一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)及其控制方法，包括有車架、車輪、和麥弗遜式獨立懸架，所述車架的四端通過麥弗遜式獨立懸架與車輪連接，包括有驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)傳動系統(tǒng)，將驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)作為簧載質(zhì)量設(shè)計，提高了車輛行駛的穩(wěn)定性、乘坐舒適性；驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)四個車輪均配有驅(qū)動電機(jī)，因此四個車輪都可以獨立旋轉(zhuǎn)，在控制系統(tǒng)的控制下，動力切換非常容易，可以實現(xiàn)前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動；四個車輪的轉(zhuǎn)速是由四個電機(jī)獨立控制，在轉(zhuǎn)向行駛時，可以控制內(nèi)外車輪的轉(zhuǎn)速滿足轉(zhuǎn)向模型，可以減少輪胎的磨損，提高輪胎的使用壽命；有利于獨立懸架的使用。
【專利說明】一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車的設(shè)計與制造領(lǐng)域，特別涉及一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)及控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前電動汽車常見的傳動系方案有兩種一差速半軸方案(單電機(jī))和多電機(jī)驅(qū)動方案(多電機(jī))。差速半軸方案類似于傳統(tǒng)動力汽車的傳動系布置方法，即動力通過減速增扭后，經(jīng)由差速器傳遞到左右半軸上。多電機(jī)驅(qū)動方案布置多個電機(jī)，每個車輪都使用一個電機(jī)單獨驅(qū)動，由車載計算機(jī)和電動機(jī)控制模塊控制協(xié)調(diào)不同車輪電機(jī)的工作運行情況。
[0003]差速半軸方案的特點是技術(shù)成熟簡單，易于實施；多電機(jī)驅(qū)動方案非常新穎，可以給電動汽車的動力性帶來革命性的變化，而且多電機(jī)驅(qū)動方案由于使用了多電機(jī)驅(qū)動的模式，在這個方案中應(yīng)用的電機(jī)的性能要求要小于差速半軸方案，便于電機(jī)的設(shè)計和生產(chǎn)。
[0004]多電機(jī)驅(qū)動方案中的輪轂電機(jī)驅(qū)動方案，將低速大扭矩電機(jī)直接裝在輪轂內(nèi)，省略了傳統(tǒng)的離合器、變速箱、主減速器及差速器等部件，大大簡化了汽車底盤結(jié)構(gòu)。但這種驅(qū)動方案，由于驅(qū)動電機(jī)的引入，懸架的非簧載質(zhì)量顯著增加(一般增加15Kg左右),使輪胎的動載荷和車身的振動加速度均方值都明顯增大，從而影響到輪胎的接地性能和整車平順性，降低了汽車行駛的安全性。因此設(shè)計一種結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧的輪邊驅(qū)動系統(tǒng)具有重要的工程實際意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)及其控制方法，通過將驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)倒掛在車架上，形成形成簧載質(zhì)量，提高車輛行駛的穩(wěn)定性、乘坐舒適性，同時具備動力傳動鏈短，驅(qū)動系統(tǒng)效率高，能源消耗低，車輛燃油經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點，可最大程度地發(fā)揮出電動汽車的優(yōu)勢，以解決上述存在的問題。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)，包括有車架、車輪、和麥弗遜式獨立懸架，所述車架的四端通過麥弗遜式獨立懸架與車輪連接，包括有驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)傳動系統(tǒng)，所述驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)包括有電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，所述支架下側(cè)設(shè)置有電機(jī)座連接件，電機(jī)座連接件上設(shè)置有電機(jī)座，電機(jī)座上固定有電機(jī)，使得電機(jī)倒掛在車架上，所述減速機(jī)構(gòu)包括有行星齒輪減速器和減速器輸出軸，所述減速器輸出軸連接在行星齒輪減速器上，所述行星齒輪減速器固定在電機(jī)座上與電機(jī)的一側(cè)連接，所述行星齒輪減速器包括有太陽輪、行星齒輪、行星架和內(nèi)齒圈，所述減速器輸出軸連接在行星齒輪減速器的行星架上，所述行星齒輪減速器固定在電機(jī)座上與電機(jī)的一側(cè)連接，所述行星架呈圓形，且中心部位設(shè)置有太陽輪，所述太陽輪的四周環(huán)繞有三個行星齒輪連接，所述太陽輪上連接有電機(jī)的輸出軸。
