JP2013531958A

JP2013531958A - 電気車両駆動システム

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Publication number: JP2013531958A
Application number: JP2013510485A
Authority: JP
Inventors: 峰李; 興権秦; ▲ユー▼ 李; 宝李; 雁橋張; 強何
Original assignee: Beijing Zhi Ke Investment and Management Co Ltd; Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhi Ke Investment and Management Co Ltd; Beiqi Foton Motor Co Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: DE112011101648T5; US20130130856A1; WO2011140857A1; JP5558630B2; US9039558B2

Abstract

電気車両駆動システムは、エネルギー貯蔵装置（１）と、第１のモータ（２）と、速度調整モータ（３）と、単列遊星機構とを含む。前記第１のモータ（２）および前記速度調整モータ（３）は、エネルギー貯蔵装置（１）へ電気接続される。単列遊星機構は、太陽歯車（４）と、歯車リング（５）と、遊星歯車（７）の付いた遊星キャリア（６）とを含む。遊星キャリア（６）における遊星歯車（７）は、歯車リング（５）および太陽歯車（４）と別々に咬み合う。第１のモータ（２）の出力軸は歯車リング（５）へ接続され、かつ速度調整モータ（３）の出力軸は制動装置（８）を介して太陽歯車（４）へ接続される。本発明は、変速駆動システムにおけるギアボックスの代わりに速度調整モータおよび単列遊星機構を採用し、単純かつコンパクトな構造、容易な組立て、軽量および低製造コストを達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両の駆動システムに関し、具体的には、電気車両の駆動システムに関する。

現在のところ、燃料を動力とする車両による環境汚染および国際的石油価格の絶え間ない引き上げに起因して、新しいグリーンエネルギー技術の分岐としての純粋な電気車両（ＰＥＶ）は、排出物ゼロ、低騒音、単純な構造および多様化された輸送エネルギーの実現といった優位点を有し、よって徐々に人々を引きつけ、その市場占有率は年々増加している。
それにも関わらず、ＰＥＶにはいまだ、望まれるべきことが多くある。
ＰＥＶの駆動機構は、現在でもまだモータ＋ギアボックスモデルを採用しているが、ギアボックスは構造が複雑、組立てが困難、重量が多大かつ製造コストが高い、といった欠点を有し、よって車両の製造コストを大幅に高める。
さらに、バッテリの電気量が限定的でありかつモータ出力が限定的であることに起因して、従来のＰＥＶは高燃費かつ低出力性能という際立った欠点も有し、これがＰＥＶ普及の主たる障害となっている。

上述の技術的課題に対処するために、本発明の目的は、単純な構造、容易な組立て、低製造コストおよび高性能の動力および耐久性、という優位点を有する電気車両駆動システムを提供することにある。

前述の目的を実現するために、本発明が提供する電気車両の駆動システムは、エネルギー貯蔵デバイスと、エネルギー貯蔵デバイスへ電気接続される第１のモータと、エネルギー貯蔵デバイスへ電気接続される速度調整モータと、太陽歯車、歯車リングおよび遊星歯車付き遊星キャリアを含む単列遊星歯車機構とを含む。
遊星キャリア上の遊星歯車は、個々に歯車リングおよび太陽歯車と咬み合う。
第１のモータの出力軸は、歯車リングへ接続される。
速度調整モータの出力軸は、制動装置によって太陽歯車へ接続される。

本発明による車両パワー出力デバイスの有益な効果は、従来の駆動システムにおけるギアボックスの代わりに速度調整モータ＋単列遊星歯車機構を採用して、単純かつコンパクトな構造、容易な組立て、軽量およびパワーアッセンブリ全体の低製造コストを達成することにある。
さらに、速度調整モータの速度調整により、第１のモータは高効率の速度範囲で作動し、これにより、エネルギー利用率および耐久的走行可能距離が増大する。

