一种混合动力系统及全时四驱越野车的制作方法_2

文档序号:8857755阅读:来源:国知局
分离,驱动轮接收轮毂电机驱动力。驱动轮接收轮毂电机驱动力,此时系统处于纯电动驱动模式。或者,车辆在滑行中,系统处于发电制动模式,将车辆滑行势能转化为电能储存在电池中。本实用新型的混合动力系统包括将发动机的动力传递给驱动车轮,提供了可节油达40% -60%的技术平台。本实用新型的方案,只对需要驱动的车轮输出轮毂电机扭矩,使其获得最大驱动力。可以选用比较小功率的发动机,减小功率储备,降低油耗。,这样即使出现车轮打滑或单轮着地时,整车的能量损失也小。
[0050]本实用新型的实施例中,使用了 2个轮毂电机来驱动车辆的后轮,与原车的全时四驱或是两驱组成混合驱动,也可以四轮都使用轮毂电机,节能更明显。其中,离合装置为单向超越离合器。按这种方法,可以进一步扩展到四轮、六轮甚至更多车轮的轮毂电机加单向超越离合器组成整车。本实用新型的另一个特点,是直接在车轮上使用电机驱动,无论变速器是手动还是自动,都能实现混合驱动。这是按其他方法组成的混合动力系统所无法做到的。本实用新型中,采用2个轮毂电机,轮毂电机是低速大扭矩高功率密度驱动电机。本实施例不作为限定,因为,本例电机性能满足了对整车的纯电行驶性能和越野性能的要求。本实用新型采用Pl加轮毂电机和单向超越离合器,系统简单可靠。整车结构变化少,空间利用出色。本实用新型采用轮毂电机与单向超越离合器结构,对整车的变速器无论是MT、AT还是AMT都可以组成混合驱动。尤其对全时四驱,基本机械驱动与电驱动2者必居其一或者2者兼而有之。这样,只要档位不在空档位置,行驶的车辆总是四驱的,满足了常时四驱的基本要求。车轮对驱动扭矩的需求,从小到大,可以很好地得到满足。既满足了节油又达到了良好的越野性能。极大地扩展了混合驱动概念的产品应用面。
[0051]单向超越离合器使得轮毂电机驱动车轮时,不会受车辆传动系的拖累,即不会有倒拖损失。驱动轴通过车轮的单向超越离合器可以驱动车轮,驱动轴头部有花键连接,也可以与轮毂电机一起共同驱动车轮。也即可以纯电驱动,纯机械驱动,和混合驱动。图示为了说明方便,并不限定这一种形式的单向超越离合器,只要能实现单向超越的离合器与轮毂电机组合都构成本实用新型的保护。
[0052]下面参照图3来详细介绍本实用新型的构成。
[0053]本实用新型的混合动力系统包括:安装于车轮上的轮毂电机,本实施例中两个个后车轮端分别用了 2个轮毂电机,每个轮毂电机外转子与车轮的驱动轴连接有单向超越离合器。本实用新型的扩展应用,可以构成普通两驱加轮毂电机,进一步,可以发展出四驱四个轮毂电机或者更多车轮轮毂电机(例如6轮、8轮车等等)。按照本实用新型提供的技术方案,可以最低使用2个轮毂电机实现全时四驱越野车的插电强混驱动。使用4个轮毂电机或更多甚至全轮都可以为轮毂电机驱动,越野性能和节能减排的效果更好。冷却系统与轮毂电机连接,冷却系统接收动力电池系统的供电。混合动力控制系统通过CAN总线与轮毂电机控制器连接;冷却系统接收和所述混合动力控制系统分别接收动力电池系统的供电。动力电池系统包括:动力电池;BMS电池管理系统,与动力电池连接;动力电池与一充电器连接。混合动力控制系统通过CAN总线与整车控制器ECU相连。机械传动部分主要是发动机与变速器通过传动系统进行扭矩的传递。提供了可节油达40% -60%的技术平台,具体效果还与控制策略相关。但,并不限定插电式强混,本实用新型也适合于一般混合驱动和纯电动。
[0054]轮毂电机包括:动力电池驱动所述轮毂电机转动的第一工作状态;以及驱动轴驱动所述轮毂电机转动发电的第二工作状态。驱动状态,轮毂电机作为驱动电机工作,电源来自车载动力电池。电机可单独驱动越野车行驶,也可与驱动轴一起共同驱动。电机不工作时外转子随动。
[0055]发电状态,轮毂电机作为发电机工作,对车载动力电池充电。驱动轮毂电机的动力来自于:驱动轴的驱动,此时为发动机负载的一部分。制动能量回收,此时为转化汽车惯性势能为电能储存在电池里。
[0056]参照图4所示,轮毂电机I通过定子安装在车桥3上,外转子与车轮的轮圈2通过单向超越离合器连接到车轮的机械驱动轴上。
