CN107471998A - 电动汽车扭转梁式轮边驱动***及其驱动方法 - Google Patents

电动汽车扭转梁式轮边驱动***及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种电动汽车扭转梁式轮边驱动***，包括扭力梁、对称安装在扭力梁两端的电机，所述电机通过减速器与轮毂相连接，所述的电机的定子外缠绕有电机冷却管路，所述的扭力梁两端设有纵向延伸的支撑体，所述的支撑体一端内侧与电机外壳固接，外侧与减速器外壳固接，另一端设有扭力梁与车体安装孔，所述的电机外壳上设有由支撑体延伸出的减震器安装座及电机冷却管路输入输出端口。本发明将扭转梁式驱动桥和轮边减速器电动轮融合构成电动汽车轮边驱动***，不仅能够满足家用小型电动汽车正常动力性需求，且降低了整车质量，可实现车辆的轻量化；设计传动比大，机械传递效率高，减少了动能损失，有效果节约了能源。

Description

电动汽车扭转梁式轮边驱动***及其驱动方法
技术领域
本发明涉及电动车领域，具体的说，涉及电动汽车扭转梁式轮边驱动***。
背景技术
随着世界性的能源短缺和环境污染状况逐年加重，燃油汽车饱受诟病，这就使得人们将目光投向更为环保的电动汽车。现如今，电动汽车发展态势迅猛，许多新技术、新思路在电动汽车上都得以体现，其中轮边驱动电动汽车就是一种新兴的电动汽车驱动形式。轮边驱动***是电动轮式电驱动***的一种基本形式。在结构上，其直接将电机安装在驱动轮内侧，通过减速***，直接为车辆提供动力。这样的驱动***与传统汽车相比，省略了离合器、变速器、主减速器及差速器等部件，大大简化了整车结构，提高了传动效率，并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。因而电动轮式电动车成为未来电动汽车的发展方向。
电动轮式电驱动***有直接驱动电动轮和轮边减速器电动轮两种基本形式。直接驱动式电动汽车的电动机与车轮组成一个完整部件总成，采用电子差速控制方式，电动机布置在车轮内部，直接驱动车轮带动汽车行驶。
轮边减速器电动轮驱动***能适应现代高性能电动汽车的运行要求，属于减速驱动类型。扭转梁式悬架在小型汽车后悬挂上运用得非常普遍，目前许多家用轿车都采用前麦弗逊式独立悬架，后扭转梁式悬架的布置方式。
鉴于公开号为CN105034790A的授权专利，其采用了扭转梁式悬架在小型汽车上，将轮边减速器电动轮驱动***与扭转梁式悬架相结合，但是在结构上，紧凑性和可靠性还存在缺陷，影响正常运行的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种结构更加紧凑、占用空间小、可靠性更高的扭转梁式轮边减速器电动轮驱动***。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：电动汽车扭转梁式轮边驱动***，包括扭力梁、对称安装在扭力梁两端的电机，所述电机通过减速器与轮毂相连接，所述的电机的定子外缠绕有电机冷却管路，所述的扭力梁两端设有纵向延伸的支撑体，所述的支撑体一端内侧与电机外壳固接，外侧与减速器外壳固接，另一端设有扭力梁与车体安装孔，所述的电机外壳上设有由支撑体延伸出的减震器安装座及电机冷却管路输入输出端口。
所述的减速器包括减速器驱动齿轮、减速器传动齿轮、减速器动力输出轴；所述电机的动力输出轴连接减速器驱动齿轮，所述的减速器驱动齿轮与减速器传动齿轮啮合；所述减速器传动齿轮固联于减速器动力输出轴上。
所述的轮毂上设有制动***，所述的制动***包括鼓式制动器、制动器固定安装槽，所述的鼓式制动器卡接于制动器固定安装槽内；所述的制动器与减速器动力输出轴固定连接；所述的制动器上开设有制动鼓凸台，所述的凸台开设有螺纹孔，所述的轮毂上开设有轮毂凸台，所述的轮毂凸台开设有螺纹孔，所述的制动鼓凸台与轮毂凸台通过螺钉和螺母进行固定连接。
