CN106163848A - 电力推动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种电力推动车辆，包括：由电动机驱动的前车轴组件(10)；和由电动机驱动的后车轴组件(20)；其中，上述组件各个均包括：支撑框架(110)、两个车轮悬架单元(30)、用于驱动车轮旋转的电动机(40)、用于控制上述电动机的控制单元(45)、具有一个或多个齿轮比的差动传输单元(55)和用于调节所述悬架单元的车轮支撑件相对于所述框架的角度位置的转向装置(50)；电动机、悬架单元和所述转向装置安装在所述支撑框架上。两个车轴组件具有完全对应的构造并且自身构成独立模块，独立模块已经以其操作构造预组装。

Description

电力推动车辆
技术领域
本发明涉及如下类型的电力推动车辆，其包括：
-由电动机驱动的前车轴组件；和
-由电动机驱动的后车轴组件；
其中，所述车轴组件各个均包括支撑框架、两个车轮悬架单元、用于驱动车轮旋转的电动机、用于控制所述电动机的控制单元、具有一个或多个齿轮比的差动传输单元和用于调节所述悬架单元的车轮支撑件相对于所述支撑框架角度位置的转向装置；电动机、悬架单元和所述转向装置安装在所述支撑框架上。
背景技术
这种构造通常可以应用于所有类型的车辆，并且特别地应用于属于城市汽车、超迷你车和小型家庭车辆领域的机动车辆。对于这些类型的车辆而言，一方面需要生产成本低，而另一方面需要在代表车辆特征的容纳空间内获得尽可能宽敞的用于乘客车厢的空间，而且需要使得车辆具有增强的可操纵性。
发明内容
在本文中，本发明的目的是提供一种与迄今已知的解决方案相比改进的解决方案。通过具有权利要求中所述特征的机动车辆而实现了本目的。
各权利要求构成本文提供的有关本发明的技术教导的组成部分。
附图说明
参照仅仅作为非限制性示例提供的附图并根据以下描述，本发明的其它特征和优势将变得更为清楚，并且其中：
图1是本文所述的机动车辆的一个实施例的示意性透视图；
图2是图1的机动车辆的两个前车轴和后车轴组件；
图3是图1的机动车辆的前车轴组件的正视图；
图4是图1的机动车辆的四个悬架单元的分解透视图；
图5A、5B和5C分别是图1的机动车辆的悬架单元的三个正交视图：俯视平面图、正视图和侧视图；
图6A和6B分别是作为图2的由箱形截面钢板制成的框架的替代方案的整体框架的透视图和俯视平面图，所述整体框架支撑电动机、差动装置、逆变器、车轴和转向机构箱；
图7是两个独立车轴组件的示意性俯视平面图，其中对应的电池组连接到机动车辆的框架；和
图8图解了本文所述的机动车辆的第二实施例的前车轴和后车轴组件。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了各种具体细节以深入理解实施例。可以获得各实施例而同时不必具有具体细节中的一个或多个或者具有其它方法、部件或材料等。在其它情况中，没有详细阐述或描述已知的结构、材料或操作，以免使得实施例的各方面变得含混不清。
本文所用的参考仅仅是出于便捷起见，因此不限制实施例的范围或保护范围。
参照附图，由附图标记100表示根据本发明的实施例的一个示例获得的电力推动车辆。
整体上，机动车辆100包括前车轴组件10和后车轴组件20，所述前车轴组件和后车轴组件各个均在四个点处固定到机动车辆的框架的相对端部。
每个车轴组件均包括承载车轮支撑件36(图4中可见)的两个车轮悬架单元30、用于驱动车轮旋转的电动机40、用于控制电动机的控制单元45、具有一个或多个齿轮比的差动传输单元55、用于调节车轮支撑件36的角度位置的转向装置50以及电池组。而且每个车轴组件还包括支撑框架110，涉及的所有装置均安装在所述支撑框架上。电动机控制单元45可以如图8所示地安装在电动机上，或者如图7所示替代性地安装在与差动组件相对的侧部上。在前一情况中，电动机及其控制器之间的连接电缆的长度缩短，而在后一情况中，整体高度降低。前电池组和后电池组可以类似地布置在车辆的主框架的比车轮的旋转轴线更高的高度处，或者如图7所示优选地布置在主底部面板上。
