池6给两侧后轮轮边电机5提供电力，将电能转化为机械能，也可反向通过轮边电机5给动力蓄电池6充电，将机械能转化为电能。所述中央控制单元9通过电信号与轮边电机5、动力蓄电池6以及发动机8连接，实现对各动力源的控制。
结合图2对所述轮边减速动力耦合箱4作进一步说明，图2为本发明轮边减速动力耦合箱4的一种具体结构示意图，所述轮边减速动力耦合箱4壳体与悬架摆臂13及轮边电机5壳体相固联（或取一体化结构），共同构成了一体化单斜臂悬架-轮边减速式电驱动总成，并通过弹性铰14铰接于车架10。所述轮边减速动力耦合箱4包括减速部分和动力耦合部分，减速部分采用一对主、从动齿轮11、12传动，所述万向传动装置3输出端与从动齿轮11输出端相固联，用于完成发动机8与轮边电机5的动力耦合，即所谓的轮边动力耦合，轮边减速动力耦合箱4的输出轴与后轮1相固联，耦合后的动力输出至后轮1以驱动汽车。当发动机8或轮边电机5两种动力源只有一者输出动力时，轮边减速动力耦合箱4单独输出来自发动机8或轮边电机5的动力，实现纯轮边电机或纯发动机驱动。
所述两侧轮边电机5既能充当电动机提供动力也可充当发电机回收能量，两侧轮边电机转子轴输出的转矩可独立控制，故能实现两侧车轮转矩的独立控制，有利于提高整车操稳性、主动安全性和节能效益。
所述轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统适用于电辅助式混合动力汽车，即正常行驶以发动机工作为主，某些工况下发动机难以工作在其高效经济区，则开启电机驱动模式，同时适用于发动机辅助式混合动力汽车，即正常行驶以电机驱动为主，某些如长途行驶、高功率需求等工况下则开启发动机驱动模式。
电辅助式混合动力有以下工作模式：
（1）纯轮边电机驱动模式。车辆起步或轻载行驶时，由于发动机不能工作在一个相对经济的区域，因此采用纯轮边电机驱动模式，由动力蓄电池将电能提供给轮边电机，经由轮边减速动力耦合箱减速增扭单独驱动车轮。同时倒车时也采用纯轮边电机驱动，充分利用电机反转特性进行倒车，可取消驱动系统的倒挡机构。
（2）纯发动机驱动模式。汽车正常行驶，发动机输出动力直接用于驱动汽车，若有剩余则经由轮边减速动力耦合箱、轮边电机转化为电能，向动力蓄电池充电。
（3）混合动力轮边驱动模式。当汽车行驶过程中需求高功率时，比如加速、爬坡等工况下，除发动机直接驱动汽车行驶外，动力蓄电池也将向轮边电机供电，两者动力经由轮边减速动力耦合箱耦合共同输出至车轮，驱动汽车。
发动机辅助式混合动力有以下工作模式：
（1）纯轮边电机驱动模式。汽车行驶的主要驱动模式，包括起步、倒车、短途工况及功率需求不高的工况，由动力蓄电池将电能提供给轮边电机，经由轮边减速动力耦合箱减速增扭单独驱动车轮，此时发动机不输出动力。
（2）纯发动机驱动模式。当电量不足或需远程行驶，动力蓄电池无法正常提供电力时，发动机输出动力直接用于驱动汽车，若有剩余则经由轮边减速动力耦合箱、轮边电机转化为电能，向动力蓄电池充电。
（3）混合动力轮边驱动模式。当汽车行驶过程中需求高功率时，比如加速、爬坡等工况下，除动力蓄电池直接向轮边电机供电驱动汽车行驶外，同时发动机也工作，两者动力经由轮边减速动力耦合箱耦合共同输出至车轮，驱动汽车。
Claims (2)
1.一种轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统，包括后轮、主减速器与差速器总成、万向传动装置、轮边减速动力耦合箱、轮边电机、车架、悬架摆臂、变速箱、发动机，其特征在于：所述轮边减速动力耦合箱壳体与悬架摆臂及轮边电机壳体相固联；轮边减速动力耦合箱有两个输入端，一端与轮边电机的动力输出端固联，另一端与万向节传动装置输出端固联；轮边减速动力耦合箱输出轴与车轮相固联；发动机产生的机械动力经由变速箱、主减速器变速后传递到差速器，经差速器差速后通过万向传动装置输出轴分别传递至两侧轮边减速动力耦合箱输入端，与轮边电机减速增扭后产生的转矩合成，经轮边减速动力耦合箱输出轴传递给车轮，实现不同的驱动工况。
2.根据权利要求1所述的轮边动力混合的分布式电动汽车动力系统，其特征在于：所述的不同的驱动工况是混合动力轮边驱动、纯轮边电机驱动、纯发动机驱动。
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Application publication date: 20120919 |