4×4車輛輪邊電機動力耦合傳動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于動力傳動【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種動力耦合傳動系統(tǒng)。4×4車輛輪邊電機動力耦合傳動系統(tǒng)，其技術(shù)方案是：發(fā)動機(1)、發(fā)電機(2)、電機及發(fā)電機控制器(3)與動力電池組(4)組成前傳動鏈部分；輪邊電機及其減速裝置(11、12、13、14)分別驅(qū)動車輪(21、22、23、24)，前軸差速器(32)耦合前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(11、12)的動力，后軸差速器(33)耦合后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(13、14)的動力；前軸差速器(32)與后軸差速器(33)通過傳動軸與電動力矩分配裝置(31)連接；本發(fā)明可降低輪邊電機的電氣功率，在越野工況下提高了電機的功率利用率以獲得更高的越野機動性能。
【專利說明】4X4車輛輪邊電機動力耦合傳動系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于動力傳動【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種動力耦合傳動系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]4X4車輛通常采用分動器、托森差速器及限滑差速器等部件實現(xiàn)動力的分配，以提高越野性能以及加速性能。
[0003]隨著新能源車輛技術(shù)的發(fā)展，輪轂電機形式的分布式驅(qū)動為當(dāng)前的研究熱點，輪轂電機驅(qū)動可實現(xiàn)靈活可控的輪間及軸間動力分配，實現(xiàn)了 4X4車輛傳動系統(tǒng)及分動系統(tǒng)的功能整合。小型乘用車各車輪采用輪轂電機驅(qū)動，4臺輪轂電機共同承擔(dān)整車的動力需求，可以降低各輪轂電機的功率，實現(xiàn)小的體積重量，獲得合理的簧下質(zhì)量。但對越野車輛或者重型4X4車輛，輪轂電機的功率需求較大，現(xiàn)有的輪轂電機技術(shù)水平，簧下質(zhì)量的控制較為困難；因此該類車輛通常會采用輪邊電機驅(qū)動的方案。
[0004]采用輪邊電機驅(qū)動的4X4車輛，在某些越野路面工況下，存在某些車輪懸空失去附著性能，這時其他輪邊電機負(fù)荷需要增大以獲得足夠的牽引力，這需要電機具有良好峰值性能；失去附著力的輪邊電機同時存在功率閑置的缺點，與機械四驅(qū)系統(tǒng)相比，難以發(fā)揮全部驅(qū)動力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:為克服傳統(tǒng)輪轂電機驅(qū)動或輪邊電機四驅(qū)系統(tǒng)的缺點，提供一種4X4車輛輪邊電機動力稱合傳動系統(tǒng)；
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:4X4車輛輪邊電機動力耦合傳動系統(tǒng)，其具體組成如下:
[0007]發(fā)動機、發(fā)電機、電機及發(fā)電機控制器與動力電池組組成的前傳動鏈部分；其中，發(fā)動機與發(fā)電機連接，發(fā)電機與電機及發(fā)電機控制器連接，電機及發(fā)電機控制器與動力電池組連接；
[0008]前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置分別驅(qū)動前軸兩側(cè)車輪，前軸差速器耦合前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置的動力；
[0009]后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置分別驅(qū)動后軸兩側(cè)車輪，后軸差速器耦合后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置的動力；
[0010]前軸差速器與后軸差速器通過傳動軸與電動力矩分配裝置連接；
[0011]前傳動鏈部分中的電機及發(fā)電機控制器通過驅(qū)動電纜對前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置和后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置進行控制；電機及發(fā)電機控制器通過驅(qū)動電纜對電動力矩分配裝置的動力分配進行控制。
[0012]有益效果是:(I)本發(fā)明克服了傳統(tǒng)輪邊電機四驅(qū)系統(tǒng)的缺點，采用機械裝置實現(xiàn)4臺輪邊電機之間的動力耦合，在越野工況下，失去附著性能的輪邊電機動力可通過內(nèi)部耦合的機械裝置傳遞到附著性能好的車輪，大大提高了輪邊電機的功率利用率和加速性能。同時在動力耦合機械裝置中加入用于前后軸動力分配的電動力矩分配裝置，可實現(xiàn)軸間差速以及軸間動力的主動靈活分配。
[0013](2)輪邊電機布置在差速器輸出端，在一側(cè)車輪失去動力后，不會影響另一側(cè)車輪的動力輸出，可省去輪間差速鎖止機構(gòu)。
[0014](3)電動力矩分配裝置可實現(xiàn)軸間動力的主動連續(xù)分配，可用較小扭矩的扭矩電機完成軸間動力的靈活分配，電動力矩分配裝置的扭矩電機通過差矩行星機構(gòu)，一側(cè)輸出正轉(zhuǎn)矩，另一側(cè)輸出負(fù)轉(zhuǎn)矩，可實現(xiàn)前后軸之間的動力連續(xù)無級分配。通過軸間動力的主動控制，提高整車動態(tài)加速性能，并可充分利用路面的附著性能。當(dāng)扭矩電機不工作時，差矩行星結(jié)構(gòu)可作為軸間差速機構(gòu)，保證車輛高速行駛過程中的運動協(xié)調(diào)，減少輪胎的磨損。
[0015](4)正常行駛工況下，4臺輪邊電機可控制各電機的輸出驅(qū)動力矩，實現(xiàn)側(cè)向轉(zhuǎn)矩定向功能，提高車輛的橫向操縱穩(wěn)定性。
[0016](5)極限工況下，通過兩側(cè)輪邊電機正反作用，可實現(xiàn)差速滑動轉(zhuǎn)向功能，提高車輛轉(zhuǎn)向機動性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的傳動簡圖；
