CN1314551C - 可分别独立驱动亦可同时驱动的模块化电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种以移动电源做为动力的模块化电动汽车，包括分动集控处理器单元、电池单元、做为动力轮的驱动轮副单元、车架主梁、做为载重轮的荷载轮、方向盘单元以及制动装置单元组成。电动汽车分为几个大的功能化模块单元，分别是车架单元、分动集控处理器单元、电池单元、驱动轮副单元、方向盘单元、制动装置单元；在满足电动汽车的功率需求的前提下将电动汽车的较大功率分解成为若干较小功率的动力单元，采用驱动轮副做为动力输出单元，直接驱动车轮，通过分动集控处理器控制这些动力单元；车架主梁的前端连接有装设在转向托架上的驱动轮副或荷载轮，后部则连接有装置在较长的共轴上的驱动轮副或荷载轮，驱动轮副通过分动集控处理器单元与电池连接。

Description

可分别独立驱动亦可同时驱动的模块化电动汽车

技术领域

本发明涉及一种电动汽车，更具体而言，涉及一种可分别独立驱动亦可同时驱动的模块化电动汽车。

背景技术

汽车自诞生百年以来，一直随着科学技术与文化的进步而发展。现代汽车作为人类文明、智慧的结晶，已成为全世界不可缺少的交通工具。随着汽车产量和汽车保有量的不断增加，使传统的燃油汽车正面临着严峻的两难困境：普通(甚至可以说所有)燃油汽车对环境污染严重和全球性能源枯竭问题。由氮氧化物生成的酸雨和CO₂引发的全球变暖所造成的环境破坏，以及如何使能源资源多样化，已成为现代社会亟待解决的课题。CO₂气体主要来自燃料燃烧排放气体，据估计，约20％的CO₂气体来自汽车排放。

由于环保、节能以及对人身安全的要求，当今世界对能源的需求越来越迫切，对驾乘人员和行人的生命安全也越来越重视，因此寻求高效、低耗、洁净并且安全的电动汽车，是社会发展和科技进步的必然趋势。电动车的应用将会给传统交通的发展带来一个划时代的革命。

通常的电动车俱以一台单电机为动力输出机构，因此，必然要求电机的功率较大才能满足实际需求，从而使电机的体积也相应增大。这种状况，必然导致电动车仍然脱离不了原有的臼巢--电机(动力)前置、电源(燃油)后置，反之亦然。至于采用混合动力(以下简称“混动”)，徒然增加无谓的荷载重量，既浪费燃油，又浪费电力，殊不可取。

发明内容

本发明涉及的电动汽车的最大特点是在满足电动汽车的功率需求的前提下将电动汽车的较大功率分解成为若干较小功率的动力单元，直接驱动车轮，通过分动集控处理器分别控制或集中控制这些动力单元，如同飞机，可以单发(单引擎)，可以双发，也可以多发，而目前性能先进的飞机恰巧就是采用双发或双发以上动力单元的。对于驱动电机而言，电机功率可以相对较小，因而对电机的要求相对较低；而相对于驱动电机的电池而言，因为电机的功率较小，因而对电池的要求也相对较低。

本发明涉及一种电动汽车，更具体而言，本发明涉及一种完全以移动电源为动力的可分别独立驱动亦可同时驱动的模块式电动汽车(以下简称“本发明涉及的电动汽车”)及其制造方法，该电动汽车包括由内置电机直接驱动的车轮(也可在外部配置电机，通过伞齿轮或其他连接方式驱动车轮)、防撞渐损装置、安装于车顶部的制动风翼以及可高倍率反复充放电的大功率环保电池。

