CN102642479A - 电动汽车 - Google Patents

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郭永斌
孙文凯
金启前
由毅
吴成明
赵福全
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Abstract

本发明提供了一种电动汽车，属于运输工具技术领域。它解决了现有的电动汽车行驶不稳定、若电机故障车辆便完全失去动力的问题。本电动汽车，包括车架，车架前端定位有两个前轮，后端定位有两个后轮；车架上固定有动力电池***和两个驱动电机，其中一个驱动电机通过变速结构与两个前轮机械联接，另一个所述的驱动电机通过变速结构与两个后轮机械联接，两个所述的驱动电机均通过电机控制器与动力电池***电联接；电动汽车还包括整车控制器，所述的两个电机控制器均与整车控制器电联接。本电动汽车前后轮独立驱动而且能独立控制，因此根据整车控制器中的控制策略执行前轮驱动、后轮驱动及四轮驱动，使汽车满足不同路况的要求，同时优化***效率。

Description

电动汽车
技术领域
本发明属于运输工具技术领域，涉及一种车辆，特别是一种电动汽车。
背景技术
随着世界经济的快速发展和对环保意识的重视，汽车的普及率越来越高，同时对汽车尾气排放的要求也越来越高。节能和低排放的油电混合汽车以及节能、无污染的理想“零排放”纯电动汽车是未来的发展趋势。
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的组成包括：能量存贮装置、电力驱动及控制***、驱动力传动等机械***等。早在19世纪后半叶的1873年，英国人罗伯特·戴维森(RobertDavidsson)制作了世界上最初的可供实用的电动汽车。随着技术发展成熟程度的提高，国内外汽车生产商先后推出了混和动力和纯电动汽车。关于电动汽车的相关文献较多，如中国专利文献公开的一种电动汽车【专利申请号：200920238160；授权公告号：CN201538252U】，包括用于驱动的驱动电机、控制驱动电机的驱动电机控制器、为驱动电机提供动力的动力电池，车载充电机，该电动汽车还包括一个由油箱、发动机、发电机以及增程器控制器组成的增程***，发电机与发动机通过传动机构相连，由增程控制器对增程***进行控制，增程器控制器输出的高压母线端与动力电池相连，两者共同提供车辆驱动的能量。该电动汽车虽然通过设置增程***解决因动力电池存储能量低导致续驶里程短等问题，但是还是存在诸多缺陷。如该电动汽车仅通过驱动电机驱动前轮运动，驱动方式单一，在上坡路及冰雪和湿滑等恶劣路面上行驶会增加电能消耗，导致行驶里程缩短；同时也可能导致车辆行驶不稳定等问题。采用单电机驱动还存在着若电机故障车辆便完全失去动力，导致车辆抛锚的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种行驶里程长、行驶安全且稳定的电动汽车。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电动汽车，包括车架，所述的车架前端定位有两个前轮，后端定位有两个后轮；其特征在于，所述的车架上固定有动力电池***和两个驱动电机，其中一个所述的驱动电机通过变速结构与两个前轮机械联接，另一个所述的驱动电机通过变速结构与两个后轮机械联接，两个所述的驱动电机均通过电机控制器与动力电池***电联接；所述的电动汽车还包括整车控制器，所述的两个电机控制器均与整车控制器电联接。
本电动汽车的前轮和后轮分别通过对应地驱动电机驱动，即前后轮独立控制。根据路面情况可灵活的分配前后轮驱动方式及制动力矩，从而进行高效的加速及制动，优化电机工作区间，进而能降低单位里程的电能消耗。此外，在冰雪、湿滑等恶劣路面，通过前后轮的独立驱动控制，降低侧滑等情况出现，提升车辆在复杂路面下的稳定性，确保车辆安全。再者，当其中一驱动电机或与其相连的部件出现故障时，可通过另一电机驱动汽车前进，避免车辆抛锚。在实际中，两个电机控制器均与整车控制器之间可通过CAN总线进行通讯联接。
在上述的电动汽车中，所述的变速结构包括减速器和与减速器相连的差速器；所述的减速器的输入轴与驱动电机主轴相连接；所述的差速器的输出轴与前轮或后轮相连接。
