CN103465769A - 一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，采用模块化结构，包括框架式车身、模块化可更换外壳，安装在框架式车身底盘的轮毂驱动模块；轮毂驱动模块包括轮毂电机，双叉臂悬架及电缆；轮毂电机设有四个，分别与车轮连接并直接驱动整车的四个车轮，轮毂电机经双叉臂悬架连接到框架式车身底盘的大梁上，电缆传输驱动信号。与现有技术相比，本发明具有车身结构模块化、轻量化，可更换式外壳满足多样的外观需求等优点，并且采用四轮驱动模式，便于分布式驱动与模块化组装。

Description

一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆

技术领域

本发明涉及一种电驱动车辆，尤其是涉及一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆。

背景技术

目前汽车电动化的趋势越来越明显，清洁能源的使用给汽车的结构设计带来了更多的发展思路。特别是采用轮毂电机实现驱动力分散配置与独立控制的车辆，充分发挥其在控制结构上的优势和潜力，可以实现更加灵活的模块化车辆设计。对于装有轮毂电机的电动车来说，独立牵引电机的应用意味着加载到每个轮子上的转矩能够单独控制，使得灵活控制这一特点尤其明显。通过充分利用电驱动系统卓越的控制能力，电动车展现给我们的不只是一种清洁的交通方式，而且是以往内燃机车所无法匹及的更好的操纵性。目前的许多电动汽车研究依然使用的传统的承载式车身，以及集中式的控制系统。这些并没有真正利用汽车电动化的特点和优势。需要不针对某一特定形式的电动车发展技术，而在于从更一般的角度上针对电动车的特点来提出整体架构的一种新的思路。

电动车辆模块化系统的概念是受到乐高积木的启发而得出的。由模块所构成的系统称为模块系统，又称组合系统。一套儿童积木由形状、大小、及颜色不同的一定数量的积木构成，用这些积木块进行不同的搭配、组合就能构成不同的玩具造型。模块化的概念对电动车的商业模式也有特殊的意义。在“模块化”生产方式下，汽车技术创新的重心在零部件方面，零部件设计者要参与汽车厂商的产品设计。汽车厂商方面则以全球范围作为空间，进行汽车模块设计的选择和匹配设计，优化汽车设计方案，将汽车装配生产线上的部分装配劳动转移到装配生产线以外的地方去进行。采用“模块化”生产方式有利于提高汽车零部件的品种、质量和自动化水平，提高汽车的装配质量，缩短汽车的生产周期，降低总装生产线的成本。

有关文献也提到了汽车的模块化设计，但对于模块化的表述还仅仅是理念上的，缺乏具体的实现途径与方法。汽车模块化设计的主要难点在于模块的划分，需要了解组成电动车的基本结构，并对车辆的外部壳体确立可更换的变化组合。模块化的设计思路分为机械系统模块化与电气系统模块化。机械系统的模块化针对的是车身框架设计，目的是轻量化设计的同时最大限度地满足车身灵活度，使电动汽车能够任意改变外观样式，从而满足人们更多的个性化要求；电气系统模块化的目标是利用轮毂电机的特性实现分布式独立驱动，使整车的动力输出更加灵活，能够使整车具有更好的动力学性能，同时悬架设计便于驱动模块的拆装。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，通过框架式车身实现车身轻量化，模块化外壳实现可换外观样式，以及采用轮毂式电机获得四轮独立驱动模块。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，采用模块化结构，包括框架式车身、模块化外壳，还包括安装在框架式车身底盘的轮毂驱动模块，

所述的轮毂驱动模块包括轮毂电机，双叉臂悬架及电缆，所述的轮毂电机设有四个，分别与车轮连接并直接驱动整车的四个车轮，所述的轮毂电机经双叉臂悬架连接到框架式车身底盘的大梁上，所述的电缆传输驱动信号。

