CN109278551A - 一种纯电全时同步四驱动力机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯电全时同步四驱动力机构，该动力机构包括分别连接前轮与后轮的主驱动电机与副驱动电机两个电机，主驱动电机与副驱动电机的磁钢转子前后设置并共用一根转轴，前后轮实现同步运转，能够在四驱模式下实现前后轮运转的同步性，提高整车稳定性。主驱动电机与副驱动电机可以同步启动或单独启动，实现双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式，能够根据路况需要切换驱动模式，降低整车能耗，增加电动汽车续航里程。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种纯电全时同步四驱动力机构。
背景技术
电动汽车电机以车载电源为动力，电动汽车用电机驱动车轮行驶，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。
目前电动汽车分为两驱与四驱两种形式，四驱为四轮驱动，速度快，且在雪地、泥泞等湿滑路段时可以提高车辆通过性与稳定性，这也是越野车或是四驱SUV最常见的驱动模式。四轮驱动又称全轮驱动，顾名思义，四驱就是指汽车前后轮都有动力驱动，可按行驶路面状态不同而将发动机输出扭矩按不同比例全部分布在前后的车轮上。
但四驱车辆通常采用一个电机驱动，同步性差，目前的四驱车辆在正常铺装路面上行驶时会因为前后轴的转速差导致转向干涩，速度过快时还有翻车的风险。其他产品上还有通过两根平行输出轴分别驱动前后轮，同轴度差，整车行驶时稳定性差，存在安全隐患。
因此，鉴于以上问题，有必要提出一种新型的纯电全时同步四驱动力机构，能够在四驱模式下实现前后轮运转的同步性，提高整车稳定性。且可根据路况需要切换驱动模式，降低整车能耗，增加电动汽车续航里程。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种纯电全时同步四驱动力机构，能够在四驱模式下实现前后轮运转的同步性，提高整车稳定性。且可根据路况需要切换驱动模式，降低整车能耗，增加电动汽车续航里程。
根据本发明的目的提出的一种纯电全时同步四驱动力机构，包括分别连接前轮与后轮的主驱动电机与副驱动电机，所述主驱动电机与副驱动电机均包括定子绕组与磁钢转子，两磁钢转子前后设置并共用一根转轴，前后轮同步运转；所述主驱动电机与副驱动电机同步启动或单独启动，实现双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式。
优选的，所述主驱动电机与副驱动电机位于同一电机壳体内，形成同轴一体动力机。
优选的，所述主驱动电机的输出端伸出有前端输出轴，所述前端输出轴连接前轮，所述副驱动电机的输出端伸出有后端输出轴，所述后端输出轴连接后轮，动力通过转轴、前端输出轴及后端输出轴传递给前轮与后轮，前后轮同步运转。
优选的，所述纯电全时同步四驱动力机构还包括控制同步四驱操作的双联电机控制器，以及用以切换双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式的切换开关。
优选的，主驱动电机与副驱动电机为相同转速、不同功率的同类型直流永磁同步电机。
优选的，所述纯电全时同步四驱动力机构还包括车载加速器。
优选的，所述纯电全时同步四驱动力机构为内冷式散热，所述电机壳体上开设有散热入口与散热出口，所述散热入口与散热出口分别与所述电机壳体的内腔连通，散热液体经散热入口进入电机壳体内，吸热温升后的液体自所述散热出口流出；所述磁钢转子的转轴上安装有液体推进风叶，主驱动电机运转时，所述磁钢转子带动液体推进风叶同步转动。
优选的，所述液体推进风叶为设置于前端输出轴、后端输出轴以及两个磁钢转子间转轴上的多个；所述液体推进风叶为离心式风叶，主驱动电机运转时，所述转轴带动液体推进风叶同步转动，散热液体在液体推进风叶的驱动下由散热入口向散热出口呈螺旋形流动。
优选的，所述磁钢转子上设置有沿轴向设置的一个或均匀分布的多个贯通孔，散热液体经散热入口进入电机壳体的前端，并经由所述贯通孔流向电机壳体的后端，最终自散热出口流出电机壳体外侧。
优选的，所述纯电全时同步四驱动力机构还包括散热器，所述散热器设置于所述电机壳体的外侧，其出口与散热入口连通，入口与散热出口连通。
与现有技术相比，本发明公开的纯电全时同步四驱动力机构的优点是：
该动力机构包括分别连接前轮与后轮的主驱动电机与副驱动电机两个电机，主驱动电机与副驱动电机的磁钢转子前后设置并共用一根转轴，前后轮实现同步运转，能够在四驱模式下实现前后轮运转的同步性，提高整车稳定性。
主驱动电机与副驱动电机可以同步启动或单独启动，实现双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式，能够根据路况需要切换驱动模式，降低整车能耗，增加电动汽车续航里程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1、2为本发明公开的纯电全时同步四驱动力机构的示意图。
