一种纯电动汽车及其轮边系统的制作方法

本发明涉及一种纯电动汽车及其轮边系统，属于纯电动汽车轮边系统技术领域。

背景技术：

随着地球能源紧张和大气污染问题的日益严重，新能源汽车尤其是纯电动汽车成为各车厂积极研发的方向，轮边驱动作为一种纯电动结构的驱动方式具有动力传递线路短、布置灵活、车内空间大、地板低等多方面的优势。

目前现有的轮边驱动电动汽车构型方案中，轮边电机经过变速箱与半轴相连的方案最为常见。动力传递顺序为：轮边电机经过变速箱减速把动力传递给后桥的半轴驱动车辆行驶。如图1所示，电机200经过高减速比的变速箱300把动力传递给车轮100。这种结构的减速比一般比较高，在1:10-1:20之间，带来噪音大，能耗在不同车速工况下不能持续保持最有的问题。高减速比的变速箱的速比较高，效率带来的能耗不稳定及其噪音大的问题是影响nvh和整车经济性的主要因素。

授权公告号为cn205022369u的中国实用新型专利文件公开了一种电动车轮边电机驱动系统，包括一个驱动电机，行星排以及车轮，驱动电机通过行星排连接车轮，虽然利用行星排机构能够实现减速增扭，但是，这种驱动系统的工作模式比较单一，驱动电机要么带动车轮运行，要么回收车轮的制动能量，无法根据需要灵活选择合适的工作模式，当然，在不适合的工作模式下整车的能耗就会增大，无法实现最优能耗。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种纯电动汽车轮边系统，用以解决现有的轮边系统无法根据需要选择合适的工作模式的问题。本发明同时提供一种纯电动汽车。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

系统方案一：本方案提供一种纯电动汽车轮边系统，包括轮边驱动系统以及与该轮边驱动系统对应的车轮，所述轮边驱动系统包括第一电机和行星排，所述行星排中的太阳轮、行星架和齿圈中有一个是第一端，一个是第二端，一个是第三端，还包括第二电机，所述第一电机连接所述第三端，所述第三端通过第一锁止离合器连接壳体，所述第二电机连接所述第一端，所述第一端通过第二锁止离合器连接壳体，所述第二端输出连接传动轴，所述传动轴连接所述车轮。

本方案提供的纯电动汽车轮边系统中包括两个电机，第一电机和第二电机，这两个电机分别与行星排的对应端进行连接，并且，行星排还连接车轮。那么，第一电机可以单独驱动车辆，第二电机可以单独驱动车辆，第一电机和第二电机同时驱动车辆，因此，该系统的工作模式较多，能够根据需要灵活选择合适的工作模式，使车辆在适合的工作模式下运行，降低了整车能耗。而且，车辆在制动能量回收时，也能够根据对应的工作模式选择相应的电机进行能量回收。而且，当系统所需扭矩较小时，可以控制一个电机驱动整车，当系统所需扭矩较大时，控制两个电机同时驱动整车，满足系统的动力所需。另外，若第一电机和第二电机的功率不同，在一个电机单独驱动整车的情况下，也有两种不同的功率输出，进一步保证驱动系统能够有不同的功率输出，能够根据实际需要进行选择。更重要的是，通过双电机和行星排能够减小系统传动速比，进而降低整车噪音，并通过双电机的合理运行状态实现多种工作模式，达到能耗稳定最终实现最优。

系统方案二：在系统方案一的基础上，所述第一端为太阳轮，所述第二端为行星架，所述第三端为齿圈。

系统方案三：在系统方案一或二的基础上，所述第一电机的实心轴与所述第三端连接，所述第二电机的空心轴连接所述第一端，且所述第二锁止离合器设置在所述第二电机的空心轴上，所述传动轴穿过所述第二电机的空心轴设置。传动轴穿过第二电机的空心轴设置，能够减小系统的轴向长度，进而能够缩短系统的长度，实现系统小型化和集成化。