本发明涉及的电动汽车，功率大、自重轻、噪音小，驾驶灵活、行驶更为平稳顺滑，厢内宽敞，因而更安全，更舒适，且能耗低、无污染。

本发明涉及的电动汽车，在顶部前后采用制动风翼，紧急制动时可以消除飘行隐患。

本发明涉及的电动汽车，前后均采用防撞渐损装置，这种防撞渐损装置的功能，是防止撞车时严重损害车辆，配合车厢内的气囊，可以更有效地保护驾乘人员的安全。

附图说明

下面结合附图，具体描述本发明，图中相同的附图标记表示相同的部件。其中：

图1与图2所示为电动汽车的基本构造图；

图3至图8所示为电动汽车驱动形式上的各种变化；

图9-1所示为可转向的内置式前驱动轮副(动力轮)的基本构造，图9-2则表示内置式后驱动轮副的基本构造；

图9-3、图9-4均为车轮与车轴的连接形式；

图10、图11所示为外置联轮毂式前驱动轮副的构造；

图12-1所示为联轴式前驱动轮副的构造、图12-2所示为联轴式后驱动轮副的构造；

图13-1所示为前制动风翼；

图13-2、图13-3、图13-4所示为前制动风翼摆动时加上导流风槽的几种构造变化；

图14所示为后制动风翼；

图15-1至图15-4所示为方向盘的几种构造变化；

图16所示为前悬挂、转向的构造示意；

图17所示为防撞渐损装置的构造示意；

图18-1、图18-2示出车架主梁的构造变化。

具体实施方式

本发明涉及的电动汽车的基本形状与目前使用的各种汽车并无明显区别，故相同的不多赘述。其基本构造如图1至图17所示：主要由车体、车架的前防撞渐损装置1、行李箱2、分动集控机构3、仪表板4、前制动风翼5、后制动风翼6、电池8、电池仓9、后防撞渐损装置10、驱动轮(动力轮)11、制动装置12(制动装置1201图中未画出)、车架主梁13、荷载轮(载重轮)14、前轮转向托架15、前轮转向立轴16、前悬挂装置(避震器)17、转向机构18、19、方向盘20、前支架21、后悬挂装置(避震器)22、后轴(固定共轴)23、前轴(固定短轴)24、后回转轴2301、前回转短轴2401，防撞渐损装置1的可吸收冲击力的空心管101、防撞气囊102、铆钉103(1031、1032均为铆钉)、滑块104、(1041、1042均为滑块)、加强筋1301，驱动轮副的轮胎1101、轮毂1102、制动盘夹1103、内置电机1104、轴承及防水、防尘装置1105、固定螺栓1106、外置电机1111、传动轴1112、从动伞齿轮(或万向接头)1113、主动伞齿轮(或万向接头)1114、主动皮带轮1121、传动皮带(或传动链条)1122、联轮毂皮带轮1123、联轴皮带轮1124、联飞轮皮带轮1125、飞轮1126、离合器1127以及方向盘的保护气囊2001、转向灯控制开关2002、喇叭开关2003、无级变速控制器2004、其他控制开关2005～2008组成。

从上述主要零部件表可见，本发明涉及的电动汽车主要分为几个大的模块化功能单元，分别是车架主梁单元模块、防撞渐损装置单元模块、分动集控处理器单元模块、电池单元模块、驱动轮副单元模块、方向盘控制单元包括转向机构单元模块。这里所说的单元模块，实际上就是一个部件总成。其特征在于：将防撞渐损装置单元、分动集控处理器单元、电池单元、驱动轮副单元、方向盘单元、制动装置单元等依照设计需要装设在车架主梁单元上；将电动汽车的较大功率分解成为若干较小功率的动力单元，采用驱动轮副11为动力输出单元。具体而言就是，车架主梁13的前端连接有装设在转向托架15上的驱动轮副11或荷载轮14，后部则连接有装置在较长的共轴上的驱动轮副11或荷载轮14，驱动轮副11的电机通过分动集控处理器3与电池8连接，接通电源后，即可分别独立驱动亦可同时驱动模块式电动汽车。将电动汽车的零部件或总成单元模块化对于本发明涉及的电动汽车而言，无论是生产制造、维修更换，还是改良创新，都具有非常重要的意义。即使对于普通汽车甚至任何产品的生产制造、维修更换，改良创新，都有不可忽视的意义。

防撞渐损装置功能单元模块：与通常的汽车不同，本发明涉及的电动汽车特别在车架主梁13的前端安装防撞渐损装置1。有见于很多车辆在撞击后破损不堪，甚难修复，而且严重危及驾乘人员的安全，故设计本装置。装置防撞渐损装置1的体积虽然较小，但它是一个重要的模块化功能单元，它的主要功能是防撞，尽可能避免车体及人身伤害；它的具体表现则是渐损，以某些具备吸收强冲击力的材料或构造且容易修复或更换的零部件为较小的损坏(渐损)代价，尽可能避免车体及人身伤害。渐损，就是逐渐损坏，递减冲击力，保护人身安全及车体的完好。如果没有合理的渐损，则达不到防撞的效果，也不容易达到尽最大可能保护人身安全和车体完好的目的。如图17所示，防撞渐损装置1由空心管101、空心管101内部的防撞保护气囊102、铆钉103、滑块104组成。在防撞渐损装置1的后面车架主梁13上还有一防撞止退的加强筋1301，防止滑块104在强冲击力下冲入车厢，伤及驾乘人员。空心管101系有一定强度的金属制造，也可以其他非金属材料制造；可以抵御一定的冲击力并能吸收较大冲击力。一般冲击时，较易修复的空心管101可以承受。当冲击力达到或超过设定值时，空心管101首先以其自身强度抵御部分冲击力继而以被动变形吸收部分冲击力，防撞保护气囊102则随即在瞬间充气至近饱和状态，近饱和状态的充气量约为充气至饱和状态的95％以下，50％以上。近饱和状态是一个较为理想的安全状态，在这样的状态下，才既能抵御部分冲击力又能吸收大量的冲击力。防撞保护气囊102如果充气量过少即充气至近饱和状态线以下则可能难以抵御冲击力。防撞保护气囊102如果充气至完全饱和状态，可以抵御冲击力，但无法吸收冲击力，而充气至完全饱和状态时的过大的气体弹性则反而有可能引发翻滚等危险，因此，防撞保护气囊102只能充气至近饱和状态而不应充气至完全饱和状态。也就是说，充气量过少(近饱和状态线以下即50％以下)不能抵御冲击力，充气量过足(完全饱和状态即95％以上)又不能吸收冲击力，都是不安全的。防撞保护气囊102平时必须整齐折叠起来待命以保证其灵敏的响应性。防撞保护气囊102内通常只有一个气室，但也可设有若干独立的气室如1021、1022……，可以在瞬间渐次充气至近饱和状态。独立气室应如图17所示之沿受力方向作横向排列或作网格状排列。防撞保护气囊102须以非常柔软的高强度挠性材料制造，在整个充气过程中都不可发生撕裂、漏气、爆裂等现象，并且能够收起继续重复使用。在空心管101的后面有若干滑块104(1041、1042……104N)并以铆钉或螺钉或销103(1031、1032……103N，为方便叙述起见，以铆钉为描述对象)依次连接，最后的滑块104N则连接在车架主梁13上。滑块104的形状不拘，可以是长条形，也可以是其他便于滑移的形状，滑块多为金属制造，也可以为非金属，滑块间的表面可以加工至光滑，也可以加工成延缓滑移的粗糙表面。铆钉103的直径可以一致，也可以不一致。通常直径较小的铆钉排列在前(如103)，而直径较大的铆钉则排列在后(如1031、1032……103N)，铆钉103N的直径最大并排列在最后。当然也可以将直径较大的铆钉排列在前，直径较小的铆钉排列在后。直径较小的铆钉较易被撞断，只能递减冲击力的冲击力较小，直径较大的铆钉则较难被撞断，可以递减的较大冲击力。当冲击力达到或超过设定值时，滑块沿冲击力的方向即向车尾部的方向滑移，滑块间产生剪切力，铆钉被渐次撞断。首先是直径较小的铆钉103被较小的冲击力作用下的滑块104的剪切力撞断，则冲击力即被相对减弱，依次是较大直径的铆钉1031、1032……103N被较大的冲击力作用下的滑块104、1041、1042……104N的剪切力撞断，滑块每撞断一个铆钉，冲击力即被相对减弱一点。破坏性的冲击力随滑块不断剪切铆钉而递减至最终彻底消失，达到保护车辆的目的和效果。装设防撞渐损装置1可以使任何汽车包括本发明涉及的完全以移动电源为动力的可分别独立驱动亦可同时驱动的模块化电动汽车在受到迎面撞击时的损坏尽可能小——主要损坏空心管101、铆钉103。比较而言，滑块104、车头前罩的损坏会相对较小，也较易修复。空心管101、铆钉103较易更换。实际应用中，不但可以调整铆钉103的直径来调整抗冲击的力度，也可以通过调整铆钉103的数量或铆钉的材质来调整抗冲击的力度，还可以滑块104表面的粗糙度来调整抗冲击的力度。滑块104的形式不拘，可以是圆柱形的滑筒或其他形式，也可以弹簧、液压、气动机构制成防撞渐损机构。为了防止后防撞渐损装置1上的滑块在强冲击力下冲入车厢，如图17、17-1所示，车架主梁13上加工有一防撞止退的加强筋1302。防撞渐损装置实际上是一个多重的保护装置：空心管101可以抵御并吸收部分冲击力、充气至近饱和状态的防撞保护气囊102是主要的可以抵御并吸收部分冲击力的部件、加工有延缓滑移的粗糙表面的滑块104可以抵御并吸收部分冲击力、被滑块104撞断的铆钉103也是主要的可以抵御并吸收部分冲击力的部件。防撞渐损装置1也可以装设在其他需要防止撞击的车辆上或其他器具、设备上。为了电池的安全，也为了从后方撞击上来的车辆的安全，车尾可装设后防撞渐损装置10，后防撞渐损装置10与前防撞渐损装置1的结构、功能相同。

