CN103192694A - 机动车驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车驱动单元（1）和一种包括该机动车驱动单元（1）的机动车（17）。电机具有转子（2）和在支撑结构（4）上可旋转安装的主定子（3）。第一变速器（5）从转子（2）向第一车轮驱动轴（6）提供输出。第二变速器（7）从主定子（3）向第二车轮驱动轴（8）提供输出。辅助定子（9）至少部分围绕主定子（3）且相对于可旋转安装的主定子（3）保持静止。设置用来控制辅助定子（9）增加或减少可旋转安装的主定子（3）动力的控制装置（10）。

Description

机动车驱动单元

技术领域

本发明涉及一种机动车驱动单元以及一种包括该机动车驱动单元的机动车。

背景技术

用于电动车的机动车驱动单元通常连接有至少两个驱动轮，在汽车的每侧各安装一个。在汽车的每侧各安装两个驱动轮的情况下，为了在驱动轮之间平均分配扭矩，需要提供差动传动（differentialtransmission）。

此外，汽车重量与扭矩比以及轮径与最高速度比通常意味着在电机和每个驱动轮之间需要至少一个单速两阶减速齿轮。这种单速减速齿轮的减速比在汽车的加速度和最高速度之间取平衡。

此外，电机转子的机械速度极限带来了一些限制。这些限制影响了电动车的性能和实用性。以上问题的一个解决方法是使用多级变速器。但是，这通常会导致成本高昂以及重量增加。

WO2011042317提出了另一种解决方法，其提出了一种用于电动车的机动车驱动单元，其包括电机，可旋转安装在两个与车辆框架连接的固定支撑件上的定子。车轮的驱动轴（axle shaft）与电机定子连接，且另一个车轮的驱动轴与电机转子连接。设置旋转反向装置来分别将两个车轮驱动轴中的一个的旋转相对于转子或定子的旋转反向。

由WO2011042317提出的电机可以交替电流类型且包括旋转电接触点将旋转定子与电子调整单元相连接。所述电子调整单元可以包括将电池的直流电转换为交流电的变压器，还包括控制输送至电机的交流电频率的换流器。可以安装独立的减速齿轮从而使安装有相应车轮的驱动轴可以从其上向外突出。

发明内容

本发明的目的是提供上面提到的改进的机动车驱动单元，其包括具有转子和反向旋转定子的电机。

这里提出的机动车驱动单元包括：电机，其具有转子和可旋转安装在支撑结构上的主定子；第一变速器，其从转子向第一车轮驱动轴提供输出；第二变速器，其从主定子向第二车轮驱动轴提供输出，其特征在于还包括：至少部分围绕主定子且相对于可旋转安装的主定子保持静止的辅助定子，以及用于控制辅助定子增加或减少可旋转安装的主定子动力的控制装置。

设置辅助定子和用于控制辅助定子的装置可以使得改进的驱动单元通过扭矩矢量分配系统进行控制。因此例如当配置有所述驱动单元的汽车行驶通过曲线时，更多的扭矩被施加到外侧车轮上。这提供了一种转向作用，操控汽车进入曲线从而更多的扭矩被传递到道路上并且不会导致车轮空转。这种扭矩矢量分配系统还可以用来补偿强烈的侧风或者如果为了将汽车从打滑状态变直，还可以将扭矩应用于一侧的驱动轮上。

根据第二方面，所述辅助定子环绕所述主定子同轴地设置。

如第二方面所述，所述辅助定子环绕主定子同轴地设置可以提高扭矩矢量分配能力。

根据第三方面，在所述可旋转安装的主定子的外周设置散热片。

如第三方面所述，在可旋转安装的主定子的外周设置散热片，可以在可旋转安装的主定子旋转时通过周围空气改善电机的冷却。

根据第四方面，所述可旋转安装的主定子被风道罩封闭。

如第四方面所述，所述风道罩被设置成包围可旋转安装的主定子，可以在改进电机冷却控制的同时防止污染，特别是设置在定子外周的散热片的污染，这种污染会降低散热片的冷却能力。

根据第五方面，所述散热片被设置成在所述主定子旋转时在风道罩内提供风扇。

如第五方面所述，所述散热片被设置成当所述主定子旋转时在风道罩内提供风扇，可以在设置有保护性风道罩时改善电机的冷却。

根据第六方面，散热片是螺旋形状的从而当主定子旋转时在风道罩内提供空气螺旋扇（air screw fan）。

如第六方面所述，螺旋形状的散热片为电机的冷却提供有效的空气螺旋扇。

根据第七方面，散热片是风扇叶片形状的，从而当主定子旋转时在风道罩内提供叶片式风扇。

如第七方面所述，提供风扇叶片形状的散热片为电机的冷却提供有效的叶片式风扇。

根据第八方面，提供辅助风扇单元，用于在风道罩内部产生流过散热片的冷却空气流。

如第八方面所述，提供的辅助风扇单元可以在可旋转安装的主定子不旋转时，在风道罩内可旋转安装的主定子的外周处产生流过散热片的冷却空气流，这样当关联的汽车静止时，也可以改善电机的冷却。

