CN104417339B - 混合动力车辆用轮毂系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种混合动力车辆用轮毂系统。根据本发明的一侧面所提供的混合动力车辆用轮毂系统，包括：引擎，向前轮或后轮提供旋转驱动力；至少一个轮毂电机，由电池来驱动，与所述引擎的驱动力所传递的车轮相对应地设置在所述各前轮或所述各后轮，从而向与所述引擎相同的车轮提供旋转驱动力；以及控制部，驱动控制所述引擎及所述轮毂电机。

Description

混合动力车辆用轮毂系统
技术领域
本发明涉及轮毂系统，尤其涉及作为驱动手段包括引擎和轮毂电机的混合动力车辆的轮毂系统。
背景技术
轮毂系统(In-wheel system)是在以电能为主动力源的电动汽车(EV,ElectricVehicle)、插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid car)、燃料电池汽车等车辆中不使用大型的单一电机，而是通过在车轮上分别内设电机来进行分散控制的系统，在车轮内部由驱动电机、制动装置、轴承、减速器等构成为一体化的系统。该种轮毂系统所具有的技术优点是，相比由一个大容量的电机来驱动的系统，其能量效率高，电式四轮驱动系统的构成简单，通过独立驱动控制左右侧的车轮能改善车辆的行驶稳定性。
一般来讲，轮毂系统由产生驱动力的电机、用于冷却电机的冷却装置、向车轮传递电机驱动力的减速器、产生制动力的制动装置、用于转换车辆方向的转向装置、在车辆上支撑车轮的悬架等构成，而这种多个构成部件有机地整合配置在车轮内部。通常，如上所述的轮毂电机系统是按如下的顺序传递动力，即通过电机的定子和转子将电能转换为旋转驱动力，通过减速器对该旋转驱动力进行减速或增大扭矩之后，传递至花鼓而旋转驱动车轮。
在现有技术的混合动力车辆中，轮毂系统要么安装在前轮驱动方式(front wheeldrive)车辆的各自后轮(rear wheel)，要么安装在后轮驱动方式(rear wheel drive)车辆的各自前轮(front wheel)，从而仅起到单纯辅助引擎驱动力的作用。即，现有技术的轮毂系统是在从动轮上安装轮毂电机等，从而仅起到瞬间的驱动辅助(例如，在冰面路上实现瞬间的4WD等)作用，或者仅在再生制动等上使用一部分，存在着无法有机地结合乃至运用轮毂电机和引擎的各自驱动力的技术局限性。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种可有机组合引擎和轮毂电机的驱动力，从而根据情况能有效运用的混合动力车辆用轮毂系统。
解决问题的技术手段
根据本发明的一侧面可以提供一种混合动力车辆用轮毂系统，包括：引擎，向前轮或后轮提供旋转驱动力；至少一个轮毂电机，由电池来驱动，与所述引擎的驱动力所传递的车轮相对应地设置在所述各前轮或所述各后轮，从而向与所述引擎相同的车轮提供旋转驱动力；以及控制部，驱动控制所述引擎及所述轮毂电机。
发明的效果
根据本发明实施例的轮毂系统，在与通过引擎驱动的驱动车轮相同的车轮上配置轮毂电机，从而可以提供基于引擎和轮毂电机的各种组合的驱动力。
尤其，根据本发明实施例的轮毂系统，通过引擎和轮毂系统的协作可更为简便地实现如EV行驶模式、再生制动模式、LSD控制模式、TCS控制模式等各种控制模式。
附图说明
图1是示出本发明一实施例之混合动力车辆用轮毂系统的概略图。
图2是示出本发明另一实施例之混合动力车辆用轮毂系统的概略图。
图3是示出图1及图2所示混合动力车辆用轮毂系统的EV行驶模式和驱动辅助模式的工作状态图。
图4是示出图1及图2所示混合动力车辆用轮毂系统的再生制动模式和定速行驶模式的工作状态图。
图5是示出图1及图2所示混合动力车辆用轮毂系统的LSD控制模式和TCS控制模式的工作状态图。
*附图标记说明*
100、200：轮毂系统 110、210：引擎
130、230：轮毂电机 150、250：控制部
