CN109278536B - 一种轮边驱动系统及使用该轮边驱动系统的车辆 - Google Patents

一种轮边驱动系统及使用该轮边驱动系统的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轮边驱动系统及使用该轮边驱动系统的车辆，该轮边驱动系统包括一组用于驱动车辆前进的前进电机、一组用于驱动车辆后退的倒车电机，以及用于在车辆前进时控制前进电机工作、倒车时控制倒车电机工作的电机控制器，前进电机和倒车电机中的一组与前轮传动连接，另一组与后轮传动连接，前进电机、倒车电机均包括左侧电机和右侧电机，左侧电机通过左侧单向离合器与对应左侧车轮传动连接，右侧电机通过右侧单向离合器与对应右侧车轮传动连接。本发明中通过机械方式实现车辆前进转弯和倒车转弯时左右两侧车轮差速转动，与现有技术中通过电子差速控制系统调整电机的转速和转矩的方式相比，提高了轮边驱动系统的可靠性和抗干扰能力。

Description

一种轮边驱动系统及使用该轮边驱动系统的车辆
技术领域
本发明涉及一种轮边驱动系统及使用该轮边驱动系统的车辆。
背景技术
新能源汽车尤其是纯电动汽车已经成为各车厂积极研发的方向，轮边驱动作为一种纯电动结构的驱动方式，具有动力传递线路短、布置灵活、车内空间大、地板低等多方便的优势。
现有轮边驱动电动汽车的轮边驱动系统有四驱和两驱两种形式，两驱又分为前驱和后驱。以四驱为例，轮边驱动系统包括与汽车的四个车轮一一对应的四台轮边电机，每一台轮边电机连接一台变速箱，变速箱的输出端连接半轴，半轴即为轮边驱动系统的动力输出轴，各半轴末端连接一车轮，其动力传递顺序为：轮边电机输出的动力经过变速箱传递给半轴，半轴转动带动车轮转动。在汽车直行过程中，四个车轮的转速相同，在汽车转弯时，汽车左右两侧的车轮转速不同，处于转弯半径外侧的车轮转速高于处于转弯半径内侧的车轮，并且处于转弯半径同一侧的前轮和后轮转速也不相同，这就要求在汽车转弯时调整各个轮边电机的转速。
现有技术中，通常采用电子差速方式在车辆转弯时调整轮边电机的转速，如授权公告号为CN201354003Y的中国实用新型专利文件中所公开的一种多轮驱动电动车，该电动车包括前轮电子差速控制系统和后轮电子差速控制系统。但是，由于电子控制差速对电机的协调控制技术还不成熟，并且容易受到电磁干扰，可靠性不高，容易导致车辆高速工况下发生磨胎问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮边驱动系统，用以解决现有技术中电子差速控制可靠性不高，容易导致车辆高速工况下发生磨胎的技术问题。本发明的目的还在于提供一种使用该轮边驱动系统的车辆。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种轮边驱动系统，包括一组用于驱动车辆前进的前进电机、一组用于驱动车辆后退的倒车电机，以及用于在车辆前进时控制前进电机工作、倒车时控制倒车电机工作的电机控制器，前进电机和倒车电机中的一组用于与前轮传动连接，另一组用于与后轮传动连接，前进电机、倒车电机均包括左侧电机和右侧电机，左侧电机通过左侧单向离合器与对应的左侧车轮传动连接，右侧电机通过右侧单向离合器与对应的右侧车轮传动连接。
所述前进电机与后轮传动连接，倒车电机与前轮传动连接。
前进电机和倒车电机的输出轴均连接有减速箱，单向离合器位于减速箱与对应车轮之间。
与前进电机相对应的单向离合器的外圈与对应车轮半轴连接。
与倒车电机相对应的单向离合器的内圈与对应车轮半轴连接。
一种车辆，包括车轮和轮边驱动系统，该轮边驱动系统包括一组用于驱动车辆前进的前进电机、一组用于驱动车辆后退的倒车电机，以及用于在车辆前进时控制前进电机工作、倒车时控制倒车电机工作的电机控制器，前进电机和倒车电机中的一组与前轮传动连接，另一组与后轮传动连接，前进电机、倒车电机均包括左侧电机和右侧电机，左侧电机通过左侧单向离合器与对应左侧车轮传动连接，右侧电机通过右侧单向离合器与对应右侧车轮传动连接。
所述前进电机与后轮传动连接，倒车电机与前轮传动连接。
前进电机和倒车电机的输出轴均连接有减速箱，单向离合器位于减速箱与对应车轮之间。
