CN207225127U - 新能源汽车用驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种新能源汽车用驱动系统，属于新能源汽车的动力系统技术领域。所述的驱动系统包括整车控制器、前驱动单元、后驱动单元、电源单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、整流器、放电单元、逆变器、功率转换器以及二驱或四驱切换器，所述的整车控制器连接前驱动单元、后驱动单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、放电单元、二驱或四驱切换器以及档位杆、油门踏板，所述的二驱或四驱切换器用于将车辆的驱动模式切换为二驱或四驱驱动。优点：采用前后双驱动电机驱动，可以实现二驱或四驱的驱动切换，提高车辆行驶的稳定性和安全性；具有制动能量回收功能，可提高整车能量的利用率和车辆续航能力；可以防止电源单元的过充电和过放电。

Description

新能源汽车用驱动系统

技术领域

本实用新型属于新能源汽车的动力系统技术领域，具体涉及一种新能源汽车用驱动系统。

背景技术

目前，新能源汽车在汽车市场的比例逐步上升，新能源汽车已经成为人们所关注的热点。同时，新能源汽车由于可以解决传统汽车尾气排放的污染问题，受到了各国政府、科研人员的青睐。对于新能源汽车而言，驱动系统决定其各项运行性能指标。

驱动系统对新能源汽车的加减速、爬坡、超速以及超载等运行性能指标起着决定性作用。目前市场已有的一些新能源汽车，其驱动系统的传动方案大多采用单一的电动机-驱动桥组合式、电动机-驱动桥整体式以及轮毂电机式，驱动系统所采用的驱动方式主要包括单电机的前驱驱动或者后驱驱动以及轮毂电机驱动。然而，上述驱动方式在实际应用中均被发现存在缺陷，如：采用单电机驱动可能会导致新能源汽车行驶在山地等崎岖路况上或者爬坡行驶时出现动力不足的情况；而采用轮毂电机驱动时，轮毂电机由于受车轮处空间大小的限制，体积无法做大，因此驱动功率较低，会影响汽车的驱动动力和行驶速度。

另一方面，新能源汽车的电源管理问题一直是相关研究者所关注的重点问题。在新能源汽车的日常使用中，难免会出现过度的充电或放电的情况，过度的充电或放电均会对电池造成较大的损坏，影响电池的利用率和使用寿命，进而影响汽车的续航能力。

此外，在电源管理问题的研究中，为提高新能源汽车的续航能力，除了改进电池的蓄能以及驱动方式之外，制动能量回收也是提高续航能力的重要方式之一。将汽车在制动时因惯性运动所产生的动能转化为电能储存在电源中，由此可以提高能量的利用率，为新能源汽车提供充足的电能。

鉴于上述已有技术，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本实用新型的任务在于提供一种新能源汽车用驱动系统，具有智能充、放电及制动能量回收功能，可以实现二驱或四驱驱动的切换，稳定性和安全性好、能量利用率高。

