CN1394768A - 电动汽车多电机四轮驱动新模式 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车多电机四轮驱动新模式,涉及电动汽车动力装置及其传动系统的改进和提高,用以提高动力传动装置的效率,减小动力及传动装置的重量,提高电动汽车的动力性、起动性能及最大速度。本发明的技术方案是采用有三台或四台驱动电机,以两台电机通过减速器及传动轴分别驱动前轮,采用一台或两台驱动电机通过减速器,超越离合器及传动轴驱动后轮。该结构主要用于电动小轿车。

Description

电动汽车多电机四轮驱动新模式
所属技术领域:
本发明涉及电动汽车动力装置配置和传动装置的改进。
背景技术:
电动汽车作为一种无污染的绿色环保型汽车,倍受汽车界人士的关注,也受到方方面面有识之士的关注。世界上许多国家都在不遗余力地进行研制开发。就当前表露的现象而言,关键的问题是能源结构,现有的电池技术不足以使蓄电池的存贮电能与汽油的化学能相比拟,其差额为两个数量级。这就使电动汽车成为世界性的难题,难于进入商业化运营。
在电动车的开发上,一般都采用传统燃油汽车的动力装置和传动模式,以一台驱动电机取代汽油发动机,通过离合器、变速箱、差速器等驱动行走机构。这种动力配置的最大优点是不需变动传统汽车的结构模式,很容易将一辆汽车改装成电动车。其缺点不仅是传动链长,传动效率低,更主要是这种单台电机的驱动方案,不仅占用了电动车宝贵空间,而且不能有效地减轻电动车的整车重量。为了改变这种状况也曾有人试用过两台轮毂电机,分别设置于两个后轮中,但由于低速电机的结构重量很大,使悬架下的重量加大,转动惯量大,影响到整车运行的平稳性及舒适性。
发明人曾提出了双机前驱4×2的动力装置配置及传动的新模式,专利申请号02203000.X;02125761.2,即以两台电机通过减速器直接驱动两个前轮,取得了成功。整车重量减轻,传动效率提高,直线运行的平稳性,转向性能等均得到保证,在松软地面的通过性要高于一般4×2汽车,最小转弯半径为3.5M。但是这种动力配置模式仍然存在以下缺点:
1、两台前驱动电机的功率难于进一步加大。前舱在总体布置上采用了双层结构。下层为电机舱,上层为电池舱,加大电机功率,加大电机结构尺寸,在总体布置上存在着困难。而电机的功率不够,必将影响到整车的动力性,起动性能不足,特别是驻坡起动性能较差,最大速度也难于达到设计要求;
2、进一步加大前轮驱动电机的功率,并不是最合理的选择。在正常运行过程中,电动车的需用功率并不大,而增加电机功率,必然会加大经济运行过程的电耗,这正是电动车所极力避免的。
发明内容:
本发明的目的是通过动力装置及其传动系统的进一步改进,以求提高电动车的动力性,提高起动性能及最大速度,为电动汽车进入商业化运营,提供必要的条件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案:在前动力舱内,设置一组电机安装架,将两个前驱动电机装置在安装架上。安装架与动力舱两侧的前纵梁相连接。后驱动电机设置在后背箱的下面,也是通过一个安装架与后舱两侧的纵梁相连,后驱动电机可以是两个,也可以是一个。驱动电机的输出轴上安装有等速万向节的上球笼。通过传动轴与行走轮内侧的球笼相连。就这样驱动电机可以通过传动轴将动力直接传递到行走轮。如果采用的电机是高速电机则需要增加减速器,使驱动电机的转速能与行走轮所需的转速相匹配。对于后驱动电机,在两侧输出轴上还需要各增设一个超越离合器,再安装上球笼,如果后驱动电机只有一个,驱动电机或是其减速器则需设置双头输出轴。这种新的结构模式的改变,在功能上发生了大的变化,以电机的无级调速取代了变速箱;以多电机分别驱动行走轮,取代了差速装置,实现了两轮驱动4×2和四轮驱动4×4的自动切换;以直接传动取代了多级传动。
这种传动装置的工作原理是这样的:(1)在正常速度运行时,只有前驱动电机工作。两台驱动电机均为定转距控制的调速电机。当油门(加速器)处于某一位置时,左右电机的电流相等IFR=IFL,左右电机的转矩与转矩也相等 M EFR = M EFL = 1 2 M EF , 电动车以4×2模式运行,当阻转矩与转矩相等时,电动车匀速运行。当路面为下坡时,阻转矩减小,转矩大于阻转矩,车速自动加大。反之,当电动车处于上坡状态时,车速自动减小。需要加速时,加大油门,踩下加速器,电机的输入电流加大,转矩MEF随之加大,电动车加速运行。反之则减速。转向时,随着方向盘的转动,两个前轮随之偏转,内侧轮的阻转矩加大,其转速相应减小,而外侧轮的阻转矩的增加值较小,转速的降低值也小,电动车将随着方向盘的转动和前轮的偏转而平顺地改变运行方向。
