CN211764897U - 用于驱动车辆的驱动装置及汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种用于驱动车辆的驱动装置及汽车，通过结合轮毂电机、驱动防滑控制器以及直接横摆力矩控制器，轮毂电机能够精确制动，并且电动转矩能够在短时间内进行调整，改善了牵引力和稳定性控制，减少了制动距离并提高了驾驶性能和安全性。相较于传统车辆的牵引和稳定性控制是通过减慢车轮转速实现的技术方案而言，驱动扭矩比减速力更加有效，能够精准制动，当路面附着系数较小时，也不会降低汽车的操纵稳定性和动力性。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆制动技术领域，更具体的，涉及一种用于驱动车辆的驱动装置及汽车。
背景技术
轮毂电机作为下一代电动汽车动力推动系统，通过消除笨重的变速器，传动轴和差动齿轮，能够使汽车车辆具有高效率、良好的驾驶动动态性、主动安全性和节省空间等优点。后轮轮毂电机驱动车辆有两个单独的电机安装在车辆的两个后轮，电机向相关轮胎直接提供实时扭矩，轮毂电机系统不仅为乘客和货物在底盘上制造了额外的空间，而且还提高了车辆性能。
传统车辆的牵引和稳定性控制是通过减慢车轮转速来完成的，该方法较为缓慢，存在诸多不足。
实用新型内容
为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于驱动车辆的驱动装置，包括：
通信连接的轮毂电机系统、驱动防滑控制器以及直接横摆力矩控制器；
所述轮毂电机系统包括对应安装在车辆的两个后轮上的两个轮毂电机，并且所述轮毂电机系统向所述驱动防滑控制器反馈车轮速度信息；
所述驱动防滑控制器实时获取所述车轮速度信息和所述车辆的踏板力矩，并输出调节所述轮毂电机的实时调节力矩；
所述直接横摆力矩控制器获取车辆横摆角速度信息和质心侧偏角信息，并获取所述实时调节力矩，输出对应实时的主动横摆力矩；
所述轮毂电机系统接收所述主动横摆力矩并通过所述轮毂电机向所述后轮提供实时扭矩。
在某些实施例中，所述轮毂电机系统还包括：
旋转变压器，安装在每个所述轮毂电机的转子上，用于检测轮毂电机中转子的角位移和角速度。
在某些实施例中，所述轮毂电机系统还包括：电机控制器，用于通过调节所述轮毂电机的实时功率来控制所述轮毂电机的转子转速。
在某些实施例中，所述电机控制器通过CAN线与所述轮毂电机系统通信连接。
在某些实施例中，所述轮毂电机为内转子式结构。
在某些实施例中，所述轮毂电机为内转子永磁同步电机。
在某些实施例中，所述轮毂电机进一步配备固定传动比的减速器，所述减速器为行星齿轮减速器。
在某些实施例中，所述轮毂电机为外转子式结构。
在某些实施例中，所述内转子永磁同步电机的额定功率为17KW。
在某些实施例中，所述轮毂电机系统还包括储能器，所述轮毂电机为可逆电机。
本实用新型还提供一种汽车，包括如上所述的驱动装置。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型提供一种用于驱动车辆的驱动装置及汽车，通过结合轮毂电机、驱动防滑控制器以及直接横摆力矩控制器，轮毂电机能够精确制动，并且电动转矩能够在短时间内进行调整，改善了牵引力和稳定性控制，减少了制动距离并提高了驾驶性能和安全性。相较于传统车辆的牵引和稳定性控制是通过减慢车轮转速实现的技术方案而言，驱动扭矩比减速力更加有效，能够精准制动，当路面附着系数较小时，也不会降低汽车的操纵稳定性和动力性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出本实用新型实施例中一种用于驱动车辆的驱动装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
传统车辆的牵引和稳定性控制是通过减慢车轮转速来完成的，但这是一种缓慢的方法并且仅限于施加减速力。对于正常行驶的车辆，车轮与路面间的作用力要受到轮胎与路面间附着特性的限制，当轮胎与路面间的作用力接近或达到附着极限，例如在汽车起动或加速行驶过程中，如果路面附着系数较小，常常会使车辆驱动扭矩超过轮胎与路面间的附着极限，产生驱动轮过度滑转，降低汽车的操纵稳定性和动力性。
图1示出了本实用新型实施例提供的一种用于驱动车辆的驱动装置，包括：通信连接的轮毂电机系统101、驱动防滑控制器103以及直接横摆力矩控制器102，轮毂电机系统101与车辆建立了通信连接。
