电动车辆的驱动系统的制作方法

1.本公开涉及一种电动车辆的驱动系统。更特别地，本公开涉及一种包括用于驱动电动车辆的马达、减速器和车轴的电动车辆的驱动系统。


背景技术：

2.近来，开发了不使用诸如汽油或柴油的化石燃料而通过使用电池中充电的电能驱动马达来驱动的车辆，已知的马达驱动车辆(电动车辆)有纯电动车辆、燃料电池车辆、混合动力车辆等。
3.纯电动车辆是仅安装电池作为高电压电源并且使用电池中充电的电能来驱动马达的电池电动车辆。
4.此外，燃料电池车辆是安装使用氢燃料的燃料电池和电池两者作为高电压电源并且使用燃料电池产生的电力和电池中充电的电力来驱动马达的车辆。混合动力车辆是使用作为车辆驱动源的马达和发动机两者来驱动的车辆。
5.燃料电池车辆和混合动力车辆也通过使用电能驱动马达来由马达的动力驱动，因此在广义上可以被称为电动车辆。
6.对使用马达驱动车辆的电动车辆的驱动系统扩展到不只轿车还有诸如卡车或公共汽车的商用车辆的应用进行了研究。
7.例如，作为克服诸如卡车、公共汽车等大型车辆的电池容量问题的解决方案，积极地开发了安装燃料电池作为一种发电设备的氢电动卡车或氢电动公共汽车。
8.图1是示出氢电动卡车的驱动系统的视图，该驱动系统的设置形式如下：燃料电池1，作为主动力源(电源)；马达2，作为驱动车辆的驱动装置；变速器(或减速器)3，改变马达2的转速；传动轴4，传输从变速器3输出的旋转动力；以及后轴5，将通过传动轴4传输的旋转动力传输到车轮。
9.该驱动系统的设置形式也应用于安装柴油发动机的卡车。换言之，电动卡车使用与柴油卡车的驱动系统的设置形式类似的包括马达2、变速器3和后轴5的驱动系统的设置形式。
10.如果将应用于柴油卡车的驱动系统的设置形式应用于氢电动卡车，则可以照原样应用柴油发动机的部件。因此，系统的配置可以简单，并且可以缩短部件开发周期。
11.另一方面，如果将应用于柴油卡车的驱动系统的设置形式照原样应用于氢电动卡车，则包括马达2、变速器3和后轴5的驱动系统占用车身框架内侧的全部空间。因此，电池、控制器、高电压电器部件、氢气罐等必须设置在车身框架外侧。
12.因此，需要具有改善的设置形式的驱动系统，该驱动系统可以确保车身框架内侧的可用空间，从而可以将电池、高电压电器部件、氢气罐等设置在车身框架内侧。


技术实现要素：

13.提出本公开是为了解决有关现有技术的上述问题。本公开的目的在于提供一种电
动车辆的驱动系统，该驱动系统具有针对氢电动卡车的特性而优化的设置，从而确保车身框架内侧的可用空间。因此，可以允许电池、高电压电器部件、氢气罐等设置在车身框架内侧，并且增加车辆的空间利用率。
14.在一方面中，本公开提供了一种电动车辆的驱动系统。该驱动系统包括：马达，被配置为驱动电动车辆；减速器或变速器，连接到马达的输出侧以改变马达的转速；以及后轴，被配置为将从减速器或变速器输出的旋转动力传输到车轮。马达和减速器或变速器与后轴一起安装在悬架上。
15.在实施例中，减速器或变速器的输出侧可以直接连接到后轴，以形成马达、减速器或变速器以及后轴直接连接的一体式结构。
16.在另一实施例中，后轴、减速器或变速器以及马达可以沿车身的前后方向依次设置。
17.在另一实施例中，减速器或变速器以及马达可以沿车身的前后方向设置在后轴的后方。
18.在另一实施例中，马达、减速器或变速器以及后轴可以设置在沿车身的前后方向设置的左侧车身框架和右侧车身框架之间的内侧空间。
19.在另一实施例中，马达、减速器或变速器以及后轴可以位于左侧车身框架和右侧车身框架下方，并且被设置成不突出到左侧车身框架和右侧车身框架的上端上方。
20.在另一实施例中，电动车辆可以是安装燃料电池的氢电动卡车，并且在左侧车身框架和右侧车身框架之间的内侧空间中，在后轴前方可以设置有用于设置电池或氢气罐的空间。
21.在另一实施例中，驱动系统可以进一步包括：安装结构，被配置为用于将马达安装并支撑在悬架的左侧下臂和右侧下臂上，左侧下臂和右侧下臂支撑设置在悬架与车身框架之间的空气弹簧。
22.在另一实施例中，安装结构可以包括：子框架，被安装为连接悬架的左侧下臂和右侧下臂；以及绝缘体，夹在子框架与马达之间。
23.在另一实施例中，子框架可以位于马达下方，并且在绝缘体夹在子框架的上表面与马达的下表面之间的状态下支撑马达。