与前进电机相对应的单向离合器的外圈与对应车轮半轴连接。
与倒车电机相对应的单向离合器的内圈与对应车轮半轴连接。
本发明的有益效果是：本发明中的轮边驱动系统，包括一组前进电机一组倒车电机和电机控制器。两组电机中的一组与前轮传动连接，另一组与后轮传动连接，两组电机均包括左侧电机和右侧电机，左侧电机通过左侧单向离合器与对应左侧车轮传动连接，右侧电机通过右侧单向离合器与对应右侧车轮传动连接。也就是说，两台前进电机中的左侧电机通过左侧单向离合器与前轮或后轮中的左侧车轮连接，右侧电机通过右侧单向离合器与前轮或后轮中的右侧车轮连接；两台倒车电机中的左侧电机通过左侧单向离合器与后轮或者前轮中的左侧车轮连接，右侧电机通过右侧单向离合器与后轮或前轮中的右侧车轮连接，四个单向离合器与四个车轮一一对应。车辆前行时，电机控制器控制前进电机工作，前进电机驱动车辆前进；倒车时，电机控制器控制倒车电机工作，倒车电机驱动车辆后退。由于前进电机和倒车电机均通过单向离合器与对应车轮传动连接，通过机械方式实现在车辆前进转弯和倒车转弯时，左右两侧车轮差速转动，与现有技术中通过电子差速控制系统调整电机的转速和转矩的方式相比，提高了轮边驱动系统的可靠性和抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明一种车辆的实施例1中轮边驱动系统的原理示意图；
图2为本发明一种车辆的实施例2中轮边驱动系统的原理示意图；
图中：1、左前进电机，2、右前进电机，3、左倒车电机，4、右倒车电机，5、左后侧单向离合器，6、右后侧单向离合器，7、左前侧单向离合器，8、右前侧单向离合器，9、第一减速器，10、第二减速器，11、第三减速器，12、第四减速器，13、车轮，14、电机控制器，15、动力电池，16、车轮半轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明一种车辆具体实施例1，如图1所示，该车辆包括车轮13和轮边驱动系统，车轮13包括前轮和后轮，前轮分为左前轮和右前轮，后轮分为左后轮和右后轮。轮边驱动系统包括车轮半轴16、动力电池15和电机控制器11，四个车轮13分别连接在对应车轮半轴16的末端。该轮边驱动系统还包括分别与前轮和后轮传动连接的两组轮边电机，两组轮边电机中一组为用于驱动车辆前进的前进电机，另一组为用于驱动车辆后退的倒车电机，本实施例中，前进电机与后轮传动连接，倒车电机与前轮传动连接。前进电机包括位于左侧的左前进电机1和位于右侧的右前进电机2，倒车电机包括位于左侧的左倒车电机3和位于右侧的右倒车电机4。两组轮边电机分别与电机控制器11连接，电机控制器11在车辆需要前行时控制前进电机工作，前进电机驱动后轮向前转动，进而带动车辆前行；在车辆需要倒车时，电机控制器11控制倒车电机工作，倒车电机驱动前轮向后转动，进而带动车辆后退。动力电源15为电机控制器11提供电源。
两台前进电机中的左侧电机通过左后侧单向离合器5与左后轮传动连接，右侧电机通过右后侧单向离合器6与右后轮传动连接。两台倒车电机中的左侧电机通过左前侧单向离合器7与左前轮传动连接，右侧电机通过右前轮传动连接。每一台电机均连接有一台减速箱，左前进电机1的输出轴与第一减速箱9连接，右前进电机2的输出轴与第二减速箱10连接，左倒车电机3的输出轴与第三减速箱11连接，右倒车电机4的输出轴与第四减速箱12连接。各单向离合器分别连接在对应减速箱和车轮半轴之间。
每一个单向离合器均包括内圈和外圈，从内圈朝外圈看，如果外圈能够相对于内圈顺时针自由转动，则定义该单向离合器为顺时针单向离合器，如果外圈能够相对于内圈逆时针自由转动，则定义该单向离合器为逆时针单向离合器。本实施例中，左后侧单向离合器5和右前侧单向离合器8为顺时针单向离合器，右后侧单向离合器6和左前侧单向离合器7为逆时针单向离合器；左后侧单向离合器5和右后侧单向离合器6左右对称设置，左后侧单向离合器5的外圈与左后侧的车轮半轴16连接，内圈与第一减速箱9的输出轴连接；右后侧单向离合器6的外圈与右后侧的车轮半轴连接，内圈与第二减速箱10的输出轴连接。左前侧单向离合器7和右前侧单向离合器8左右对称设置，左前侧单向离合器7的内圈与左前侧的车轮半轴16连接，外圈与第三减速箱11的输出轴连接；右前侧单向离合器8的内圈与右前侧的车轮半轴16连接，外圈与第四减速箱12的输出轴连接。