図１は、本発明により提供される電気車両駆動システムの構造略図である。図２は、第１のモータの効率特性を示す図である。図３は、本発明の実施形態１による電気車両駆動システムの構造略図である。図４は、本発明の実施形態２による電気車両駆動システムの構造略図である。図５は、本発明の実施形態３による電気車両駆動システムの構造略図である。

次に、添付の図面を参照して本発明を説明する。
本発明の前述の、かつ／または他の目的、特徴および優位点は、この説明から明らかとなるであろう。
さらに、本発明の明細書を通じて、同じ構成要素は同じ符号で表現される。
図１から図５において、点線は電気接続を示し、かつ実線は機械的接続を示すことは留意されるべきである。

図１は、本発明により提供される電気車両駆動システムの構造略図である。
図１に示されているように、本発明が提供する電気車両の駆動システムは、エネルギー貯蔵デバイス１と、エネルギー貯蔵デバイス１へ電気接続される第１のモータ２と、エネルギー貯蔵デバイス１へ電気接続される速度調整モータ３と、太陽歯車４、歯車リング５および遊星歯車７付き遊星キャリア６を含む単列遊星歯車機構とを含む。
遊星キャリア６上の遊星歯車７は、個々に歯車リング５および太陽歯車４と咬み合う。
第１のモータ２の出力軸は、歯車リング５へ接続される。
速度調整モータ３の出力軸は、制動装置８によって太陽歯車４へ接続される。

ここで、第１のモータ２に比べて、速度調整モータ３は高速小出力モータであってもよく、第１のモータ２は、電気車両上へ典型的に使用される永久磁石同期モータまたは永久磁石ブラシレスモータを採用してもよい。
制動装置８は、速度調整モータ３と太陽歯車４との間の接続をロックし、かつ両者間の機械的エネルギーの伝達を防止するために使用される。
制動装置８は、制動効果を実現できる任意の制動装置であってもよい。

技術上既知であるように、あらゆるモータは高効率ゾーンと低効率ゾーンとを有する。
図２は、第１のモータ２の効率特性を示す図である。
第１のモータ２が低効率ゾーンにおいて作動すると、速度調整モータ３は、太陽歯車４の駆動を介して、歯車リング５へ接続される第１のモータ２が高効率ゾーンに対応する速度区間ｎ１−ｎ２で作動することを最大限に保証し、これにより、電気車両のエネルギー利用率および耐久的走行可能距離が増大される。

図３は、本発明の実施形態１による電気車両駆動システムの構造略図である。
図３に示されているように、電気車両駆動システムは、遊星キャリア６の出力歯車および前軸差動装置１０と咬み合う主減速器９も備え、前軸差動装置１０は、前軸の出力軸１１上へ配置されかつ主減速器９により伝達される動力を前軸差動装置１０を介して前車軸の出力軸１１へ出力するために主減速器９へ接続される。
ここでは、電気車両の前輪駆動システムが形成される。
図３における符号「１２」は、前車軸の出力軸１１上へ設置される車輪を表す。

好ましくは、本電気車両駆動システムはさらに、第１のモータ２、速度調整モータ３および制動装置８へ電気接続されかつ電気車両の動作モードに従って下記の動作を実行するように構成されるコントローラを備えてもよい。
以下、コントローラに関連する動作について詳述する。

ＥＶの発進は、典型的には、平地発進と坂道発進とを含む。
前者の場合、運転者はアクセルを優しく踏むだけでよい。
後者の場合、運転者はアクセルを深く踏み込む必要がある。

電気車両が平地発進の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、速度調整モータが停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。
この状況下では、制動装置８のロックが単列遊星歯車機構における太陽歯車４を固定する場合があり、これにより、第１のモータ２のみが歯車リング５の回転を駆動し、第１のモータ２と車両発進速度とが一定の比例関係を有して制御に貢献し（車両がギアボックスを用いて発進される際の第１のギアに等しい）、歯車リング５が遊星キャリア６と咬み合ってこれを回転させ、かつ遊星キャリア６が主減速器９および前軸差動装置１０を駆動して望み通りの動力を前車軸の出力軸１１へ伝達し、これにより車輪が駆動されて回転しかつ車両が駆動される。