[0057]参照图5和图6所示轮毂电机的外转子102是输出端,直接与车轮的钢圈2相连。轮毂电机包括:外转子102与驱动轮的轮圈2相连,外转子102中心部分通过单向超越离合器4与车轮驱动轴5输出端的花键轴连接在一起;车轮驱动轴5的另一端连接传动系统的差速器齿轮,即原车车轮的驱动保持不变,由驱动半轴经车轮驱动,单向超越离合器4将轮毂电机驱动和驱动轴驱动隔离和叠加。定子104通过轴承保持与外转子的定位和支承,并驱动外转子102转动。底板106上设置有电力电子装置及控制器105,连接环107、制动钳108和制动环109依次叠放。轮毂轴承103,依次通过定子104、底板106、连接环107和制动环109中心的孔,制动环109通过螺栓与外转子102连接成一体。其中,定子104通过连接法兰110固定。图示为了说明本实用新型的技术要点,给出一种轮毂电机的实施例,并不限定这一种高效轮毂电机。但凡轮毂电机的内定子与车桥固定部分连接,外转子与车轮连接驱动车辆的结构,均为本实用新型的保护范围。
[0058]参照图7、图8和图9所示,单项超越离合器包括多个排列的离合片503,多个离合片503围绕所述单项超越离合器的中心设置。单向超越离合器结构不是限定这一种。不同结构原理的单向超越离合器都可以被采用,组成本实用新型的特殊的混合动力方式。由于单向超越离合器的外套501和内套502的速度差,导致离合器有至少两种状态,即结合状态和分离状态。当纯电驱动时,即V外大于V内,离合器内外套运转分离,离合器隔离了驱动轴的介入。此时,只要机械驱动轴的转速低于轮毂电机外转子转速,不论发动机是否停转,也不论变速器是MT、AT还是AMT,都不影响行驶和操作。反之,V外小于V内,离合器结合,车轮受机械传动轴驱动,不论电机是否参与驱动,或者电机此时处于发电状态。此时,可以是混合驱动,即机械驱动叠加轮毂电机驱动,获得最大驱动扭矩。也可以是纯机械驱动,此时电机不给电,电机不出力参与驱动。再者,可以将电机设定为发电机模式,机械驱动轴带动车轮的同时,驱动电机发电给车载电池快速充电。单向超越离合器使得轮毂电机驱动车轮时,不会受车辆传动系的拖累,即不会有倒拖损失。驱动轴通过车轮的单向超越离合器可以驱动车轮,驱动轴头部有花键连接,也可以与轮毂电机一起共同驱动车轮。也即可以纯电驱动,纯机械驱动,和混合驱动。图示给出的是原理,为了说明方便,并不限定这一种形式的单向超越离合器,只要能实现单向超越的离合器与轮毂电机组合都构成本实用新型的保护。
[0059]车辆在滑行时,轮毂电机在地面摩擦带动下发电。发电负荷的控制,由整车控制器按照整车控制策略进行。同理可以实现制动能量回收,相对于其他结构的地面制动力利用率更高。轮毂电机的使用灵活性大,整车布置空间可以有效得到控制。
[0060]下面,结合上述本系统的组成和原理,来详细介绍本系统不同的工作模式。
[0061]1、传统机械传动行驶:发动机通过传动系统连接到驱动半轴,经半轴车轮端的花键带动单向超越离合器转动。因V外小于V内,离合器结合,经外转子驱动车轮。车轮的驱动力传递路线:发动机、变速器、轴间差速器、传动轴、轮间差速器、半轴、单向超越离合器、外转子、车轮。此时轮毂电机不工作,外转子为随动状态。
[0062]2、纯电驱动行驶:车载大容量高压电池供电,经高压电缆连到2个轮毂电机。电机外转子与车轮钢圈连接,直接驱动车轮。电机传动路线:轮毂电机外转子、钢圈、车轮。此时,V外大于V内,单向超越离合器分离。电机的运转对车辆机械传动系统不构成影响。本实用新型实施例中,因为后车轮的2个轮毂电机动力足够大,所以前车轮没有使用轮毂电机。这样,在纯电驱动时,前车轮被动地带着前传动系统部件转动。即使处于空挡,前车轴的传动损失还是存在的。
[0063]3、纯电行驶的性能:整车行驶性能、加速性能与轮毂电机性能密切相关,续驶里程与车载电池容量相关。在本实用新型实施例中轮毂电机为大扭矩高功率密度驱动电机,单个轮毂电机的最大峰值扭矩达1000牛米,峰值功率达75千瓦。2个这样的轮毂电机足够驱动中型越野车了。轮毂电机参数与整车性能间的平
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