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一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力 汽车的专用底盘及其控制方法

阅读：828发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，包括：车架；以及前传动装置，其设置在所述车架的一端，且所述前传动装置驱动所述混合动力汽车的前车轮；后驱动桥总成，其设置在所述车架的另一端，且所述后驱动桥总成驱动所述混合动力汽车的后车轮；动力电池组，其为所述后驱动桥总成提供动力。本发明还公开了一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘控制方法，根据发动机的转速通过ECU精准控制两个驱动电机的转速，使车辆行驶更流畅，驾驶更简单，乘坐人更舒适。，下面是一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，其特征在于，包括：
车架；以及
前传动装置，其设置在所述车架的前端，且所述前传动装置驱动所述混合动力汽车的前车轮；
后驱动桥总成，其设置在所述车架的后端，且所述后驱动桥总成驱动所述混合动力汽车的后车轮；
动力电池组，其为所述后驱动桥总成提供动力；
其中，所述后驱动桥总成包括：
两个驱动电机，其设置在所述车架的下部，且所述两个驱动电机均与所述动力电池组相连接；
两个减速器，其输入端分别与所述两个驱动电机的输出端一一对应的连接；
两个第一半轴，其一端分别与所述两个减速器的输出端一一对应的连接，另一端分别与所述后车轮一一对应的连接。
2.如权利要求1所述的无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，其特征在于，所述前传动装置包括：
发动机，其纵向设置在所述车架的上部；
离合器，其主动件为所述发动机的飞轮；
变速器，其主动轴为所述离合器的从动轴；
其中，所述发动机、离合器和变速器刚性固定为一个动力总成，并且所述离合器和变速器通过所述发动机悬置固定在所述车架上；
降轴箱，其贯穿所述车架的中部，并且所述降轴箱的输入轴为所述变速器的输出轴；
万向节传动装置，其一端与所述降轴箱的输出轴相连接；
差速器，其一端与所述万向节传动装置的另一端相连接；
两个第二半轴，其一端分别与所述差速器的另一端对称连接，另一端分别与所述前车轮相连接。
3.如权利要求2所述的无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，其特征在于，所述万向节传动装置包括：
第一万向节，其一端与所述降轴箱的输出轴相连接；
前传动轴，其一端与所述第一万向节的另一端相连接；
第二万向节，其一端与所述前传动轴的另一端相连接，另一端与所述差速器的一端相连接。
4.如权利要求3所述的无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，其特征在于，所述动力电池组还包括：
电池箱体，其为多个电池单体的串联和并联组成，并且所述电池箱体固定在所述车架的上部；
逆变器，其一端与所述电池箱体的输出端相连接，另一端与所述两个驱动电机相连接。
5.如权利要求4所述的无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，其特征在于，还包括：
电驱动桥壳，其设置在所述两个驱动电机、两个减速器和两个第一半轴的外侧；
前悬架，其设置在所述车架的下部，用于连接所述前车轮和车架；
后悬架，其设置在所述车架的下部，用于连接所述后车架和电驱动桥壳。
6.如权利要求5所述的无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，其特征在于，还包括：
ECU，其与所述两个驱动电机和发动机相连接，使所述前车轮和后车轮共同协调运动。
7.一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘控制方法，其特征在于，包括：
当车辆直线行驶时，发动机正常运行，ECU控制两个驱动电机转速与发动机转速使前车轮和后车轮的转速相同；
当车辆弯道行驶时，发动机正常运行，ECU分别控制两个驱动电机的转速满足：
弯道外侧车轮的驱动电机转速：
式中，nwv为弯道外侧车轮的驱动电机转速，nf为发动机转速，Mc为车辆重量，g为重力加速度，F1为第一安全系数，Pd为动力电池组的输出频率，Pf为发动机输出频率，Vd为动力电池组的输出电压，Vf为发动机输出电压，θ为前车轮偏斜角度，为后车轮前束角；
弯道内侧车轮的驱动电机转速：
式中，nnv为弯道内侧车轮的驱动电机转速，F2为第二安全系数。
8.如权利要求7所述的无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘控制方法，其特征在于，所述发动机转速满足：
式中，Tf为发动机转矩。

说明书全文

一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力 汽车的专用底盘及其

控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车底盘技术领域，更具体的是，本发明涉及一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘及其控制方法。