電気車両が坂道発進の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および速度調整モータ３が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
この時点で、電気車両の動力は第１のモータ２および速度調整モータ３の双方によって提供され、これにより、アクセルを深く踏み込むという運転者の駆動モードへ適応される。

電気車両が走行動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および速度調整モータ３が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
単列遊星歯車機構における構成部品の回転速度は一定の比例関係、すなわち（１＋ｇ_ＲＳ）ω_ｃ＝ω_Ｓ＋ｇ_ＲＳω_Ｒ（ｇ_ＲＳは歯車リング５と太陽歯車４との間の歯車比であり、ω_ｃは遊星キャリア６の回転速度、ω_Ｓは太陽歯車４の回転速度、およびω_Ｒは歯車リング５の回転速度である）を有することから、第１のモータ２の速度は、第１のモータ２が高効率の速度範囲、すなわち図２に示されているような［ｎ１，ｎ２］の速度範囲（すなわち、モータによって変わる高効率ゾーンの速度範囲、例えば［２０００，２２００］）にあり、かつ第１のモータ２が高効率を有することを確実にするために速度調整モータ３によって調整されてもよく、これにより、電気車両の耐久的走行可能距離は増大される。

電気車両が急加速、登坂または悪路状態の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および速度調整モータ３が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
この時点で、電気車両は高い動力を必要とし、かつこの動力は、電気車両の要求トルクを満たすべく第１のモータ２および速度調整モータ３の双方によって提供される。

電気車両が減速または制動の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２が始動されかつ発電の動作モードにあり、速度調整モータ３が停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。
この時点では、前車軸の出力軸１１の機械エネルギーが第１のモータ２を駆動して回転させ、これにより、第１のモータ２は、発生された電気エネルギーをエネルギー貯蔵デバイス１へ伝達する。
この時点では、制動装置８のロックは、前車軸の出力軸１１の機械エネルギーが速度調整モータ３のアイドリングを駆動しないように防止する場合があり、これにより、機械エネルギーは第１のモータ２の回転を駆動するために最大限に使用され、さらに多くの電気エネルギーが発生される。

電気車両が交通渋滞または交通信号で停止する動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および速度調整モータ３が停止されかつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
これは、電気車両が極めて短時間で望ましい発進／停止機能および完璧な発進を有することを可能にする。

ここで、コントローラは、全ての動作モードを電気車両のハンドル、ブレーキ、アクセルペダルおよびセンサ（速度センサ、エンジン速度センサおよびモータ速度センサ等）から取得される信号を基礎として判断し、かつ実際の動作モードに従って上述の制御を実行してもよい。
センサから取得される信号によって動作モードを判断する方法は、当業者により、車両の実際の運転状態および技術上の常識に従って設定されてもよい。
この点に関しては、本発明の内容から外れることから、ここでは詳述しない。

図４は、本発明の実施形態２による電気車両駆動システムの構造略図である。
図４に示されているように、電気車両駆動システムはさらに、エネルギー貯蔵デバイス１へ電気接続される第２のモータ１４と、第２のモータ１４の出力軸へ接続される後軸減速器１５と、後軸差動装置１６を介して後車軸の出力軸１７へ伝達される後軸減速器１５の動力を出力するために後車軸の出力軸１７上へ配置されかつ後軸減速器１５へ接続される後軸差動装置１６とを備えてもよい。
ここでは、電気車両の前輪および後輪駆動システムが形成される。
図４における符号「１２」は、前車軸の出力軸１１および後車軸の出力軸１７上へ設置される車輪を表す。

好ましくは、本電気車両駆動システムは、第１のモータ２、第２のモータ１４、速度調整モータ３および制動装置８へ電気接続されかつ電気車両の動作モードに従って下記の動作を実行するように構成され得るコントローラも備える。
以下、このコントローラに関連する動作について詳述する。

