CN111895001A - 具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮及变速方法 - Google Patents

具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮及变速方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮包括轮毂电机、轮毂和轮胎，轮载电控液压助力离合装置包括轮胎外沿离合片、环带式离合片支撑骨架、环带式离合片、液压伸缩杆和弹簧组，液压伸缩杆连接于轮毂电机的转子和环带式离合片支撑骨架之间，环带式离合片支撑骨架呈环状与轮毂电机的转子同轴布置，环带式离合片支撑骨架与轮毂电机的转子之间连接弹簧组，环带式离合片支撑骨架固定连接环带式离合片，轮毂固定连接轮胎外沿离合片。本发明还公开了变速方法，由电控单元根据刹车信号传感器、转向信号传感器和车速传感器计算电磁阀通断时间，电磁阀控制液压伸缩杆的伸缩。本发明实时控制轮毂电机轮转动惯量，操控性好。

Description

具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮及变速方法
技术领域
本发明涉及一种轮毂电机轮及变速方法，特别是涉及一种具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮及变速方法。
背景技术
在轮毂电机电动汽车行驶的过程中，驾驶员通过操纵分配给轮毂电机的电压实现轮速的操控，进而实现对轮毂电机电动汽车行驶速度的操控，或者通过刹车系统实现轮毂电机的轮速操控。在实现变速过程中(减速过程)，要求车载电源动力系统精确及时的向各轮毂电机分配足够的电压，保证轮毂电机电动汽车实现及时精准的变速操作。理想的轮速操控必须满足条件：
Figure BDA0002540898140000011
即
Figure BDA0002540898140000012
其中
Figure BDA0002540898140000013
轮毂电机电动汽车相对于传统汽车簧上质量有所降低，同时非簧上质量增加。质量增量主要集中于轮毂电机，轮毂电机电动汽车车轮为传统车轮的8～10倍。质量增量σm导致轮毂电机(含轮毂)参照车轴的转动惯量JZ增加(参照上式)，进而导致轮速改变的效率降低(即α角加速度)。车速响应低效，对轮毂电机电动汽车操控性影响大。
中国专利CN209767307U，该方案公开了一种无动力中断内转子轮毂电机两挡变速系统，其主要由内转子轮毂电机、1号紧固螺钉、变速器环状壳体、转向节、2号紧固螺钉、变速器右侧壳体、3号紧固螺钉、1号电磁制动器、第一行星轮系、单向离合器、2号电磁制动器、第二行星轮系、轮胎、轮辋、轮辋螺栓、轮辋螺母、轮毂、圆螺母、制动盘、制动钳和制动钳紧固螺钉构成。其通过电磁离合器的控制，由电机钉子和转子间的变速机构实现车轮换档变速。该方案主要是通过变速机构改变转速比达到车轮变速的效果，其对车速相应效率的改善不明显，无法提高轮毂电机电动汽车操控性。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，解决轮毂电机转动惯量大导致轮速变化效率低，操控性差的问题。本发明还提供了一种具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮的变速方法。
本发明技术方案如下：一种具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，包括轮毂电机、轮毂和轮胎，还包括轮载电控液压助力离合装置，所述轮胎与轮毂刚性连接，所述轮载电控液压助力离合装置连接于所述轮毂和所述轮毂电机的转子之间，所述轮载电控液压助力离合装置包括轮胎外沿离合片、环带式离合片支撑骨架、环带式离合片、液压伸缩杆和弹簧组，所述液压伸缩杆以所述轮胎的径向伸缩设置，所述液压伸缩杆的一端与所述轮毂电机的转子的外侧周面固定连接，所述液压伸缩杆的另一端与所述环带式离合片支撑骨架的内环周面固定连接，所述环带式离合片支撑骨架呈环状与所述轮毂电机的转子同轴布置，所述环带式离合片支撑骨架与所述轮毂电机的转子之间连接所述弹簧组，所述环带式离合片支撑骨架的外环周面固定连接环带式离合片，所述轮毂的内环周面固定连接所述轮胎外沿离合片，所述轮胎外沿离合片与所述环带式离合片摩擦啮合或分离。
进一步地，所述轮毂电机的转子的外侧周面设有若干轴向间隔布置的环形槽，所述液压伸缩杆固定连接于所述环形槽内。
进一步地，所述环带式离合片支撑骨架的内环侧面设有与所述环形槽配合的限位凸缘，所述限位凸缘设置于所述环形槽的两侧壁的外侧向。
进一步地，在一个所述环形槽内所述液压伸缩杆的轴向的两侧都设置所述弹簧组。
进一步地，相邻的所述环形槽之间的间隔位置设置所述弹簧组。
进一步地，包括电控液压系统，所述电控液压系统包括信号收集装置、电控单元和电磁阀，所述电控单元与所述信号收集装置及所述电磁阀连接，所述电磁阀用于控制所述液压伸缩杆，所述信号收集装置包括刹车信号传感器、转向信号传感器和车速传感器。
具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮变速方法，包括由电控单元根据刹车信号传感器、转向信号传感器和车速传感器计算所述电磁阀通断时间，由所述电磁阀控制所述液压伸缩杆的伸缩状态时间控制车轮变速。
本发明所提供的技术方案的优点在于：