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。而以下的实施例是为了有助于本发明的理解而提供，本发明的范围并非限定在以下的实施例。并且，以下的实施例是为了向本领域的普通技术人员能够更加完整地说明本发明而提供，对于可能不利于本发明技术要旨的公知结构，省略其详细的技术说明。
图1是示出本发明一实施例之混合动力车辆用轮毂系统的概略图。
图1示出了本发明一实施例的混合动力车辆用轮毂系统(以下，称之为“轮毂系统100”)适用在前轮驱动(front wheel drive)车辆上的情形。
参照图1，本实施例的轮毂系统100作为驱动手段可以包括引擎110和轮毂电机130。
引擎110通过变速器111连接在车轴112而可以提供车轴112的旋转驱动力。车轴112通过等速万向节113可向车轮W传递旋转驱动力。车轴112可以连接在等速万向节113的输入轴上，而等速万向节113的输出轴可以连接在用于车轮W旋转驱动的花鼓轴承132上。
轮毂电机130可以内设在各自车轮W中。此时，本实施例的轮毂系统100，其由引擎110旋转驱动的车轮W与内设有轮毂电机130的车轮W可以是由相同的车轮W形成。换言之，对于图1所示前轮驱动车辆而言，轮毂电机130可以安装在车辆的前轮W。
如上所述轮毂电机130的配置有别于由引擎驱动的车轮(例如，前轮)与设有轮毂电机的车轮(例如，后轮)相分离的现有一般的轮毂系统。如此，根据需要，通过引擎110或轮毂电机130可使车轮W驱动，从而能更加容易实现TCS(Traction Control System，牵引力控制系统)控制、LSD(Limited Slip Differential，限滑差速器)控制等。对此，将参照图3至图5在对本实施例之工作的说明中做补充。
另外，轮毂电机130可由电池133提供的电力来向车轮W提供旋转驱动力。轮毂电机130的驱动力可通过减速器131和花鼓轴承132传递至车轮W。对此，现有技术的轮毂系统已做公开，因此省略更为详细的说明。
并且，本实施例的轮毂系统100可以包括用于控制引擎110及轮毂电机130的控制部150。控制部150根据各种运行条件或控制状况，要么有选择地控制引擎110或轮毂电机130，要么通过控制使得引擎110和轮毂电机130均可使用。对此，将参照图3至图5在对本实施例之工作的说明中做补充。
图2是示出本发明另一实施例之混合动力车辆用轮毂系统的概略图。
图2示出了在后轮驱动(rear wheel drive)车辆上适用轮毂系统200的情形。在此，根据本实施例的轮毂系统200，其技术要旨与参照图1前述的实施例相同，可与前述实施例的轮毂系统100相类似而形成。
更为具体来讲，本实施例的轮毂系统200作为驱动手段可以包括引擎210和轮毂电机230。此时，引擎210和轮毂电机230均可向相同的车轮(即，后轮)传递驱动力。换言之，对于如本实施例的后轮驱动车辆而言，轮毂电机230可以安装在车辆的后轮W。
引擎210通过变速器211、传动轴(propeller shaft)214及差速齿轮(differential gear)215与车轴212相连而能提供旋转驱动力。由于是后轮驱动车辆，因此与前述的前轮驱动车辆相比，可能在传动轴214及差速齿轮215的介入上有所差异。车轴212连接在等速万向节213的输入轴，而等速万向节213的输出轴可以连接在花鼓轴承232。因此，引擎210的驱动力通过车轴212传递至等速万向节213，通过花鼓轴承232提供至车轮W，从而旋转驱动车轮W。这与图1的前轮驱动车辆类似。
另外，轮毂电机230内设在车轮W而利用通过电池233所提供的电力向车轮W提供旋转驱动力。轮毂电机230其驱动轴通过减速器231等连接在花鼓轴承232，从而旋转驱动车轮W。这与图1的前轮驱动车辆类似。
图3是示出图1及图2所示混合动力车辆用轮毂系统的EV行驶模式和驱动辅助模式的工作状态图。
图3(a)是在仅由电池133及轮毂电机130的驱动力来旋转驱动车轮W的EV(Electric Vehicle)行驶模式下，示出轮毂系统100之工作的工作状态图，而图3(b)是在通过轮毂电机130来辅助引擎110之驱动力的驱动辅助模式下，示出轮毂系统100之工作的工作状态图。