其中，所述轮毂电机系统包括对应安装在车辆的两个后轮上的两个轮毂电机，并且所述轮毂电机系统向所述驱动防滑控制器反馈车轮速度信息；所述驱动防滑控制器实时获取所述车轮速度信息和所述车辆的踏板力矩，并输出调节所述轮毂电机的实时调节力矩；所述直接横摆力矩控制器获取车辆横摆角速度信息和质心侧偏角信息，并获取所述实时调节力矩，输出对应实时的主动横摆力矩；所述轮毂电机系统接收所述主动横摆力矩并通过所述轮毂电机向所述后轮提供实时扭矩。
本实用新型提供的一种用于驱动车辆的驱动装置，通过结合轮毂电机、驱动防滑控制器以及直接横摆力矩控制器，轮毂电机能够精确制动，并且电动转矩能够在短时间内进行调整，改善了牵引力和稳定性控制，减少了制动距离并提高了驾驶性能和安全性。相较于传统车辆的牵引和稳定性控制是通过减慢车轮转速实现的技术方案而言，驱动扭矩比减速力更加有效，能够精准制动，当路面附着系数较小时，也不会降低汽车的操纵稳定性和动力性。
对于正常行驶的车辆，车轮与路面间的作用力要受到轮胎与路面间附着特性的限制。当轮胎与路面间的作用力接近或达到附着极限，例如在汽车起动或加速行驶过程中，如果路面附着系数较小，常常会使车辆驱动扭矩超过轮胎与路面间的附着极限，产生驱动轮过度滑转，降低汽车的操纵稳定性和动力性。为防止车轮的过渡滑转，引入驱动防滑控制系统，即TCS(Traction Control System)。
传统车辆的TCS是通过协调控制发动机节气门开度和制动系统将驱动轮的滑转率控制在合理的范围内，该控制过程不需要获取车辆车速信息，也不需要连续调节力矩。在本实用新型中，由于驱动轮采用的是轮毂电机，在制动系统不参加的条件下，可以通过连续调节电机力矩(根据实时获取的车辆速度信息来调控)，将滑转率控制在适当范围。
可以理解，控制滑转率是公知的技术，具体而言，滑转率s的现有技术计算公式如下：
其中vx为轮边速度，单位km/h；va为车速，单位km/h。
本实用新型中的TCS实时获取所述车轮的车速信息和为轮边速度(可通过车轮力矩得出)，计算得到驱动车轮的实时滑转率，根据所述实时滑转率连续调节所述轮毂电机的力矩，进而将所述实时滑转率控制在设定范围。
在一些具体实施方式中，所述轮毂电机系统还包括：旋转变压器，安装在每个所述轮毂电机的转子上，用于检测轮毂电机中转子的角位移和角速度。该实施例中，通过旋转变压器测量轮毂电机的转子角位移和角速度，进而可以根据转子角位移和角速度来确定出提供的力矩。
旋转变压器可以是正余弦旋转变压器、线性旋转变压器、比例式旋转变压器以及多极型旋转变压器，本实用新型不限于此。
在一些具体实施方式中，所述轮毂电机系统还包括：电机控制器，用于通过调节所述轮毂电机的实时功率来控制所述轮毂电机的转子转速。在车辆中，电机控制器的功能是根据档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池(储能器)中。
此外，为了保证电机控制器与所述轮毂电机系统的通信连接的顺畅性，所述电机控制器通过CAN线与所述轮毂电机系统通信连接，CAN线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。
车辆横摆角速度信息是指汽车绕垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程度，如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾等危险工况。质心侧偏角信息是指车辆质心速度方向与车头指向的夹角。
所述直接横摆力矩控制器根据上述的用于表示车辆状态的信息(即车辆横摆角速度信息和质心侧偏角信息)，将实时调节力矩转化为可直接作用于车辆后轮的主动横摆力矩。车辆受力矩作用后，将轮胎资讯回馈给TCS控制器，将车身状态资讯回馈给DYC控制器，与车辆构成闭环回馈系统。
轮毂电机可以是内转子结构，或者外转子结构。
当然，在一些实施例中，所述轮毂电机为内转子式结构，并且所述轮毂电机进一步配备固定传动比的减速器，减速器设置在电机和车轮之间，起到减速和增加转矩的作用，进而电机在高速运行下，具有较高的效率，转矩大，爬坡性能好。
在优选的实施例中，所述轮毂电机为内转子式结构，并且没有配备减速器，本实施例中，电机虽然是内转子直接驱动，但由于此电机的大小和外转子相近，继而直接驱动产生的力矩和功率与外转子类似，因此本实施例并未采用减速器。
外转子式所采用的转子电机转速较低，电机的最高转速在1000-1500r/min；而内转子式则采用高速内转子电机，配备固定传动比的减速器，为获得较高的功率密度，电机的转速理论上可高达10000r/min。