本实用新型的任务是这样来完成的，一种新能源汽车用驱动系统，所述的新能源汽车包括油门踏板、制动踏板以及档位杆，其特征在于：所述的驱动系统包括整车控制器、前驱动单元、后驱动单元、电源单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、整流器、放电单元、逆变器、功率转换器以及二驱或四驱切换器，所述的整车控制器连接前驱动单元、后驱动单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、放电单元、二驱或四驱切换器以及档位杆、油门踏板，所述的电源单元连接充电单元、放电单元及整流器，所述的放电单元、逆变器以及功率转换器依次串联连接，所述的功率转换器连接前驱动单元和后驱动单元，所述的制动单元、回馈发电控制单元以及整流器依次串联连接，所述的回馈发电控制单元连接前驱动单元和后驱动单元，所述的二驱或四驱切换器用于将车辆的驱动模式切换为二驱或四驱驱动。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的新能源汽车还包括一对前轮和一对后轮，所述的前驱动单元包括前驱动电机、前电机控制器以及前电机检测传感装置，所述的前驱动电机用于驱动一对前轮，前驱动电机连接前电机控制器、前电机检测传感装置、回馈发电控制单元以及功率转换器，所述的前电机控制器连接前电机检测传感装置，所述的后驱动单元包括后驱动电机、后电机控制器、后电机检测传感装置、离合器以及减速器，所述的后驱动电机连接后电机控制器、后电机检测传感装置、回馈发电控制单元以及功率转换器，所述的后电机控制器连接后电机检测传感装置，后驱动电机又与离合器、减速器依次串联连接，用于驱动一对后轮，所述的一对前轮和一对后轮上分别配设有车轮传感器，车轮传感器、前电机控制器、后电机控制器以及离合器共同连接所述的整车控制器。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的电源单元包括若干电池单体，所述的若干电池单体共同连接所述的充电单元及放电单元，所述的充电单元为各电池单体提供电量，并监测各电池单体的充电状态，当某个电池单体的电量充满时，充电单元切断对该电池单体的充电，所述的放电单元监测各电池单体的放电状态，当某个电池单体的电量不足时，放电单元切断该电池单体的放电。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，还包括显示单元，所述的显示单元通过CAN总线连接电源单元、充电单元、放电单元、功率转换器、前电机控制器、后电机控制器、前电机检测传感装置、后电机检测传感装置、制动单元及回馈发电控制单元。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：采用前后双驱动电机驱动，可以实现二驱或四驱的驱动切换，满足车辆在山地等崎岖路况上或者爬坡行驶时的动力供给，提高车辆行驶的稳定性和安全性；具有制动能量回收功能，可以回收车辆在制动时产生的能量，并转化为电能为车辆供电，提高整车能量的利用率和车辆续航能力；所述的充电单元在满足车辆电能补充的前提下，可以防止电源单元的过充电；所述的放电单元实时监测电源单元的放电状态，可以防止电源单元的过放电。

附图说明

图1为本实用新型所述的驱动系统的整体框图。

图2为本实用新型所述的显示单元及CAN总线的连接示意图。

图3为本实用新型所述的驱动系统的驱动流程示意图。

图4为本实用新型所述的车辆制动能量回收的流程示意图。

图5为本实用新型所述的二驱驱动切换至四驱驱动的流程示意图。

图6为本实用新型所述的四驱驱动切换至二驱驱动的流程示意图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1，本实用新型涉及一种新能源汽车用驱动系统，所述的新能源汽车包括档位杆、油门踏板、制动踏板以及一对前轮和一对后轮。所述的驱动系统包括整车控制器、前驱动单元、后驱动单元、电源单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、整流器、放电单元、逆变器、功率转换器以及二驱或四驱切换器。其中，所述的整车控制器、电源单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、整流器、放电单元、逆变器、功率转换器以及二驱或四驱切换器可采用现有产品。所述的整车控制器连接前驱动单元、后驱动单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、二驱或四驱切换器以及放电单元，用于前驱动单元控制状态、后驱动单元控制状态、充电状态、制动状态、制动能量回收状态以及放电状态的信息采集和控制。整车控制器还连接档位杆和油门踏板，从档位杆和油门踏板接收驱动信号。所述的电源单元连接充电单元、放电单元及整流器，所述的放电单元、逆变器以及功率转换器依次串联连接，所述的功率转换器连接前驱动单元和后驱动单元，所述的制动单元、回馈发电控制单元以及整流器依次串联连接，所述的回馈发电控制单元连接前驱动单元和后驱动单元。所述的二驱或四驱切换器用于将车辆的驱动模式切换为二驱（前驱）或四驱（前驱和后驱）驱动。所述的电源单元包括若干电池单体和超级电容，所述的若干电池单体共同连接所述的充电单元及放电单元。所述的充电单元为各电池单体提供电量，并监测各电池单体的充电状态，当某个电池单体的电量充满时，充电单元切断对该电池单体的充电；所述的放电单元监测各电池单体的放电状态，当某个电池单体的电量不足时，放电单元切断该电池单体的放电。充电单元和放电单元可以防止电源单元发生过度充电和过度放电的现象，从而能延长电源单元的使用寿命。电源单元为放电单元、前电机控制器、前驱动电机、后电机控制器、后驱动电机、制动单元以及回馈发电控制单元提供电源。