24.在另一实施例中，下臂与子框架之间的联接位置可以被设置为位于由下臂的上部支撑的悬架的空气弹簧的正下方，使得子框架可以位于空气弹簧的正下方。
25.在另一实施例中，子框架的中间部分可以具有向下弯曲的形状以与圆柱形状的马达的下表面对应。绝缘体可以分别夹在马达的下表面的左右两侧和与马达的下表面的左右两侧对应的子框架的上表面的左右两侧之间。
26.在另一实施例中，绝缘体可以包括：第一板，联接到子框架；第二板，联接到马达；以及弹性构件，夹在第一板与第二板之间。
27.在另一实施例中，马达支架可以安装在马达的外表面，并且绝缘体的第二板可以联接到马达支架。
28.在另一实施例中，电动车辆可以是电动卡车，并且电动车辆可以是安装燃料电池的氢电动卡车。
29.下面讨论本公开的其它方面和实施例。
30.下面还讨论本公开的上述和其它特征。
附图说明
31.参照附图中示出的本公开的一些实施例详细描述本公开的上述和其它特征，本文仅以示出的方式给出附图，因此附图不限制本公开，在附图中：
32.图1是示出传统氢电动卡车中的驱动系统的设置形式的视图；
33.图2是示出根据本公开的一个实施例的电动卡车的驱动系统的俯视图；
34.图3是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的侧视图；
35.图4是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的仰视图；
36.图5是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的后视图；
37.图6是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的立体仰视图；
38.图7是详细示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的马达安装结构的放大视图；以及
39.图8和图9是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统中基于车身的前后方向的马达、减速器和后轴的设置状态的视图。
40.应理解的是，附图未必按比例绘制，并且展现了示出本公开的基本原理的各种特征的有些简化的代表。可以部分地由特定的预期应用和使用环境来确定本文中公开的本公开的具体设计特征，包括例如具体尺度、取向、位置和形状。
41.在附图中，附图标记在整个附图中的若干附图中表示本公开的相同或等同的部件。
具体实施方式
42.在下文中，详细参照本公开的各个实施例，本公开的各个实施例的示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然结合各个实施例描述了本公开，但是应理解的是，本公开不限于那些实施例。相反，本公开旨在不仅涵盖所公开的实施例，而且还涵盖可以包括在所附权利要求书所限定的本公开的思想和范围内的各种替代方案、修改方案、等同方案和其它实施例。
43.在下面对实施例的描述中，理解的是，当部件“包括”元件时，除非另有说明，否则该部件可以进一步包括其它元件，而不排除其它元件的存在。
44.此外，为了在权利要求书中清楚使用并在此向公众提供说明，申请人将短语“<a>、<b>、
……
<n>中的一个”或“<a>、<b>、
……
<n>和其组合中的至少一个”在最广泛的意义上定义为意指从包括a、b、
……
n的组中选择的一个或多个元件，也就是说，元件a、b、
……
n中的一个或多个的任意组合，包括单独任一个元件或与其它元件中的一个或多个的组合，其它元件也可以以组合形式包括未列出的附加元件，这种定义取代在此之前或在此之后的任何其它隐含的定义，除非申请人明确断定与此相反。
45.图2是示出根据本公开的一个实施例的电动卡车的驱动系统的俯视图。图3是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的侧视图。
46.此外，图4是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的仰视图。图5是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的后视图。
