CN1194874C - 电动汽车驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车驱动装置，涉及电动汽车动力装置及其传动***的改进和提高，用以提高动力传动装置的效率，减小动力及传动装置的重量，提高电动汽车的动力性、起动性能及最大速度。本发明的技术方案是，该电动汽车驱动装置包括两台前驱动电机和一台或两台后驱动电机，于所述前驱动电机的供电线路上设有控制器，该控制器用于在前驱动电机的供电电流大于设定值时控制后驱动电机开始工作，使电动汽车以四轮驱动模式工作，所述驱动电机均采用定转矩控制，来控制前轮和/或后轮的同步运行及转向时的差速。本发明主要用于电动小轿车。

Description

电动汽车驱动装置

技术领域

本发明涉及电动汽车动力装置配置和传动装置的改进。

背景技术

电动汽车作为一种无污染的绿色环保型汽车，倍受汽车界人士的关注，也受到方方面面有识之士的关注。世界上许多国家都在不遗余力地进行研制开发。就当前表露的现象而言，关键的问题是能源结构，现有的电池技术不足以使蓄电池的存贮电能与汽油的化学能相比拟，其差额为两个数量级。这就使电动汽车成为世界性的难题，难于进入商业化运营。

在电动车的开发上，一般都采用传统燃油汽车的动力装置和传动模式，以一台驱动电机取代汽油发动机，通过离合器、变速箱、差速器等驱动行走机构。这种动力配置的最大优点是不需变动传统汽车的结构模式，很容易将一辆汽车改装成电动车。其缺点不仅是传动链长，传动效率低，更主要是这种单台电机的驱动方案，不仅占用了电动车宝贵空间，而且不能有效地减轻电动车的整车重量。为了改变这种状况也曾有人试用过两台轮毂电机，分别设置于两个后轮中，但由于低速电机的结构重量很大，使悬架下的重量加大，转动惯量大，影响到整车运行的平稳性及舒适性。

发明人曾提出了双机前驱4×2的动力装置配置及传动的新模式，专利申请号02203000.X；02125761.2，即以两台电机通过减速器直接驱动两个前轮，取得了成功。整车重量减轻，传动效率提高，直线运行的平稳性，转向性能等均得到保证，在松软地面的通过性要高于一般4×2汽车，最小转弯半径为3.5M。但是这种动力配置模式仍然存在以下缺点：

1、两台前驱动电机的功率难于进一步加大。前舱在总体布置上采用了双层结构。下层为电机舱，上层为电池舱，加大电机功率，加大电机结构尺寸，在总体布置上存在着困难。而电机的功率不够，必将影响到整车的动力性，起动性能不足，特别是驻坡起动性能较差，最大速度也难于达到设计要求；

2、进一步加大前轮驱动电机的功率，并不是最合理的选择。在正常运行过程中，电动车的需用功率并不大，而增加电机功率，必然会加大经济运行过程的电耗，这正是电动车所极力避免的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电动汽车驱动装置，提高电动车的动力性，提高起动性能及最大速度，为电动汽车进入商业化运营，提供必要的条件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种电动汽车驱动装置，其至少包括：驱动电动车的两台前驱动电机和一台或两台后驱动电机，于所述前驱动电机的供电线路上设有控制器，该控制器用于在前驱动电机的供电电流大于设定值时，控制后驱动电机开始工作，使电动汽车以四轮驱动模式工作，所述驱动电机均采用定转矩控制，来控制前轮和/或后轮的同步运行及转向时的差速。

本发明可进一步在前动力舱内，设置一组电机安装架，将两个前驱动电机装置在安装架上。安装架与动力舱两侧的前纵梁相连接。后驱动电机设置在后背箱的下面，也是通过一个安装架与后舱两侧的纵梁相连，后驱动电机可以是两个，也可以是一个。驱动电机的输出轴上安装有球笼式等速万向节的上球笼。通过传动轴与行走轮内侧的球笼相连。就这样驱动电机可以通过传动轴将动力直接传递到行走轮。如果采用的电机是高速电机则需要增加减速器，使驱动电机的转速能与行走轮所需的转速相匹配。对于后驱动电机，在两侧输出轴上还需要各增设一个超越离合器，再安装上球笼，如果后驱动电机只有一个，驱动电机或是其减速器则需设置双头输出轴。这种新的结构模式的改变，在功能上发生了大的变化，以电机的无级调速取代了变速箱；以多电机分别驱动行走轮，取代了差速装置，实现了两轮驱动4×2和四轮驱动4×4的自动切换；以直接传动取代了多级传动。

这种传动装置的工作原理是这样的：(1)在正常速度运行时，只有前驱动电机工作。两台驱动电机均为定转矩控制的调速电机。当油门(加速器)处于某一位置时，左右电机的电流相等I_FR＝I_FL，左右电机的转矩与转矩也相等 $M_{\mathrm{EFR}}=M_{\mathrm{EFL}}=\frac{1}{2}{M}_{\mathrm{EF}},$ 电动车以4×2模式运行，当阻转矩与转矩相等时，电动车匀速运行。当路面为下坡时，阻转矩减小，转矩大于阻转矩，车速自动加大。反之，当电动车处于上坡状态时，车速自动减小。需要加速时，加大油门，踩下加速器，电机的输入电流加大，转矩M_EF随之加大，电动车加速运行。反之则减速。转向时，随着方向盘的转动，两个前轮随之偏转，内侧轮的阻转矩加大，其转速相应减小，而外侧轮的阻转矩的增加值较小，转速的降低值也小，电动车将随着方向盘的转动和前轮的偏转而平顺地改变运行方向。