通常，本文所述的机动车辆的特征在于每个组件的悬架单元均是具有摆动底臂和顶臂的铰接四边形类型并且包括减震装置，所述减震装置在底部处接合底臂而在顶部处接合组件的支撑框架或者接合车辆的底部面板(因此即意味着其上具有乘客车厢的底部框架部分)。而且，在每个车轴组件中，悬架单元和转向装置的所有元件均成一体地位于支撑框架上，在车轴组件安装在车辆框架的其余部分上之前已经确定运动链和该运动链的几何结构，所述运动链和该运动链的几何结构被设计成限定车轮支撑件相对于框架的位置和/或定向。特别地，在其自身与车辆的其余部分分离的每个车轴组件中，诸如外倾角、迎角(angle of incidence)、阿克曼角等的一组悬架特征参数均已确定。甚至在两个车轴组件连接到车辆框架的其余部分之前，就已经在所述两个车轴组件中限定了这些参数。
在本文所述的车辆中，两个车轴组件因此具有完全对应的构造并且自身构成独立模块，所述独立模块已经以其操作构造预组装。两个电池组中之一可以由一组光伏板直接供电，而构成第二电池组的模块可以逐一地由其它充电模块更换。
现在参照所示实施例的示例，图4仅仅示出了车辆的四个悬架单元30组。如所述，每个悬架单元均为铰接四边形类型。特别地，悬架单元包括顶臂32和底臂34，所述顶臂和底臂皆摆动并且大体呈三角形；悬架单元的臂的底侧被约束到车轴组件的框架110，并且继而车轮支撑件36的顶臂和底臂分别经由球形接头而约束到悬架单元的臂的远端。在多个优选的实施例中，如在所示的实施例中，底臂34由两部分形成，这两部分可以以不同的相对位置连接在一起，从而能够调节底臂的长度。
减震装置38在其底端处铰接到底臂34而在其顶端处铰接到框架110(如图8的实施例所示)或者铰接到车辆的底部面板(如图1至图7示出的示例所示)，所述减震装置在所示的实施例中由液压缸构成，螺旋弹簧与所述液压缸相关联。根据本文所述的车轴组件的重要特征，顶臂32的底侧的约束到框架110的约束点都相对于车辆的运动方向关于减震装置38向前或向后偏移。特别地，在前车轴组件中，这些约束点向前偏移，而在后车轴组件中，约束点向后偏移。换言之，讨论中的约束点面向乘客车厢的外部。如在图4中可看出的，这种构造使得减震装置的顶端能够布置在包在(subtended)两个车轴组件的几何轴之间的距离内并且因此处于最小距离处，这简化了车辆框架的构造。就后车轴组件而言，上述顶臂32的约束点可以同样向前定位，使得对应的减震装置将向后偏移，以增大可获得的内部空间，虽然底部面板必须更长。因为减震装置接合悬架单元的底臂而非顶臂，所以减震装置38的顶端处于最小高度处并且因此框架也处于最小高度处，所述减震装置被约束到所述框架上。图1和图2示出了安装在两个车轴组件的框架110上的悬架单元30。
也安装在框架110上的转向装置50通过位于车轮支撑件中的固定孔眼36’而连接到车轮支撑件36，如图5C所示。
在前车轴组件中，转向装置连接到与车辆的转向轮相关联的转向轴。讨论中的转向装置可以是通常应用在本技术领域中的任何类型的；优选地，转向装置装配有可以是液压或电动型的伺服致动器。
在后车轴组件中，转向装置替代地包括致动器52(仅仅在图8的实施例中示出)，以自动驱动转向装置，所述致动器可以如图所示地旋转或者沿着转向拉杆的轴线直线运动。致动器52由车辆的控制单元(未示出)控制，所述控制单元被构造成按照与前车轴组件的转向装置的操作相协调的方式管控致动器的操作。应当注意的是，通常，本领域中已知具有四个转向轮的车辆。讨论中的车辆因此可以使用本领域中已知的用于协调后车轴组件的转向装置与前车轴组件的转向装置的任何控制策略。本文所述的车辆另外还设想了特别的控制模式，所述控制模式在紧急操纵中进行干预。特别地，上述控制单元被构造成在检测到转向速度高于阈值时致动所述控制模式。该阈值用作区别紧急操纵和处于车辆的正常运动范围内的操纵的参考。所使用的其它控制模式具有能够快速变向且同时保持车量的稳定和/或在车辆转弯时保持车辆稳定的功能。