行李箱2通常设置在汽车的前部，当然也可设置在车体的后部或车体内其他合适的地方。

分动集控处理器功能单元模块：如图1所示，分动集控处理器3系电动汽车的大脑，是很重要的功能单元模块，而事实上分动集控处理器3就是一台微机，既是一个电源管理系统，又是一个各功能单元模块的匹配管理系统。本发明涉及的电动汽车每一驱动轮副都有独立供应电源的电池组801，故分动集控处理器3既须与所有驱动轮副11连接，亦须与每一电池组801连接，既要依照既定的管理程序管理与该驱动轮副相应的独立电源，也要根据驾驶人员的指令将所有电源集中供任意一个驱动轮副使用或将一组电源向各个驱动轮副分别供电。

分动集控处理器3可以将驱动轮副分成组，譬如按功能分，可以将作为转向导轮的驱动轮副为一组；也可以按车轴分，将同一共轴上的驱动轮副为一组。在需要较慢车速的情况下，分动集控处理器3可以指令任意一个驱动轮副11或一组驱动轮副工作，其余的驱动轮副11处于待命状态；在需要较快车速的情况下，可以指令若干个驱动轮副11工作，未获指令的驱动轮副11仍然处于待命状态；在需要高速行驶的情况下，可以指令全部驱动轮副11工作，输出最大动力。

非紧急制动时，分动集控处理器3会锁定方向盘20上的滑移开关2004(不切断电源)，滑移开关2004自动锁闭后，无论是否推移滑移开关2004，滑移开关2004都只保持原来的电流强度而不再加大电流予任何驱动轮副11。无论驾驶人员是错误操作抑或是主观上想提速都不可能，最大限度地杜绝因操作失误引发的交通事故。而在紧急制动的情况下即踏动制动装置12至设定状态时，分动集控处理器3会切断有关驱动轮副11的驱动前进的电源，指令有关驱动轮副停止工作，但制动、照明等其他功能单元依然保持工作状态，并可以指令驱动轮副向后倒车。在特别紧急的状态下，可以电机1104/1111的反转即倒车来强制紧急制动。在停止紧急制动后，分动集控处理器3须立即恢复有关驱动轮副11的电源。分动集控处理器3的制动分类：

非紧急制动：制动装置1201的任何制动状态包括急刹车并将车辆有效刹停静止亦属于非紧急制动，制动装置12踏动至设定的最大允许值内，仍然属于非紧急制动——非紧急制动不切断电源，但会锁定方向盘20上的滑移开关2004，防止误操作。

紧急制动：制动装置1201没有紧急制动功能，只有制动装置12才有紧急制动功能——紧急制动只切断前进的电源，制动、照明等其他功能单元依然保持工作状态。

特别紧急制动：在特别紧急的状态下，可以电机的反转即倒车来强制实行特别紧急制动。

制动装置功能单元模块：制动装置模块单元包括刹车器和制动风翼。制动装置12及1201(图中未画出)均为脚踏式，可分别或同时制动车辆。制动装置12可同时制动所有车轮，但在实际制动时，系依次从后向前逐轴上的车轮制动，即首先从后轮制动，依次向前制动。每一前轴上的车轮的制动，比后一轴上车轮的制动，在时间上有极短的滞后。制动装置1201则只能制动后车轮，也是依次从后向前逐轴制动车轮。当紧急制动时，制动装置12踏至设定状态即可强制切断车辆前进的动力电源。当正常停车时，无论是否切断电源，制动装置1201都可以和燃油车上的手制动装置一样依照驾驶人员的指令锁定车辆。