[0007]進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述電機(jī)傳動系統(tǒng)包括有至少有兩個萬向節(jié)和傳動軸，所述減速器輸出軸與第一萬向節(jié)一端相連，第一萬向節(jié)的另一端與傳動軸相連，傳動軸的另一端與第二萬向節(jié)相連，第二萬向節(jié)的另一端連接有車輪軸，車輪軸帶動車輪旋轉(zhuǎn)。
[0008]一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法:車輪上均配有驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，四個驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)由電子控制單元獨立控制使得四個車輪可以獨立旋轉(zhuǎn)，當(dāng)汽車直線行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角等于零，四個車輪轉(zhuǎn)速傳感器把車輪轉(zhuǎn)速信號傳遞到電子控制單元，電子控制單元首先計算出四車輪轉(zhuǎn)速的平均值然后通過電機(jī)控制器控制電機(jī)使四個車輪的轉(zhuǎn)速都等于四車輪轉(zhuǎn)速的平均值，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角不等于零，首先電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、油門踏板傳感器的信號判斷車輛處于高速轉(zhuǎn)向還是低速轉(zhuǎn)向，然后電子控制單元控制四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，當(dāng)車速小于30 km/h,車輛處于低速行駛，為了減少轉(zhuǎn)彎半徑，后輪的轉(zhuǎn)向方向和前輪的轉(zhuǎn)向方向相反，即“反向轉(zhuǎn)向”，車速大于30 km/h，車輛轉(zhuǎn)向?qū)儆诟咚俎D(zhuǎn)向，為了提高車輛的穩(wěn)定性和加快車輛的側(cè)向響應(yīng)速度，后輪的轉(zhuǎn)向方向和前輪相同，即“同向轉(zhuǎn)向”，當(dāng)車速小于20 km/h電動汽車處于起動加速階段，在起動加速階段電動車工作在后輪驅(qū)動，當(dāng)汽車車速大于20 km/h時起動加速階段結(jié)束，電動汽車工作在四輪驅(qū)動下，電子控制單元根據(jù)車速傳感器，油門踏板傳感器信號，判斷電動汽車是否處于起動加速階段，如果是在起動加速階段，電子控制單元只是啟動后兩輪電機(jī)，電動車采用后輪驅(qū)動。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:1、將驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)作為簧載質(zhì)量設(shè)計，提高了車輛行駛的穩(wěn)定性、乘坐舒適性；2、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)四個車輪均配有驅(qū)動電機(jī)，因此四個車輪都可以獨立旋轉(zhuǎn)，在控制系統(tǒng)的控制下，動力切換非常容易，可以實現(xiàn)前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動；
3、四個車輪的轉(zhuǎn)速是由四個電機(jī)獨立控制，在轉(zhuǎn)向行駛時，可以控制內(nèi)外車輪的轉(zhuǎn)速滿足轉(zhuǎn)向模型，可以減少輪胎的磨損，提高輪胎的使用壽命；4、有利于獨立懸架的使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的示意圖。
[0011]圖2本發(fā)明的電機(jī)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的減速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖4是本發(fā)明的行星架。
[0014]其中:1-車架，2-車輪，3-麥弗遜式獨立懸架，4-電機(jī)，5-電機(jī)座連接件，6-電機(jī)座，7-行星齒輪減速器，8-減速器輸出軸，9-太陽輪，10-行星齒輪，11-行星架，12-內(nèi)齒圈，13-傳動軸，14-第一萬向節(jié)，15-第二萬向節(jié)，16-車輪軸。

【具體實施方式】
[0015]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，本實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍額限定。