如前文可看出的，每个车轴组件均包括用于使车轴组件的车轮旋转的电动机40，所述电动机安装在支撑框架100上并且电动机的输出轴按照已知的模态类型连接到两个悬架单元的轮毂承载件37(在图8的实施例中可见)。在优选的实施例中，两个车轴组件的电动机可以皆为磁感应型或者可以是两种不同的类型，特别地，针对前车轴组件用永磁同步电动机或者优选针对后车轴组件用由永磁体辅助的磁阻电动机。讨论中的两个电动机可以优化彼此相同的操作映像或者优化彼此不同的驱动循环，例如，前电动机为NEDC(新欧洲驱动循环)而后电动机为ARTEMIS循环。车辆的控制单元被构造成用于协调它们的操作，以获得可能的最佳推动效率。根据车辆的转向角度和速度采用分配于前车轴和后车轴之间的转矩。
在本文所述的车辆中，两个电动机的供电模块与电动机驱动的车轴组件分离，其直接设置在车辆的框架上。在不同的实施例中，如图示的实施例中(特别参见图2、7和8)，供电单元由两个不同的组81、82构成，每个组均致力于向相应的车轴组件供电并且设置在相应车轴组件的近侧。两个组中的一个、优选地与后车轴组件相关联的那个组包括多个模块82’，所述多个模块经由快接设施而联接到底盘底部面板，以使得能够快速地移除所述多个模块以及用已充电的其它模块来更换所述模块。前车轴的组能够以完全独立的方式、例如经由车载光伏板再充电。后车轴的组能够设置成朝向车轴的外侧(如图所示)或者设置在车辆内部且位于乘客座椅下方。
在所述的车辆中，供电组优选固定在车辆的底架底部面板上，从而在发生事故时电源组将更少地经受支撑框架110和所有连接至支撑框架的***的任何变形。在替代性的构造中，供电组可以替代性地直接固定到支撑框架110，所述支撑框架为此可以沿着车辆的主轴线适当地延长。在这种情况下，模块将优选地分布在电动机差动组件附近，以降低整个车辆的重心。
通常，本文所述的机动车辆还可以包括以下特征中的一个或多个：
-电池组相互独立并且用作相应的推动链；
-电池组中至少之一由标准模块构成，当所述标准模块停止时可以单独取出标准模块并且用先前已充电的其它模块更换；
-两个电池组各个均优选由用于管控的电池***进行管控和监测，但是同样可以由单个电池管理***进行监测，用于管控充电状态的算法存储在所述单个电池管理***中，以使得车辆的自主性能够最大化；
-中央数据处理单元用于管控两个电动机控制器、相对于速度和转向角度分配电流供应并且因此将转矩分配在每一车轴中。
-由标准模块构成这些电池组中的至少一个，由一块或多块车载光伏板直接通过DC-DC转换器向所述标准模块供电；
-专用DC-DC单元用于将电池组的电压转换成辅助***所需的电压；
-中央数据处理单元、两个电池管控***、电动机控制器、致动器的用于改变差动器的齿轮比的控制器、车载显示面板和相应的控制面板、以及用于管控车辆的其它单元经由一个或多个通常用在汽车领域中的通讯网络而进行通讯；
-在两个车轴组件的悬架单元中，在前车轴组件中将顶臂约束到框架的约束点相对于减震装置向后偏移，而在后车轴组件中约束点相对于减震装置向前偏移，以增大两个车轴组件的相应减震装置之间的距离；然而，这些约束点可以设置成在后车轴组件中向后偏移，从而使得对应的减震装置向前偏移，以增大乘客车厢内的空间。
此时应当注意的是，两个车轴组件中的每一个的支撑框架110均通过由金属合金或聚合物-金属合金制成的整块体构成，所有悬架单元、转向装置以及由此承载的全部其它元件的约束点和固定点均设置在所述整块体上，并且将框架连接到车辆的底部面板的连接点也设置在所述整块体上。