当车辆前进时，电机控制器11控制位于后方的左前进电机1和右前进电机2工作，位于前方的左倒车电机3和右倒车电机4处于断电状态，左前进电机1和右前进电机2提供前进驱动力。由于左后侧单向离合器5为顺时针单向离合器，左后侧单向离合器5的内圈与电机连接，外圈与左后轮连接，左前进电机提供向前驱动力，带动左后侧单向离合器5的内圈顺时针转动，内圈与外圈处于联接状态，进而驱动左后轮向前转动。右后侧单向离合器6为逆时针单向离合器，其内圈与电机连接，外圈与车轮半轴连接，当右前进电机提供向前驱动力时，右后侧单向离合器6也处于联接状态，右前进电机驱动右后轮向前转动，进而推动车辆前进。左前侧单向离合器为逆时针单向离合器，其内圈与左前轮连接，车辆前进过程中，左前侧的车轮向前滚动而左倒车电机3处于断电状态，这样左前侧的车轮半轴13会拖动左倒车电机3的转子，且左倒车电机3转子的转速与左前侧的车轮13的转速一致。同理，右前侧单向离合器为顺时针单向离合器，其内圈与右前侧的车轮半轴连接，右前侧的车轮向前滚动而右倒车电机处于断电状态，这样右前侧的车轮半轴13会拖动右倒车电机4的转子，且右倒车电机4转子的转速与右前侧的车轮13的转速一致。也就是说，在车辆前进过程中，与倒车电机传动连接的两个车轮均为自由轮，两个车轮的转速互不干涉，不会影响车辆前行以及车辆转向。在车辆向前直行时，四个车轮的转速相同，在车辆前行转弯时，位于转弯半径外侧的车轮转速高于位于转弯半径内侧的车轮转速。位于前方的两个车轮均为自由轮，能够实现差速运转，不会影响到车辆转向，位于后方的两个车轮中处于转弯半径内侧的一个转速小，该车轮与对应减速箱的输出轴同步转动；而位于转弯半径外侧的车轮转速超越减速箱的输出转速，与该车轮对应的单向离合器内圈和外圈处于分离状态，使得位于转弯半径外侧的车轮转速大于位于转弯半径内侧的车轮，实现差速运转，不会影响整车转向前行。
在车辆倒车时，电机控制器11控制位于后方的左前进电机和右前进电机处于断电状态，位于前方的左倒车电机3和右倒车电机4工作，左倒车电机3和右倒车电机4为整车提供倒车驱动力。由于左前侧单向离合器7为顺时针单向离合器，左前侧单向离合器7的外圈与电机连接，内圈与左前侧车轮连接，左倒车电机提供向后驱动力，带动左前侧单向离合器7的外圈转动，内圈与外圈处于联接状态，进而驱动左前侧车轮向后转动。右前侧单向离合器8为逆时针单向离合器，其外圈与电机连接，内圈与右前侧车轮半轴连接，右倒车电机提供向后驱动力，右前侧单向离合器8也处于联接状态，右倒车电机驱动右前侧车轮向后转动，进而推动车辆后退。车辆前进过程中，左后侧的车轮向后滚动而左前进电机1处于断电状态，这样左后侧的车轮半轴会拖动左前进电机1的转子反向转动，且左前进电机1转子的转速与左后侧的车轮13的转速一致。同理，右后侧的车轮向后滚动而右前进电机2处于断电状态，这样右后侧的车轮13会拖动右前进电机2的转子反向转动，且右前进电机2转子的转速与右后侧的车轮13的转速一致。也就是说，在车辆倒车过程中，与前进电机传动连接的两个车轮均为自由轮，两个车轮的转速互不干涉，不会影响车辆前行以及车辆转向。在车辆直行倒退时，四个车轮的转速相同，在车辆倒车并转弯时，位于转弯半径外侧的车轮转速高于位于转弯半径内侧的车轮转速。位于后方的两个车轮均为自由轮，能够实现差速运转，不会影响到车辆转弯，位于前方的两个车轮中处于转弯半径内侧的一个转速小，该车轮与对应减速箱的输出轴同步转动；而位于转弯半径外侧的车轮转速超越减速箱的输出转速，与该车轮对应的单向离合器内圈和外圈处于分离状态，使得位于转弯半径外侧的车轮转速大于位于转弯半径内侧的车轮，实现差速运转，不会影响整车倒车转向。