電気車両が平地発進の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、速度調整モータ３および第２のモータ１４が停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。
この時点では、電気車両の要求動力が高くないことから、車両は前輪駆動形式で駆動されてもよい。
この状況下では、制動装置８のロックが単列遊星歯車機構における太陽歯車４を固定する場合があり、これにより、第１のモータ２のみが歯車リング５の回転を駆動し、第１のモータ２と車両発進速度とが一定の比例関係を有して制御に貢献し（車両がギアボックスを用いて発進される際の第１のギアに等しい）、歯車リング５が遊星キャリア６と咬み合ってこれを回転させ、かつ遊星キャリア６が主減速器９および前軸差動装置１０を駆動して望み通りの動力を前車軸の出力軸１１へ伝達し、これにより車輪が駆動されて回転しかつ車両が駆動される。

電気車両が坂道発進の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および第２のモータ１４が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、速度調整モータ３が停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。
この時点で、ＥＶの動力は第１のモータ２および第２のモータ１４の双方によって提供されかつ車両は四輪駆動形式で発進され、これにより、アクセルを深く踏み込むという運転者の駆動モードへ適応される。

電気車両が走行動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および速度調整モータ３が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、第２のモータ１４が停止されかつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
この時点では、電気車両の要求動力が高くないことから、車両は、第１のモータ２および速度調整モータ３により前輪駆動形式で駆動されてもよく、かつ第１のモータ２の速度は、第１のモータ２が高効率の速度範囲にあることを確実にすべく速度調整モータ３によって調整されてもよい。

電気車両が急加速、登坂または悪路状態の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２、第２のモータ１４および速度調整モータ３が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
この時点では、電気車両は高い動力を必要とし、よってこれらの３つが合同して電気車両へ動力を提供する。

電気車両が減速または制動の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２が始動されかつ発電の動作モードにあり、速度調整モータ３および第２のモータ１４が停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。

電気車両が交通渋滞または交通信号で停止する動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２、第２のモータ１４および速度調整モータ３が停止されかつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
これは、電気車両が極めて短時間で望ましい発進／停止機能および完璧な発進を有することを可能にする。

実施形態１と比較すると、この実施形態は後輪駆動を追加していて、主に下記の４つの態様において四輪駆動システムの優位点を有する。
（１）通常の運転状態（道路が平坦で、十分な密着性を提供できる）の下で、四輪駆動システムは見事な動力性能を提供する場合がある。
（２）車両が高速で走行している場合には、風圧抵抗が高まる。四輪駆動システムは、走行安定性を強化する場合がある。
（３）前輪駆動は、車両が加速しながらカーブを曲がろうとする際にアンダーステアリングの問題を有し、また後輪駆動は、車両が加速しながらカーブを曲がろうとする際にオーバーステアリングの問題を有するが、四輪駆動システムは、車両の走行状態に従って駆動力を前輪および後輪に分散する場合があり、よって車両の操舵性能を著しく向上させる。
（４）田舎道および泥道および雪の降る日の滑りやすい道路といった状態下では、前輪が横滑りすると、四輪駆動システムは前輪のトルク出力を減らして後軸モータのトルク出力を開始し、後輪が横滑りすると、後軸モータのトルク出力を減らして前軸モータ駆動を採用する。これにより、車両の横滑りは防止される場合があり、車両の通過能力は向上される場合がある。

上述の優位点を実現するためにコントローラが第１のモータ２および第２のモータ１４をどのように制御するかについては、先行技術を構成する従来の四輪駆動システムによる制御方法を参照されたい。
よって、ここでは詳述しない。