通过液压伸缩杆的动作使轮胎外沿离合片与环带式离合片离合运动，实现整个轮毂电机轮胎实时转动惯量的控制，轮胎实时转动惯量的变化控制有利于提高轮速变化速率；离合结构设置在转子与轮胎之间，结构简单紧凑，力矩传递直接效率高，相对于改变轮毂电机转子和定子结构或者轮内复杂传动结构，本发明简单且高效耐冲击，以此实现轮毂电机车轮转动惯量的变化，更加契合车轮高耐久度，高冲击性，高稳定性的结构需求。本发明结构以轮毂电机的转子的环形槽作为力矩传递的导轨，有效杜绝离合装置的轴向滑移，提高系统稳定性和耐冲击性。
附图说明
图1为具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮结构示意图。
图2为具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮的局部剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
请结合图1及图2所示，本实施例涉及的具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮包括轮毂电机1、轮毂2a、轮胎2b以及轮载电控液压助力离合装置A，现有技术中轮胎2b通过轮毂2a与轮毂电机1的转子直接连接，通过轮毂电机1电压控制电机转速进而直接控制轮胎2b转速。本实施例轮载电控液压助力离合装置连接于轮毂2a和轮毂电机1的转子之间，使轮胎2b与轮毂电机1的转子构成非直接的连接。轮胎2b与轮毂2a为刚性连接，轮毂2a以及轮毂电机1的转子通过轴承与车轴11连接，轮毂电机1的定子与车轴11刚性连接。轮载电控液压助力离合装置A包括轮胎外沿离合片3、环带式离合片支撑骨架4、环带式离合片5、液压伸缩杆6和弹簧组7，其中轮胎外沿离合片4固定连接在轮毂的内环周面上。轮毂电机1的转子的外侧周面8设有若干轴向间隔布置的环形槽9，液压伸缩杆6固定连接于环形槽9内。环带式离合片支撑骨架4呈环状与轮毂电机1的转子同轴布置，环带式离合片支撑骨架4的内环侧面设有与环形槽9配合的限位凸缘10，限位凸缘10设置于环形槽9的两侧壁的外侧向。环带式离合片5与环带式离合片支撑骨架4固定连接设置在环带式离合片支撑骨架4的外环周面。液压伸缩杆6在环形槽9内是以轮胎的径向伸缩设置，其一端与轮毂电机1的转子的外侧周面8固定连接，另一端与环带式离合片支撑骨架4的内环周面固定连接。一个环形槽9内液压伸缩杆6的轴向的两侧都设置弹簧组7，同时相邻的环形槽9之间的间隔位置也设置弹簧组7，弹簧组7的弹簧的一端与轮毂电机1的转子的外侧周面8固定连接，另一端与环带式离合片支撑骨架4的内环周面固定连接。
该实施例的电控液压系统，包括信号收集装置、电控单元和电磁阀，信号收集装置包括刹车信号传感器、转向信号传感器和车速传感器。电控单元与信号收集装置及电磁阀连接，电磁阀用于控制液压伸缩杆6。电控单元根据刹车信号传感器测得的刹车信号、转向信号传感器测得的方向盘转向角度信号以及车速传感器测得的车速计算得到各轮毂电机轮的需求转速，进而通过控制每个轮毂电机轮对应的电磁阀的通断使轮胎外沿离合片3与环带式离合片5间隔性地摩擦啮合或分离，配合轮毂电机1的转速控制，达到实施调整轮毂电机转动惯量进而调整轮速的目的。
本发明在车辆各种状态时的运作过程如下：
1)原地左转。驾驶员左转方向盘时，车速为零，方向盘转向力矩传感器信号和方向盘转角传感器信号输入到电控单元中，同时电控单元检测车辆速度为零，电控单元检测前轮侧向角传感器信号，依据外部传感器信号，通过电控单元内部运算，得出左轮轮载电控液压助力离合装置离合片闭合时间和松开时间，右轮轮载电控液压助力离合装置闭合时间和松开时间，实现车辆能够按照理论转向半径进行转向。
2)原地右转。驾驶员右转方向盘时，车速为零，方向盘转向力矩传感器信号和方向盘转角传感器信号输入到电控单元中，同时电控单元检测车辆速度为零，电控单元检测前轮侧向角传感器信号，依据外部传感器信号，通过电控单元内部运算，得出右轮轮载电控液压助力离合装置离合片闭合时间和松开时间，右轮轮载电控液压助力离合装置闭合时间和松开时间，实现车辆能够按照理论转向半径进行转向。
3)直行刹车。驾驶员踩下刹车踏板时，车速为较高，刹车踏板上安装的压力传感器信号和方向盘转角传感器信号输入到电控单元中，同时电控单元检测车辆速度，依据外部传感器信号，通过电控单元内部运算，得出轮载电控液压助力离合装置离合片闭合时间和松开时间，在指定时间内大幅降低轮毂电机车轮的转动惯量(可理解为轮毂电机大部分质量脱离轮胎自转)，而轮胎及轮胎托架配合刹车片(轮毂电机内沿与轮胎托架刚性连接)的制动效果实现车辆高效刹车。
4)低速左转。驾驶员左转方向盘时，车速较低，方向盘转向力矩传感器信号和方向盘转角传感器信号输入到电控单元中，同时电控单元检测车辆速度较低，电控单元检测前轮侧向角传感器信号，依据外部传感器信号，通过电控单元内部运算，得出左轮轮载电控液压助力离合装置离合片闭合时间和松开时间，右轮轮载电控液压助力离合装置闭合时间和松开时间，实现车辆能够按照理论转向半径进行转向。
5)低速右转。驾驶员右转方向盘时，车速较低，方向盘转向力矩传感器信号和方向盘转角传感器信号输入到电控单元中，同时电控单元检测车辆速度较低，电控单元检测前轮侧向角传感器信号，依据外部传感器信号，通过电控单元内部运算，得出右轮轮载电控液压助力离合装置离合片闭合时间和松开时间，右轮轮载电控液压助力离合装置闭合时间和松开时间，实现车辆能够按照理论转向半径进行转向。

