CN102673382A - 轮边动力混合的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮边动力混合的驱动系统，所述轮边减速箱壳体与悬架摆臂及轮边电机壳体相固联成一体化结构，该一体化结构通过弹性铰接于车架，轮边电机的转子轴一端与万向传动装置输出轴固联，另一端与减速箱输入轴固联；左、右轮边减速箱的输出轴分别与左、右车轮相固；发动机产生的机械动力经由变速箱变速后传递到差速器，经差速器差速后通过万向传动装置输出轴分别传递至两侧轮边电机的转子轴，与轮边电机产生的转矩合成，再经轮边减速箱减速增扭后由轮边减速箱输出轴传递给车轮，实现不同的驱动工况。本发明的优点是具有各驱动轮转矩独立可控、响应迅速、动力损失少，节能环保。

Description

轮边动力混合的驱动系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车驱/传动领域，特别涉及一种轮边动力混合的驱动系统。

背景技术

混合动力是新能源汽车发展的一种重要过渡技术，具有充分发挥电力驱动与传统发动机驱动各自优势的特点，能解决纯电动汽车在动力性和续驶里程方面存在的问题。

轮边驱动电动汽车相对集中式驱动电动汽车具有驱/传动链短、传动效率高、结构紧凑以及各驱动轮转矩独立可控等方面的优势而受到广泛关注，成为电动汽车技术领域的重要发展方向。

当前混合动力电动汽车主要为集中式驱动的动力混合形式，即先将动力混合，经差速器差速后，由万向传动装置将动力传递至车轮以驱动汽车。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种轮边动力混合的驱动系统，该系统的特点是发动机将动力输出，经差速器差速后，由万向传动装置将动力传递至轮边，继而与左、右轮边电机的动力混合以驱动车轮。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种轮边动力混合的驱动系统，包括车轮、差速器、万向传动装置、轮边减速箱、轮边电机、变速箱、同步器、车架、悬架摆臂、弹性铰、发动机，所述轮边减速箱壳体与悬架摆臂及轮边电机壳体相固联成一体化结构，该一体化结构通过弹性铰接于车架，轮边电机的转子轴一端与万向传动装置输出轴固联，另一端与减速箱输入轴固联；左、右轮边减速箱的输出轴分别与左、右车轮相固；发动机产生的机械动力经由变速箱变速后传递到差速器，经差速器差速后通过万向传动装置输出轴分别传递至两侧轮边电机的转子轴，与轮边电机产生的转矩合成，再经轮边减速箱减速增扭后由轮边减速箱输出轴传递给车轮，实现不同的驱动工况。

所述万向传动装置与摆动铰之间的距离小于车轮与摆动铰之间的距离，故悬架跳动时，万向传动装置动力输出端跳动量小于车轮跳动量。因而所述万向传动装置可以采用短半轴形式。

所述不同的驱动工况是混合动力轮边驱动工况、纯轮边电机驱动工况、纯发动机驱动工况。

合理布置轮边电机相对于弹性铰的位置可有效减少汽车的等效非簧载质量。

发动机产生的机械动力经由变速箱变速后传递到差速器，再经差速器差速后通过万向传动装置输出轴分别传递至两侧轮边电机转子轴。所述轮边电机将动力蓄电池的电能转化为机械能，可使两侧轮边电机转子轴产生转矩，该转矩与通过万向传动装置传递过来的发动机转矩进行合成，合成后的动力传递至轮边减速箱输入轴，经轮边减速箱减速增扭后由轮边减速箱输出轴将动力输出至车轮，从而驱动汽车。轮边电机转子轴与万向传动装置输出轴固联，实现轮边电机自身转矩与万向传动装置传递过来的转矩的合成，即所谓的轮边动力混合。在车辆行驶时，轮边电机可充当电动机，将动力蓄电池电能转化为机械能，亦可充当发电机使用，将机械能转化为电能，进而给动力蓄电池充电。

在车辆不行驶时可给动力蓄电池充电或者更换充满电的动力蓄电池。

左、右轮边电机转子轴输出的转矩可独立控制，故能实现左、右车轮转矩的独立控制，有利于提高整车操稳性、主动安全性和节能效益。

本发明适用于电辅助式混合动力汽车，即正常行驶以发动机工作为主，某些工况下发动机难于工作在高效经济区时，则开启电机驱动模式，同时适用于发动机辅助式混合动力汽车，即正常行驶以电机驱动为主，某些如长途行驶、高功率需求等工况下则开启发动机驱动模式。