所述的扭力梁两侧设有减震器安装座，所述减震器通过减震器安装座对称固定在扭力梁上。
与所述的电机连接的轮毂为电动汽车后轮。
所述的减速器驱动齿轮、减速器传动齿轮为直齿圆柱齿轮。
基于所述电动汽车扭转梁式轮边驱动***的控制方法：
车辆启动后***自检；
当车辆档位挂入前进挡时，车身控制器卡出指令控制两个电机同时以低功率工作，当车速达到设定值以后，车身控制器发出指令控制两电机按照油门踏板踩踏比例工作；
当车辆档位挂入倒车档时，控制器发出指令控制两个电机同时以低功率工作。
当车辆档位挂入爬坡档或S档位时，控制器发出指令控制两个电机同时以高功率工作。
当车辆行驶过程中，启动巡航功能，则车辆根据当前车速控制两个电机的输出功率；车辆处于低速工况，则控制电机以低功率工作；车辆处于中速工况，则控制电机以正常功率工作；车辆处于高速工况，则控制电机以高功率工作。
本发明将扭转梁式悬架和轮边减速器电动轮融合构成电动汽车驱动***，不仅能够满足小型电动汽车正常动力性需求，且能降低整车质量，设计传动比大，机械传递效率高，具体来说，具有以下优点：
首先，本专利将驱动电机、减速器等部件都设计在扭力梁上，可以简化驱动***结构，减轻整车质量，设计紧凑，所占空间较小。
其次，普通电机工作时大多采用风扇冷却电机，本专利为电机设计了电机冷却管路，通过冷却液可以更加有效避免电机在工作中出现温度过高的问题。
最后，本专利驱动***所有齿轮都是常见的圆柱齿轮，轮毂也使用现有轮毂，制造更具有通用化，更易标准化生产，且装配时操作空间更大，无疑减少了制造和人工成本。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为驱动***的整体结构简图；
图2为驱动***的单边结构及布置图；
图3为驱动***的电机零件图；
图4为驱动***的电机动力输出布置图；
图5为驱动***的电机外壳前端盖图；
图6为驱动***的减速机构结构及布置图；
图7为驱动***的减速器外壳后端盖图；
图8为驱动***的制动器结构图；
图9为驱动***的减速驱动***结构及布置图；
图10为驱动***的减震器结构图；
图11为驱动***的车轮结构图；
图12为驱动***的驱动桥结构图；
图13为驱动***的装配结构图；
上述图中的标记均为：A、电机；B、减速器；C、制动器；D、减震器；E、车轮；F、驱动桥；A-1、电机动力输出轴；A-2、电机转子铁芯；A-3、电机定子铁芯；A-4、电机冷却管路；A-5、电机外壳体；A-6、电机冷却管路输入输出端口；A-7、电机外壳前端盖；A-8、电机外壳前端盖安装螺纹孔；A-9、电机外壳前端盖安装螺栓；B-1、减速器驱动齿轮；B-2、减速器传动齿轮；B-3、减速器输出轴；B-4、减速器外壳体；B-5、减速器外壳后端盖；B-6、减速器外壳体螺纹孔；B-7、减速器壳体后端盖安装螺纹孔；B-8、减速器壳体后端盖安装螺母；B-9、减速器壳体前端盖安装螺栓；C-1、制动鼓；C-2、制动器固定安装槽；C-3、制动鼓螺纹孔；D-1、减震器活塞杆防尘皮套；D-2、减震弹簧挡板；D-3、减震弹簧；D-4、减震器外筒；D-5、减震器安装座；E-1、轮胎；E-2、轮毂；E-3、轮毂安装螺纹孔；E-4、轮毂安装螺钉；E-5、轮毂安装螺母；F-1、扭力梁。F-2、扭力梁纵向延伸支撑体。F-3、车体连接件。
具体实施方式
如图1、2、12所示，电动汽车扭转梁式轮边驱动***为后驱动***，汽车后桥为驱动桥F，驱动桥F两端对称固定有的电机A，电机A通过减速器B与轮毂E连接，与电机连接的两个轮毂E-2为电动汽车后轮，两个后轮分别由两个电机A及其减速器B独立驱动。