図５は、本発明の実施形態３による電気車両駆動システムの構造略図である。
図５に示されているように、この電気車両駆動システムはさらに、車両の２つの後輪１２上に存在する、エネルギー貯蔵デバイス１へ電気接続されかつ後輪１２を直に駆動するために使用される２つのハブモータ１８を備えてもよい。
ここでは、電気車両の前輪および後輪駆動システムが形成される。
実施形態２における前輪および後輪駆動システムとの相違は、これが後車軸の出力軸、後軸減速器１５および後車軸の出力軸上へ位置決めされる後軸差動装置１６を含まず、よって２つの後輪１２が２つのハブモータ１８によって独立して駆動されることにある。

好ましくは、本電気車両駆動システムは、第１のモータ２、２つのハブモータ１８、速度調整モータ３および制動装置８へ電気接続されかつ電気車両の動作モードに従って下記の動作を実行するように構成され得るコントローラも備える。
以下、このコントローラに関連する動作について詳述する。

電気車両が平地発進の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、速度調整モータ３および２つのハブモータ１８が停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。
この時点では、電気車両の要求動力が高くないことから、車両は前輪駆動形式で駆動されてもよい。
この状況下では、制動装置８のロックが単列遊星歯車機構における太陽歯車４を固定する場合があり、これにより、第１のモータ２のみが歯車リング５の回転を駆動し、第１のモータ２と車両発進速度とが一定の比例関係を有して制御に貢献し（車両がギアボックスを用いて発進される際の第１のギアに等しい）、歯車リング５が遊星キャリア６と咬み合ってこれを回転させ、かつ遊星キャリア６が主減速器９および前軸差動装置１０を駆動して望み通りの動力を前車軸の出力軸１１へ伝達し、これにより車輪が駆動されて回転しかつ車両が駆動される。

電気車両が坂道発進の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および２つのハブモータ１８が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、速度調整モータ３が停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。
この時点で、電気車両の動力は第１のモータ２および２つのハブモータ１８により合同して提供され、これにより、アクセルを深く踏み込むという運転者の駆動モードへ適応される。

電気車両が走行動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２および速度調整モータ３が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、２つのハブモータ１８が停止されかつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
この時点では、電気車両の要求動力が高くないことから、車両は、第１のモータ２および速度調整モータ３により前輪駆動形式で駆動されてもよく、かつ第１のモータ２の速度は、第１のモータ２が高効率の速度範囲にあることを確実にすべく速度調整モータ３によって調整されてもよい。

電気車両が急加速、登坂または悪路状態の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２、２つのハブモータ１８および速度調整モータ３が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
この時点で、電気車両は高い動力を必要とし、よってこれらの４つは、電気車両の要求トルクを満たすべく合同して電気車両へ動力を提供する。

電気車両が減速または制動の動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２が始動されかつ発電の動作モードにあり、速度調整モータ３および２つのハブモータ１８が停止されかつ制動装置８がロックされることを確実にする。

電気車両が交通渋滞または交通信号で停止する動作モードにある状態では、コントローラは、第１のモータ２、２つのハブモータ１８および速度調整モータ３が停止されかつ制動装置８がロックされないことを確実にする。
これは、電気車両が極めて短時間で望ましい発進／停止機能および完璧な発進を有することを可能にする。

実施形態２と比較すると、この実施形態は、２つの後輪を駆動するために２つの独立したハブモータ１８を採用し、よって実施形態２の優位点を基礎とする下記の優位点を有する。
（１）制動は、ハブモータ１８へ制動トルクを提供することによって実現され、これにより、従来の電気車両に使用されるＡＢＳ、ＥＳＰおよび他の制動デバイスは省かれてもよい。
（２）アンダーステアリングまたはオーバーステアリングの場合、車両の安定性は、ハブモータ１８から制動トルクまたは駆動トルクを提供することによって実現されてもよく、これにより、ＥＳＰと同様の機能が実現される。

上述の優位点を実現するためにコントローラがハブモータ１８をどのように制御するかについては、先行技術を構成する従来の四輪駆動システムおよび／または四輪個別駆動システムによる制御方法を参照されたい。
よって、ここでは詳述しない。

