CN106427531A - 一种混合动力全电驱底盘 - Google Patents

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孙建
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张武
陈文学
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Abstract

本发明实施例公开了一种混合动力全电驱底盘，其特征在于，包括：动力***和驱动***；所述动力***包括供电装置和储电装置，其中，所述供电装置包括发电设备，以及，辅助供电设备；所述驱动***包括多个车轮，以及，与所有所述车轮一一对应连接的多个驱动电机；每个所述驱动电机的输入端分别通过独立的传输线与所述动力***的输出端电连接，用于在通电时驱动对应连接的车轮。这样不仅能够降低动力传输的复杂性，增强车辆正常行驶的可靠性、稳定性。并且，不存在能量经机械传动链路传输产生损耗的问题，使动力***产生的能量全部用于驱动车轮。另外，还可减轻车辆的总体重量，提高能量的利用率。

Description

一种混合动力全电驱底盘
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种混合动力全电驱底盘。
背景技术
目前，底盘多应用于运载超重物品的车辆，例如，运载重型设备的民用运输车辆及运载大型军工设备的军用运输车辆等。由于上述车辆需要具备负载超重物品顺利行驶的能力，因此，车辆底盘必须配备强劲的动力***。同时，该类车辆运载的超重物品往往体积较大，车身普遍较长，车辆底盘一般需要设置多轴以支持车身。现有的底盘多已具备百吨级承载能力，以及6轴至8轴的多轴支撑能力。
底盘一般采用单台大功率柴油发动机作为动力源，发动机通过液力变矩器、变速器、分动器、传动轴、主减速器、半轴、轮边减速器等一系列串行的传动机械部件，将产生的动能传输至底盘上的车轮，完成对车轮的驱动，带动整车正常行驶。
但是，底盘上用于传输发动机动能的传动链路包含多种传动机械部件，结构十分复杂，存在大量单点失效环节，即传动链路中某个机械部件一旦发生故障，就会使传动链路中断，导致整个底盘丧失机动能力，严重影响车辆的正常行驶。并且，当前底盘上所配备发动机的最大功率仅为500kW，在车辆运载物品较重，又需要保持较快车速行驶的情况下，底盘受发动机功率限制明显动力不足。另外，传动链路在传输动能的过程中，其自身也需要消耗动能以维持运转，因此，发动机所产生的动能经传动链路传输后会产生较大损失，导致最终用于驱动车轮的动能较低，不能满足车辆快速行驶需求。
发明内容
本发明实施例中提供了一种混合动力全电驱底盘，以解决现有底盘传动链路复杂、机动能力较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一种混合动力全电驱底盘，包括：动力***和驱动***；
所述动力***包括供电装置和储电装置，其中，所述供电装置包括发电设备，以及，辅助供电设备；
所述驱动***包括多个车轮，以及，与所有所述车轮一一对应连接的多个驱动电机；每个所述驱动电机的输入端分别通过独立的传输线与所述动力***的输出端电连接，用于在通电时驱动对应连接的车轮。
可选地，所述发电设备为发电机组；所述辅助供电设备为发电机组或电池组。
可选地，所述发电设备为柴油发电机组。
可选地，所述驱动***还包括与所有所述车轮一一对应连接的多个轮边减速器，每个所述驱动电机与对应的车轮之间均通过所述轮边减速器相连接。
可选地，还包括控制***；
所述控制***与所述动力***连接，用于控制所述供电装置以及所述储电装置的启停状态。
可选地，还包括转向***；
每两个所述车轮组成一对车轮组；所述驱动***还包括与所有对所述车轮组一一对应的多个车桥，每对所述车轮组中的两个车轮均通过对应的车桥相连接；
所述转向***分别与所述控制***，以及每个所述车桥相连，用于接收所述控制***发送的转向控制指令，并按照所述转向控制指令通过车桥调整各对车轮组的转向模式。
可选地，还包括用于制动车轮的制动***；
所述制动***包括能量回收单元，所述能量回收单元的输出端与所述储电装置的输入端电连接，用于回收在制动车轮时生成的电能，并将回收的电能输送至所述储电装置。
可选地，所述储电装置为蓄电池和超级电容。
可选地，还包括分别与所述动力***，以及所有所述驱动电机电连接的功率变换器，所述动力***通过所述功率变换器与所有所述驱动电机电连接。
可选地，还包括与所述功率变换器电连接的电动转向助力***，所述电动转向助力***通过所述功率变换器与所述动力***电连接。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的混合动力全电驱底盘，具有动力***和驱动***。其中，动力***包括能够产生电能的供电装置以及能够储存电能的储电装置。动力***将电能直接供给驱动***，驱动***中的多个驱动电机在通电时分别驱动对应连接的车轮，从而带动整车行驶。