本发明一种车辆的具体实施例2，如图2所示，与实施例1不同的是，倒车电机与后轮传动连接，左倒车电机3和右倒车电机4分别与左后轮和右后轮连接。前进电机与前轮传动连接，左前进电机1和右前进电机2分别与左前轮和右前轮传动连接。左后侧单向离合器5和右前单向离合器8为逆时针单向离合器，右后侧单向离合器6和左前单向离合器7为顺时针单向离合器。左后侧单向离合器5和右后侧单向离合器6的外圈与对应减速箱的输出轴连接，内圈与对应车轮半轴连接。左前侧单向离合器7和右前侧单向离合器8的内圈与对应减速箱的输出轴连接，外圈与对应半轴连接。在车辆前进时，位于后方的两个车轮为自由轮；在倒车时，位于前方的两个车轮为自由轮。
本发明的其它实施例中，前进电机与后轮传动连接，倒车电机与前轮传动连接，左后侧单向离合器为逆时针单向离合器，右后侧单向离合器为顺时针单向离合器，左后侧单向离合器和右后侧单向离合器的外圈与对应电机连接，内圈与对应侧车轮半轴连接。左前侧单向离合器为顺时针单向离合器，右前侧单向离合器为逆时针单向离合器，左前侧单向离合器和右前侧单向离合器的内圈与对应电机连接，外圈与对应侧车轮半轴连接。
本发明的其它实施例中，前进电机与前轮传动连接，倒车电机与后轮传动连接，左后侧单向离合器为顺时针单向离合器，右后侧单向离合器为逆时针单向离合器，左后侧单向离合器和右后侧单向离合器的内圈与对应电机连接，外圈与对应侧车轮半轴连接。左前侧单向离合器为逆时针单向离合器，右前侧单向离合器为顺时针单向离合器，左前侧单向离合器和右前侧单向离合器的外圈与对应电机连接，内圈与对应侧车轮半轴连接。
本发明一种轮边驱动系统的具体实施例，该轮边驱动系统的结构如上述，为避免重复，不再赘述。

Claims (6)

1.一种轮边驱动系统，其特征在于，包括一组用于驱动车辆前进的前进电机、一组用于驱动车辆后退的倒车电机，以及用于在车辆前进时控制前进电机工作、倒车时控制倒车电机工作的电机控制器，前进电机和倒车电机中的一组用于与前轮传动连接，另一组用于与后轮传动连接，前进电机、倒车电机均包括左侧电机和右侧电机，左侧电机通过左侧单向离合器与对应的左侧车轮传动连接，右侧电机通过右侧单向离合器与对应的右侧车轮传动连接；与前进电机相对应的单向离合器的外圈与对应车轮半轴连接；与倒车电机相对应的单向离合器的内圈与对应车轮半轴连接；从单向离合器的内圈朝外圈看，定义外圈能够相对于内圈顺时针自由转动的为顺时针单向离合器，外圈能够相对于内圈逆时针自由转动的为逆时针单向离合器，左后侧单向离合器与右前侧单向离合器为顺时针单向离合器和逆时针单向离合器中的一种，左前侧单向离合器与右后侧单向离合器为顺时针单向离合器和逆时针单向离合器中的另一种。
2.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，所述前进电机与后轮传动连接，倒车电机与前轮传动连接。
3.根据权利要求1或2所述的轮边驱动系统，其特征在于，前进电机和倒车电机的输出轴均连接有减速箱，单向离合器位于减速箱与对应车轮之间。
4.一种车辆，包括车轮和轮边驱动系统，其特征在于，该轮边驱动系统包括一组用于驱动车辆前进的前进电机、一组用于驱动车辆后退的倒车电机，以及用于在车辆前进时控制前进电机工作、倒车时控制倒车电机工作的电机控制器，前进电机和倒车电机中的一组与前轮传动连接，另一组与后轮传动连接，前进电机、倒车电机均包括左侧电机和右侧电机，左侧电机通过左侧单向离合器与对应左侧车轮传动连接，右侧电机通过右侧单向离合器与对应右侧车轮传动连接；与前进电机相对应的单向离合器的外圈与对应车轮半轴连接；与倒车电机相对应的单向离合器的内圈与对应车轮半轴连接；从单向离合器的内圈朝外圈看，定义外圈能够相对于内圈顺时针自由转动的为顺时针单向离合器，外圈能够相对于内圈逆时针自由转动的为逆时针单向离合器，左后侧单向离合器与右前侧单向离合器为顺时针单向离合器和逆时针单向离合器中的一种，左前侧单向离合器与右后侧单向离合器为顺时针单向离合器和逆时针单向离合器中的另一种。
5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述前进电机与后轮传动连接，倒车电机与前轮传动连接。
6.根据权利要求4或5所述的车辆，其特征在于，前进电机和倒车电机的输出轴均连接有减速箱，单向离合器位于减速箱与对应车轮之间。
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