如图3、4、5、9所示，电机A主要包括电机动力输出轴A-1、电机转子铁芯A-2、电机定子铁芯A-3、电机动力输出轴A-1、电机冷却管路A-4。电机转子铁芯A-2与电机定子铁芯A-3构成电机A主体，固定安装于电机外壳体A-5内，电机外壳体A-5固定在驱动桥扭力梁纵向延伸支撑体F-2上，电机外壳前端盖A-7通过电机外壳安装螺栓A-9与电机外壳体A-5固定连接形成电机A的工作室。冷却管路A-4缠绕在电机定子铁芯A-3***，通过电机冷却管路输入输出端口A-6进出。
如图6、7、9所示，减速器B主要包括减速器驱动齿轮B-1、减速器传动齿轮B-2、电机动力输出轴A-1及减速器动力输出轴B-3。减速器驱动齿轮与电机动力输出轴相连接，减速器驱动齿轮B-1与固联于减速器动力输出轴B-3上的减速器传动齿轮B-2啮合传动，构成一级减速机构。减速器外壳体B-4固定在驱动桥扭力梁纵向延伸支撑体F-2上，减速器外壳后端盖B-5通过减速器壳体后端盖安装螺母B-8和减速器壳体前端盖安装螺栓B-9固定连接在减速器外壳体B-4上构成了减速器B的工作室。
如图2、8、11所示，轮毂E-2上设有制动器C，制动器C包括制动鼓C-1、制动器固定安装槽C-2。制动鼓C-1与制动器固定安装槽C-2卡接；制动器与减速器动力输出轴B-3固定连接。制动鼓C-1上开设有制动C-1凸台，凸台上开设有制动鼓螺纹孔C-3；轮毂E-2上开设有轮毂E-2凸台，轮毂E-2凸台开设有轮毂安装螺纹孔E-3，制动鼓C-3凸台与轮毂E-2凸台通过轮毂安装螺钉E-4和轮毂安装螺母E-5进行固定连接。
上述减速驱动***的具体驱动原理如下：减速驱动电机A输入动力到电机动力输出轴A-1，带动电机动力输出轴A-1上的减速器驱动齿轮B-1，由于减速器驱动齿轮B-1与减速器传动齿轮B-2保持常啮合，因此便带动减速器传动齿轮B-2旋转，减速器传动齿轮B-2通过减速器动力输出轴B-3将动力输送至轮毂E-2，实现减速增矩。
如图2、10、12所示，驱动桥F上设有扭转梁悬架***，扭转梁悬架***包括减震器D、扭力梁F-1、车体连接件F-3，扭力梁F-1两端设有纵向延伸的支撑体F-2，支撑体F-2一端与电机外壳体A-5固接，另一端设有车体连接件F-3，电机外壳体A-5外部设有延伸出来的减震器安装座D-5。减震器D大端向下放置于减震弹簧D-3的中心，并固接在减震器安装座D-5上，减震器D上端与车身相连，同时另一端通过车体连接件F-3与车身相连，这样就将左右两边的单边驱动***相互联系并与均车身连接在一起并。这样的布置结构，能够加强车架的平衡性。
基于上述电动汽车扭转梁式轮边驱动***，电机A和电动汽车的车身控制器连接；电动汽车的驱动方法如下：
车辆启动，***自检；
当车辆档位挂入前进挡，则同时驱动两个电机A以低功率工作，当车速达到额定值以后，电机A按照油门踏板踩踏比例工作；电机A的低功率工作是电机A额定功率状态下10％-30％的功率输出，这样初始状态的低功率工作，能够提高电机A的使用寿命；上述额定值(车速)可以根据需要设定，例如设定为20km/h；电机A按照油门踏板踩踏比例工作则是根据驾驶员操控加速状态进行电机A功率控制；
当车辆档位挂入倒车档，车身控制器发出指令控制驱动电机A工作，电机A进行低速反转实现倒车，同时驱动两个电机3以低功率工作；电机A的低功率工作是电机A额定功率状态下10％-30％的功率输出，这样初始状态的低功率工作，能够提高电机3的使用寿命；
当车辆档位挂入爬坡档或S档位(急加速档位)，则同时驱动两个电机A以高功率工作；高功率工作则是控制电机A以额定功率状态下90-100％的功率输出。