由于本发明实施例提供的混合动力全电驱底盘的动力***输出的动力全部为电能，且电能直接传输至每个驱动电机以驱使车轮转动，因此，本发明实施例提供的混合动力全电驱底盘中无需设置机械传动链路，不仅能够降低动力传输的复杂性，增强车辆正常行驶的可靠性、稳定性。并且，不存在能量经机械传动链路传输产生损耗的问题，提高传动效率，使动力***产生的能量可全部用于驱动车轮。另外，还可减轻车辆的总体重量，提高能量的利用率。
动力***具有供电装置和储电装置。其中，供电装置包括发电设备和辅助供电设备，能够产生较大功率的电能，并且，储电装置也可在供电装置提供电能不足以满足车辆行驶状态的需求时，与供电装置共同向驱动***提供电能。
在车辆需要降低红外特征时，可暂停供电装置中发电设备的工作，仅依靠红外特征较弱的储电装置和/或辅助供电设备为驱动***提供电能，从而降低车辆动力***的红外特征，以达到车辆被红外监测时，隐藏车辆红外特征的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种混合动力全电驱底盘的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种图1中驱动***2的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种混合动力全电驱底盘的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种混合动力全电驱底盘的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种转向模式的示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种转向模式的示意图；
图7为本发明实施例提供的又一种转向模式的示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种转向模式的示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种混合动力全电驱底盘的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的又一种混合动力全电驱底盘的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
动力***是底盘正常工作的动力来源，现有的底盘一般采用单台大功率柴油发动机作为动力源，发动机通过一系列串行的传动机械部件，将产生的机械能传输至底盘上的车轮，完成对车轮的驱动。但是，一旦某个传动机械部件发生故障甚至停止工作，将会直接使底盘不能正常工作，进而导致车辆不能正常行驶，因此，现有的底盘可靠性较低。
另外，由于单台大功率柴油发动机的功率有限，而底盘往往需要负载超重物体，且负载超重物体进行移动需要消耗较大功率。因此，现有底盘上发动机产生的功率，在车辆负载较重时不足以满足车体快速移动的需求。
本发明公开的实施例所提供的混合动力全电驱底盘，动力***产生的动能不再是发动机产生的机械能，也完全取消了串行的传动机械部件。动力***产生的动能全部为电能，驱动***利用电能使本发明实施例公开的混合动力全电驱底盘（以下简称底盘）正常工作，从而带动整个车体移动。
图1为本发明公开的混合动力全电驱底盘的结构示意图，如图1所示，该底盘包括：动力***1和驱动***2。
整个动力***1能够为驱动***2以及其他用电***提供电能，在本发明公开的实施例中，动力***1包括供电装置11和储电装置12，其中，供电装置11为提供电能的主要来源，储电装置12在供电装置11提供的电能不能保证底盘正常工作时，或者，为满足某种特殊需求时，与供电装置11一起或者单独为底盘提供电能。
供电装置11包括发电设备111以及辅助供电设备112，其中，在本发明公开的一个实施例中，发电设备111可以为发电机组，辅助供电设备112可以为发电机组或电池组。
上述发电机组可以为柴油发电机组或其他类型的发电机组，由于发电机组可以由多台发电机组成，组合出的功率可以根据驱动需要设计，其产生的功率可大于现有底盘上发动机的最大功率。
并且，由于现有底盘的发动机需要经过一系列传动机械部件才能将动能传输至驱动***，而动能在各个部件之间传递时不可避免的会发生损失，因此，发动机所产生的动能传递至驱动***时已发生较大削减。但是，在本发明实施例中，动力***1能够直接将电能传递给驱动***2，传动链路基本不会削减所传递的电能，因此，本发明实施例提供的底盘不仅有效减少能量的浪费，更重要的是具有更大的驱动能力。
在本发明公开的一个实施例中，发电设备111为发电机组，辅助供电设备112也为发电机组，即整个供电装置11包括两组发电机组，两组发电机组互为备份，使供电装置11在其中一组发电机组出现故障或停止工作时，依靠另外一组发电机组继续完成提供电能的工作。