电辅助式混合动力有以下工作模式：

（1）纯轮边电机驱动模式。车辆起步或轻载行驶时，由于发动机不能工作在一个相对经济的区域，因此采用纯轮边电机驱动模式，由动力蓄电池将电能提供给轮边电机，经由轮边减速箱减速增扭后驱动车轮，变速箱则置于空挡，发动机不输出动力。同时，倒车时也采用纯轮边电机驱动，充分利用电机反转特性进行倒车，可取消驱动系统的倒挡机构。

（2）纯发动机驱动模式。汽车正常行驶，发动机输出动力直接用于驱动汽车，若有动力剩余则经由轮边电机转化为电能，向动力蓄电池充电。

（3）混合动力轮边驱动模式。当汽车行驶过程中需求高功率、高转矩时，比如加速、爬坡等工况下，除发动机工作外，动力蓄电池也将向轮边电机供电，两者输出转矩进行合成并经轮边减速箱减速增扭后输出至车轮，驱动汽车。

发动机辅助式混合动力有以下工作模式：

（1）纯轮边电机驱动模式。汽车行驶的主要驱动模式，包括起步、倒车、短途工况及功率、转矩需求不高的工况，由动力蓄电池将电能提供给轮边电机，经由轮边减速箱减速增扭后驱动车轮，此时变速箱置于空挡，发动机不输出动力。

（2）纯发动机驱动模式。当电量不足或需远程行驶，动力蓄电池无法正常提供电力时，发动机输出动力直接用于驱动汽车，若有剩余动力则经由轮边电机转化为电能，向动力蓄电池充电。

（3）混合动力轮边驱动模式。当汽车行驶过程中需求高功率、高转矩时，比如加速、爬坡等工况下，除发动机工作外，动力蓄电池也将向轮边电机供电，两者输出转矩进行合成并经轮边减速箱减速增扭后输出至车轮，驱动汽车。

所述一种轮边动力混合的驱动系统适用于后桥。

本发明的优越功效在于：

（1）各驱动轮转矩独立可控；车辆操稳性的实现通过调整轮边电机转子轴的输出转矩即可实现，相比于传统混合动力汽车及传统汽车采用的施加制动力矩的方法其控制策略更为简单，响应更加迅速，同时动力损失少，更加节能环保；

（2）是等效非簧载质量小的轮边混合动力驱动系统；

（3）可实现制动能回馈的混合动力驱动系统；

（4）通过控制策略，可使发动机和轮边电机工作于各自的高效区；

（5）配备轮边减速箱，可采用比转矩、比功率高的高速轮边电机，同时该轮边减速箱充当了发动机驱动系统主减速器的作用，省去了原有发动机动力传动链中的主减速器；

（6）可省去变速箱中的倒档机构，倒车时由轮边电机驱动车辆；

（7）万向传动装置可以采用短半轴形式。

附图说明

图1为本发明的系统原理图；

图2为本发明的结构示意图；

图中标号说明

1—车轮；

2—差速器；

201—差速器输出轴A；    202—差速器壳体；        203—差速器输出轴B；

3—万向传动装置；                   4—轮边减速箱；         

5—轮边电机；

501—轮边电机壳体；                 502—轮边电机的转子轴；

6—变速箱；

601—变速箱输入轴齿轮；  602—变速箱输出轴齿轮；  603—同步器。

7—车架；                           8—弹性铰；             

9—发动机；                        10—动力蓄电池；         

11—悬架摆臂。

具体实施方式

下面结合图1、图2对本发明作进一步描述，根据本发明原理可有诸多结构实施方案，故并不局限于下面所述内容。

如图1和图2所示，本发明提供了一种轮边动力混合的驱动系统，包括车轮1、差速器2、万向传动装置3、轮边减速箱4、轮边电机5、机械式两轴变速箱6、同步器603、车架7、悬架摆臂11、弹性铰8、发动机9，所述轮边减速箱4壳体与悬架摆臂11及轮边电机壳体501相固联成一体化结构，该一体化结构通过弹性铰8接于车架7，轮边电机5的转子轴502一端与万向传动装置3输出轴固联，另一端与减速箱4输入轴固联；左、右轮边减速箱4的输出轴分别与左、右车轮1相固；发动机9产生的机械动力经由变速箱6变速后传递到差速器2，经差速器2差速后通过万向传动装置3输出轴分别传递至两侧轮边电机的转子轴502，与轮边电机5产生的转矩合成，再经轮边减速箱4减速增扭后由轮边减速箱4输出轴传递给车轮1，实现不同的驱动工况。