若车辆有巡航功能，则当车辆行驶过程中，启动巡航功能，则车辆根据当前车速控制两个电机A的输出功率，若车辆处于中速工况(例如车速低于60km/h)，则控制电机A以正常功率(电机A额定功率状态下50％-80％的功率输出)工作，若车辆处于高速工况(例如车速大于60km/h)，则控制电机A以高功率工作(电机A额定功率状态下90-100％的功率输出)。
基于上述***和控制方法，扭转梁式轮边驱动***在全车速工况下都可以工作，不仅可以向前行驶，也具有倒车功能；只需将减速驱动电机A设计成由车身控制输出不同的功率、扭矩、转速的电机A即可，优选交/直流无刷电机3，通过车身控制***发出指令来控制电机A输出的功率、扭矩、转速，满足汽车在不同工况的行驶，可以大大提高电能的利用率，与其它储备相同电能的电动汽车相比可以提高汽车的行驶里程。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.电动汽车扭转梁式轮边驱动***，包括扭力梁、对称安装在扭力梁两端的电机，所述电机通过减速器与轮毂相连接，其特征在于：所述的电机的定子外缠绕有电机冷却管路，所述的扭力梁两端设有纵向延伸的支撑体，所述的支撑体一端内侧与电机外壳固接，外侧与减速器外壳固接，另一端设有扭力梁与车体安装孔，所述的电机外壳上设有由支撑体延伸出的减震器安装座及电机冷却管路输入输出端口。
2.根据权利要求1所述的电动汽车扭转梁式轮边驱动***，其特征在于：所述的减速器包括减速器驱动齿轮、减速器传动齿轮、减速器动力输出轴；所述电机的动力输出轴连接减速器驱动齿轮，所述的减速器驱动齿轮与减速器传动齿轮啮合；所述减速器传动齿轮固联于减速器动力输出轴上。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车扭转梁式轮边驱动***，其特征在于：所述的轮毂上设有制动***，所述的制动***包括鼓式制动器、制动器固定安装槽，所述的鼓式制动器卡接于制动器固定安装槽内；所述的制动器与减速器动力输出轴固定连接；所述的制动器上开设有制动鼓凸台，所述的凸台开设有螺纹孔，所述的轮毂上开设有轮毂凸台，所述的轮毂凸台开设有螺纹孔，所述的制动鼓凸台与轮毂凸台通过螺钉和螺母进行固定连接。
4.根据权利要求3所述的电动汽车扭转梁式轮边驱动***，其特征在于：所述的扭力梁两侧设有减震器安装座，所述减震器通过减震器安装座对称固定在扭力梁上。
5.根据权利要求1或4所述的电动汽车扭转梁式轮边驱动***，其特征在于：与所述的电机连接的轮毂为电动汽车后轮。
6.根据权利要求5所述的电动汽车扭转梁式轮边驱动***，其特征在于：所述的减速器驱动齿轮、减速器传动齿轮为直齿圆柱齿轮。
7.基于权利要求1-6中任一项所述电动汽车扭转梁式轮边驱动***的控制方法，其特征在于：
车辆启动后***自检；
当车辆档位挂入前进挡时，车身控制器卡出指令控制两个电机同时以低功率工作，当车速达到设定值以后，车身控制器发出指令控制两电机按照油门踏板踩踏比例工作；
当车辆档位挂入倒车档时，控制器发出指令控制两个电机同时以低功率工作。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：当车辆档位挂入爬坡档或S档位时，控制器发出指令控制两个电机同时以高功率工作。
9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于：当车辆行驶过程中，启动巡航功能，则车辆根据当前车速控制两个电机的输出功率；车辆处于低速工况，则控制电机以低功率工作；车辆处于中速工况，则控制电机以正常功率工作；车辆处于高速工况，则控制电机以高功率工作。
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