另外，还可根据车辆行驶的实际需要启动其中一组发电机组，或在车辆需要更大的动能时同时开启两组发电机组，使驱动***2产生更大的驱动力，从而带动车体快速行驶。
在本发明公开的另一个实施例中，发电设备111为发电机组，辅助供电设备112为电池组，例如，辅助供电设备112可以为燃料电池组，电池组同样可以在供电装置11的发电机组出现故障或停止工作时，以及，发电机组产生的电能不足时，为驱动***2提供电能。
储电装置12是动力***1中供电装置11的电力备份和电力支持，在整个供电装置11失效的情况下，储电装置12能够向驱动***2提供电能，保证底盘正常工作，以及，在整个供电装置11仍然不能满足底盘的电力需求时，储电装置12可与供电装置11一起为驱动***2提供电能。
在本发明公开的一个实施例中，储电装置12为蓄电池和超级电容。
另外，本发明公开实施例中提供的底盘，设置储电装置12的重要目的还在于：
储电装置12工作时，自身产生的热量较低，使储电装置12工作时表现出的红外特征较低，在外界探测红外特征时不易被察觉。因此，若本发明实施例公开的底盘应用于特种重型车辆，便可通过降低车辆红外特征的方式，使车辆在被探测红外特征时，达到红外隐身效果。
并且，电池组工作时的红外特征也较低，当供电装置11中的辅助供电设备112是电池组时，若仅采用电池组，或采用电池组和储电装置12为驱动***2提供电能，同样也能在被探测红外特征时使车辆达到红外隐身效果。
因此，本发明公开实施例中提供的底盘，可采用红外特征较弱的储电装置12和/或辅助供电设备112为驱动***2提供电能，不仅能够保证底盘正常工作，还能够使车体在需要隐蔽行驶的情况下，通过降低动力***1的红外特征，使车辆在被探测红外特征时能够红外隐身，保证车辆及车内人员安全。
如图1所示，驱动***2包括多个车轮21，每个车轮21都对应连接有一个独立的驱动电机22，不同车轮21连接不同的驱动电机22。
每个驱动电机22的输入端均分别通过独立的传输线，例如电缆线，与动力***1的输出端电连接，动力***1通过电缆线将电能传输至各个驱动电机22，驱动电机22通电时工作，驱动与驱动电机22对应连接的车轮21，使每一个车轮21均为驱动轮，各个车轮21独立驱动。
在本发明公开的另一个实施例中，如图2所示，驱动***2还包括与所有车轮21一一对应连接的多个轮边减速器23，每个驱动电机22均与对应的车轮21之间通过一个独立的轮边减速器23相连接，以提高驱动***2的驱动能力。
在本发明公开的另一个实施例中，混合动力全电驱底盘还包括控制***3，如图3所示，该控制***3与动力***1连接，能够控制动力***1中供电装置11及储电装置12的启停状态。
例如，控制***3在用户的操控下，能够向动力***1发出供电控制信号，该供电控制信号中包括令供电装置11及储电装置12启动或停止的信息，动力***1接收到该供电控制信号之后，便可控制供电装置11和储电装置12中每一个供电单元的工作状态。如，令供电装置11开启发电设备111向驱动***2供电，辅助供电设备112停止工作，储电装置12停止向驱动***2供电；或令供电装置11同时开启发电设备111和辅助供电设备112，共同向驱动***2供电，储电装置12停止停止向驱动***2供电等。
在本发明公开的另一个实施例中，如图4所示（为保证图片简洁，图中未标出动力***1），混合动力全电驱底盘除包括控制***3外，还包括转向***4。
在车辆的基本构造中，每两个车轮21组成一对车轮组，驱动***2还包括与所有对车轮组一一对应的多个车桥，每对车轮组中的两个车轮21均通过对应的车桥24连接。
转向***4分别与控制***3，以及每个车桥24相连，用于接收控制***3发送的转向控制指令，并按照转向控制指令通过车桥24调整各对车轮组的转向模式。
例如，控制***3可以为控制车辆转向模式的控制器，用户通过控制器可以设定转向模式，并且可以通过车桥24控制底盘上每对车轮组的转向模式。
前述转向模式可以预先设定，如：低速模式、高速模式和自定义模式。
以靠近车辆车头的方向为底盘的前方，以靠近车辆车尾的方向为底盘的后方。其中，低速模式以实现车辆的最小转弯半径为目标，可以是：底盘所有车轮组主动转向，底盘前部预设数量对车轮组的转向与底盘后部预设数量对车轮组的转向相互配合，实现转弯圆心尽量靠近底盘纵轴，从而减小转弯半径。例如，如图5所示，底盘具有6轴，即底盘具有6个车桥24。图中右侧为底盘前部，左侧为底盘后部，且后续类似例子中均如此表示。在低速模式下设置底盘前部3个车桥24带动相应车轮组完成主动转向，底盘后部3个车桥24主动带动相应车轮组配合底盘前部车轮组的转向。
低速模式还可以是：底盘前部车轮组和底盘后部车轮组主动转向，底盘中部车轮组随动转向，底盘前部预设数量对车轮组的转向与底盘后部预设数量对车轮组的转向相互配合。例如，如图6所示，底盘具有7轴，在低速模式下设置底盘前部3个车桥24带动相应车轮组完成主动转向，底盘后部3个车桥24主动带动相应车轮组配合底盘前部车轮组的转向，底盘中部1个车桥24不主动转向，而是随着车辆方向的转变随动转向。