所述的轮毂电机为4kW小型轮毂电机，最高转速为750rpm。

四个轮毂电机通过两组逆变器实现对车辆的同时驱动，通过四轮轮毂电机直接驱动无须变速箱，传动轴，使得能源效率大大提升。

所述的框架式车身由铝型材构成的车头框架、中部框架及尾部框架组成，所述的车头框架、中部框架及尾部框架经框架式车身底盘上设置的大梁连接构成整体，

由铝型材构成的框架式车身实现了车辆轻量化设计，整车总共约350Kg。

所述的模块化外壳采用玻璃钢复合材料制作得到，经过阴模毛坯制作，阴模数控加工，阴模表面处理，玻璃钢车身成型，喷漆五部工序制作。

所述的模块化外壳覆在所述的框架式车身外侧面，包括翼子板模块、车窗模块、前脸模块、车尾模块及车顶模块。

所述的模块化外壳与所述的框架式车身吸附连接。

所述的翼子板模块、车窗模块以及车项模块与所述的框架式车身紧固连接。

所述的前脸模块、车尾模块上设有强磁组件，所述的框架式车身上设有铁磁面，前脸模块、车尾模块经强磁组件吸附在框架式车身的铁磁面上，便于实现不同外形壳体的互换。

与现有技术相比，本发明利用轮毂电机的分布式独立驱动特性，不同于传统承载式车身的一体化结构，实现一种可以根据用户个性化要求可重组的车身结构。设计开发了一种基于四个轮毂电机驱动，框架式车身，可变外壳的模块化车辆。通过型材与型材之间的标准接口，模块化电动车的造型可以简单改变。同时模块化外壳由可拆装重组的多个模块组成，采用复合材料制作，既满足了强度要求也降低了重量。通过组装不同色彩与形状的壳体，就可以实现整车造型风格的改变，满足个性化需求，具有以下优点：

一、车身轻量化：采用工业标准铝型材结构的车身框架式设计，车身重量大大降低，有利于电动车辆的电池能量有效利用。同时相比传统一体化冲压车身也降低了成本。

二、车身安全设计：为了满足安全性要求，可以根据铝型材具有的标准的强度数据合理的设计车身结构。

二、满足多样的外观需求：传统汽车的一体化车身在外观上无法变化。为了满足更加个性化的要求，采用了模块化设计车辆外壳。可变结构的外壳可以更换成不同的外形与色彩。模块化的理念也有利于突破整车厂的封闭式经营模式，汽车的部件可以由不同的厂家设计最终组装实现。

三、四轮驱动模式：有别于中央式集中驱动，轮毂电机可以实现分布式的独立轮胎驱动，省去了传动轴，差速器，变速箱等复杂的结构，直接驱动提高了能耗效率。同时多轮协同驱动给整车的动力学性能提高提供了更多选择，可以实现更加优秀的驾驶操控。

附图说明

图1为实施例1中本发明的主视结构示意图；

图2为实施例1中本发明的左视结构示意图；

图3为实施例1中本发明的俯视结构示意图；

图4为实施例2中本发明的主视结构示意图；

图5为实施例2中本发明的左视结构示意图；

图6为实施例2中本发明的俯视结构示意图。

图中，1为前盖板，2为车门，3为方向盘，4为前柱，5为上边梁，6为座椅，7为中柱，8为后柱，9为后围上盖板，10为右后翼子板，11为后围板，12为轮毂电机，13为下边梁，14为车轮，15为前支撑板，16为前车灯，17为右前翼子板，18为后车灯，19为左后翼子板，20为左前翼子板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明的模块化轮毂电驱动车辆，其结构如图1所示，采用模块化结构，包括框架式车身、模块化外壳，还包括安装在框架式车身底盘的轮毂驱动模块，其中的主要结构包括有前盖板1，车门2，方向盘3，前柱4，上边梁5，座椅6，中柱7，后柱8，后围上盖板9，右后翼子板10，后围板11，轮毂电机12，下边梁13，车轮14，前支撑板15，前车灯16，右前翼子板17，后车灯18，左后翼子板19，左前翼子板20。框架式车身由铝型材组成，其中前柱4与中柱7及后柱8组成了上半车身的框架。总共四个车轮14安装有轮毂电机12，通过双叉臂悬架连接到底盘大梁上，四个车轮通过两组逆变器可以实现对整车的同时驱动。车辆外壳采用模块化可变结构，由前盖板1、车门2、后围上盖板9、右后翼子板10、后围板11、前支撑板15、右前翼子板17、左后翼子板19、左前翼子板20九块壳体组成。构成前脸模块、车尾模块的前支撑板15、前盖板1、车门2、后围上盖板9、后围板11经强磁组件吸附在框架式车身的铁磁面上，便于实现不同外形壳体的互换。