更进一步的，所述减速器为行星齿轮减速器，减速效果更佳。
在一些具体实施方式中，所述轮毂电机为内转子永磁同步电机。永磁同步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优点。对于常规车辆而言，在一些具体实施例中，本实用新型中的内转子永磁同步电机的额定功率可以为17KW。
进一步的，为了节约车辆的能源消耗，本实用新型中的轮毂电机系统还包括储能器，所述轮毂电机为可逆电机，这样通过可逆电机形成了车辆再生制动能量吸收装置，从而可以把车辆的动能转化为电能存储起来，对于例如电动车可以大大通过回收动能的方式，减少电量的消耗，提升电动车的用电时长。
从上述描述中可以知晓，本实用新型通过结合轮毂电机、驱动防滑控制器以及直接横摆力矩控制器，轮毂电机能够精确制动，并且电动转矩能够在短时间内进行调整，改善了牵引力和稳定性控制，减少了制动距离并提高了驾驶性能和安全性。相较于传统车辆的牵引和稳定性控制是通过减慢车轮转速实现的技术方案而言，驱动扭矩比减速力更加有效，能够精准制动，当路面附着系数较小时，也不会降低汽车的操纵稳定性和动力性。
基于相同的发明构思，本实用新型进一步提供包括如上实施例中的驱动装置的汽车，所述汽车可以为小型、中型或者大型汽车，例如公交车、运输车、轿车等，本实用新型不做限制。
可以理解，本实用新型提供的汽车，通过结合轮毂电机、驱动防滑控制器以及直接横摆力矩控制器，轮毂电机能够精确制动，并且电动转矩能够在短时间内进行调整，改善了牵引力和稳定性控制，减少了制动距离并提高了驾驶性能和安全性。相较于传统车辆的牵引和稳定性控制是通过减慢车轮转速实现的技术方案而言，驱动扭矩比减速力更加有效，能够精准制动，当路面附着系数较小时，也不会降低汽车的操纵稳定性和动力性。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所描述的平台实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种用于驱动车辆的驱动装置，其特征在于，包括：
通信连接的轮毂电机系统、驱动防滑控制器以及直接横摆力矩控制器；
所述轮毂电机系统包括对应安装在车辆的两个后轮上的两个轮毂电机，并且所述轮毂电机系统向所述驱动防滑控制器反馈车轮速度信息；
所述驱动防滑控制器实时获取所述车轮速度信息和所述车辆的踏板力矩，并输出调节所述轮毂电机的实时调节力矩；
所述直接横摆力矩控制器获取车辆横摆角速度信息和质心侧偏角信息，并获取所述实时调节力矩，输出对应实时的主动横摆力矩；
所述轮毂电机系统接收所述主动横摆力矩并通过所述轮毂电机向所述后轮提供实时扭矩。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述轮毂电机系统还包括：
旋转变压器，安装在每个所述轮毂电机的转子上，用于检测轮毂电机中转子的角位移和角速度。
3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述轮毂电机系统还包括：电机控制器，用于通过调节所述轮毂电机的实时功率来控制所述轮毂电机的转子转速。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述电机控制器通过CAN线与所述轮毂电机系统通信连接。
5.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述轮毂电机为内转子式结构。
6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述轮毂电机为内转子永磁同步电机。
7.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述轮毂电机为外转子式结构。
8.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述内转子永磁同步电机的额定功率为17KW。
9.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述轮毂电机系统还包括储能器，所述轮毂电机为可逆电机。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的驱动装置。
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