高速模式可以是：如图7所示，底盘前部预设数量对车轮组主动转向，其余对车轮组随动转向。由于，车辆在高速状态下转向过急，容易造成翻车等安全风险，因此，高速模式只是底盘前部车轮组主动转向，其余车轮组随动转向。
自定义模式可以是在高速模式或低速模式下另设定的其他转向模式，例如，如图8所示，在低速模式下，若开启自定义模式，则底盘所有对车轮组将全部主动转向，并且转动方向一致，以实现车辆整体平移的效果。
在本发明公开的另一个实施例中，混合动力全电驱底盘还包括用于制动车轮21的制动***。
该制动***与现有制动***类似，此处不再赘述。例如，制动***可以是混合制动，即刹车片制动和电机反拖制动形成的混合制动，
本发明公开的制动***包括能量回收单元，能量回收单元的输出端与储电装置12的输入端电连接。车辆在制动时或车辆滑行时释放出多余能量，能量回收单元将多余能量转化为电能并回收，且将回收的电能输送至储电装置12，有效提升能量的利用率。
在本发明公开的另一个实施例中，如图9所示，混合动力全电驱底盘还包括分别与动力***1，以及所有驱动电机22电连接的功率变换器5，动力***1通过功率变换器5与所有驱动电机22电连接，动力***1中供电装置11和储电装置12发出的电能，通过功率变换器5传输至驱动电机22。制动***的能量回收单元通过驱动电机22将回收的电能，利用功率变换器5传输至储电装置12，储电装置12储存回收的电能，并重复利用。
在本发明公开的另一个实施例中，如图10所示，混合动力全电驱底盘还包括与功率变换器5电连接的电动转向助力***6，该电动转向助力***6通过前述功率变换器5与动力***1电连接，能够利用动力***1产生的电能为车辆转向提供助力。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种混合动力全电驱底盘，其特征在于，包括：动力***和驱动***；
所述动力***包括供电装置和储电装置，其中，所述供电装置包括发电设备，以及，辅助供电设备；
所述驱动***包括多个车轮，以及，与所有所述车轮一一对应连接的多个驱动电机；每个所述驱动电机的输入端分别通过独立的传输线与所述动力***的输出端电连接，用于在通电时驱动对应连接的车轮。
2.根据权利要求1所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，所述发电设备为发电机组；所述辅助供电设备为发电机组或电池组。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，所述发电设备为柴油发电机组。
4.根据权利要求1所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，所述驱动***还包括与所有所述车轮一一对应连接的多个轮边减速器，每个所述驱动电机与对应的车轮之间均通过所述轮边减速器相连接。
5.根据权利要求1所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，还包括控制***；
所述控制***与所述动力***连接，用于控制所述供电装置以及所述储电装置的启停状态。
6.根据权利要求5所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，还包括转向***；
每两个所述车轮组成一对车轮组；所述驱动***还包括与所有对所述车轮组一一对应的多个车桥，每对所述车轮组中的两个车轮均通过对应的车桥相连接；
所述转向***分别与所述控制***，以及每个所述车桥相连，用于接收所述控制***发送的转向控制指令，并按照所述转向控制指令通过所述车桥调整各对车轮组的转向模式。
7.根据权利要求1所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，还包括用于制动车轮的制动***；
所述制动***包括能量回收单元，所述能量回收单元的输出端与所述储电装置的输入端电连接，用于回收在制动车轮时生成的电能，并将回收的电能输送至所述储电装置。
8.根据权利要求1所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，所述储电装置为蓄电池和超级电容。
9.根据权利要求1所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，还包括分别与所述动力***，以及所有所述驱动电机电连接的功率变换器，所述动力***通过所述功率变换器与所有所述驱动电机电连接。
10.根据权利要求9所述的混合动力全电驱底盘，其特征在于，还包括与所述功率变换器电连接的电动转向助力***，所述电动转向助力***通过所述功率变换器与所述动力***电连接。
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