在此，为了便于说明，虽然在图3以前述图1的实施例为中心标注了各构成的符号等，但是图2的实施例也能与图3的说明相类似地工作。
参照图3(a)，本实施例的轮毂系统100可被驱动控制为仅由电池133的电力使车辆行驶的EV行驶模式。此时，控制部150停止引擎110的驱动，而仅选择驱动轮毂电机130，从而通过轮毂电机130对驱动车轮W进行旋转驱动。
另外，参照图3(b)，本实施例的轮毂系统100能以驱动辅助模式所驱动控制乃至使用。此时，控制部150使引擎110及轮毂电机130均驱动，基于引擎110的驱动力和基于轮毂电机130的驱动力分别传递至车轮W，从而旋转驱动车轮W。
图4是示出图1及图2所示混合动力车辆用轮毂系统的再生制动模式和定速行驶模式的工作状态图。
图4(a)示出了再生制动模式时的工作，而图4(b)示出了定速行驶模式时的工作，为了便于说明，以图1的实施例为中心标注了各构成的符号等。
首先，参照图4(a)，当再生制动模式时，控制部150可以选择停止驱动轮毂电机130。此时，轮毂电机130的驱动轴可以根据车轮W及花鼓轴承132被动旋转，从而轮毂电机130通过该种驱动轴的旋转产生电力，并将之使用于对电池133的充电。
参照图4(b)，当车辆以高速的一定速度行驶的定速行驶模式时，也可以实现类似于上述的驱动控制。即，控制部150仅选择驱动引擎110而向车轮W提供旋转驱动力的同时，轮毂电机130被停止驱动而可工作为根据车轮W的旋转对电池133进行充电。
图5是示出图1及图2所示混合动力车辆用轮毂系统的LSD控制模式和TCS控制模式的工作状态图。
参照图5(a)，本实施例的轮毂系统200可以实现当停止后再出发时左右路面的摩擦力不相同的情况下用于防止一侧车轮W1滑动(slip)乃至空转的LSD(Limited SlipDifferential)控制功能。
例如，车辆停止后再出发时，若由冰面路I等原因导致一侧的车轮W1发生空转，则控制部250通过安装在所述一侧车轮W1的轮毂电机130可以施加强制的负载L，由此驱动力更加集中到相反侧的车轮W2，从而得以正常出发。
另外，参照图5(b)，本实施例的轮毂系统100在左右路面的摩擦力不相同时，还可以简单实现用于防止车辆姿势不稳定的TCS(Traction Control System)控制功能。
例如，若由于冰面路等原因在车辆行驶或盘旋时一侧车轮W1发生滑动，则车辆的姿势稳定性、行驶稳定性等会下降。此时，控制部150通过发生了滑动的车轮W1的轮毂电机130来有选择地产生负载L，从而向左右侧车轮W1、W2均匀分配驱动力，因此可以提高车辆的姿势控制及行驶稳定性。
根据如上的说明，本实施例的轮毂系统在与通过引擎驱动的驱动车轮相同的车轮上配置轮毂电机，从而可以提供基于引擎和轮毂电机的各种组合的驱动力。尤其，本发明实施例的轮毂系统通过引擎和轮毂系统的协作(cooperation)可更为简便地实现如EV行驶模式、再生制动模式、LSD控制模式、TCS控制模式等各种控制模式，并且可以去除LSD装备、TCS传感器等，从而还可以获得车辆的轻量化以及制造成本的节约等效果。
以上，对本发明的实施例进行了说明，但只要是本领域的普通技术人员可以在不脱离权利要求书中记载的本发明思想的范围内，可通过构成要素的添加、变更、删除或追加等，能对本发明进行各种修改及变更，而这些也应当包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (14)

1.一种混合动力车辆用轮毂系统，包括：
引擎，向前轮或后轮提供旋转驱动力；
至少一个轮毂电机，由电池来驱动，与所述引擎的驱动力所传递的车轮相对应地设置在所述各前轮或所述各后轮，从而向与所述引擎相同的车轮提供旋转驱动力；以及
控制部，驱动控制所述引擎及所述轮毂电机，
其中，所述引擎及所述轮毂电机一同驱动或者所述引擎或所述轮毂电机能被有选择地驱动，
所述引擎通过车轴及连接在所述车轴的等速万向节向所述前轮或所述后轮提供旋转驱动力，所述等速万向节的输出轴连接在花鼓轴承，