47.本公开涉及一种电动车辆的驱动系统，并且更特别地，涉及一种由马达驱动的电动车辆的驱动系统。
48.此外，根据本公开的一个实施例的驱动系统可以是包括后轴的电动车辆的后轮驱动系统。电动车辆可以是电动卡车，更特别地，电动车辆可以是氢电动卡车，氢电动卡车中安装将氢气用作燃料的燃料电池。
49.众所周知，氢电动卡车通过使用燃料电池产生的电力和电池中充电的电力驱动马达来驱动。燃料电池是一种发电设备，该发电设备通过作为燃料气体的氢气与作为氧化气体的空气中的氧气之间的电化学反应将燃料所具有的化学能转化成电能。
50.图2是从上方俯视的车辆的驱动系统30的俯视图。在该附图中，向上方向是车辆向前移动的方向。
51.因此，在图2中，基于车身的前后方向，上部区域是车辆的前部，下部区域是车辆的后部。
52.如图2所示，根据本公开的驱动系统30位于车身框架10下方。特别地，根据本公开的驱动系统30设置在两个车身框架10，即左侧车身框架和右侧车身框架之间的内侧空间中，两个车身框架10彼此平行设置并且沿车身的前后方向延伸。
53.参照图3，根据本公开的驱动系统30与悬架20一起设置在车身框架10下方。驱动系统30被设置为即使在驱动系统30的马达31等发生完全碰撞(full bumping)时也不突出到车身框架10的上端上方。
54.为此，需要适当地设置车身框架10的上端与马达31的上端之间的上下间隙a(图3)。
55.此外，根据本公开的驱动系统30用于驱动后轮，并且包括马达31、减速器33或变速器、后轴34以及用于将这些元件固定到车身框架10的安装结构。
56.马达31是用于驱动车辆的驱动设备，即，作为车辆驱动源的驱动马达31。在本公开中，马达31设置在车辆的后部，此时，马达31被设置为马达31的输出侧面向车辆的前部。
57.此外，减速器33或变速器(在下文中统称为减速器)设置在马达31的输出侧的前方。在这种情况下，减速器33连接到马达31的输出侧以接收从马达31传输的动力。
58.在本公开中，减速器33可以是多级减速器，或者可以是变速器，更具体地，可以是多级变速器，而不是减速器。另外，减速器33可以被设置为减速器33的输出侧面向车辆的前部。
59.后轴34设置在减速器33的输出侧的前方，并且后轴34连接到减速器33的输出侧以接收由减速器33减小的旋转动力。
60.在后轴34中，轴壳体内的轴沿左右方向延伸，并且分别连接到左侧车轮和右侧车轮。
61.参照图2，马达31设置在车辆的后部，减速器33(或变速器)设置在马达31的输出侧的前方，并且减速器33的输出侧直接连接到设置在减速器33的输出侧的前方的后轴34。
62.换言之，在本公开中，马达31和减速器33两者均靠近车辆的后部的后轴34设置，马达31和减速器33设置在后轴34的后方，并且减速器33在无传动轴的情况下直接连接到后轴34。
63.如上所述，根据本公开的驱动系统30具有马达31和减速器33直接连接到后轴34的
马达-减速器-后轴一体式模块化结构。
64.根据本公开的驱动系统30包括具有上述一体式模块化结构，即后轴34、减速器33和马达彼此直接连接并且沿车身的前后方向依次设置的结构的e-轴(e-axle)。
65.如上所述，将马达31和减速器33与后轴34一体地模块化的驱动系统30具有诸如以下的优点：减少部件数量、最小化连接部件和边界部件的问题、减小在车辆中安装驱动系统30时驱动系统30所占用的空间、以及减少材料成本等。
66.在图2至图5中，附图标记20表示悬架。悬架20位于在内部安装有轴的轴壳体与车身框架10之间，以吸收上下方向的振动。
67.悬架20被配置为安装支架21分别固定地安装在两个车身框架10，即左侧车身框架和右侧车身框架上。稳定连杆22联接到两个安装支架21的下端。
68.稳定连杆22被配置为包括：连杆主体23，连接到各个安装支架21的下端并且沿前后方向延伸；以及杆部24，被设置为左右连接左侧连杆主体23和右侧连杆主体23。
69.此外，沿前后方向延伸的下臂25联接到稳定连杆22的左侧和右侧。下臂25安装有设置在下臂25与车身框架10之间的空气弹簧26和减震器27。
70.后轴34的轴壳体安装在下臂25的上侧，并且半径杆28连接到各个安装支架21和后轴34的轴壳体之间。