背景技术

[0002] 混合动力汽车一般多指油、电混合提供动力能源的汽车，具有提高整车燃油经济性、降低污染物排放等优点。在电池能量密度等问题暂时没有得到实质性解决的前提下，混合动力汽车的相关研究显然是一种较好的解决途径，我国混合动力驱动相关技术虽然已经在乘用车及商用车上广泛使用，但针对混合动力汽车的专用底盘设计还需要根据我国的实际情况进一步深入研究。

[0003] 汽车的发动机布置形式按所处相对于底盘的位置可分为前置、中置以及后置，其中前置最为普遍，这种布置形式能够最大限度优化整车空间，同时使动力及传动系结构更为紧凑，便于维修且提高车内乘客的安全性。此外，也可以按照发动机输出轴的方向分为横置以及纵置，其中纵置发动机能够优化前后轴配重，使前后轴轴荷比趋近于理想的50:50，从而提升底盘在极限工况下的平衡性，同时发动机纵置对于后驱车辆，由于减少了动力传递的方向转换次数，能够显著提高传动效率。此外，对于自重和载重较大的运输车辆，考虑到整车动力性需求，发动机的输出功率通常较大，其尺寸也相对较大，而我国大型车辆的限宽为2550mm，这就意味着发动机只能采用纵向布置的形式，这对于整车动力系统的布置是一个较大的考验。

[0004] 传统车辆想要实现四轮驱动，就必然需要中间传动轴，通过分动箱以实现动力在前、后轴之间的传递和调节。理论上而言，发动机纵置实现四轮驱动，相对发动机横置能够明显降低动力传递损耗，更有益于实现四驱，但中间传动轴由于纵向尺寸较长，不易于车辆底盘的布置，而且抬高车身高度，影响车内空间或者货箱空间。同时，中间传动轴与前、后轴的连接角度过大会使动力传递极其不平稳，降低各部件使用寿命。因此结合混合动力驱动技术，亟需开发一种采用四轮驱动但能够取消中间传动轴的混合动力汽车专用底盘及其相关控制方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的是设计开发了一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，通过发动机和两个驱动电机分别驱动车辆的前车轮和后车轮，两个驱动电机用来实现加速起步，制动时能量回收，提高了汽车的行驶里程的同时，实现了节能减排的效果。

[0006] 本发明的另一个目的是设计开发了一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘控制方法，根据发动机的转速确定两个驱动电机的转速，精准控制，提高乘坐人的舒适体验。