由于本发明涉及的电动汽车尤其是较小功率的电动汽车很可能远较目前的燃油汽车的重量要轻，在较高的行驶速度时或在紧急制动时，可能产生抓地不稳、飘忽不定的状态，故在电动汽车的顶部设置与飞机副翼类似的制动风翼，可以消除这种隐患。制动风翼通常以轻质金属材料制造，也可以高强度的其他非金属材料制造。如图1所示，前制动风翼5、后制动风翼6在工作时向前摆动升起，但在通常情况下制动风翼平置于车顶，根据行驶及制动的实际情况可以向前作120°的任意摆动，增大风阻。如图13所示，前制动风翼5与后制动风翼6正向前摆动升起，夹角小于90°的状态。制动风翼的摆动夹角为90°呈垂直状态时，风阻最大；制动风翼继续向前摆动的夹角等于或大于90°时，制动效果最好。前制动风翼5与后制动风翼6的不同之处是前制动风翼5的下部加工有一缺口，摆动升起时与车顶形成一个底窗，高速气流从前制动风翼5的底窗通过，给予车顶一定压力，可以增加电动汽车的稳定性，而从前制动风翼5的底窗下通过的高速气流冲击在后制动风翼6上，又可以增加制动效果。当然，根据实际情况，前制动风翼5下部也可以不加工缺口，与车顶不形成底窗。如图13-1、13-2、13-3所示，还可以导流风槽501与前制动风翼5连接。通常状态下导流风槽501折叠收起，制动时随前制动风翼5的摆动升起而形成导流风槽，制动效果会更好。前制动风翼5的迎风面积(被风面积)可与后制动风翼6的迎风面积等大，也可以不等大。有的车辆可以根据需要只设置一个制动风翼，例如只设置制动风翼5或只设置制动风翼6。如果只设置制动风翼5，制动风翼5以不加工底窗为宜。制动风翼既是一个独立装置，又是一个可与制动装置12，驱动轮副上的制动机构1103联动的装置，在需要制动时，当踏下制动装置12/1201，驱动轮副上的制动机构1103夹紧制动盘时，前制动风翼5与后制动风翼6均会同时升起，协助车辆制动。惟独立控制前制动风翼5与后制动风翼6时，不会影响制动装置12/1201以及驱动轮副上的制动机构1103。制动风翼也可以装设在其他需要增加制动效能的车辆或设备、器具上。

电池功能单元模块：如图1所示，电池8(具体而言，由于作为动力源的电池的特性，单体电池无法驱动电动汽车，每一驱动轮副又各有自己的作为动力源的电池组，故须将电池模块单元8细分为单体电池802，若干个单体电池802以串联或并联的方式组成电池组801，若干个电池组801即电池组的总和包括备用电池组801构成电池模块单元8，以资识别)放置在电池仓9中，为了安全，电池仓9通常设置在车体的后部，也可以分散设置在车体的前部或座位的下面或车体内其他安全、合适的地方。电池仓9通常应当开有散热窗口7，当然也可以不开散热窗口。电池仓9中的电池8通常分为若干电池组801(图中未画出)，一个电池组801与一个驱动轮副11独立对应，即一个驱动轮副11配置一个电池组801，保证每一电池组801可以给一个驱动轮副11供电，每一个驱动轮副11都能独立驱动电动汽车。同时，每一组电池801都可以在分动集控处理器3的管理下向不同的驱动轮副11供电。

除此之外，电池仓中9还有备用的电池组801，以备不时之需。由于汽车作为交通工具的特殊性，不能排除交通事故的可能性。因此，应能承受一定的挤压、撞击而不燃烧，不爆炸，在短路的情况下也要求不燃烧，不爆炸。

备用的电池组801平时与各驱动轮副11连接，在需要时可以及时切换电力不足的电池组，即使在行驶中途亦无须停车拆换。

充电器803(图中未画出)有较长的线缆从车中向外延伸至电源，既可以同时为所有电池组801充电，亦可以单独为其中任何一个电池组801充电。

充电器803依据模糊逻辑为各电池组801充电，须保证每一个电池单体802充足电能。

车载充电器通常在若干个小时内为各电池组801进行深度充电，这种深度充电法，令电量充足，效能较好，但也可以根据需要快速为各电池组801充电。

驱动轮副功能单元模块：与燃油汽车完全不同，与通常的电动汽车包括混合电力汽车(简称“混动”)采用功率较大因而体积也较大的单电机也大不相同，本发明涉及的电动汽车的动力系统采用驱动轮副(动力轮)11为动力输出单元，也是最重要的功能单元模块，在每个驱动轮副11上装置与单电机功率相比相对较小因而体积也较小的电机。每一个驱动轮副11即相当于一个小发动机或一台小电机加上车轮，接通电源后都可以独立驱动车辆，通过分动集控管理器3接通全部驱动轮副11的电源(同时驱动)，电动汽车即可获得更大的能量，得到更大的动力。采用驱动轮副11为动力输出单元，可以获得较大的扭距力，且能耗小。

驱动轮副的基本要素是电源电机轮毂轮胎，动力性能与荷载性能兼备。驱动轮副通常分为内置式驱动轮副与外置式驱动轮副两大类，外置式驱动轮副又可分为联轮毂式驱动轮副、联轴式驱动轮副(联轮毂式驱动轮副的特点是，传动机构中的从动轮须与轮毂连接、联轴式驱动轮副的特点是，从动轮须与回转轴连接)。分述前的必要释义：转向导轮为可以转弯的前轮，通常须配装在固定短轴上，其位置通常为第一轴。转向导轮可以是驱动轮副，也可以是荷载轮；既可以是内置式驱动轮副，也可以是外置联轮毂式驱动轮副或外置联轴式驱动轮副。从向轮为不可以主动转弯或在限向器02(图中未画出)的约束下调整转弯半径的车轮，多配装在共轴上，其位置通常为第二轴以及更后的轴。从向轮可以是驱动轮副，也可以是荷载轮。兹分述如下：