当电动车处于4×2运行模式时，后驱动电机的转速为0，后轮随整车的运动，其转速接近于前轮，由于在驱动电机输出轴上安装有超越离合器，当后轮的转速大于驱动电机时，传动链切断，电机并不随后轮转动而转动。

(2)当前轮的驱动力不足以满足电动车的需求时，例如驻坡起动，高速运行和需要提高加速性时，则需要起动后轮驱动电机。后驱动电机的起动是通过下列方式进行的，在前轮的供电线路上设置控制器，当前驱动电机的供电电流，大于设定值I₀时，I_F＞I₀时，后轮驱动电机的电路闭合，后驱动电机开始工作，电动车以4×4的模式工作，转矩由M_EF变为M_E，转矩加大，电动车的动力性得以提高，驻坡起动性能及最高时速也将随之提高。当电动车处于4×4驱动模式进行转向时，前轮随方向盘向一侧偏转，内侧电机的转速由于内侧轮阻转矩加大而减小，外侧轮电机由于外侧轮阻转矩的增值小，外侧电机的转速下降较少，整车将平顺地向偏转侧转向。当后驱动电机为一台时，后驱动电机减速器有左右两个输出轴，各通过一个超越离合器后，与等速方向节相连，当电动车处于转向状态时，内侧轮的转速减小，后驱动电机将驱动内侧轮作同步运转，外侧轮的转速要高于减速器的转速，超越离合器处于切断状态，外侧轮变为自由轮，不会影响整车的转向。当后驱动电机为两台时，由于采用的是定转矩控制模式，左右两台电机将会随着两侧行走轮的阻转矩变化，而自动调节转速，(其情况类似于前轮)。关于前后轮之间的协调，由于采用了定转矩控制模式，在前后行走轮之间不会形成干涉。

本发明的有益效果是：(1)保持了双机前驱4×2运行模式的有益效果，由于取消了离合器、变速箱、差速器等诸多部件，减轻了整车重量，提高传动效率，保持电动车直线运行的平稳性及可靠的转向性能等；(2)加大了整车的功率，提高了电动车的动力性，在加速性，起动性能上都得到明显的改善；(3)提高了正常运行速度的经济性，降低能耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是三台驱动电机作为动力组的布置图。

图2是四台驱动电机作为动力组的布置图。

图中：1-前驱动电机；2-前减速器；3-上球笼；4-传动轴；5-下球笼；6-前轮；7-后驱动电机；8-后减速器；9-超越离合器；10-上球笼；11-下球笼；12-后轮；13-后传动轴。

具体实施方式

在图1中，两台前驱动电机(1)通过带减震装置的安装架，固定在前舱的左右纵梁上，电机的输出端与减速器(2)相连，减速器的输出轴上安装有等速方向节的上球笼(3)，在经过传动轴(4)与固定在前轮(6)上的下球笼(5)相连。图1所示后驱动电机(7)只有一个，与前驱动电机一样，也通过带减震装置的安装架，固定在后舱的左右纵梁上，电机与减速器相连，减速器的输出轴是双向的，两边各装一个方向相反的超越离合器，并与等速万向节的上球笼相连，再通过传动轴与固定在后轮内侧的下球笼相连。图2中所示后驱动电机(7)为两个，其安装方式与图1类似，只是在减速器(8)上只有一个输出轴，通过超越离合器(9)，上球笼(10)传动轴(13)与固定在后轮(12)上的下球笼(11)相连。

Claims (5)

1、一种电动汽车驱动装置，其至少包括：驱动电动车的两台前驱动电机和一台或两台后驱动电机，其特征在于，于所述前驱动电机的供电线路上设有控制器，该控制器用于在前驱动电机的供电电流大于设定值时，控制后驱动电机开始工作，使电动汽车以四轮驱动模式工作，所述的驱动电机均采用定转矩控制，来控制前轮和/或后轮的同步运行。

2、根据权利要求1所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，该装置还包括有前、后动力舱，于所述的前动力舱中设有电机安装架，所述的两台前驱动电机装设于该电机安装架上；于后动力舱中设有安装架，一台或两台后驱动电机置于电动汽车的后背箱下面，并安装于该安装架上。

3、根据权利要求1所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，所述两台前驱动电机分别通过减速器和传动轴与电动汽车的前轮相连接。

4、根据权利要求1所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，所述的后驱动电机为两台，每一台与一减速器连接，每个减速器设有输出轴，并在每一输出轴上装设有球笼式等速万向节的上球笼，该上球笼通过一传动轴与设置于电动汽车后轮上的下球笼连接，在减速器与上球笼之间设置有超越离合器。

5、根据权利要求1所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，所述的后驱动电机为一台，其与一减速器连接，该减速器设置有双向输出轴，于每一边的输出轴上设置有球笼式等速万向节的上球笼，该上球笼通过一传动轴与设置于电动汽车后轮上的下球笼连接，在减速器与上球笼之间各装设有相反的超越离合器。

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