具体参照图6A和6B，在不同的优选实施例中，如在所述的实施例中，整块体包括：
-第一横梁112、第二横梁114和第三横梁116，其中，第一横梁112位于框架的后部或前部中(分别根据是前车轴组件还是后车轴组件)，第三横梁116位于前部或后部中(根据是后车轴组件还是前车轴组件)，而第二横梁114位于大体中间位置处；
-两个相对的侧向直立件122，第一、第二和第三横梁112、114和116将所述两个相对的侧向直立件连接在一起，每个侧向直立件均限定了在横向于横梁自身的平面中延伸的环形结构。
两个侧向直立件的环形结构由连结三根横梁112、114和116的底部纵梁122A、顶部纵梁122B、以及连结底部纵梁122A和顶部纵梁122B的三个柱状部分122C、122D、122E限定。两个环状结构中的一个的中央柱状部分122D具有支撑板131，并且以相同的方式，两个环形结构的顶部纵梁具有大体中央板，所述中央板以悬臂132的方式设置、所述中央板上布置有用于连接到机动车辆的底部面板的第一设施布置。在不同的优选实施例中，这些第一设施包括：形成在前述中央板中的孔132’，以用于经由螺栓或类似的连接元件而将中央板固定到机动车辆的底部面板；和由橡胶制成且设置在孔上的环形件(未示出)，所述环形件设置在上述中央板和机动车辆的框架之间并且具有减震元件的功能。
以类似的方式，第三横梁116具有另一支撑板134，所述另一支撑板以悬臂的方式设置成朝向框架的内部并且位于第三横梁的中央部分中。
而且，支撑框架110包括：底部纵梁142，所述底部纵梁设置在侧向直立件122之间并且连结第一横梁112和第二横梁114；和另一底梁144，所述另一底梁基本上对准所述底部纵梁并且连结第二横梁和第三横梁。
第一横梁112具有端部部分112A，所述端部部分沿着大体纵向方向或在任一情况下沿着包含在车辆的纵向方向和横向方向之间的方向相对于侧向直立件122向后侧伸出，并且在所述端部部分上布置有用于连接到机动车辆的底部面板的另一设施，其与上述描述类似(参见连接孔112A’)。
而且支撑框架110还包括顶部横向构件152，所述顶部横向构件例如经由螺栓在其相对两端处固定到两个侧向直立件的支撑板132，并且所述顶部横向构件基本上位于第二横梁114的顶部上。该顶部横向构件具有弧形的突起中央部分152A，而且在相应的位置处第二横梁114替代性地具有呈弧形的下凹部分114A。这些弧形部分在顶部横向构件和第二横梁之间限定了适于接收差动传输单元55的壳体的空间。
在多个优选的实施例中，如在示出的实施例中，两个侧向直立件的顶部纵梁和底部纵梁各个均具有穿孔的竖直板136，所述竖直板以适当的方式彼此间隔开，这限定了将悬架单元的臂约束到支撑框架110的约束点。
在多个优选的实施例中，如在示出的实施例中，转向装置安装在第一横梁112上，差动传输单元55安装在纵梁142和144上，电动机安装在支撑板131和134上。为此，第一横梁112具有至少两个穿孔的截头圆锥或圆筒状成形件112’，所述成形件被设计成用于接收两个设置在转向装置的结构中的对应销。以类似的方式，纵梁142和144具有一个或多个孔142’和144’，以用于经由螺栓或类似的连接元件而固定差动传输单元的壳体。
由于上述特征，即使每个车轴组件均设置了已经提及的所有装置和单元，两个车轴组件的结构也非常紧凑。因此就制造具有良好性能以及高操纵机动性水平的机动车辆且同时节约成本而言，针对两个车轴组件能使用相同结构的可行性的优势变得显而易见。
现在参照图2和7，可以注意到在本文所述的机动车辆中，两个车轴组件如何按照径向相反的定向布置，从而在后车轴组件中，连接到车辆的底部面板的第一横梁112面向向前的方向，而在前车轴组件中，该第一横梁面向相反的方向。因此，如前所述，在前车轴组件中，第一横梁112位于支撑框架110的后部中而第三横梁116位于前部中，但是在后车轴组件中，第一横梁位于支撑框架的前部中，而第三横梁位于支撑框架的后部中。