所述不同的驱动工况是混合动力轮边驱动工况、纯轮边电机驱动工况、纯发动机驱动工况。

所述万向传动装置与摆动铰之间的距离小于车轮与摆动铰之间的距离，故悬架跳动时，万向传动装置动力输出端跳动量小于车轮跳动量。因而所述万向传动装置可以采用短半轴形式。

所述差速器壳体202一端装有长套管，差速器2该端的输出轴A201穿过长套管与万向传动装置3连接，差速器2另一端输出轴B203直接与万向传动装置3连接。

所述同步器603布置于变速箱6输入轴，则该同步器所在档位的输出轴齿轮固联于差速器壳体202的长套管。

所述同步器603布置于变速箱输出轴，则该同步器所在档位的输出轴齿轮以轴承支撑于差速器壳体202的长套管。

发动机9、变速箱6、差速器2、动力蓄电池10均安装于车架7，属于簧载质量。左、右轮边电机壳体501与左、右悬架摆臂11及左、右轮边减速箱4壳体分别相固联成一体化结构，并分别通过弹性铰11铰接于车架7。合理布置轮边电机5相对于弹性铰8的位置可有效减少汽车的等效非簧载质量，有利于提升车辆的操稳性、舒适性。

发动机9产生的机械动力输入至变速箱6，当某一档位的同步器603处于接合状态时，由该档位的变速箱输入轴齿轮601将动力传递至该档位的变速箱输出轴齿轮602，从而将动力输出至差速器壳体202，驱动差速器壳体202转动，动力由差速器输出轴201、差速器输出轴203分别通过两侧万向传动装置3传递至两侧轮边电机转子轴502。所述两侧轮边电机5分别将动力蓄电池10的电能转化为机械能，产生转矩与转速，驱动轮边电机转子轴502，该转矩分别与通过万向传动装置3输出轴传递过来的发动机9转矩进行合成，合成后的动力分别输入至两侧轮边减速箱4，经轮边减速箱4减速增扭后由轮边减速箱4输出轴分别输出至车轮1，从而驱动汽车。所述轮边电机转子轴502分别与万向传动装置3的输出轴固联，可实现轮边电机5自身转矩与通过万向传动装置3输出轴传递过来的转矩的合成，即所谓的轮边动力混合。所述差速器壳体202一端制有长套管，本实施例将所有档位同步器布置于变速箱输出轴，变速箱输出轴齿轮602以轴承支承于差速器壳体202的长套管，这种布置方式在发动机9不工作的纯轮边电机驱动工况时，避免了变速箱6内部齿轮的转动，从而减少搅油损失，提高效率。差速器一侧的输出轴201穿过差速器壳体202的长套管后，将动力传递至一侧的万向传动装置3，差速器另一侧的输出轴203则直接将动力传递至另一侧的万向传动装置3。

轮边电机5将动力蓄电池10电能转化为机械能，亦可充当发电机使用，将发动机9发出的机械能转化为电能给动力蓄电池10充电或将制动时的制动能回馈给动力蓄电池10。

轮边电机转子轴502输出的转矩可独立控制，故能实现车轮1转矩的独立控制，有利于提高整车操稳性、主动安全性和节能效益。

该实施例适用于汽车后桥。

Claims (3)

1.一种轮边动力混合的驱动系统，包括车轮、差速器、万向传动装置、轮边减速箱、轮边电机、变速箱、同步器、车架、悬架摆臂、弹性铰、发动机，其特征在于：所述轮边减速箱壳体与悬架摆臂及轮边电机壳体相固联成一体化结构，该一体化结构通过弹性铰接于车架，轮边电机的转子轴一端与万向传动装置输出轴固联，另一端与减速箱输入轴固联；左、右轮边减速箱的输出轴分别与左、右车轮相固；发动机产生的机械动力经由变速箱变速后传递到差速器，经差速器差速后通过万向传动装置输出轴分别传递至两侧轮边电机的转子轴，与轮边电机产生的转矩合成，再经轮边减速箱减速增扭后由轮边减速箱输出轴传递给车轮，实现不同的驱动工况。

2.根据权利要求1所述的一种轮边动力混合的驱动系统，其特征在于：所述不同的驱动工况是混合动力轮边驱动工况、纯轮边电机驱动工况、纯发动机驱动工况。

3.根据权利要求1所述的一种轮边动力混合的驱动系统，其特征在于：所述万向传动装置采用短半轴形式。

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