请继续参阅图1，在本实施例中，所述的前驱动单元为电动机-驱动桥整体式驱动单元，包括前驱动电机、前电机控制器以及前电机检测传感装置，其中，所述的前驱动电机为车辆原有部件，所述的前电机控制器以及前电机检测传感装置可采用现有产品。所述的前驱动电机用于驱动一对前轮。前驱动电机连接前电机控制器、前电机检测传感装置、回馈发电控制单元以及功率转换器，所述的前电机控制器连接前电机检测传感装置。前电机检测传感装置用于检测前驱动电机在运行过程中的电压、电流、转速、转矩和温度信息，并反馈至前电机控制器中进行处理。所述的后驱动单元为电动机-驱动桥组合式驱动单元，包括后驱动电机、后电机控制器、后电机检测传感装置、离合器以及减速器，所述的后驱动电机、后电机控制器、后电机检测传感装置、离合器以及减速器均可采用现有产品。所述的后驱动电机连接后电机控制器、后电机检测传感装置、回馈发电控制单元以及功率转换器，所述的后电机控制器连接后电机检测传感装置。后电机检测传感装置用于检测后驱动电机在运行过程中的电压、电流、转速、转矩和温度信息，并反馈至后电机控制器中进行处理。后驱动电机又与离合器、减速器依次串联连接，用于驱动一对后轮，所述的一对前轮和一对后轮上分别配设有车轮传感器，车轮传感器、前电机控制器、后电机控制器以及离合器共同连接所述的整车控制器。

请参阅图2，所述的驱动系统还包括显示单元，所述的显示单元通过CAN总线连接电源单元、充电单元、放电单元、功率转换器、前电机控制器、后电机控制器、前电机检测传感装置、后电机检测传感装置、制动单元及回馈发电控制单元，用于显示电源单元、充电单元、放电单元、功率转换器、前电机控制器、后电机控制器、前电机检测传感装置、后电机检测传感装置、制动单元及回馈发电控制单元当前的运行状态。

请参阅图3，对所述的驱动系统的工作流程进行说明，具体包括如下步骤：

S1)整车控制器从档位杆、油门踏板接收驱动信号；

S2)整车控制器控制电源单元释放电能，经放电单元处理后传输至逆变器，逆变器将直流电转变为交流电并提供给功率变换器，通过功率变换器处理后为所述的驱动系统供电；

S3) 驾驶员通过二驱或四驱切换器选择驱动模式，其中，

在选择二驱驱动的情况下，整车控制器发送驱动信号至前电机控制器，启动前驱动电机来带动前轮转动，同时前电机检测传感装置启动，监测前驱动电机运行情况并将监测结果发送给前电机控制器，若前电机检测传感装置监测到前驱动电机信息异常，则前电机控制器控制前驱动电机停止运转，并将前驱动电机停止运转的信息反馈至整车控制器，由整车控制器控制离合器接合后驱动电机和减速器，通过后电机控制器控制后驱动电机停止运转，接着，整车控制器控制制动单元和回馈发电控制单元启动，车辆进行制动能量回收，

在选择四驱驱动的情况下，整车控制器发送驱动信号至前电机控制器和后电机控制器，并控制离合器离合，启动前驱动电机和后驱动电机来带动前轮和后轮转动，同时，前电机检测传感装置和后电机检测传感装置启动，监测前驱动电机和后驱动电机运行情况并将监测结果发送给前电机控制器和后电机控制器，若前电机检测传感装置监测到前驱动电机信息异常，则前电机控制器控制前驱动电机停止运转，并将前驱动电机停止运转的信息反馈至整车控制器，由整车控制器控制离合器接合后驱动电机和减速器，通过后电机控制器控制后驱动电机停止运转，接着，整车控制器控制制动单元和回馈发电控制单元启动，车辆进行制动能量回收，若后电机检测传感装置监测到后驱动电机信息异常，则后驱动控制器控制后驱动电机运转，并将后驱动电机停止运转的信息反馈至整车控制器，由整车控制器控制离合器断开后驱动电机和减速器，汽车通过前驱动电机继续进行驱动行驶。

请参阅图4，所述的步骤S3)中的制动能量回收包括如下步骤：

S31)整车控制器从制动单元、制动踏板接收制动信号；

S32)整车控制器控制离合器接合后驱动电机和减速器，并控制前电机控制器或后电机控制器控制前驱动电机或后驱动电机停止驱动，通过控制制动单元和回馈发电控制单元启动，实现车辆制动并进行制动能量回收；