当然，在不影响本发明的原理的情况下，各构造和实施例的细节就在本文中仅作为非限制性示例示出的内容而言可以进行改变，甚至进行显著改变，而不背离本发明由附属权利要求所限定的范围。

Claims (20)

1.一种电力推动车辆，包括：
-由电动机驱动的前车轴组件(10)；和
-由电动机驱动的后车轴组件(20)；
其中，前车轴组件和后车轴组件两者均包括：
支撑框架(110)、两个车轮悬架单元(30)、用于驱动车轮旋转的电动机(40)、用于控制所述电动机的控制单元(45)、具有一个或多个齿轮比的差动传输单元(55)和用于调节所述悬架单元的车轮支撑件相对于所述支撑框架的角度位置的转向装置(50)；所述电动机、所述差动传输单元、所述悬架单元和所述转向装置安装在所述支撑框架上；
所述机动车辆的特征在于：
所述悬架单元是具有摆动的底臂(34)和顶臂(32)的铰接四边形类型并且包括减震装置(38)，所述减震装置在底部处接合所述底臂而在顶部处接合所述支撑框架或机动车辆的框架，乘客车厢位于所述机动车辆的框架上，
并且其特征还在于：
在每个车轴组件中，
所述悬架单元和所述转向装置成一体地位于所述支撑框架上，以便在所述车轴组件中确定运动链和所述运动链的几何结构，所述运动链和运动链的几何结构被设计成用于限定车轮支撑件(37)相对于所述机动车辆的框架的位置和/或定向，以便所述车轴组件构成预组装的模块，所述模块可移除地安装在所述机动车辆的所述框架上。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，其中，在所述前车轴组件和后车轴组件中，将所述顶臂约束到所述框架的所有约束点均相对于所述减震装置(38)关于所述机动车辆的前进方向向前或向后偏移。
3.根据权利要求2所述的机动车辆，其中，在所述前车轴组件(10)中，所述约束点向前偏移，并且其中，在所述后车轴组件(20)中，所述约束点向后偏移，以使得所述前车轴组件的减震装置和所述后车轴组件的减震装置之间的相对距离最小化。
4.根据权利要求2所述的机动车辆，其中，在所述后车轴组件(20)中，所述约束点向前偏移，以增大乘客车厢中的空间。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，所述支撑框架包括整体块，所述整体块包括：
-至少一个第一横梁(112)和一个第二横梁(114)；
-两个相对的侧向直立件(122)，所述两个相对的侧向直立件通过所述第一和第二横梁(112，114)连接在一起并且各个均限定了环形结构，所述环形结构在横向于所述第一和第二横梁(112，114)的平面上延伸，所述环形结构包括：顶部纵梁(122B)和连结所述第一横梁和第二横梁的底部纵梁(122A)；
其中，所述转向装置(50)或所述电动机(40)或所述差动传输单元(55)安装在所述第一横梁(112)或所述第二横梁(114)上；和
其中，所述悬架单元的所述顶臂(32)和所述底臂(34)分别摆动地安装在所述环形结构的所述顶部纵梁(122B)和所述底部纵梁(122A)上。
6.根据权利要求5所述的机动车辆，其中，所述第一横梁(112)位于所述支撑框架的后部或前部中并且具有端部部分(112A)，所述端部部分基本沿着所述机动车辆的纵向方向或在任一情况下沿着包含在所述机动车辆的纵向方向和横向方向之间的方向相对于所述侧向直立件(122)向后侧伸出，在所述端部部分(112A)上设置有用于连接到所述机动车辆的所述框架的设施，并且其中，在所述侧向直立件的所述顶部纵梁(122B)上设置了用于连接到所述机动车辆的所述框架的其它设施。
7.根据权利要求6所述的机动车辆，其中，所述支撑框架包括设置在所述侧向直立件(122)之间并且连结所述第一和第二横梁(112，114)的第一底部中间纵梁(142)。