图3为本发明公开的纯电全时同步四驱动力机构控制系统图。
图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：
1、主驱动电机 2、副驱动电机 3、转轴 4、前端输出轴 5、后端输出轴 6、双联电机控制器 7、切换开关 8、车载加速器 9、电源
11、电机壳体 12、定子绕组 13、磁钢转子 14、机油散热器 15、散热入口 16、散热出口17、液体推进风叶 18、散热风扇 19、散热油管
具体实施方式
目前的四驱车辆整车行驶时能耗大，稳定性差，存在安全隐患。
本发明针对现有技术中的不足，提出了一种纯电全时同步四驱动力机构，能够在四驱模式下实现前后轮运转的同步性，提高整车稳定性。且可根据路况需要切换驱动模式，降低整车能耗，增加电动汽车续航里程。
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请一并参见图1至图3，如图所示，一种纯电全时同步四驱动力机构，包括分别连接前轮与后轮的主驱动电机1与副驱动电机2，主驱动电机1与副驱动电机2均包括定子绕组12与磁钢转子13，两磁钢转子13前后设置并共用一根转轴3，前后轮同步运转；能够在四驱模式下实现前后轮运转的同步性，提高整车稳定性。
主驱动电机与副驱动电机可以同步启动或单独启动，实现双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式，能够根据路况需要切换驱动模式，降低整车能耗，增加电动汽车续航里程。
主驱动电机1与副驱动电机2位于同一电机壳体11内，形成同轴一体动力机。整体结构紧凑，布局合理，同样具备双电机功能，但整体体积减小，便于动力机构的安装。
主驱动电机1的输出端伸出有前端输出轴4，前端输出轴4连接前轮，副驱动电机2的输出端伸出有后端输出轴5，后端输出轴5连接后轮，动力通过转轴3、前端输出轴4及后端输出轴5传递给前轮与后轮，前后轮同步运转。
由于四轮同步驱动具备同轴度高与稳定性的优点，该纯电全时同步四驱动力机构适用于高端纯电动越野车，高端纯电动乘用轿车，更是纯电动警用、军用越野车、高端大型皮卡车以及各类特种电动车辆的首选四轮驱动动力。
该纯电全时同步四驱动力机构采用两台相同转速、不同功率的同类型直流永磁同步电机，将二者的磁钢转子安装于同一转轴上，与磁钢转子上对应的定子绕组耦合成为一体化的动力驱动总成，从而保证了车辆四只驱动车轮高度一致同步。
纯电全时同步四驱动力机构还包括控制同步四驱操作的双联电机控制器6，以及用以切换双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式的切换开关7，可根据路况需要随意切换行驶模式。动力机构还包括车载加速器8。
纯电全时同步四驱动力机构为内冷式散热，采用机油散热器14为驱动电机散热。电机壳体11上开设有散热入口15与散热出口16，散热入口15与散热出口16分别与电机壳体11的内腔连通，散热液体经散热入口15进入电机壳体11内，吸热温升后的液体自散热出口16流出。
其中，电机壳体11采用高强度合金铝材制作，可以有效减轻动力机构整体的重量，同时也增加了电机壳体的强度。
为了提高驱动电机的整体散热均匀性，优选的，散热入口15与散热出口16分别位于电机壳体11的前端与后端位置处，实现散热液体流动于驱动电机的前端至后端，提高散热效果。为了进一步提高散热效率，可将散热入口与散热出口分别设置的电机两端的上下侧上，具体设置位置不做限制。
机油散热器14设置于电机壳体11的外侧，机油散热器内部设置有散热风扇18，机油散热器14的出口通过散热油管19与散热入口15连通，入口通过散热油管19与散热出口16连通。温度较低的散热液体由机油散热器的出口排出，经散热油管19、散热入口15进入电机壳体11内部，吸收驱动电机的热量后，温度较高的散热液体经散热出口16排出，并经散热油管19流入散热器内进行热交换，之后循环操作，实现电机壳体的不断散热。
由于驱动电机在连续运转中所产生的热能温升将影响到驱动电机的功率与效率，严重降低了纯电动汽车的续航里程，电池的能耗增加以及磁钢转子的退磁。为有效解决驱动电机的定子绕组12与磁钢转子13的整体散热问题，优选采取油浸式自循环散热的新结构。具体地，磁钢转子13的转轴14上安装有液体推进风叶17，驱动电机运转时，转轴3带动液体推进风叶17同步转动。散热液体在液体推进风叶的驱动下由散热入口15向散热出口16呈螺旋形流动。由于在驱动电机运转过程中液体推进风叶与转轴同步转动，因此会产生一个推进的作用力，实现散热液体自主的经散热入口进入电机壳体内部，并由散热出口排出，如此循环散热，无需其他动力源，节省成本，提高散热效果。
此外，液体推进风叶在无散热液体的情况下，在电机的运转时转动带动气流的流动，同时起到风冷散热的效果，提高散热效率。
液体推进风叶为设置于前端输出轴4、后端输出轴5以及两个磁钢转子间转轴3上的多个，液体推进风叶优选采用离心式风叶，其他实施例中也可采用其他形式的风叶，风叶的结构、材质及其与转轴的连接固定形式、液体推进风叶的数量、设置位置根据需要而设计，具体不做限制。