在上述的电动汽车中，所述的车架上通过可拆卸结构机械连接有能向动力电池***充电和/或向驱动电机提供电能使汽车行驶里程更长的增程装置。汽车在动力电池***提供的行驶里程内即日常行驶时可将增程装置从车架上拆除，降低汽车总重量，进而提高汽车的行驶里程。当汽车需长距离行驶，超出动力电池***提供的行驶里程时将增程装置固定在车架上，以保证汽车能安全地达到目的地。
在上述的电动汽车中，所述的可拆卸结构包括拖挂小车，所述的增程装置固定在拖挂小车上，所述的车架后端部固连有拖钩，所述的拖挂小车上连接有能卡入拖钩内的拉杆。该结构为拖挂式，该结构并不占用车室的位置，使汽车空间更大，更舒适；采用拖挂式还可以根据实际情况选择适合的增程装置类型及能量等级，使搭配更为灵活。
在上述的电动汽车中，所述的可拆卸结构包括用于定位增程装置的定位槽和用于捆绑增程装置的若干组捆绑器。
在上述的电动汽车中，所述的增程装置为燃料电池、超级电容或内燃机发电机组。
在上述的电动汽车中，所述的动力电池***中具有电池管理单元；所述的电池管理单元与整车控制器通讯联接。
在上述的电动汽车中，所述的内燃机发电机组具有内燃机控制ECU和发电控制单元，所述的内燃机控制ECU和发电控制单元均与整车控制器通讯联接。
与现有技术相比，本电动汽车具有以下优点：
1、本电动汽车前后轮独立驱动而且能独立控制，因此根据整车控制器中的控制策略执行前轮驱动、后轮驱动及四轮驱动，使汽车满足不同路况的要求，同时优化***效率。
2、本电动汽车中设置增程装置用于提高汽车行驶里程，使汽车更实用。
3、本电动汽车中增程装置通过可拆卸结构连接，由此能灵活地搭配或装卸增程装置，以满足不同情况下的需求；使汽车更具通用性。
4、本电动汽车中双电机***提供一种故障-安全的冗余结构，避免单电机故障时***瘫痪，使汽车具有更高的安全性。
附图说明
图1是本电动汽车的结构示意图。
图中，1、前轮；2、后轮；3、驱动电机；4、动力电池***；5、电机控制器；6、变速结构；7、整车控制器；8、增程装置。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本电动汽车包括车架、两个前轮1、两个后轮2、一动力电池***4、两个驱动电机3和一整车控制器7(VCU)。
具体来说，两个前轮1定位在车架前端，两个后轮2定位在车架后端。
动力电池***4固定在车架上，它为两个驱动电机3提供动力源。两个驱动电机3都固定在车架上，一个驱动电机3位于车架的前端，该驱动电机3选取低速扭矩特性好，低速效率高的电机；该驱动电机3通过变速结构6与两个前轮1机械联接。另一个驱动电机3位于车架的后端，该驱动电机3选取高速时效率高的电机；该驱动电机3通过变速结构6与两个后轮2机械联接。两个驱动电机3均通过电机控制器5与动力电池***4电联接；两个电机控制器5均与整车控制器7(VCU)通讯联接。
变速结构6是为了使车轮具有合适的转速以及增大其扭矩。本实施例给出与前轮1相连的变速结构6和与后轮2相连的变速结构6相同；本变速结构6包括减速器和与减速器相连的差速器；差速器的输出轴与前轮1或后轮2相连接，减速器的输入轴与对应的驱动电机3主轴相连接。
根据两个驱动电机3不同的特性及车辆行驶工况和路面特征，整车控制器7(VCU)执行控制行驶模式概括为以下几点：(1)启动及低速行驶状态启动及低速运行时，根据车辆行驶特性和载荷分配特性，由前端电机独立提供动力，以确保汽车在低速下的操控能力和经济性。(2)加速及减速状态时通过判断加速踏板位置和变化率，整车控制器7(VCU)进行计算，根据轮胎载荷的转移来合理分配前后电机的转矩。(3)在高速行驶状态下，由于后端电机在高速时拥有更好的运行效率，高速行驶时由后端电机单独驱动或以后端电机为主动力源的联合驱动。(4)制动状态，由于前后轴之间没有机械连接，可以各自独立的控制前后电机的制动力矩，这种控制可以等效成一个ABS***，以防止轮胎抱死，提高汽车的操控性能。(5)2wd和4wd模式切换，由于两个电机各自独立可控且之间没有机械连接，这让2wd和4wd之间的切换变得更加容易。通过辨识上面所提到的各个行驶状态，整车控制器7(VCU)可以让汽车在2wd和4wd之间方便自由的转换。同时可以设置2wd转换4wd按钮，让驾驶员强制使用4wd模式，以提高动力性能和在复杂路面下的操控性能。(6)失效-安全模式，即在***非正常运行的情况下对动力***的控制。当一个电机出现故障时而不能工作时，另一个电机作出相应的调整作为冗余结构以确保整车能够正常工作；此外在低附着率的路面条件下，当一个车轮出现打滑时，要及时切断该车轮的动力输出，而控制另一个电机的扭矩，以摆脱恶劣的路面条件。