これまでに述べた３つの実施形態による電気車両駆動システムでは、モータのうちの１つまたは数個に欠陥があっても、コントローラは欠陥のあるモータを停止し、かつ他のモータを用いて電気車両を家庭へ、または修理工場へと駆動してもよい。
欠陥は、様々な方法で検出されてもよい。
例えば、コントローラは、実際の速度と期待速度との差をリアルタイムで計算してもよい。
モータのこの差が長期的に既定値（例えば１５０〜６００ｒｐｍ）を超えれば、そのモータには欠陥があると結論づけられてもよい。
第１のモータ２の場合、その期待速度は（図２に示されているような）その高効率ゾーンに相当する速度ゾーンであり、速度調整モータ３に関しては、その期待速度と第１のモータの期待速度とが一定の比例関係を有する。
この比率は、単列遊星歯車機構によって決定される。
本明細書において言及される「モータ」が、機械エネルギーを電気エネルギーへ、かつ／または電気エネルギーを機械エネルギーへ変換する機械を指すことは留意されるべきである。
これまでに述べた実施形態においては、第１のモータ１は発電モードと電動機駆動モードとを有するモータであるが、他のモータは電動機駆動モードのみを有する。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１のモータ１が電動機駆動モードのみのモータであってもよく（この場合、電気車両制動の間にエネルギー貯蔵デバイス１を逆に荷電する機能は削除される）、かつ他のモータが発電モードおよび電動機駆動モードの双方を有するモータであってもよい（必要であれば、電気車両制動の間にエネルギー貯蔵デバイス１を逆に荷電する機能も実現されてもよい）。

以下、図３から図５までを参照して、エネルギー貯蔵デバイス１の特有の実施形態について説明する。
エネルギー貯蔵デバイス１は、バッテリ１９と、ＤＣ／ＤＣ変換器２０とを備えてもよく、ＤＣ／ＤＣ変換器２０は、バッテリ１９へ電気接続されかつバッテリ１９との間の入出力へのＤＣ／ＤＣ変換を実行するために使用される。
ＤＣ／ＤＣ変換器２０は、電気車両全体の電力消費要求を満たすために、バッテリ１９から出力される電気エネルギーへの電圧増加または電圧低下変換を実行してもよい。
例えば、第１のモータ２、速度調整モータ３、第２のモータ１４およびハブモータ１８のような高電圧デバイスに対して、ＤＣ／ＤＣ変換器２０は、これらの動作要件を満たすために、バッテリ１９から出力される電気エネルギーの電圧を上げ、かつ電圧上昇の後にこの電気エネルギーをこれらの高電圧デバイスへ提供する必要がある。
バッテリ１９は、リン酸鉄リチウム電池であっても、リチウムマンガン酸塩電池であってもよい。

好ましくは、エネルギー貯蔵デバイス１はさらに、ＤＣ／ＤＣ変換器２０とバッテリ１９との間に配置されるキャパシタ２１を備えてもよく、これは、電気車両の制動の結果としてのバッテリ１９の充電中にバッテリ１９へ大きいパルス電流が流れ込むことを防止するために使用される。
キャパシタ２１の容量が小さければ、制動中のバッテリ１９による電気エネルギー回復効果が損なわれ、一方で容量が大きければ高コストとなる場合があり、よって好ましい容量は１５００〜１６００Ｆである。

好ましくは、エネルギー貯蔵デバイス１はさらに、バッテリ１９へ電気接続されるバッテリ管理システム２２を備えてもよく、これは、バッテリ１９の充電、放電およびバランシングを管理するために使用され、これにより、バッテリ１９の耐用寿命が延長される。

本発明は、国内および外国の電気車両の特徴を分析しかつ動力、経済性および全体コストに関する要件を包括的に検討することにより、ＰＥＶのテクニカル分析指標に従って設計される技術的解決策である。
これは、従来構造におけるギアボックスを放棄し、速度調整モータ３および単列遊星歯車機構を採用する。
その結果、パワーアッセンブリは単純かつコンパクトな構造、容易な組立て、軽量および低製造コストによって特徴づけられ、第１のモータ２の速度調整範囲は広がり、かつエネルギー利用率および耐久的走行可能距離は増大される。