如图9所示为内置式驱动轮副，内置式驱动轮副由内置电机1104、轮胎1101、轮毂1102、制动盘夹1103、固定短轴24、轴承及防水、防尘装置1105以及通过导线连接的可以独立供应电源的电池组801组成。轮毂1102通过轴承与固定短轴24连接，可以在固定短轴24上自由旋转。轮毂1102多为金属制造，也可以是高强度的非金属材料。内置电机1104牢固地安装在轮毂1102的中间，内置电机1104的外层结构与轮毂1102连接并紧密构成一体。当固定内置电机1104的轴时，则内置电机1104带动轮毂1102同时旋转。轮毂1102可以与内置电机1104的外层结构加工为一体。内置式驱动轮副11采用的固定短轴24可以是内置电机1104的轴。内置式驱动轮副11通过导线与电池组801、分动集控管理器3连接。内置式驱动轮副为最典型的驱动轮副，体积小，结构紧凑，有很大的发展前景。转向导轮较多采用内置式驱动轮副。

如图9-1所示为内置式驱动轮副配装在固定共轴23上的状况。

在要求较大功率的电动汽车或有特殊用途的电动汽车上可以采用外置电机的驱动轮副，如图10所示为外置联轮毂式驱动轮副，外置联轮毂式驱动轮副由外置电机1111、轮胎1101、轮毂1102、制动盘夹1103、固定短轴24、轴承及防水、防尘装置1105、传动轴1112、伞齿轮副以及通过导线连接的可以独立供应电源的电池组801组成。轮毂1102通过轴承与固定短轴24连接，可以在固定短轴24上自由旋转。从动伞齿轮1113固接在轮毂1102上。外置电机1111旋转时，传动轴1112即同时旋转，传动轴1112一端的主动伞齿轮1114亦即旋转并带动从动伞齿轮1113旋转。

当采用如图10所示的外置联轮毂式驱动轮副为转向导轮时，传动轴1112的中心线最好应与前轮转向托架15上的转向立轴16的中心线重合(当然在设计、使用的需要时也可以不重合，例如虽然采用伞齿轮但并不采用正伞齿轮即可以不需要传动轴1112的中心线与前轮转向托架15上的转向立轴16的中心线重合)。采用这样的设计，外置电机1111可以不必装在作为转向导轮的驱动轮副的构件上，也就是说，外置电机1111不必和作为转向导轮的驱动轮副一起做转弯动作。否则要直接装在转向导轮的辅助构件上，驱动轮才能灵活转动。外置联轮毂式驱动轮副11的从动轮应连接在轮毂1102上，在主动轮的驱动下带动轮毂1102旋转。

如图11所示亦为外置联轮毂式驱动轮副，但传动机构不同，采用皮带轮副1122、1121/1123传递动力。外置联轮毂式驱动轮副亦由外置电机1111、轮胎1101、轮毂1102、制动盘夹1103、固定短轴24、轴承及防水、防尘装置1105以及通过导线连接的可以独立供应电源的电池801组成。轮毂1102通过轴承与固定短轴24连接。轮毂1102可以在固定短轴24上自由旋转。

如图10-1、11-1所示为外置联轮毂式驱动轮副11在固定共轴23上的状况。

如图12所示的则为外置联轴式驱动轮副11-3，由外置电机1111、轮胎1101、轮毂1102、制动盘夹1103、回转短轴2401以及通过导线连接的可以独立供应电源的电池801组成，车轮与回转短轴2401的连接为固接，没有轴承及防水、防尘装置1105，从动轮1124直接连接在回转短轴2401上，转动时，外置电机1111驱动回转短轴2401旋转从而带动轮毂1102旋转。

外置联轴式驱动轮副也可以为转向导轮，而且既可以齿轮副、皮带轮副驱动，也可以万向接头等驱动。外置联轴式从向的驱动轮副即配装在回转共轴2301上的驱动轮副同样既可以齿轮副、皮带轮副等驱动。

外置联轴式驱动轮副相对于内置式驱动轮副、外置联轮毂式驱动轮副而言，结构简单，可以配装较大功率的电机，从而使其具有更大的动力。

如图12-1所示的则为外置联轴式驱动轮副11-3在回转共轴2301上的状况。

采用外置联轮毂式驱动轮副或外置联轴式驱动轮副为转向导轮时，应优先采用齿轮副、万向接头副、蜗轮蜗杆副这些不影响转向的机构。

车轴的形式：

短轴，通常为连接转向导轮的轴，轴的长度较短，如图16所示通常只与一个驱动轮副11或一个荷载轮14连接。短轴有固定短轴如图9、图10、图11所示的固定短轴24，通过前悬挂装置17固定在如图16所示的转向托架15上，不可与车轮同转；有回转短轴如图12所示的回转短轴2401，与转向托架15连接，带动车轮转动。

共轴，通常为后驱动轮副的连接轴，轴的长度较长，如图2、图3所示两端各装有一个或并列若干个驱动轮副11或荷载轮14。共轴有固定共轴如图9-1、图10-1、图11-1所示的固定共轴23，通过后悬挂装置22固定在车架主梁13或其他构件上，不可与车轮同转；有回转共轴如图12-1所示的回转共轴2301，与车架主梁13连接，带动车轮转动。

回转轴的特点是外置电机直接驱动连接车轮的轴，故可在共轴上加装离合器、飞轮，以使电机可以长时间不停车。如图12-1所示为外置式驱动轮副11在回转共轴2301上的状况，在回转共轴2301上装有飞轮1126、离合器1127。通过装设飞轮1126、离合器1127来实施外置电机1111不停车，减小电池因忽而开车、忽而停车引起的电量损失以及对电池的损害。