车架上通过可拆卸结构机械连接有能向动力电池***4充电和向驱动电机3提供电源使汽车行驶里程更长的增程装置8。根据实际情况增程装置8可以仅向动力电池***4充电或向驱动电机3提供电能。
可拆卸结构包括拖挂小车，增程装置8固定在拖挂小车上，车架后端部固连有拖钩，拖挂小车上连接有能卡入拖钩内的拉杆。根据实际情况可拆卸结构还可以采用以下方案替换，可拆卸结构包括用于定位增程装置8的定位槽和用于捆绑增程装置8的若干组捆绑器。
在实际生产中，增程装置8的高压动力母线通过一个电气接插件与动力电池***4和电机控制器5等部件组成的驱动***相连接；进而方便增程装置8与驱动***的联接或拆分。当预计驾驶距离不超过纯电里程时，可选择拆卸掉增程装置8，同时减少车重；当有增程需求时，连接入增程装置8。根据实际情况可选择合适的增程装置8，增程装置8为燃料电池、超级电容或内燃机发电机组。
为了保证电源稳定的供给，可将动力电池***4中具有的电池管理单元与整车控制器7(VCU)通讯联接。内燃机发电机组具有内燃机控制ECU和发电控制单元，内燃机控制ECU和发电控制单元均与整车控制器7(VCU)通讯联接。当增程装置8为燃料电池或超级电容时可在连接电路上串联电磁控制开关，电磁控制开关与整车控制器7(VCU)电联接，实现控制燃料电池或超级电容的放电。当动力电池***4电量低于某一极限值时，为了保护动力电池不至于过放电，整车控制器7(VCU)可以强制起动增程装置8。当SOC值较高，不满足起动增程装置8要求时，驾驶员可以通过增程装置8强制起动对其放电。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了前轮1；后轮2；驱动电机3；动力电池***4；电机控制器5；变速结构6；整车控制器7；增程装置8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种电动汽车，包括车架，所述的车架前端定位有两个前轮(1)，后端定位有两个后轮(2)；其特征在于，所述的车架上固定有动力电池***(4)和两个驱动电机(3)，其中一个所述的驱动电机(3)通过变速结构(6)与两个前轮(1)机械联接，另一个所述的驱动电机(3)通过变速结构(6)与两个后轮(2)机械联接，两个所述的驱动电机(3)均通过电机控制器(5)与动力电池***(4)电联接；所述的电动汽车还包括整车控制器(7)，所述的两个电机控制器(5)均与整车控制器(7)电联接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，所述的变速结构(6)包括减速器和与减速器相连的差速器；所述的减速器的输入轴与驱动电机(3)主轴相连接；所述的差速器的输出轴与前轮(1)或后轮(2)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车，其特征在于，所述的车架上通过可拆卸结构机械连接有能向动力电池***(4)充电和/或向驱动电机(3)提供电能使汽车行驶里程更长的增程装置(8)。
4.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，所述的可拆卸结构包括拖挂小车，所述的增程装置(8)固定在拖挂小车上，所述的车架后端部固连有拖钩，所述的拖挂小车上连接有能卡入拖钩内的拉杆。
5.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，所述的可拆卸结构包括用于定位增程装置(8)的定位槽和用于捆绑增程装置(8)的若干组捆绑器。
6.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，所述的增程装置(8)为燃料电池、超级电容或内燃机发电机组。
7.根据权利要求1或2所述的电动汽车，其特征在于，所述的动力电池***(4)中具有电池管理单元；所述的电池管理单元与整车控制器(7)通讯联接。
8.根据权利要求7所述的电动汽车，其特征在于，所述的内燃机发电机组具有内燃机控制ECU和发电控制单元，所述的内燃机控制ECU和发电控制单元均与整车控制器(7)通讯联接。
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