[0018]圖2為本發(fā)明中電動力矩分配裝置的傳動簡圖；
[0019]其中，1-發(fā)動機，2-發(fā)電機，3-電機及發(fā)電機控制器，4-動力電池組，5、6、7、8、9-驅(qū)動電纜，11、12-前軸輪邊電機及其減速裝置，13、14-后軸輪邊電機及其減速裝置，21、22-前軸車輪，23,24-后軸車輪，31-電動力矩分配裝置，32-前軸差速器，33-后軸差速器，101-扭矩電機，102-小太陽輪，103-大太陽輪，104-行星架，105-大行星輪，106-小行星輪，107-左輸出端，108-右輸出端。

【具體實施方式】
[0020]參見附圖1，4X4車輛輪邊電機動力耦合傳動系統(tǒng)，其具體組成如下:
[0021]發(fā)動機1、發(fā)電機2、電機及發(fā)電機控制器3與動力電池組4組成的前傳動鏈部分，可靈活放置在車內(nèi)空間中；其中，發(fā)動機I與發(fā)電機2連接，發(fā)電機2與電機及發(fā)電機控制器3連接，電機及發(fā)電機控制器3與動力電池組4連接；
[0022]前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置11、12分別驅(qū)動前軸兩側(cè)車輪21、22，前軸差速器32耦合前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置11、12的動力；
[0023]后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置13、14分別驅(qū)動后軸兩側(cè)車輪23、24，后軸差速器33耦合后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置13、14的動力；
[0024]前軸差速器32與后軸差速器33通過傳動軸與電動力矩分配裝置31連接，實現(xiàn)4臺輪邊電機及其減速裝置11、12、13、14的動力耦合。例如當(dāng)前軸車輪21、22懸空或者失去附著力，前軸輪邊電機及其減速裝置11、12的動力可經(jīng)過前軸差速器32、傳動軸、電動力矩分配裝置31和后軸差速器33，傳遞到后軸，與后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置13、14的動力相匯合后共同驅(qū)動后軸，提高了越野工況下輪邊電機的功率利用率以及動力性能；
[0025]前傳動鏈部分中的電機及發(fā)電機控制器3通過驅(qū)動電纜5、6、7、8對前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置11、12和后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置13、14進行控制；電機及發(fā)電機控制器3通過驅(qū)動電纜9對電動力矩分配裝置31的軸間動力分配進行控制；
[0026]參見附圖2，電動力矩分配裝置31可實現(xiàn)前軸、后軸動力的主動分配，分配比例可達
[0027]0-100%，可替代4X4傳統(tǒng)車輛軸間動力分配用的托森(TORSEN)差速器，它包括:扭矩電機101和差矩行星機構(gòu)；差矩行星機構(gòu)由外嚙合雙聯(lián)行星排組成，它包括:行星架104以及安裝于行星架104的小太陽輪102、大太陽輪103、大行星輪105、小行星輪106 ;扭矩電機101與行星架104相連，大太陽輪103連接左輸出端107，小太陽輪102連接右輸出端108。通過外嚙合雙聯(lián)行星排的合理配齒，扭矩電機101的額定轉(zhuǎn)矩可為輪邊電機及其減速裝置11、12、13、14額定轉(zhuǎn)矩的1/4，實現(xiàn)了用小轉(zhuǎn)矩電機完成軸間動力的主動分配。
【權(quán)利要求】
1.4X4車輛輪邊電機動力耦合傳動系統(tǒng)，其特征在于: 發(fā)動機(I)、發(fā)電機(2)、電機及發(fā)電機控制器(3)與動力電池組(4)組成的前傳動鏈部分；其中，所述發(fā)動機⑴與所述發(fā)電機⑵連接，所述發(fā)電機⑵與電機及發(fā)電機控制器(3)連接，所述電機及發(fā)電機控制器(3)與所述動力電池組(4)連接； 前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(11、12)分別驅(qū)動前軸兩側(cè)車輪(21、22)，前軸差速器(32)耦合所述前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(11、12)的動力； 后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(13、14)分別驅(qū)動后軸兩側(cè)車輪(23、24)，后軸差速器(33)耦合所述后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(13、14)的動力； 所述前軸差速器(32)與所述后軸差速器(33)通過傳動軸與所述電動力矩分配裝置(31)連接； 所述前傳動鏈部分中的電機及發(fā)電機控制器(3)通過驅(qū)動電纜(5、6、7、8)對所述前軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(11、12)和后軸兩臺輪邊電機及其減速裝置(13、14)進行控制；所述電機及發(fā)電機控制器(3)通過驅(qū)動電纜(9)對所述電動力矩分配裝置(31)的動力分配進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的4X4車輛輪邊電機動力耦合傳動系統(tǒng)，其特征在于:所述電動力矩分配裝置(31)包括:扭矩電機(101)和差矩行星機構(gòu)；所述差矩行星機構(gòu)由外嚙合雙聯(lián)行星排組成，它包括:行星架(104)以及安裝于所述行星架(104)的小太陽輪(102)、大太陽輪(103)、大行星輪(105)、小行星輪(106);所述扭矩電機(101)與所述行星架(104)相連，所述大太陽輪(103)連接左輸出端(107)，所述小太陽輪(102)連接右輸出端(108)。
【文檔編號】B60K7/00GK104149610SQ201410389658
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】彭增雄, 胡紀(jì)濱, 苑士華, 荊崇波, 李雪原, 柳春旺 申請人:北京理工大學(xué)