根据第九方面，第一变速器和第二变速器中的一个包括链条驱动减速器，且另外一个包括齿轮驱动减速器。

如第九方面所述，第一变速器和第二变速器中的一个包括链条驱动减速器且另外一个包括齿轮驱动减速器，可以提供简单且紧凑的变速器，其可以使得分别向第一和第二车轮驱动轴提供的输出具有相同的旋转方向。

根据第十方面，链条驱动减速器和齿轮驱动减速器具有相同的传动比。

如第十方面所述，设置具有相同传动比的链条驱动减速器和齿轮驱动减速器，可以实现在向第一或第二车轮驱动轴提供的输出和各自相关的驱动轴之间使用相同的或无需附加其它的传动装置。

附图说明

以下，本发明将参照附图并通过具体示例的方式进行更加详细的描述，其中

图1显示的是根据本发明一个实施例的机动车驱动单元的透视图；

图2显示的是包括根据图1所示的机动车驱动单元的机动车的透视图。

结合附图考虑，从以下详细描述中出发，本发明的其他目的和特征也将十分清楚。然而可以理解的是，示出的附图仅仅用于例证而不是对范围进行限制，对范围的限制应参看权利要求。可以进一步理解的是，附图不必成比例绘制，除非特别说明，它们仅仅用于概念性的例举此处描述的结构和过程。

具体实施方式

总的看来，在图1中示意性显示的本发明的实施例，涉及一种机动车驱动单元1，其包括电机，例如三相异步电机。电机具有转子2和主定子3。主定子3可旋转安装于支撑结构4上，支撑结构4适于与所关联的汽车的底盘固定连接。设置三个滑环16将电能传输给所述可旋转安装主定子3。

在一些实施例中，为了确保电机的温度控制，在可旋转安装的主定子3的外周设置散热片13。这改进了电机的冷却，特别是在电机被设置成使得当相关的汽车行驶时周围空气可以自由地流过旋转主定子3的散热片13的情况下。

此外，通过设置风道罩14封闭可旋转安装的主定子3也可以改善电机的冷却控制。这样风道罩14还可以防止可旋转安装定子3被污染，特别是设置在其外周的散热片13的污染。风道罩14提供的保护可以防止散热片13被污染，所述污染会降低散热片的冷却能力。

此外，还可以通过将散热片13设置成使得当主定子3旋转时在风道罩14内形成风扇来进一步改进对电机的冷却控制。该风扇被设置成将周围用于冷却的空气抽入风道罩14并在风道罩14内流过散热片13。

在一些实施例中散热片13是螺旋形状的从而当主定子3旋转时在风道罩14内形成空气螺旋扇。因此提供了用于冷却电机的有效的空气螺旋扇。

在另一个替换实施例中，散热片13是风扇叶片形状的从而当主定子3旋转时在风道罩14内形成叶片式风扇。因此为电机的冷却提供了有效的叶片式风扇。

为了在相关的汽车静止时仍能改进电机的冷却，在一些实施例中设置了辅助风扇单元15，用于在风道罩14内产生流过散热片13的冷却空气流。这样，在可旋转安装的主定子3不旋转（即电机不运行）时，辅助风扇单元15产生的冷却空气流在风道罩14内流过可旋转安装的主定子3外周的散热片13。

第一变速器5从转子2向第一车轮驱动轴6提供输出。第二变速器7从主定子3向第二车轮驱动轴8提供输出。在一些实施例中，第一变速器5和第二变速器6中的一个包括链条驱动减速器11且另一个包括齿轮驱动减速器12。这种设计可以实现简单紧凑的变速器，其可以使分别向第一和第二车轮驱动轴提供的输出具有相同的旋转方向。因此可以保证变速器的低成本和低复杂性。

在一些实施例中的链条驱动减速器11和齿轮驱动减速器12具有相同的传动比。这种设计可以在向第一或第二车轮驱动轴提供的输出和各自相关的驱动轴之间使用同样的或无需附加其它的传动装置。因此，可以保证任何附加传动装置的低成本和低复杂性。

在具有三相异步电机的实施例中，为了产生动力，电机需要在转子2和可旋转安装的主定子3之间具有转速差。由于在该设置中，可旋转安装的主定子3与转子2现在以同样的绝对旋转速度旋转，但是方向相反，因此产生的动力与转子2和可旋转安装的主定子3之间的相对旋转速度之差（即绝对旋转速度的两倍）成比例。由于限制电机性能的至少一个因素是转子2受到的机械应力，因此与没有反向旋转的转子和定子的设置相比，以上提到的设置对于任何给定的旋转速度都会将其受到的力降低4倍。因此在所关联车辆上的车轮的动作惯性也将减少4倍，这样又将有利于提高所关联车辆上的任何主动底盘系统的反应时间。降低对转子2的速度要求，意味着由链条驱动减速器11和齿轮驱动减速器12分别提供的减速可在一步中进行。