当电动车处于4×2运行模式时,后驱动电机的转速为O,后轮随整车的运动,其转速接近于前轮,由于在驱动电机输出轴上安装有超越离合器,当后轮的转速大于驱动电机时,传动链切断,电机并不随后轮转动而转动。
(2)当前轮的驱动力不足以满足电动车的需求时,例如驻坡起动,高速运行和需要提高加速性时,则需要起动后轮驱动电机。后驱动电机的起动是通过下列方式进行的,在前轮的供电线路上设置控制器,当前驱动电机的供电电流,大于设定值I0时,IF>I0时,后轮驱动电机的电路闭合,后驱动电机开始工作,电动车以4×4的模式工作,转矩由MEF变为ME,转矩加大,电动车的动力性得以提高,驻坡起动性能及最高时速也将随之提高。当电动车处于4×4驱动模式进行转向时,前轮随方向盘向一侧偏转,内侧电机的转速由于内侧轮阻转矩加大而减小,外侧轮电机由于外侧轮阻转矩的增值小,外侧电机的转速下降较少,整车将平顺地向偏转侧转向。当后驱动电机为一台时,后驱动电机减速器有左右两个输出轴,各通过一个超越离合器后,与等速方向节相连,当电动车处于转向状态时,内侧轮的转速减小,后驱动电机将驱动内侧轮作同步运转,外侧轮的转速要高于减速器的转速,超越离合器处于切断状态,外侧轮变为自由轮,不会影响整车的转向。当后驱动电机为两台时,由于采用的是定转矩控制模式,左右两台电机将会随着两侧行走轮的阻转矩变化,而自动调节转速,(其情况类似于前轮)。关于前后轮之间的协调,由于采用了定转矩控制模式,在前后行走轮之间不会形成干涉。
本发明的有益效果是:(1)保持了双机前驱4×2运行模式的有益效果,由于取消了离合器、变速箱、差速器等诸多部件,减轻了整车重量,提高传动效率,保持电动车直线运行的平稳性及可靠的转向性能等;(2)加大了整车的功率,提高了电动车的动力性,在加速性,起动性能上都得到明显的改善;(3)提高了正常运行速度的经济性,降低能耗。
附图说明:
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是三台驱动电机作为动力组的布置图。
图2是四台驱动电机作为动力组的布置图。
图中:1-前驱动电机;2-前减速器;3-上球笼;4-传动轴;5-下球笼;6-前轮;7-后驱动电机;8-后减速器;9-超越离合器;10-上球笼;11-下球笼;12-后轮;13-后传动轴。
具体实施方式:
在图1中,两台前驱动电机(1)通过带减震装置的安装架,固定在前舱的左右纵梁上,电机的输出端与减速器(2)相连,减速器的输出轴上安装有等速方向节的上球笼(3),在经过传动轴(4)与固定在前轮(6)上的下球笼(5)相连。图1所示后驱动电机(7)只有一个,与前驱动电机一样,也通过带减震装置的安装架,固定在后舱的左右纵梁上,电机与减速器相连,减速器的输出轴是双向的,两边各装一个方向相反的超越离合器,并与等速万向节的上球笼相连,再通过传动轴与固定在后轮内侧的下球笼相连。图2中所示后驱动电机(7)为两个,其安装方式与图1类似,只是在减速器(8)上只有一个输出轴,通过超越离合器(9),上球笼(10)传动轴(13)与固定在后轮(12)上的下球笼(11)相连。

Claims (4)

1、一种电动汽车多电机四轮驱动新模式,其特征在于驱动电动车的动力装置是三台或四台电机;
2、根据权利要求1所述的电动汽车多电机四轮驱动新模式,其特征是:两台前驱动电机置于前动力舱中,一台或两台后驱动电机置于后动力舱中,通过带减震装置的安装架,固定在前、后动力舱两侧的纵梁上;
3、根据权利要求1所述的电动汽车多电机四轮驱动新模式,其特征是:前驱动电机是分别通过减速器和传动轴与前轮相连接,后驱动电机在减速器与上球笼之间要设置超越离合器,如果后驱动电机是一台,在减速器上要设置双头输出轴;
4、根据权利要求1所述的电动汽车多电机四轮驱动新模式,其特征是:驱动电机的控制模式采用定转矩控制,以保证同步运行及转向时的差速。为了加大起动力矩,在起动状态时,可采用定转速控制。
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