[0016]如圖1-4所示，本實施例提供了一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)，包括有車架1、車輪2和麥弗遜式獨立懸架3，所述車架I的四端通過麥弗遜式獨立懸架3與車輪連接2，包括有驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)傳動系統(tǒng)，所述驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)包括有電機(jī)4和減速機(jī)構(gòu)，所述支架I的四端下側(cè)設(shè)置有電機(jī)座連接件5，電機(jī)座連接件5上設(shè)置有電機(jī)座6，電機(jī)4固定在電機(jī)座6上，使得電機(jī)4倒掛在車架I上，所述減速機(jī)構(gòu)包括有行星齒輪減速器7和減速器輸出軸8，所述行星齒輪減速器7包括有太陽輪9、行星齒輪10、行星架11和內(nèi)齒圈12，所述減速器輸出軸8連接在行星齒輪減速器7的行星架11上，所述行星齒輪減速器7固定在電機(jī)座6上與電機(jī)4的一側(cè)連接，所述行星架11呈圓形，且中心部位設(shè)置有太陽輪9，所述太陽輪9的四周環(huán)繞有三個行星齒輪10連接，所述太陽輪9上連接有電機(jī)4的輸出軸。所述太陽輪9和內(nèi)齒圈12均和行星齒輪10嚙合，所述電機(jī)傳動系統(tǒng)包括有至少有兩個萬向節(jié)和傳動軸13,所述減速器輸出軸8與第一萬向節(jié)14 一端相連,第一萬向節(jié)14的另一端與傳動軸13相連，傳動軸13的另一端與第二萬向節(jié)15相連，第二萬向節(jié)15的另一端連接有車輪軸16，車輪軸16帶動車輪2旋轉(zhuǎn)。電機(jī)輸出軸驅(qū)動減速機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)通過萬向節(jié)傳動，將動力傳遞到車輪，電機(jī)采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速根據(jù)汽車的額定質(zhì)量、最高行駛車速及減速機(jī)構(gòu)的減速比設(shè)計選定。所述減速機(jī)構(gòu)是一種行星齒輪減速器，由一個太陽輪系加一組(三個)行星輪和行星架組成，行星架連接有輸出軸，其優(yōu)點是可在高速運轉(zhuǎn)的過程中保持相當(dāng)高的精度，并且相對其輸出扭矩，行星輪系減速機(jī)構(gòu)的體積是最小的。
[0017]一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法:車輪上均配有驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，四個驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)由電子控制單元獨立控制使得四個車輪可以獨立旋轉(zhuǎn)，當(dāng)汽車直線行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角等于零，四個車輪轉(zhuǎn)速傳感器把車輪轉(zhuǎn)速信號傳遞到電子控制單元，電子控制單元首先計算出四車輪轉(zhuǎn)速的平均值然后通過電機(jī)控制器控制電機(jī)使四個車輪的轉(zhuǎn)速都等于四車輪轉(zhuǎn)速的平均值，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角不等于零，首先電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、油門踏板傳感器的信號判斷車輛處于高速轉(zhuǎn)向還是低速轉(zhuǎn)向，然后電子控制單元控制四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，當(dāng)車速小于30 km/h,車輛處于低速行駛，為了減少轉(zhuǎn)彎半徑，后輪的轉(zhuǎn)向方向和前輪的轉(zhuǎn)向方向相反，即“反向轉(zhuǎn)向”，車速大于30 km/h，車輛轉(zhuǎn)向?qū)儆诟咚俎D(zhuǎn)向，為了提高車輛的穩(wěn)定性和加快車輛的側(cè)向響應(yīng)速度，后輪的轉(zhuǎn)向方向和前輪相同，即“同向轉(zhuǎn)向”，當(dāng)車速小于20 km/h電動汽車處于起動加速階段，在起動加速階段電動車工作在后輪驅(qū)動，當(dāng)汽車車速大于20 km/h時起動加速階段結(jié)束，電動汽車工作在四輪驅(qū)動下，電子控制單元根據(jù)車速傳感器，油門踏板傳感器信號，判斷電動汽車是否處于起動加速階段，如果是在起動加速階段，電子控制單元只是啟動后兩輪電機(jī)，電動車采用后輪驅(qū)動。
[0018]將驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)作為簧載質(zhì)量設(shè)計，提高了車輛行駛的穩(wěn)定性、乘坐舒適性；驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)四個車輪均配有驅(qū)動電機(jī)，因此四個車輪都可以獨立旋轉(zhuǎn)，在控制系統(tǒng)的控制下，動力切換非常容易，可以實現(xiàn)前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動；四個車輪的轉(zhuǎn)速是由四個電機(jī)獨立控制，在轉(zhuǎn)向行駛時，可以控制內(nèi)外車輪的轉(zhuǎn)速滿足轉(zhuǎn)向模型，可以減少輪胎的磨損，提高輪胎的使用壽命；有利于獨立懸架的使用。