机动车驱动单元1还包括辅助定子9，辅助定子9至少部分围绕主定子3以及相对于可旋转安装的主定子3保持静止。在一些实施例中辅助定子9环绕主定子3同轴地设置。设置装置10（例如一个或更多个电子控制单元）用来控制辅助定子9增加或减少可旋转安装的主定子3的动力。

可控的辅助定子9能使得改进的驱动单元1通过扭矩矢量分配系统（torque vectoring）进行控制。因此例如当配置有所述驱动单元1的汽车沿着曲线行驶时，更多的扭矩可以被施加到外侧车轮上。这将提供转向效果，操控汽车进入曲线从而更多的扭矩可被传递给道路而不会导致车轮滑转。这种扭矩矢量分配系统也可以用来补偿强烈的侧风或者如果为了将汽车从打滑状态变直，还可以将扭矩应用到一侧的驱动轮。当用于前驱动时，所提出的结构可用来作为动力辅助转向装置，这样可以补充或甚至取代其他动力辅助转向系统，例如电动辅助转向系统。当为动力辅助转向系统补充其他系统时，其可以例如在已经将最大转向角施加给车辆右手侧和左手侧的转向轮后通过对车辆右手侧和左手侧的转向轮施加扭矩差来改进汽车的转弯半径。

如上所述，可控的辅助定子9可以用来从可旋转安装的主定子3中施加或引出电流，同时反向引出或施加这些电流到转子2，从而机动车驱动单元1的总电流消耗保持不变。

尽管上述的实施例被描述为具有三相异步电机形式的电机，但是也可以使用其他类型的电机来获得相似的结构，例如同步电机或直流电机。

根据本发明，也可以想到包括如上所述机动车驱动单元1的机动车17。

上述实施例可在以下权利要求的范围内进行变型。

这样，这些实施例已经显示、描述并指出了本发明基本的新颖性特征，可以理解的是本领域技术人员可以对示出的装置的形式和细节，以及它们的操作进行各种省略、替换和改变。例如，可以明确指出，这些元件和/或以基本相同的方式执行基本相同的功能并且可获得相同效果的方法步骤的组合是等效的。而且，可以意识到，在此与任何公开的形式或实施例相关的示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法/步骤可以与任何其它作为常用选择的公开或描述或暗示的形式或实施例相结合。

附图标记列表

1   机动车驱动单元

2   转子

3   主定子

4   支撑结构

5   第一变速器

6   第一车轮驱动轴

7   第二变速器

8   第二车轮驱动轴

9   辅助定子

10  控制装置

11  链条驱动减速器

12  齿轮驱动减速器

13  散热片

14  风道罩

15  辅助风扇单元

16  滑环

Claims (11)

1.一种机动车驱动单元（1），包括：

电机，所述电机具有转子（2）和在支撑结构（4）上可旋转安装的主定子（3）；

第一变速器（5），其从所述转子（2）向第一车轮驱动轴（6）提供输出；

第二变速器（7），其从所述主定子（3）向第二车轮驱动轴（8）提供输出，

其特征在于还包括：

辅助定子（9），其至少部分围绕所述主定子（3）且相对于所述可旋转安装的主定子（3）保持静止；和

控制装置（10），用于控制所述辅助定子（9）增加或减少给予所述可旋转安装的主定子（3）的动力。

2.如权利要求1所述的机动车驱动单元（1），其特征在于所述辅助定子（9）环绕所述主定子（3）同轴地设置。

3.如权利要求1到2中任一项所述的机动车驱动单元（1），其特征在于在所述可旋转安装的主定子（3）的周边设置散热片（13）。

4.如权利要求3所述的机动车驱动单元（1），其特征在于所述可旋转安装的主定子（3）被风道罩（14）封闭。

5.如权利要求4所述的机动车驱动单元（1），其特征在于所述散热片（13）被设置成使得当主定子（3）旋转时在风道罩（14）内形成风扇。

6.如权利要求4所述的机动车驱动单元（1），其特征在于所述散热片（13）是螺旋形状的从而当所述主定子（3）旋转时在风道罩（14）内形成空气螺旋扇。

7.如权利要求1到4中任一项所述的机动车驱动单元（1），其特征在于所述散热片（13）是叶片形状的从而当所述主定子（3）旋转时在风道罩（14）内形成叶片式风扇。

8.如权利要求4到7中任一项所述的机动车驱动单元（1），其特征在于设置辅助风扇单元（15），用于在风道罩（14）内产生流过散热片（13）的冷却空气流。

9.如权利要求1到8中任一项所述的机动车驱动单元（1），其特征在于所述第一变速器（5）和第二变速器（7）中的一个包括链条驱动减速器（11），而另一个包括齿轮驱动减速器（12）。

10.如权利要求9所述的机动车驱动单元（1），其特征在于所述链条驱动减速器（11）和齿轮驱动减速器（12）具有相同的传动比。

11.一种机动车（17），其特征在于包括根据权利要求1到10中任一项所述的机动车驱动单元（1）。

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