系统方案四：在系统方案一或二的基础上，所述轮边驱动系统包括动力电池和双电机控制器，所述动力电池通过双电机控制器电连接所述第一电机和第二电机。

系统方案五：在系统方案二的基础上，所述轮边驱动系统包括以下运行模式：

第一电机单独驱动模式，其中，第一锁止离合器释放，第二锁止离合器锁止，传动轴的转速为对应车轮的转速nc，计算公式为：

传动轴的扭矩为对应车轮的扭矩tc，计算公式为：

其中，nr为第一电机的转速，tr为第一电机的扭矩，k为齿圈齿数与太阳轮齿数的比值；

第二电机单独驱动模式，其中，第一锁止离合器锁止，第二锁止离合器释放，传动轴的转速为对应车轮的转速nc，计算公式为：

传动轴的扭矩为对应车轮的扭矩tc，计算公式为：

tc＝(1+k)ts

其中，ns为第二电机的转速，ts为第二电机的扭矩；

双电机驱动模式，其中，第一锁止离合器释放，第二锁止离合器释放，传动轴的转速为对应车轮的转速nc，计算公式为：

传动轴的扭矩为对应车轮的扭矩tc，计算公式为：

tc＝tr+ts。

汽车方案一：本方案提供一种纯电动汽车，包括一种轮边系统，所述轮边系统包括轮边驱动系统以及与该轮边驱动系统对应的车轮，所述轮边驱动系统包括第一电机和行星排，所述行星排中的太阳轮、行星架和齿圈中有一个是第一端，一个是第二端，一个是第三端，还包括第二电机，所述第一电机连接所述第三端，所述第三端通过第一锁止离合器连接壳体，所述第二电机连接所述第一端，所述第一端通过第二锁止离合器连接壳体，所述第二端输出连接传动轴，所述传动轴连接所述车轮。

汽车方案二：在汽车方案一的基础上，所述第一端为太阳轮，所述第二端为行星架，所述第三端为齿圈。

汽车方案三：在汽车方案一或二的基础上，所述第一电机的实心轴与所述第三端连接，所述第二电机的空心轴连接所述第一端，且所述第二锁止离合器设置在所述第二电机的空心轴上，所述传动轴穿过所述第二电机的空心轴设置。

汽车方案四：在汽车方案一或二的基础上，所述轮边驱动系统包括动力电池和双电机控制器，所述动力电池通过双电机控制器电连接所述第一电机和第二电机。

汽车方案五：在汽车方案二的基础上，所述轮边驱动系统包括以下运行模式：

第一电机单独驱动模式，其中，第一锁止离合器释放，第二锁止离合器锁止，传动轴的转速为对应车轮的转速nc，计算公式为：

传动轴的扭矩为对应车轮的扭矩tc，计算公式为：

其中，nr为第一电机的转速，tr为第一电机的扭矩，k为齿圈齿数与太阳轮齿数的比值；

第二电机单独驱动模式，其中，第一锁止离合器锁止，第二锁止离合器释放，传动轴的转速为对应车轮的转速nc，计算公式为：

传动轴的扭矩为对应车轮的扭矩tc，计算公式为：

tc＝(1+k)ts

其中，ns为第二电机的转速，ts为第二电机的扭矩；

双电机驱动模式，其中，第一锁止离合器释放，第二锁止离合器释放，传动轴的转速为对应车轮的转速nc，计算公式为：

传动轴的扭矩为对应车轮的扭矩tc，计算公式为：

tc＝tr+ts。

附图说明

图1是现有的轮边驱动单轮的结构示意图；

图2是纯电动汽车轮边系统的结构示意图。

具体实施方式

纯电动汽车实施例

本实施例提供一种纯电动汽车，包括轮边系统以及其他的组成部分，由于其他的组成部分并非本发明的发明点，本实施例就不再具体说明，以下重点说明轮边系统。

轮边系统包括轮边驱动系统和车轮11，轮边驱动系统包括第一电机1、第二电机2和行星排，其中，第一电机1和和第二电机2均既可以作为发电机使用，也可以作为电动机使用。

行星排包括三个端，分别称为第一端、第二端和第三端，由于行星排的三个端分别是太阳轮、行星架和齿圈，因此，第一端、第二端和第三端分别与太阳轮、行星架和齿圈中的其中一个一一对应。第一电机1连接第三端，第三端通过第一锁止离合器3连接壳体，第二电机2连接第一端，第一端通过第二锁止离合器4连接壳体，第二端输出连接传动轴12，由于本实施例提供的是轮边驱动系统，那么，通常情况下，传动轴12不再通过其他减速机构，而是直接连接对应的车轮，即车轮11，而且，该驱动系统只驱动车轮11，不同时连接其他的车轮，图2中的车轮11与其他车轮的纵向连接线仅仅代表车架，并不代表传动轴12还传动连接其他的车轮。锁止离合器又称为锁止机构，可进行锁止或释放。