Claims (7)

1.一种具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，其特征在于，包括轮毂电机、轮毂和轮胎，还包括轮载电控液压助力离合装置，所述轮胎与轮毂刚性连接，所述轮载电控液压助力离合装置连接于所述轮毂和所述轮毂电机的转子之间，所述轮载电控液压助力离合装置包括轮胎外沿离合片、环带式离合片支撑骨架、环带式离合片、液压伸缩杆和弹簧组，所述液压伸缩杆以所述轮胎的径向伸缩设置，所述液压伸缩杆的一端与所述轮毂电机的转子的外侧周面固定连接，所述液压伸缩杆的另一端与所述环带式离合片支撑骨架的内环周面固定连接，所述环带式离合片支撑骨架呈环状与所述轮毂电机的转子同轴布置，所述环带式离合片支撑骨架与所述轮毂电机的转子之间连接所述弹簧组，所述环带式离合片支撑骨架的外环周面固定连接环带式离合片，所述轮毂的内环周面固定连接所述轮胎外沿离合片，所述轮胎外沿离合片与所述环带式离合片摩擦啮合或分离。
2.根据权利要求1所述的具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，其特征在于，所述轮毂电机的转子的外侧周面设有若干轴向间隔布置的环形槽，所述液压伸缩杆固定连接于所述环形槽内。
3.根据权利要求2所述的具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，其特征在于，所述环带式离合片支撑骨架的内环侧面设有与所述环形槽配合的限位凸缘，所述限位凸缘设置于所述环形槽的两侧壁的外侧向。
4.根据权利要求2所述的具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，其特征在于，在一个所述环形槽内所述液压伸缩杆的轴向的两侧都设置所述弹簧组。
5.根据权利要求2所述的具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，其特征在于，相邻的所述环形槽之间的间隔位置设置所述弹簧组。
6.根据权利要求1所述的具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮，其特征在于，包括电控液压系统，所述电控液压系统包括信号收集装置、电控单元和电磁阀，所述电控单元与所述信号收集装置及所述电磁阀连接，所述电磁阀用于控制所述液压伸缩杆，所述信号收集装置包括刹车信号传感器、转向信号传感器和车速传感器。
7.一种具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮变速方法，其特征在于，所述变速方法基于权利要求6所述的具有轮载电控液压助力离合装置的轮毂电机轮进行，包括由电控单元根据刹车信号传感器、转向信号传感器和车速传感器计算所述电磁阀通断时间，由所述电磁阀控制所述液压伸缩杆的伸缩状态时间控制车轮变速。
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吴丹: "轮毂驱动系统电磁离合器的虚拟样机设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技辑》 *
李万敏等: "电动汽车永磁同步电机控制策略研究", 《工业仪表与自动化装置》 *

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CN111895001B (zh) 2021-11-26

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