其中，散热液体采用油液，优选采用机油，磁钢转子13上设置有沿轴向设置的一个或均匀分布的多个贯通孔（未示出），机油进入机油散热器冷却后自动再进入电机壳体11的散热入口15，从而由液体推进叶片17实现散热载体的自循环功能。
定子绕组采用非金合金材料制作。由于非金合金材料具有高密度，低铁耗、耐温升等金属特性，可有效的增加驱动电机的实际功率，极大的提高了驱动电机的整体工作效率，与同等传统电机相比更具有体积小、重量轻、效率高等优势，更适用高转速的车用驱动电机。
磁钢转子采用耐高温汝硼稀土磁钢作为磁钢转子的贴面材料。从而有效的提高了磁场强度，由于采用耐高温的汝硼稀土材料磁钢克服了驱动电机在长时间、大扭矩的运行中所产生的温升带来的磁钢转子退磁所造成的驱动电机整机功率降低和能耗增加的问题。
综上，纯电全时同步四驱动力机构采用双电机耦合为同轴一体动力机工作模式的创新设计应用，在纯电动汽车在车辆起步、重载爬坡，高速超车、冰雪路面，泥泞道路等复杂的路况条件下，动力输出为同步双机四驱的工作状态即高度同步转速的四轮驱动工作模式；当纯电动车辆在空载戓路面良好的行驶状态下，该全时同步四驱动力机构可自动和手动切换为单机四驱驱动模式（副驱动电机停止工作），从而可有效的降低了整车的能耗，增加了纯电动汽车的续航里程。
纯电动车辆在不同的路况路面行驶中，搭载着纯电全时同步四驱动力机构的车辆可在高速和低速爬坡时车辆无需减速熄火操作启动全功率双机四驱的工作模式，整车动力可瞬间提升60%，有效的解决了纯电动汽车在满载起步和重载爬坡、车辆超载时的动力不足滞后等难题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，包括分别连接前轮与后轮的主驱动电机与副驱动电机，所述主驱动电机与副驱动电机均包括定子绕组与磁钢转子，两磁钢转子前后设置并共用一根转轴，前后轮同步运转；所述主驱动电机与副驱动电机同步启动或单独启动，实现双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式。
2.根据权利要求1所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述主驱动电机与副驱动电机位于同一电机壳体内，形成同轴一体动力机。
3.根据权利要求2所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述主驱动电机的输出端伸出有前端输出轴，所述前端输出轴连接前轮，所述副驱动电机的输出端伸出有后端输出轴，所述后端输出轴连接后轮，动力通过转轴、前端输出轴及后端输出轴传递给前轮与后轮，前后轮同步运转。
4.根据权利要求1所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述纯电全时同步四驱动力机构还包括控制同步四驱操作的双联电机控制器，以及用以切换双机四驱驱动模式与单机四驱驱动模式的切换开关。
5.根据权利要求1所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，主驱动电机与副驱动电机为相同转速、不同功率的同类型直流永磁同步电机。
6.根据权利要求1所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述纯电全时同步四驱动力机构还包括车载加速器。
7.根据权利要求3所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述纯电全时同步四驱动力机构为内冷式散热，所述电机壳体上开设有散热入口与散热出口，所述散热入口与散热出口分别与所述电机壳体的内腔连通，散热液体经散热入口进入电机壳体内，吸热温升后的液体自所述散热出口流出；所述磁钢转子的转轴上安装有液体推进风叶，主驱动电机运转时，所述磁钢转子带动液体推进风叶同步转动。
8.根据权利要求7所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述液体推进风叶为设置于前端输出轴、后端输出轴以及两个磁钢转子间转轴上的多个；所述液体推进风叶为离心式风叶，主驱动电机运转时，所述转轴带动液体推进风叶同步转动，散热液体在液体推进风叶的驱动下由散热入口向散热出口呈螺旋形流动。
9.根据权利要求7所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述磁钢转子上设置有沿轴向设置的一个或均匀分布的多个贯通孔，散热液体经散热入口进入电机壳体的前端，并经由所述贯通孔流向电机壳体的后端，最终自散热出口流出电机壳体外侧。
10.根据权利要求7所述的纯电全时同步四驱动力机构，其特征在于，所述纯电全时同步四驱动力机构还包括散热器，所述散热器设置于所述电机壳体的外侧，其出口与散热入口连通，入口与散热出口连通。
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