内置式驱动轮副采用的固定短轴24、固定共轴23可以是内置电机1104的轴。

为了拆卸的方便，无论是内置式驱动轮副、抑或是外置式驱动轮副，均可以采用如图9-2、9-3所示的方式连接如驱动轮副以及与其相配合的轴的采用多边形或以键01的方式连接。

驱动轮副11的直径通常比普通的车轮直径要小一些，以便可以多串列一些车轮。较小的车轮的扭距力比较大的车轮所需要的扭距力相对要小，比较容易驱动，制动效果相对也就要好一些，安全性相对要高一些，故在不影响驱动轮副动力性的前提下，驱动轮副的轮径应当小一些为好。

所有的驱动轮副11均通过导线与电池801、分动集控管理器3连接。所有导线包括从分动集控处理器3引出的导线根据不同用途配装不同的接线端子，相同功能单元模块间的连接导线上的接线端子与不同功能单元模块间的连接导线上的接线端子须有明显区别，防止因错接而导致的事故。

除此而外，外置式驱动轮副的传动机构还可以万向接头、链轮链条副、蜗轮蜗杆副等传递动力。从动轮与主动轮的速比可以为1∶1，也可以大于或小于1∶1。外置电机1111可以安装在驱动轮副的特制构架上，也可以安装在车架主梁13或其他合适的构件上。前轮的转向导轮如果采用外置联轮毂式驱动轮副，应优先选用齿轮副、万向接头、蜗轮蜗杆等不影响转向的传动机构；如果以皮带、链条或类似的器具传递动力，外置电机1111应安装在车轮的特制构架上，才能不影响前驱动轮副11的转向功能；而装在固定共轴23上的后驱动轮副11的外置电机1111则可以安装在车架主梁13上或其他合适的构件上。前驱动轮副11通常装置在转向托架15上，转向托架15上加工有转向立轴16，并装设有前悬挂装置(避震器)17。

由于机械的特性，短轴上的驱动轮副11可以转向，共轴上的驱动轮副11不可以转向，因此，固定共轴23、回转共轴2301上的驱动轮副也可以根据四轮转向的实际需要采用能够转向的短轴24或2401。后驱动轮副11如果采用短轴24或2401，则应同时采用转向托架15。如果后驱动轮副11采用短轴24或2401，应装设限向器02，限制采用短轴24或2401的后驱动轮副11自由转向只能在设定的很小的角度内随转弯半径调整，并应在直行时自动恢复并保持稳定的随向性。后驱动轮副11的通常装设后悬挂装置(避震器)22，但也可以装设前悬挂装置(避震器)17。

采用伞齿轮副的外置联轮毂式驱动轮副可以安装在车体前部为转向导轮，采用万向接头副、蜗轮蜗杆副的外置联轮毂式驱动轮副也较为适宜安装在车体前部为转向导轮；采用皮带轮副1122、1121/1123的外置联轮毂式驱动轮副因转向原因多安装在转向导轮的后面，采用链轮链条副的外置联轮毂式驱动轮副较为适宜安装在转向导轮的后面。当然，采用皮带轮副1122、1121/1123的外置联轮毂式驱动轮副只要将外置电机1111直接装在驱动轮的构件上也可以为转向导轮。

本发明涉及的电动汽车大多数车辆的驱动或承载为两轴车辆，但也有两轴以上的车辆。车轴分类的定义：前后两轴的车辆，转向导轮(第一轴)为首轴、第二轴为尾轴；前后三轴的车辆，转向导轮(第一轴)为首轴、第二轴为腹轴、第三轴为尾轴；较大或特大型的车辆可以在首轴后有多个腹轴，最后一个为尾轴。装有驱动轮副11的轴为驱动轴，装有荷载轮14的轴为负重轴，既装有驱动轮副11又装有荷载轮14的轴为协力轴。较大的车辆可以装有多个驱动轴也可以装有多个负重轴，还可以装有多个协力轴。

如图1所示，在既有驱动轮副又有荷载轮的情况下，驱动轮副可以为转向导轮，也可以荷载轮为转向导轮。

本发明涉及的电动汽车既可全部配装驱动轮副11，也可以适量配装荷载轮(载重轮)14，减小对驱动轮副11的损害。荷载轮(载重轮)14与普通车轮无异。

从更为合理的动力安排的角度而言，如果在前后两轴的车辆上如图1图2所示既采用驱动轮副11，又采用荷载轮14的话，应当将驱动轮副11装设在前为好，这是因为驱动轮副11装设在前为爬行，装设在后为推行，爬行的效能较推行的效能为好。当然在设计的需要上也可以前轮采用荷载轮14，后轮采用驱动轮副11。

如果在前后两轴的车辆上如图3图4所示的固定共轴23或回转共轴2301上既采用驱动轮副11，又采用荷载轮14的话，应当将驱动轮副11装设在外侧为好，这是因为驱动轮副11装设外侧的动力性较装设于内侧的动力性为好，而将荷载轮14装设于内侧，承重性能较装设于外侧要好。当然在设计的需要上也可以外侧采用荷载轮14，内侧采用驱动轮副11。

如果在两轴以上的车辆上如图5图6图7图8所示既采用驱动轮副11，又采用荷载轮14的话，应当将驱动轮副11装设在最前一轴以及最后一轴、荷载轮14装设在腹轴上为好，这是因为驱动轮副装设在车辆的两端，既有较强的前爬行力，又有较强的后推行，动力性能较荷载轮14装设在车辆的两端为好。而将荷载轮14装设在车辆的中腹，承重性能较好。当然在设计的需要上也可以将荷载轮14装设在车辆的两端，而将驱动轮副11装设在车辆的中腹。