【權(quán)利要求】
1.一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)，包括有車架(I)、車輪(2)、和麥弗遜式獨立懸架(3)，所述車架(I)的四端通過麥弗遜式獨立懸架(3)與車輪連接(2)，其特征在于:包括有驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)傳動系統(tǒng)，所述驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)包括有電機(jī)(4 )和減速機(jī)構(gòu)，所述車架(I)下側(cè)設(shè)置有電機(jī)座連接件(5)，電機(jī)座連接件(5)上設(shè)置有電機(jī)座(6)，電機(jī)(4)固定在電機(jī)座(6)上，使得電機(jī)(4)倒掛在車架(I)上，所述減速機(jī)構(gòu)包括有行星齒輪減速器(7 )和減速器輸出軸(8 )，所述行星齒輪減速器(7 )包括有太陽輪(9 )、行星齒輪(10 )、行星架(11)和內(nèi)齒圈(12)，所述減速器輸出軸(8)連接在行星齒輪減速器(7)的行星架(11)上，所述行星齒輪減速器(7 )固定在電機(jī)座(6 )上與電機(jī)(4 )的一側(cè)連接，所述行星架(11)呈圓形，且中心部位設(shè)置有太陽輪(9)，所述太陽輪(9)的四周環(huán)繞有三個行星齒輪(10)連接，所述太陽輪(9)上連接有電機(jī)(4)的輸出軸。
2.權(quán)利要求1所述的一種四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)傳動系統(tǒng)包括有至少有兩個萬向節(jié)和傳動軸(13)，所述減速器輸出軸(8)與第一萬向節(jié)(14)一端相連，第一萬向節(jié)(14)的另一端與傳動軸(13)相連，傳動軸(13)的另一端與第二萬向節(jié)(15)相連，第二萬向節(jié)(15)的另一端連接有車輪軸(16)，車輪軸(16)帶動車輪(2)旋轉(zhuǎn)。
3.—種如權(quán)利要求1-2所述的四輪驅(qū)動電動汽車底盤驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:車輪上均配有驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，四個驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)由電子控制單元獨立控制使得四個車輪可以獨立旋轉(zhuǎn)，當(dāng)汽車直線行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角等于零，四個車輪轉(zhuǎn)速傳感器把車輪轉(zhuǎn)速信號傳遞到電子控制單元，電子控制單元首先計算出四車輪轉(zhuǎn)速的平均值然后通過電機(jī)控制器控制電機(jī)使四個車輪的轉(zhuǎn)速都等于四車輪轉(zhuǎn)速的平均值，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角不等于零，首先電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、油門踏板傳感器的信號判斷車輛處于高速轉(zhuǎn)向還是低速轉(zhuǎn)向，然后電子控制單元控制四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，當(dāng)車速小于30 km/h，車輛處于低速行駛，為了減少轉(zhuǎn)彎半徑，后輪的轉(zhuǎn)向方向和前輪的轉(zhuǎn)向方向相反，即“反向轉(zhuǎn)向”，車速大于30 km/h，車輛轉(zhuǎn)向?qū)儆诟咚俎D(zhuǎn)向，為了提高車輛的穩(wěn)定性和加快車輛的側(cè)向響應(yīng)速度，后輪的轉(zhuǎn)向方向和前輪相同，即“同向轉(zhuǎn)向”，當(dāng)車速小于20 km/h電動汽車處于起動加速階段，在起動加速階段電動車工作在后輪驅(qū)動，當(dāng)汽車車速大于20 km/h時起動加速階段結(jié)束，電動汽車工作在四輪驅(qū)動下，電子控制單元根據(jù)車速傳感器，油門踏板傳感器信號，判斷電動汽車是否處于起動加速階段，如果是在起動加速階段，電子控制單元只是啟動后兩輪電機(jī)，電動車采用后輪驅(qū)動。
【文檔編號】B60K17/34GK104175873SQ201410391261
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】李震, 解文辰, 時培成, 肖平, 李文江, 奚琳, 李仁軍, 漆小敏 申請人:安徽工程大學(xué)