第一端、第二端和第三端与太阳轮、行星架和齿圈的对应关系并不唯一，原则上总共有六种对应关系，不同的对应关系代表机械传动变比不同，因此，在满足运行要求的前提下，具体的对应关系可以根据实际需要进行设定，本实施例中，给出一种具体的对应关系：第一端为太阳轮5，第二端为行星架8，第三端为齿圈7。通常情况下，行星排中的行星轮和行星架作为一个机构来说明，当然，有的时候，还可以将两者分别说明，比如如图2所示，行星排中有行星轮6和行星架8，不管是否分别说明，两者一般指代一个机构。那么，如图2所示，第一电机1连接齿圈7，齿圈7通过第一锁止离合器3连接壳体，第二电机2连接太阳轮5，太阳轮5通过第二锁止离合器4连接壳体，行星架8输出连接传动轴12，传动轴12直接连接车轮11，行星架8通过传动轴12把动力传递给车轮11。太阳轮5、行星轮6和齿圈7通过齿进行啮合，实现机械传动。而且，第一电机1具有实心轴，第二电机2具有空心轴，那么，第一电机1的实心轴与齿圈7连接，第二电机2的空心轴连接太阳轮5，且第二锁止离合器4设置在第二电机2的空心轴上，与行星架8连接的传动轴12穿过第二电机2的空心轴设置。并且，如图2所示，行星排设在第一电机1和第二电机2之间。

双电机控制器9控制第一电机1和第二电机2的电动和发电。动力电池10给双电机控制器9提供驱动能量；整车回馈能量的时候，双电机控制器9向动力电池10充电。

轮边驱动系统，即轮边系统可实现多种驱动模式，详细情况如下：

第一电机1单独驱动模式：

第一锁止离合器3释放，第二锁止离合器4锁止，传动轴12的转速即为车轮11的转速nc，计算公式为：

传动轴12的扭矩即为车轮11的扭矩tc，计算公式为：

其中，tc还是行星架8上的扭矩；tr为齿圈7上的扭矩，即第一电机1实心轴上的扭矩，nr为第一电机1的转速；k为特征参数，为齿圈7齿数与太阳轮5齿数的比值。

当整车低速(25公里以下)前进时，第一电机1正向驱动；需要回馈能量时，第一电机1正向发电，通过双电机控制器9给动力电池10充电。

当整车需要倒车时，第一电机1反向驱动。

第二电机2单独驱动模式：

第一锁止离合器3锁止，第二锁止离合器4释放，传动轴12的转速为车轮11的转速nc，计算公式为：

传动轴12的扭矩为车轮11的扭矩tc，计算公式为：

tc＝(1+k)ts

其中，ts为太阳轮5上的扭矩，即第二电机2空心轴上的扭矩；ns为第二电机2的转速。

当整车需要高速(50-70公里)前进时，第二电机2正向驱动。当整车需要高速回馈能量时，第二电机2正向发电，通过双电机控制器9给动力电池10充电；爬坡时，第二电机2正向驱动。

所以，车辆在低速或者高速行驶时，需要的扭矩较小，系统仅需要一个电机驱动整车即可。

双电机驱动模式：

第一锁止离合器3释放，第二锁止离合器4释放，传动轴的转速为对应车轮的转速nc，计算公式为：

传动轴的扭矩为对应车轮的扭矩tc，计算公式为：

tc＝tr+ts

当整车需要中速(25-50公里)前进时，第一电机1正向驱动，第二电机2正向驱动。当整车需要中速回馈能量时，第一电机1正向发电，第二电机2正向发电，第一电机1和第二电机2通过双电机控制器9给动力电池10充电。

系统由低速变为高速时，需要加速行驶，那么，车辆在中速前进时，表示车辆正在加速，此时，需要两个电机同时驱动以输出较大的扭矩，保证加速需要的动力。

本实施例提供的轮边系统的优势有：变速箱的速比减小，可以降低整车运行噪音；双电机的多运行模式，稳定整车能耗并实现最优。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述轮边系统的硬件结构，并不局限于轮边系统的驱动模式，不管系统运行在何种驱动模式，均在本发明的保护范围内。

纯电动汽车轮边系统实施例

本实施例提供一种纯电动汽车轮边系统，由于该轮边系统在上述纯电动汽车实施例中已给出了详细地描述，本实施例就不再赘述。