实施例2

本发明的模块化轮毂电驱动车辆，其结构如图2所示，通过前支撑板15、前盖板1、车门2、后围上盖板9、后围板11可以获得另外一种不同的车壳外观。

实施例3

一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，采用模块化结构，包括框架式车身、模块化外壳，还包括安装在框架式车身底盘的轮毂驱动模块。

轮毂驱动模块包括轮毂电机，双叉臂悬架及电缆，轮毂电机设有四个，分别与车轮连接并直接驱动整车的四个车轮，轮毂电机经双叉臂悬架连接到框架式车身底盘的大梁上，电缆传输驱动信号。轮毂电机为4kW小型轮毂电机，最高转速为750rpm。四个轮毂电机通过两组逆变器实现对车辆的同时驱动，通过四轮轮毂电机直接驱动无须变速箱，传动轴，使得能源效率大大提升。

框架式车身由铝型材构成的车头框架、中部框架及尾部框架组成，车头框架、中部框架及尾部框架经框架式车身底盘上设置的大梁连接构成一整体，由铝型材构成的框架式车身实现了车辆轻量化设计，整车总共约350Kg。

模块化外壳采用玻璃钢复合材料制作得到，经过阴模毛坯制作，阴模数控加工，阴模表面处理，玻璃钢车身成型，喷漆五部工序制作。模块化外壳覆在所述的框架式车身外侧面，包括翼子板模块、车窗模块、前脸模块、车尾模块及车顶模块。其中，翼子板模块、车窗模块以及车顶模块与所述的框架式车身紧固连接。前脸模块、车尾模块上设有强磁组件，所述的框架式车身上设有铁磁面，前脸模块、车尾模块经强磁组件吸附在框架式车身的铁磁面上，便于实现不同外形壳体的互换。制作得到的整车基本参数如下：

车长	2500mm
		车宽	1600mm
车高	1400mm
		车重	350kg
轮胎半径	R14
		驱动方式	4WD
轮毂电机功率	4kw X4
		座位	Two
电池	96V锂电池
		最高时速	60Km/h

本款模块化电车车身的设计与制造模式是独立于汽车车身传统设计与生产模式之外的一种全新模式。传统的汽车车身设计与生产模式是由设计师将设计出的汽车造型建模，然后送入专厂制造冲压模具，然后将车身覆盖件一体化冲压成型后送入主机厂装配、涂装。本发明的车身框架和车壳是独立分开的，车身通过直接运用铝型材制作的框架式结构，便于模块化组装。车壳覆盖件采用了复合材料，复合材料的工艺是与金属冲压工艺与现有的工艺完全不同。通过模块可升级性能够根据需要进行重组安装，快速推出新产品和个性化服务。

Claims (8)

1.一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，采用模块化结构，包括框架式车身、模块化可更换外壳，其特征在于，还包括安装在框架式车身底盘的轮毂驱动模块，

所述的轮毂驱动模块包括轮毂电机，双叉臂悬架及电缆，所述的轮毂电机设有四个，分别与车轮连接并直接驱动整车的四个车轮，所述的轮毂电机经双叉臂悬架连接到框架式车身底盘的大梁上，所述的电缆传输驱动信号。

2.根据权利要求1所述的一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，其特征在于，所述的轮毂电机为4kW小型轮毂电机，最高转速为750rpm。

3.根据权利要求1所述的一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，其特征在于，四个轮毂电机通过两组逆变器实现对车辆的同时驱动。

4.根据权利要求1所述的一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，其特征在于，所述的框架式车身由铝型材构成的车头框架、中部框架及尾部框架组成，所述的车头框架、中部框架及尾部框架经框架式车身底盘上设置的大梁连接构成一整体。

5.根据权利要求1所述的一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，其特征在于，所述的模块化可更换外壳采用玻璃钢复合材料制作得到。

6.根据权利要求1或5所述的一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，其特征在于，所述的模块化外壳覆在所述的框架式车身外侧面，包括翼子板模块、车窗模块、前脸模块、车尾模块及车顶模块。

7.根据权利要求6所述的一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，其特征在于，所述的翼子板模块、车窗模块以及车顶模块与所述的框架式车身紧固连接。

8.根据权利要求6所述的一种模块化车身与轮毂式电驱动的车辆，其特征在于，所述的前脸模块、车尾模块上设有强磁组件，所述的框架式车身上设有铁磁面，前脸模块、车尾模块经强磁组件吸附在框架式车身的铁磁面上。

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