S33)车辆制动后，前轮或后轮将前驱动电机或后驱动电机转变为发电机，通过前轮或后轮的转动来使前驱动电机或后驱动电机产生交流电；

S34)回馈发电控制单元收集交流电并通过整流器将交流电转变为直流电，所述的直流电传输至电源单元的超级电容中进行储存。

请参阅图5和图6，所述的步骤S3)中，还包括二驱驱动和四驱驱动相互切换的步骤，具体地：

当车辆从二驱驱动向四驱驱动切换时，所述的前电机检测传感装置检测前驱动电机的转矩信息，车轮传感器检测前轮的轮速、车轮阻力信息，所述的转矩信息、轮速信息、车轮阻力信息被传输至整车控制器，与二驱驱动时的正常行驶预设值范围比对。若转矩信息、轮速信息、车轮阻力信息均不在二驱驱动的预设值范围内，则整车控制器控制离合器接合后驱动电机和减速器，并通过后电机控制器控制后驱动电机启动；另外，驾驶员也可操控二驱或四驱转换器，直接通过整车控制器控制离合器接合后驱动电机和减速器，并通过后电机控制器控制后驱动电机启动，从而实现从前驱动电机单独驱动的二驱驱动切换至前驱动电机和后驱动电机同时驱动的四驱驱动。

当车辆从四驱驱动向二驱驱动切换时，所述的前电机检测传感装置和后电机检测传感装置分别检测前驱动电机和后驱动电机的转矩信息，车轮传感器分别检测前轮和后轮的轮速、车轮阻力信息，所述的转矩信息、轮速信息、车轮阻力信息被传输至整车控制器，并与四驱驱动时的正常行驶预设值范围比对。若转矩信息、轮速信息、车轮阻力信息均不在四驱驱动的预设值范围内，则整车控制器控制离合器断开后驱动电机和减速器，并通过后电机控制器控制后驱动电机停止运转；另外，驾驶员也可操控二驱或四驱转换器，直接通过整车控制器控制离合器断开后驱动电机和减速器，通过后电机控制器控制后驱动电机停止运转，从而实现从前驱动电机和后驱动电机同时驱动的四驱驱动切换至前驱动电机单独驱动的二驱驱动。

Claims (4)

1.一种新能源汽车用驱动系统，所述的新能源汽车包括油门踏板、制动踏板以及档位杆，其特征在于：所述的驱动系统包括整车控制器、前驱动单元、后驱动单元、电源单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、整流器、放电单元、逆变器、功率转换器以及二驱或四驱切换器，所述的整车控制器连接前驱动单元、后驱动单元、充电单元、制动单元、回馈发电控制单元、放电单元、二驱或四驱切换器以及档位杆、油门踏板，所述的电源单元连接充电单元、放电单元及整流器，所述的放电单元、逆变器以及功率转换器依次串联连接，所述的功率转换器连接前驱动单元和后驱动单元，所述的制动单元、回馈发电控制单元以及整流器依次串联连接，所述的回馈发电控制单元连接前驱动单元和后驱动单元，所述的二驱或四驱切换器用于将车辆的驱动模式切换为二驱或四驱驱动。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车用驱动系统，其特征在于所述的新能源汽车还包括一对前轮和一对后轮，所述的前驱动单元包括前驱动电机、前电机控制器以及前电机检测传感装置，所述的前驱动电机用于驱动一对前轮，前驱动电机连接前电机控制器、前电机检测传感装置、回馈发电控制单元以及功率转换器，所述的前电机控制器连接前电机检测传感装置，所述的后驱动单元包括后驱动电机、后电机控制器、后电机检测传感装置、离合器以及减速器，所述的后驱动电机连接后电机控制器、后电机检测传感装置、回馈发电控制单元以及功率转换器，所述的后电机控制器连接后电机检测传感装置，后驱动电机又与离合器、减速器依次串联连接，用于驱动一对后轮，所述的一对前轮和一对后轮上分别配设有车轮传感器，车轮传感器、前电机控制器、后电机控制器以及离合器共同连接所述的整车控制器。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车用驱动系统，其特征在于所述的电源单元包括若干电池单体，所述的若干电池单体共同连接所述的充电单元及放电单元，所述的充电单元为各电池单体提供电量，并监测各电池单体的充电状态，当某个电池单体的电量充满时，充电单元切断对该电池单体的充电，所述的放电单元监测各电池单体的放电状态，当某个电池单体的电量不足时，放电单元切断该电池单体的放电。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车用驱动系统，其特征在于还包括显示单元，所述的显示单元通过CAN总线连接电源单元、充电单元、放电单元、功率转换器、前电机控制器、后电机控制器、前电机检测传感装置、后电机检测传感装置、制动单元及回馈发电控制单元。