在采用驱动轮副的制式上，既可以全部采用一种制式，例如全部采用内置式驱动轮副称为内置式全驱动或全部采用外置式驱动轮副称为外置式全驱动，也可以采用混合制式，即在同一辆车上，既采用内置式驱动轮副，又采用外置式驱动轮副称为混制全驱动。也可以采用特混制式，即同时采用内置式驱动轮副又采用外置式驱动轮副以及荷载轮，可称为混制半驱动。

这种利用驱动轮副功能单元模块而成功地将大功率需求分解成为若干较小功率的动力单元的方法、技术，解决了单一动力在故障状态下无法工作的最大难题——因为它本身就是一个多动力功能单元的完整而且较为完善的系统，实际上也排除了所谓混合动力的必要性。混合动力既无必要性，也就无合理性可言。而且，与驱动轮副既可以分别独立驱动又可以同时驱动相比，混合动力只能以切换来实现分别独立驱动而不能有效实现最符合经济合理性的同时驱动(混合动力当然也可以从技术上不顾一切地实现同时驱动，但肯定违背经济合理性的基本要求)。

车架功能单元模块：车架主梁13系本发明涉及的完全以移动电源为动力的可分别独立驱动亦可同时驱动的模块化电动汽车最大的模块单元，车架主梁13的制造材料可以采用金属，也可以采用足够机械强度的其他材料。车架主梁13上加工有各种工艺装配孔，以利于配装不同的功能单元模块包括配装更多的驱动轮副。纯就理论而言，具备足够长宽的车架主梁13，就可以配装足够多的驱动轮副。

车架主梁13的前端通过前支架21与前轮转向托架15连接，车架主梁13的后部与后固定共轴23或后回转共轴2301连接。较大车辆的后车轮在车架主梁13可以如图5、图6、图7、图8连续串列。在四轮驱动的情况下，车架主梁13的后部也可以与采用了短轴24或2401因而亦应与转向托架15连接。在车架主梁13的前端有一防撞止退加强筋1301，后端也有一防撞止退加强筋1302，防止滑块104在强冲击力下冲入车厢，伤及驾乘人员。

车架主梁13还可以根据不同车辆例如特种车辆的特殊用途设计成如图18、图18-1所示的结构，车架主梁13分为前后两段1311/1312。如图18所示，前车架主梁1311的后半部加工有一后叉，与后车架主梁1312连接，并以紧固螺栓1313固定，后车架主梁1312可以在前车架主梁1311的后叉内前后移动，使得车架主梁13可以根据需要调整长度，以便装载更大更长更重的物体；如图18-1所示，前车架主梁1311与后车架主梁1312间以延伸夹板1314连接，亦以紧固螺栓1313固定，后车架主梁1312可以前后移动，车架主梁13的长度因此可以根据需要调整。有需要时将车架主梁13拉长，并视需要加装动力轮副，可以容纳更多的乘员或装载更多的货物，完成任务后即可以将车架主梁13恢复原状。

集装箱拖车架、大型或特大型的平板车上的均可配装驱动轮副11，再无须特别制造大功率牵引车，从而使这些特殊的交通运输设备具有更广泛用途、更灵活的操控手段。

这种利用驱动轮副功能单元模块而成功地将大功率需求分解成为若干较小功率的动力单元的方法、技术，可以适用于其他任何适配器上例如电力坦克、运兵车、电力船舰上，甚至于也可以用于航空航天器上例如电力飞机上。

方向盘模块单元：本发明涉及的电动汽车的大部分控制器为了方便操控而装设在方向盘20上。方向盘20的形式可为如图15(可称为满月式)、图15-1(可称为航天式)、图15-2(可称为新月式)、图15-3(可称为半月式)所示，新颖、美观、实用。方向盘的转向轴与转向连接器18、转向传动头19连接。方向盘模块单元与转向导轮连接，并控制转向导轮在转弯时的偏转角度。转动方向盘20时，转向导轮即发生与转动方向器20同向的转动。控制速度的滑移开关2004直接装配在方向盘20上，更加方便操控。滑移开关2004是无级变速开关，也可以将其设定为级段控速开关，车速可以设定为无级变速，也可以设定为级段控速，即分为所谓的一档、二档至若干档。大部分控制开关如转向灯控制开关2002、喇叭开关2003以及其他控制开关2005～2008也都装配在方向盘20上。当发生严重的撞击时，方向盘20上的保护气囊2001会在防撞渐损装置1的防撞保护气囊102打开的同时打开，保护驾驶人员的安全。

方向盘20的最大特点是将普通燃油汽车的最主要操控装置——油门、刹车、离合器截然分开，制动装置与发动(动力)装置完全分开由不同的人体器官操控，双手只可涉及动力装置而不涉及制动装置，双脚只可涉及制动装置而不可涉及动力装置，各司其责，从而完全避免了驾驶人员本应制动刹车而错踩了油门的状况。

本发明涉及的电动汽车采用功能单元模块设计，结构更为简单，不但节省大量制造费用，也节约了大量的维修费用。任何有基本文化、一般技能的人均可以购买功能单元模块自行装配或维修。

Claims (10)

1.一种以移动电源做为动力的可分别独立驱动亦可同时驱动的模块化电动汽车，包括分动集控处理器单元(3)、电池单元(8)、做为动力轮的驱动轮副单元(11)、车架主梁(13)、做为载重轮的荷载轮(14)、方向盘单元(20)以及制动装置单元组成，其特征在于：将电动汽车分为几个大的功能化模块单元，分别是车架单元、分动集控处理器单元、电池单元、驱动轮副单元、方向盘单元、制动装置单元；在满足电动汽车的功率需求的前提下将电动汽车的较大功率分解成为若干较小功率的动力单元，采用驱动轮副(11)做为动力输出单元，直接驱动车轮，通过分动集控处理器控制这些动力单元；车架主梁(13)的前端连接有装设在转向托架(15)上的驱动轮副(11)或荷载轮(14)，后部则连接有装置在较长的共轴上的驱动轮副(11)或荷载轮(14)，驱动轮副(11)通过分动集控处理器单元(3)与电池(8)连接，接通电源后，即能驱动电动汽车。