71.在根据本公开的一个实施例的驱动系统30中，用于将马达31、减速器33和后轴34固定并支撑在车身框架10上的安装结构包括子框架35和绝缘体36，子框架35安装在悬架20上以安装并支撑马达31。
72.如上所述，下臂25通过安装支架21和稳定连杆22被支撑在车身框架10上，并且在车身框架10下方的左右两侧沿前后方向延伸设置。
73.此外，沿左右方向，即横向方向延伸的子框架35安装在左侧下臂25和右侧下臂25之间。优选地，下臂25与子框架35之间的联接位置可以被设置为位于空气弹簧26的正下方。
74.换言之，子框架35安装在下臂25以使子框架35位于左侧空气弹簧26和右侧空气弹簧26的正下方。
75.子框架35的两端一体地紧固到左侧下臂25和右侧下臂25的后端的下部，并且特别地，子框架35被设置为在马达31下方在左侧下臂25和右侧下臂25之间横穿。
76.此外，子框架35通过绝缘体36联接到位于子框架35上方的马达31。
77.换言之，子框架35固定地安装在悬架20上，并在车身框架10的下方沿左右方向，即横向方向延伸。在这种情况下，马达31通过绝缘体36安装在子框架35上，以被子框架35支撑。
78.因此，在本公开中，马达31和减速器33与后轴34一起安装在悬架20上。
79.由于子框架35联接到安装有空气弹簧26的悬架20的下臂25，所以马达31和后轴34(轴壳体)在悬架20移动时通过子框架35与悬架20一起移动。因此，可以最小化施加到马达31、减速器33和后轴34的连接部的负载。
80.当马达31和减速器33直接安装在车身框架10上时，悬架20的所有移位必须通过绝缘体36等来吸收。
81.此外，在本公开的一个实施例中，夹在子框架35与马达31之间的绝缘体36位于马达31下方。如图5所示，绝缘体36夹在子框架35的上表面与马达31的下表面之间。
82.由于包括马达壳体的马达31的整体的外部形状为圆柱形状，所以子框架35需要具有与马达31的形状对应的形状，以从下方稳定地支撑圆柱形状的马达31。因此，如图5所示，子框架35的中间部分具有向下弯曲的形状。
83.因此，子框架35的上表面和马达31的下表面通过绝缘体36彼此紧密接触。如图5所示，子框架35的上表面和马达31的下表面在马达31的下表面上的两个位置处将绝缘体36夹在中间彼此联接，该两个位置在车身的横向方向上彼此间隔开。
84.如上所述，绝缘体36和安装点位于马达31的下表面。如果绝缘体36位于马达31的侧表面而不是位于马达31的下表面，则绝缘体36可能与悬架20的空气弹簧26发生干扰。
85.当马达31与空气弹簧26之间的空间狭窄，因而由于车辆移动导致马达31与空气弹簧26之间发生干扰时，空气弹簧26可能由于与马达31的干扰而被损坏。
86.此外，如果绝缘体36和安装点位于马达31的上表面，则形成钟摆式安装系统，因此车辆突然起动时不利于控制马达31的行为。
87.此外，需要适当地设置绝缘体36和安装点的位置，使得即使在发生完全碰撞时驱动系统30也不突出到车身框架10的上端上方。
88.图6是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的立体仰视图，图7是详细示出根据本公开的一个实施例的驱动系统的马达安装结构的放大视图。
89.作为马达31与子框架35之间的紧固方法和马达安装结构，马达支架32安装在马达31的外表面(马达壳体的外表面)上紧固到子框架35的位置处。
90.马达支架32在马达支架32接合到马达31的外表面的状态下被固定。在这种情况下，马达支架32可以通过螺栓40紧固到马达壳体并被固定。
91.接着，绝缘体36中的每一个的一侧联接到马达支架32中的每一个，并且绝缘体36中的每一个的另一侧联接到子框架35。
92.在本公开中，绝缘体36可以包括联接到子框架35的第一板37、联接到马达支架32的第二板38以及夹在第一板37与第二板38之间的弹性构件39。弹性构件39可以由橡胶材料制成。
93.由橡胶材料制成的弹性构件39可以硫化成型并固定在第一板37与第二板38之间。因此，第一板37和第二板38可以以硫化粘附状态与由橡胶材料制成的弹性构件39一体形成。
94.此外，绝缘体36可以进一步包括安装在第一板37的多个螺栓41和紧固到螺栓41的多个螺母44。螺栓41可以被安装为使得螺栓41的头部插入到弹性构件39中并且螺栓41的主体穿过第一板37。.