所述轮毂电机的驱动轴连接在所述花鼓轴承而向所述各前轮或所述各后轮提供旋转驱动力。
2.如权利要求1所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于所述引擎向所述前轮提供旋转驱动力，
所述轮毂电机安装在所述各前轮而向所述各前轮提供旋转驱动力。
3.如权利要求1所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于所述引擎向所述后轮提供旋转驱动力，
所述轮毂电机安装在所述各后轮而向所述各后轮提供旋转驱动力。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当EV行驶模式时，
所述控制部停止驱动所述引擎，
所述轮毂电机基于电池的电力旋转驱动所述各前轮或所述各后轮。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当驱动辅助模式时，
所述控制部使所述引擎及所述轮毂电机均驱动，
所述引擎及所述轮毂电机的旋转驱动力对所述各前轮或所述各后轮进行旋转驱动。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当再生制动模式或定速行驶模式时，
所述控制部停止驱动所述轮毂电机，
所述轮毂电机的驱动轴被动旋转而充电所述电池。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当LSD控制模式或TCS控制模式时，
所述控制部通过驱动控制使得所述轮毂电机向发生滑动或空转的车轮施加负载。
8.一种混合动力车辆用轮毂系统，包括：
引擎，向前轮或后轮提供旋转驱动力；以及
轮毂电机，由电池来驱动，与所述引擎的驱动力所传递的车轮相对应地设置在所述各前轮或所述各后轮，从而向与所述引擎相对应的车轮提供旋转驱动力；
而所述引擎及所述轮毂电机是相互独立驱动，从而所述引擎及所述轮毂电机一同驱动，或者所述引擎或所述轮毂电机中的某一个能被有选择地驱动，
所述引擎通过车轴及连接在所述车轴的等速万向节向所述前轮或所述后轮提供旋转驱动力，所述等速万向节的输出轴连接在花鼓轴承，
所述轮毂电机的驱动轴连接在所述花鼓轴承而向所述各前轮或所述各后轮提供旋转驱动力。
9.如权利要求8所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当EV行驶模式时，
所述引擎停止驱动，
所述轮毂电机基于电池的电力旋转驱动所述各前轮或所述各后轮。
10.如权利要求8所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当驱动辅助模式时，
所述引擎及所述轮毂电机均驱动，
所述引擎及所述轮毂电机的旋转驱动力一同旋转驱动所述各前轮或所述各后轮。
11.如权利要求8所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当再生制动模式或定速行驶模式时，
所述轮毂电机停止驱动，
所述轮毂电机的驱动轴被动旋转而充电所述电池。
12.如权利要求8所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于当LSD控制模式或TCS控制模式时，
所述轮毂电机向发生滑动或空转的车轮施加负载。
13.如权利要求8至12中任意一项所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于所述引擎向所述前轮提供旋转驱动力，
所述轮毂电机安装在所述各前轮而向所述各前轮提供旋转驱动力。
14.如权利要求8至12中任意一项所述的混合动力车辆用轮毂系统，其特征在于所述引擎向所述后轮提供旋转驱动力，
所述轮毂电机安装在所述各后轮而向所述各后轮提供旋转驱动力。
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