2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：在车架主梁(13)的前端还安装有一个防撞渐损装置(1)，其包括一个空心管(101)，在空心管(101)的内部设有的一个防撞保护气囊(102)、铆钉(103)、若干滑块(104)组成，防撞保护气囊(102)内可以设有一个气室或若干个独立的气室(1021)，并能在瞬间渐次充气至近饱和状态。

3.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：分动集控处理器(3)须与所有驱动轮副(11)连接，亦与每一组电源连接，分动集控处理器(3)既可以依照既定的管理程序管理与驱动轮副(11)相应的独立电源，也可以根据驾驶人员的指令将所有电源集中供任意一个驱动轮副11使用或将一组电源向各个驱动轮副(11)分别供电，分动集控处理器(3)可以将驱动轮副分成组，既可以按功能将作为转向导轮的驱动轮副分为一组；也可以将同一共轴上的驱动轮副为一组，在需要较慢车速的情况下，分动集控处理器(3)可以指令任意一个驱动轮副(11)工作，其余的驱动轮副(11)处于待命状态；在需要较快车速的情况下，可以指令若干个驱动轮副(11)工作，未获指令的驱动轮副(11)仍然处于待命状态；在需要高速行驶的情况下，可以指令全部驱动轮副(11)工作，输出最大动力，非紧急制动时，分动集控处理器(3)会锁定方向盘(20)上的滑移开关(2004)，保持原来的电流强度而不再加大电流予任何驱动轮副(11)，在紧急制动的情况下，分动集控处理器(3)自动切断有关驱动轮副(11)的电源，指令其停止工作，但制动、照明等其他功能单元依然保持工作状态并可以指令驱动轮副向后倒车；在停止紧急制动后，分动集控处理器(3)须立即恢复有关驱动轮副(11)的电源，在特别紧急的状态下，可以内置电机(1104)或外置电机(1111)的反转即倒车来强制紧急制动。

4.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：在电动车顶部还设有制动风翼，通常以轻质金属材料制造，也可以其他高强度的非金属材料制造，制动风翼向前摆动的夹角等于或大于90°时，制动效果最好，其中前制动风翼(5)的下部加工有一缺口，摆动升起时与车顶形成一个底窗，也可以没有缺口，与车顶不形成底窗。

5.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于：在分动集控处理器(3)的管理下由各组电池(801)向不同的驱动轮副(11)供电，动力系统采用驱动轮副(11)为动力输出单元，在每个驱动轮副(11)上装置电机，所有的驱动轮副(11)均通过导线与电池(8)、分动集控管理器(3)连接。

6.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：驱动轮副单元(11)包括一个内置式驱动轮副，内置式驱动轮副由内置电机(1104)、轮胎(1101)、轮毂(1102)、制动盘夹(1103)、固定短轴(24)、轴承及防水防尘装置(1105)以及通过导线连接的可以独立供应电源的电池组(801)组成；内置式驱动轮副的轮毂(1102)通过轴承与固定短轴(24)连接，可以在固定短轴(24)上自由旋转；内置电机(1104)牢固地安装在轮毂(1102)的中间，内置电机(1104)的外层结构与轮毂(1102)连接并紧密构成一体，轮毂(1102)可以与内置电机(1104)的外层结构加工为一体，而且内置式驱动轮副(11)通过导线与电池(8)、分动集控管理器(3)连接。

7.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：驱动轮副单元(11)包括一个外置联轮毂式驱动轮副，外置联轮毂式驱动轮副由外置电机(1111)、轮胎(1101)、轮毂(1102)、制动盘夹(1103)、固定短轴(24)、轴承及防水防尘装置(1105)、传动轴(1112)、伞齿轮副(1113，114)以及通过导线连接的可以独立供应电源的电池(801)组成，外置联轮毂式驱动轮副的轮毂(1102)通过轴承与固定短轴(24)连接，可以在固定短轴(24)上自由旋转，外置联轮毂式驱动轮副(11)的从动轮应连接在轮毂(1102)上，在主动轮的驱动下带动轮毂(1102)旋转。

8.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：驱动轮副单元(11)包括一个外置联轴式驱动轮副，外置联轴式驱动轮副由外置电机(1111)、轮胎(1101)、轮毂(1102)、制动盘夹(1103)、回转短轴(2401)以及通过导线连接的可以独立供应电源的电池(801)组成，外置联轴式驱动轮副的车轮轮毂(1102)与回转短轴(2401)、回转共轴(2301)间的连接为固接，从动轮(1124)连接在回转短轴(2401)上，外置电机(1111)驱动回转短轴(2401)旋转从而带动轮毂(1102)旋转。

9.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：车架主梁(13)的前端通过前支架(21)与前轮转向托架(15)连接，车架主梁(13)的后部与后固定共轴(23)或后回转共轴(2301)连接，前车架主梁(1311)与后车架主梁(1312)间还可以延伸夹板(1314)连接，以紧固螺栓(1313)固定，后车架主梁(1312)可以前后移动，车架主梁(13)的长度因此可以根据需要调整。

10.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：方向盘的转向轴与转向连接器(18)、转向传动头(19)连接，方向盘模块单元与转向导轮连接，并控制转向导轮在转弯时的偏转角度，转动方向盘(20)时，转向导轮即发生与转动方向器(20)同向的转动。

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