[0007] 本发明提供的技术方案为：

[0008] 一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，包括：

[0009] 车架；以及

[0010] 前传动装置，其设置在所述车架的前端，且所述前传动装置驱动所述混合动力汽车的前车轮；

[0011] 后驱动桥总成，其设置在所述车架的后端，且所述后驱动桥总成驱动所述混合动力汽车的后车轮；

[0012] 动力电池组，其为所述后驱动桥总成提供动力；

[0013] 其中，所述后驱动桥总成包括：

[0014] 两个驱动电机，其设置在所述车架的下部，且所述两个驱动电机均与所述动力电池组相连接；

[0015] 两个减速器，其输入端分别与所述两个驱动电机的输出端一一对应的连接；

[0016] 两个第一半轴，其一端分别与所述两个减速器的输出端一一对应的连接，另一端分别与所述后车轮一一对应的连接。

[0017] 优选的是，所述前传动装置包括：

[0018] 发动机，其纵向设置在所述车架的上部；

[0019] 离合器，其主动件为所述发动机的飞轮；

[0020] 变速器，其主动轴为所述离合器的从动轴；

[0021] 其中，所述发动机、离合器和变速器刚性固定为一个动力总成，并且所述离合器和变速器通过所述发动机悬置固定在所述车架上；

[0022] 降轴箱，其贯穿所述车架的中部，并且所述降轴箱的输入轴为所述变速器的输出轴；

[0023] 万向节传动装置，其一端与所述降轴箱的输出轴相连接；

[0024] 差速器，其一端与所述万向节传动装置的另一端相连接；

[0025] 两个第二半轴，其一端分别与所述差速器的另一端对称连接，另一端分别与所述前车轮相连接。

[0026] 优选的是，所述万向节传动装置包括：

[0027] 第一万向节，其一端与所述降轴箱的输出轴相连接；

[0028] 前传动轴，其一端与所述第一万向节的另一端相连接；

[0029] 第二万向节，其一端与所述前传动轴的另一端相连接，另一端与所述差速器的一端相连接。

[0030] 优选的是，所述动力电池组还包括：

[0031] 电池箱体，其为多个电池单体的串联和并联组成，并且所述电池箱体固定在所述车架的上部；

[0032] 逆变器，其一端与所述电池箱体的输出端相连接，另一端与所述两个电动机相连接。

[0033] 优选的是，还包括：

[0034] 电驱动桥壳，其设置在所述两个驱动电机、两个减速器和两个第一半轴的外侧；

[0035] 前悬架，其设置在所述车架的下部，用于连接所述前车轮和车架；

[0036] 后悬架，其设置在所述车架的下部，用于连接所述后车架和电驱动桥壳。

[0037] 优选的是，还包括：

[0038] ECU，其与所述两个驱动电机和发动机相连接，使所述前车轮和后车轮共同协调运动。

[0039] 一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘控制方法，包括：

[0040] 当车辆直线行驶时，发动机正常运行，ECU控制两个驱动电机转速与发动机转速使前车轮和后车轮的转速相同；

[0041] 当车辆弯道行驶时，发动机正常运行，ECU分别控制两个驱动电机的转速满足：

[0042] 弯道外侧车轮的驱动电机转速：

[0043]

[0044] 式中，nwv为弯道外侧车轮的驱动电机转速，nf为发动机转速，Mc为车辆重量，g为重力加速度，F1为第一安全系数，Pd为动力电池组的输出频率，Pf为发动机输出频率，Vd为动力电池组的输出电压，Vf为发动机输出电压，θ为前车轮偏斜角度，为后车轮前束角；

[0045] 弯道内侧车轮的驱动电机转速：

[0046]

[0047] 式中，nnv为弯道内侧车轮的驱动电机转速，F2为第二安全系数。

[0048] 优选的是，所述发动机转速满足：

[0049]

[0050] 式中，Tf为发动机转矩。

[0051] 本发明所述的有益效果：

[0052] (1)本发明提供的一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，无中间传动轴，有益于底盘各部件的布置，降低车身高度，同时减小前传动轴和第二半轴的角度，动力传递平稳，提高部件的寿命；该底盘实现了混合动力汽车的四轮驱动，不仅能提高汽车的驱动性能，同时提高汽车行驶里程，降低油耗；并且该底盘适用于各种车架类型。

[0053] (2)本发明提供的一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘控制方法，根据发动机的转速通过ECU精准控制两个驱动电机的转速，使车辆行驶更流畅，驾驶更简单，乘坐人更舒适。附图说明

[0054] 图1为本发明所述一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘的主视结构示意图。

[0055] 图2为本发明所述后驱动桥总成的剖视结构示意图。

[0056] 图3为本发明所述一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘的俯视剖面结构示意图。

具体实施方式

[0057] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0058] 如图1所示，本发明提供一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，通过发动机驱动混合动力汽车的前车轮，两个驱动电机驱动混合动力汽车的后车轮，没有中间传动轴使得前后车轮的传动更加平稳。

[0059] 如图1所示，所述无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘包括：车架100、前传动装置(图中未标注)、动力电池组和后驱动桥总成(图中未标注)，其中，所述车架
100可以是任意车架类型，并不仅限于具体某一种，本实施例中所述车架100为边梁式车架，其是是由两根纵梁和若干个横梁通过螺栓或铆接连接而成，纵梁截面形状为槽型，横梁的截面形状为工字型、管型或者箱型；两个前车轮120通过两个前悬架121对称固定在所述车架100的前端底部，所述前传动装置设置在所述车架100的一端，且所述前传动装置驱动所述混合动力汽车的前车轮120；所述后驱动桥总成设置在所述车架100的另一端，且所述后驱动桥总成驱动所述混合动力汽车的后车轮140；所述动力电池组为所述后驱动桥总成提供动力。

[0060] 如图1、图3所示，所述前传动装置包括：发动机111、离合器112、变速器113、降轴箱114、差速器115、两个第一半轴116、前传动轴117和两个万向节118，其中，发动机111仅提供前车轮120的驱动力，由于车身尺寸的限制，发动机111纵置，并通过各支撑零件固定在车架
100的上部；发动机111的飞轮是离合器112的主动件，离合器112的从动轴是变速器113的主动轴，将发动机111、离合器112、变速器113集成一个动力总成，并通过螺栓刚性固定一起，再通过发动机111悬置固定到车架100的前部。降轴箱114位于车架100的中部，降轴箱114的输入轴是变速器113的输出轴，作用通过内部齿轮副啮合降低传动系统的转速，而且可以将前传动轴117的高度降低，减小前传动轴117与两个第一半轴116的夹角，使传动平稳，延长使用寿命，并且降轴箱114通过其壳体上的安装孔利用螺栓刚性固定在车架100的横梁上；
前传动轴117的两端通过两个万向节118分别与降轴箱114的输出轴和差速器115的输入端相连接；差速器115的输出端分别与两个第一半轴116的一端相连接，两个第一半轴116的另一端分别与所述前车轮120相连接。