さらに、本発明により提供される電気車両駆動システムは、動作モードに従って異なる駆動方法、すなわち前輪駆動、後輪駆動および四輪駆動を選択してもよい。
電気車両が前輪駆動を採用する場合、速度調整モータ３は、第１のモータ２が最も高い効率の速度範囲で作動しかつ車両がバッテリ１９の最大駆動走行可能距離を達成可能であることを確実にするように、第１のモータ２の速度を調整してもよい。
発進、追越し、加速および登坂の動作状態下では、最良の動力性能を提供するように四輪駆動方法が採用されてもよい。
前輪駆動用の第１のモータ２に欠陥があれば、後輪駆動方法を採用するために第２のモータ１４またはハブモータが起動されてもよい。
減速または制動の間、速度調整モータ３と太陽歯車４との間の制動装置８はロックされ、第１のモータ２が発電機の機能を果たしてキャパシタ２１を充電し、バッテリ１９はキャパシタ２１が完全に充電されたのちに初めて充電され、これにより、瞬間的な大電流によるバッテリ１９への危害は低減され、かつバッテリ１９の耐用寿命は延長される。

上述の実施形態を通じて本発明を開示したが、上述の実施形態は本発明を限定するためのものではない。
これらの実施形態に対しては、当業者により、本発明の精神を逸脱することなく様々な変更および修正が行われてもよい。
したがって、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。