8.根据权利要求7所述的机动车辆，其中，所述车轴组件的所述支撑框架包括：第三横梁(116)，所述第三横梁设置在所述支撑框架的前部或后部中并且连结所述侧向直立件(122)；和第二底部中间纵梁(144)，所述第二底部中间纵梁与所述第一底部中间纵梁(142)基本对齐并且连结所述第二横梁(114)和所述第三横梁(116)。
9.根据权利要求8所述的机动车辆，其中，所述侧向直立件的所述环形结构具有连接所述底部纵梁(122A)和所述顶部纵梁(122B)的中央柱状部分(122D)，其中，在所述侧向直立件中的至少一个中，所述中央柱状部分(122D)包括支撑板(131)，并且其中，所述第三横梁(116)具有其它支撑板(134)。
10.根据权利要求9所述的机动车辆，其中，所述转向装置(50)安装在所述第一横梁(112)上，所述差动传输单元(55)安装在所述第一底部中间纵梁(142)上，并且所述电动机安装在所述支撑板和所述其它支撑板(131，134)上。
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的机动车辆，其中，所述支撑框架的所述横梁和所述侧向直立件均由高强度钢板通过弯曲、电焊制成。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，穿孔板(136)设置在所述侧向直立件上，以用于连接所述框架上的所述摆动的底臂和顶臂，所述穿孔板电焊到所述侧向直立件。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，所述悬架单元的底臂具有两个部分，所述两个部分能够在不同的相对位置处连接在一起，以便能够调节所述底臂的长度。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，所述前车轴组件的所述电动机和所述后车轴组件的所述电动机就不同的驱动循环进行了优化。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，所述前车轴组件和后车轴组件的所述电动机皆是感应电动机。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，所述电动机是不同类型的，特别地，所述前车轴组件的电动机是永磁同步电动机，所述后车轴组件的所述电动机是由永磁体辅助的磁阻电动机或者感应电动机，所述永磁体由铁素体或稀土制成。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，每个车轴组件均由其自有的电池组供电，并且所述电池组固定在所述机动车辆的所述框架上而非固定在所述支撑框架(110)上。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，每个车轴组件均由其自有的电池组供电，并且所述电池组刚性地固定在所述支撑框架(110)上并且设置成毗邻所述电动机和所述差动传输单元，以使得所述机动车辆的重心的高度最小化。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，车轴组件自有的每个电池组均由电池管控***进行管控。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的机动车辆，其中，在充电步骤期间，两个电池组交替由固态电源切换***供电，所述固态电源切换***以数秒的间隔向两个电池组中的一个或另一个充电。
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Application publication date: 20161123