[0061] 如图1、图2所示，所述后驱动桥总成包括：电驱动桥壳130、第一驱动电机133、第二驱动电机134、第一减速器135、第二减速器136、第二半轴137和第三半轴138，其中，所述电驱动桥壳130为中空结构，其内部为一个容纳室和与其相连通的两个通道，第一减速器135和第二减速器136分别对称设置在所述容纳腔的内部两侧，且第一减速器135的输入端与所述第一驱动电机133的输出端相连接，第二减速器136的输入端与所述第二驱动电机134的输出端相连接，第一驱动电机133和第二驱动电机134独立驱动后车轮140，第二半轴137的一端与所述第一减速器135的输出端相连接，另一端与后车轮140相连接，第三半轴138与所述第二减速器136的输出端相连接，另一端与另一个后车轮140相连接，并且第二半轴137和第三半轴138分别设置在所述两个通道内部；第一驱动电机133、第二驱动电机134、第一减速器135和第二减速器136集成在一起，固定在电驱动桥壳130内部，提高传动效率，电驱动桥壳130通过后悬架141和车架100连接在一起。

[0062] 如图1、图3所示，所述动力电池组包括：电池箱体131和逆变器132，其中，电池箱体131为多个电池单体的串联和并联组成，达到需要使用的额定电压以及额定电流，并且所述电池箱体131两侧设置安装孔，通过螺栓连接固定在所述车架100后侧的纵梁上；逆变器132一端与所述电池箱体131的输出端相连接，另一端与所述第一驱动电机133和第二驱动电机
134相连接，动力电池组输出的直流电需要通过逆变器132转化为交流电，然后在传递给第一驱动电机133和第二驱动电机134。

[0063] 本发明的工作过程为：发动机111启动，通过离合器112将动力传递到变速器113，然后将动力传递到降轴箱114，降轴箱114通过内部齿轮副啮合降低传动系统的转速，降轴箱114传出的动力经两个万向节118以及前传动轴117，传送到差速器115，然后通过两个第一半轴116传递给前车轮120；同时动力电池组输出的直流电需要通过逆变器132转化为交流电，然后再传递给第一驱动电机133和第二驱动电机134，第一驱动电机133和第二驱动电机134传出的驱动力分别经第一减速器135和第二减速器136降低转速后传递给后车轮140，电驱动桥不需要差速器，直接通过汽车的ECU控制第一驱动电机133和第二驱动电机134的转速，并且利用差速辅助汽车的转向。

[0064] 本发明提供的一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘，前驱动桥时由发动机驱动，后驱动桥为驱动电机驱动，是一种新型的混合动力构型，后驱动桥中的电机可以用来实现加速起步，制动时能量回收，由于发动机的存在，提高了汽车的行驶里程的同时，实现了节能减排的效果。

[0065] 本发明还提供一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘的控制方法，包括：

[0066] 当车辆直线行驶时，发动机正常运行，ECU控制两个驱动电机转速与所述发动机转速相同；

[0067] 当车辆弯道行驶时，发动机正常运行，ECU分别控制两个驱动电机的转速满足：

[0068] 弯道外侧车轮的驱动电机转速：

[0069]

[0070] 式中，nwv为弯道外侧车轮的驱动电机转速，nf为发动机转速，Mc为车辆重量，g为重力加速度，F1为第一安全系数，Pd为动力电池组的输出频率，Pf为发动机输出频率，Vd为动力电池组的输出电压，Vf为发动机输出电压，θ为前车轮偏斜角度，为后车轮前束角；

[0071] 弯道内侧车轮的驱动电机转速：

[0072]

[0073] 式中，nnv为弯道内侧车轮的驱动电机转速，F2为第二安全系数。

[0074] 其中，所述发动机转速满足：

[0075]

[0076] 式中，Tf为发动机转矩。

[0077] 本发明提供的一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘控制方法，根据发动机的转速通过ECU精准控制两个驱动电机的转速，使车辆行驶更流畅，驾驶更简单，乘坐人更舒适。

[0078] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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