95.此外，绝缘体36可以进一步包括用于将第二板38紧固到马达支架32的多个螺栓42和多个螺母45。
96.在组装时，如图7所示，将安装在第一板37上的各个螺栓41插入到形成在子框架35中的各个紧固孔中，然后将螺母44在子框架35的另一侧紧固到螺栓41，从而通过螺栓41和螺母44将第一板37一体地联接到子框架35。
97.此外，在子框架35的两端接合到对应的下臂25的端部的下表面的状态下，通过将螺栓43从下方插入到子框架35的端部，将子框架35紧固到上侧的下臂25的端部和空气弹簧26。
98.因此，子框架35可以一体地联接到下臂25和在其上方设置的空气弹簧26。在这种情况下，第二板38的两端接合到马达支架32的两端。
99.接着，在上述的第二板38的两端接合到马达支架32的两端的状态下，将螺栓42插入到形成在彼此吻合的第二板38的端部和马达支架32的端部的紧固孔中，然后将螺母45在第二板38的另一侧紧固到螺栓42，从而通过螺栓42和螺母45将第二板38一体地联接到马达支架32。
100.如上所述，在根据本公开的驱动系统30中，马达31被安装为位于后轴34的后方，因此，如图2所示，可以确保轴距(wheel base)部分中左侧车身框架和右侧车身框架之间的内侧空间中驱动系统30前方的空间作为可用空间。可用空间可以用作用于安装电池、控制器、高电压电器部件和氢气罐的空间。因此，可以大幅增加车辆的空间利用率。
101.此外，当安装马达31时，马达31的下部被子框架35支撑，从而能够确保马达31的上端与车身框架10的上端之间的间隙，因此满足iso gooseneck规定。
102.此外，由于马达31被连接到悬架20的子框架35支撑，所以马达31和后轴34可以在车辆移动期间以相同轨迹移动，从而最小化力矩。因此，可以确保马达31、减速器33和后轴34的连接部的可靠性。
103.另外，后轴34安装在后悬架20上，并且后悬架20安装在车身框架10上，从而后轴34中心与重力中心之间的距离不长。
104.图8和图9是示出根据本公开的一个实施例的驱动系统30中基于车身的前后方向的马达31、减速器33和后轴34的设置状态的视图。如图所示，考虑到电池、其它电器部件、氢气罐等的可安装性，马达31和减速器33设置在后轴34的后方。
105.此外，相比传统柴油卡车，根据本公开的一个实施例的驱动系统30中后轴34中心与重力中心之间的距离d可以大大减小。在传统柴油卡车中，由于马达导致重力中心远离后轴中心，因此产生大力矩。
106.传统柴油卡车的这种配置引起马达与减速器之间的连接部的损坏或马达与减速器之间的连接轴的变形，从而导致诸如异常噪声和轴承过早损坏的问题。
107.另外，根据本公开的驱动系统30改善了可维修性和组装性能。因此，可以以将马达31、减速器33(或变速器)和后轴34组装到悬架20的一体化模块状态从车身框架10的下方组装并安装。
108.该方法类似于应用于传统柴油卡车的方法，因此，可以在不改变设施的情况下在柴油卡车组装及生产设施中组装并制造电动卡车。
109.另外，即使在维修期间，可以将包括驱动系统30(即，e-轴)和悬架20的模块从车身框架10向下分离以进行维修。氢电动卡车可以以与传统柴油卡车相同水平的可维修性和组装性能工作。
110.当然，根据本公开的驱动系统30不仅在在线(inline)投资成本和设备成本方面，而且在车辆运营企业和维修企业的设备响应方面具有优势。
111.根据上面的描述显而易见的是，根据本公开的电动车辆的驱动系统具有针对氢电动卡车的特性而优化的设置，从而确保车身框架内侧的可用空间，因此允许电池、高电压电器部件、氢气罐等设置在车身框架内侧。这种设置还增加了车辆的空间利用率。
112.已经参照本公开的实施例详细描述了本公开。然而，本领域技术人员可以理解的
是，在不脱离本公开的原理和思想的情况下，可以对这些实施例做出改变，本公开的范围由所附权利要求书及其等同方案来限定。