Claims

電気車両駆動システムであって、
エネルギー貯蔵デバイス（１）と、
前記エネルギー貯蔵デバイス（１）へ電気接続される第１のモータ（２）と、
前記エネルギー貯蔵デバイス（１）へ電気接続される速度調整モータ（３）と、
太陽歯車（４）と、歯車リング（５）と、遊星歯車（７）の付いた遊星キャリア（６）とを備える単列遊星歯車機構と、を備え、前記遊星キャリア（６）上の前記遊星歯車（７）は前記歯車リング（５）および前記太陽歯車（４）と個々に咬み合い、前記第１のモータ（２）の出力軸は前記歯車リング（５）へ接続され、かつ前記速度調整モータ（３）の出力軸は制動装置（８）によって前記太陽歯車（４）へ接続される
電気車両駆動システム。
前記速度調整モータ（３）は、前記第１のモータ（２）よりも高い速度および低い動力を有する、
請求項１に記載の電気車両駆動システム。
前記駆動システムはさらに、
前記遊星キャリア（６）の出力歯車と咬み合う主減速器（９）と、
前記主減速器（９）により伝達される動力を前記前軸差動装置（１０）を介して前車軸の出力軸（１１）へ出力するために、前記前車軸の前記出力軸（１１）上へ配置されかつ前記主減速器（９）へ接続される前軸差動装置（１０）とを備える、
請求項１に記載の電気車両駆動システム。
前記駆動システムはさらにコントローラを備え、前記コントローラは前記第１のモータ（２）、前記速度調整モータ（３）および前記制動装置（８）へ電気接続され、かつ下記の動作、すなわち、
前記電気車両が平地発進の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、
前記電気車両が坂道発進、走行、急加速、登坂または悪路状態の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）および前記速度調整モータ（３）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作と、
前記電気車両が減速または制動の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）が始動されかつ発電の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、かつ／または、
前記電気車両が交通渋滞または交通信号で停止する動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）および前記速度調整モータ（３）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作、を実行するように構成される、
請求項３に記載の電気車両駆動システム。
前記駆動システムは、さらに、
前記エネルギー貯蔵デバイス（１）へ電気接続される第２のモータ（１４）と、
前記第２のモータ（１４）の出力軸へ接続される後軸減速器（１５）と、
伝達される前記後軸減速器（１５）の動力を後軸差動装置（１６）を介して後車軸の出力軸（１７）へ出力するために、前記後車軸の前記出力軸（１７）上へ配置されかつ前記後軸減速器（１５）へ接続される後軸差動装置（１６）とを備える、
請求項３に記載の電気車両駆動システム。
前記駆動システムはさらにコントローラを備え、前記コントローラは前記第１のモータ（２）、前記第２のモータ（１４）、前記速度調整モータ（３）および前記制動装置（８）へ電気接続され、かつ下記の動作、すなわち、
前記電気車両が平地発進の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）および前記第２のモータ（１４）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、
前記電気車両が坂道発進の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）および前記第２のモータ（１４）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、
前記電気車両が走行動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）および前記速度調整モータ（３）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、前記第２のモータ（１４）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作と、
前記電気車両が急加速、登坂または悪路状態の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）、前記第２のモータ（１４）および前記速度調整モータ（３）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作と、
前記電気車両が減速または制動の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）が始動されかつ発電の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）および前記第２のモータ（１４）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、かつ／または、
前記電気車両が交通渋滞または交通信号で停止する動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）、前記第２のモータ（１４）および前記速度調整モータ（３）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作、を実行するように構成される、
請求項５に記載の電気車両駆動システム。
前記駆動システムはさらに、
前記車両の２つの後輪（１２）上に存在する、前記エネルギー貯蔵デバイス（１）へ電気接続されかつ前記後輪（１２）を直に駆動するために使用される２つのハブモータ（１８）を備える、
請求項３に記載の電気車両駆動システム。
前記駆動システムはさらにコントローラを備え、前記コントローラは前記第１のモータ（２）、前記２つのハブモータ（１８）、前記速度調整モータ（３）および前記制動装置（８）へ電気接続され、かつ下記の動作、すなわち、
前記電気車両が平地発進の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）および前記２つのハブモータ（１８）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、
前記電気車両が坂道発進の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）および前記２つのハブモータ（１８）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、
前記電気車両が走行動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）および前記速度調整モータ（３）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、前記２つのハブモータ（１８）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作と、
前記電気車両が急加速、登坂または悪路状態の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）、前記２つのハブモータ（１８）および前記速度調整モータ（３）が始動されかつ電動機駆動の動作モードにあり、かつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作と、
前記電気車両が減速または制動の動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）が始動されかつ発電の動作モードにあり、前記速度調整モータ（３）および前記２つのハブモータ（１８）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされることを確実にする動作と、かつ／または、
前記電気車両が交通渋滞または交通信号で停止する動作モードにある状態では、前記コントローラは、前記第１のモータ（２）、前記２つのハブモータ（１８）および前記速度調整モータ（３）が停止されかつ前記制動装置（８）がロックされないことを確実にする動作、を実行するように構成される、
請求項７に記載の電気車両駆動システム。
前記コントローラはさらに、下記の動作、すなわち
前記コントローラへ接続されるモータの状態を検出する動作と、
欠陥のあるモータを停止しかつ欠陥のないモータを用いて駆動する動作、を実行するように構成される、
請求項４、６または８に記載の電気車両駆動システム。
前記エネルギー貯蔵デバイス（１）は、
バッテリ（１９）と、
前記バッテリ（１９）へ電気接続されかつ前記バッテリ（１９）との間の入出力へのＤＣ／ＤＣ変換を実行するために使用されるＤＣ／ＤＣ変換器（２０）とを備える、
請求項１に記載の電気車両駆動システム。
前記エネルギー貯蔵デバイス（１）はさらに、
前記ＤＣ／ＤＣ変換器（２０）と前記バッテリ（１９）との間に配置されるキャパシタ（２１）を備える、
請求項１０に記載の電気車両駆動システム。
前記エネルギー貯蔵デバイス（１）はさらに、
前記バッテリ（１９）へ電気接続されかつ前記バッテリ（１９）の充電、放電およびバランシングを管理するために使用されるバッテリ管理システム（２２）を備える、
請求項１０または１１に記載の電気車両駆動システム。