[发明专利]电动车驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动车驱动系统。

背景技术

随着人们对环境和能源问题的重视，电动汽车作为一种无污染的绿色交通工具得到国际上的广泛重视。我国也将其发展列入了汽车工业的发展重点。电动汽车要求电动机在稳定运行时电流较小，在满负荷运行的情况下要求启动力矩较大。从蓄电池的容量而言要求电动机的比功率、比转矩和效率都尽可能的高。为使整车性能达到最佳匹配，还要求电动机功率必须满足整车的动力性，满足最高车速、爬坡、满载加速等性能要求。电动汽车的电动机存在高速运转时扭力下降的问题。本发明主要针对这一问题提供解决方案。

在《公路与汽运》杂志2001年6月第3期中，名称为《电动汽车驱动系统设计方案的探讨》的文章中披露了如下4种电动汽车传动方案。

1机械传动设计方案

除了用驱动电动机及控制系统取代传统发动机外，电动汽车的传动方案及组成与普通汽车相同，驱动系统仍由变速器、传动轴、主减速器、差速器及半轴等组成。初期的电动汽车采用机械传动方案，因变速器挡位多，这种驱动系统适合转速高、输出转矩小、控制技术简单的驱动电动机，以满足电动汽车在不同工况下的运行要求。这种方案的优点是设计周期短、可直接采用普通汽车底盘的构造，造价低。缺点是零部件多、电动汽车总质量大、传动效率低，因此不能满足电动汽车整体设计和使用性能的要求，现已逐渐被其它驱动系统所取代。

2机电集成式传动设计方案

该驱动系统由电动机与驱动系统直接组合集成在一起，由单级减速器、差速器、半轴等组成。单级减速器可选用2K-H型双排式的行星齿轮组，其传动比为8～16。在确定传动比时，要根据驱动电动机调速变矩的范围与电动汽车的最大驱动力、最大转矩的设计要求在8～16之间进行选择。行星齿轮组减速器与定轴式减速器相比，具有尺寸小、质量轻、转动平稳、结构紧凑、抗冲击和振动能力强、寿命长的优点。为取得显著的润滑效果，对减速器、差速器的集成件不宜采用飞溅润滑，而应选择在集成件的壳体内安装机油泵和设置油道来润滑各零部件的设计方案。由于没有传动轴，这种传动机构紧凑，便于布置其它系统的部件。缺点是机电集成在一起给维修带来不便，另外还使汽车通过性能变差。总传动比不大的电动汽车应优先考虑这种设计方案。按集成型式的不同，该驱动系统有两种结构：一种是驱动电动机输出轴直接与驱动系统连接，驱动电动机输出轴轴线与驱动桥轴线垂直，旋转方向需要通过圆锥齿轮改变90°；另一种是驱动电动机输出轴是空心的，有一根半轴安装在空心轴内，其一端与半轴齿轮内花键连接，另一端通过螺栓与驱动轮轮毂连接或通过等速万向节与转向轮连接，由于驱动电动机是横置的，所以无需改变动力传递方向。后者比前者更紧凑，但要求零件强度、刚度大，加工与装配精度高。

3电动桥传动设计方案

在驱动桥内安装两部驱动电动机，并在输出齿轮之间安装差速器。电动汽车直线行驶时，两部驱动电动机通过半轴分别驱动两侧车轮同步转动，此时差速器不起作用。在转弯时差速器起作用，左、右驱动轮差速转动，使汽车顺利转弯。在驱动电动机输出功率相同的情况下，双电动机的外形尺寸比单电动机小得多。另外，电动桥驱动系统结构紧凑、传动效率比机电集成式驱动系统高，有利于整车的结构设计与布置。但对驱动电动机转速与转矩变化范围要求较宽，使它对驱动电动机及控制技术比机电集成式驱动系统的要求高，从而增加了制造成本。同时由于电动机都集成在桥壳内，给电动机维修带来困难。

4电动轮传动设计方案

在转向时通过角度传感器测量转向角，经电子控制器计算、判断后控制驱动电动机转速与转矩，使两侧电动轮以不同的转速旋转。驱动电动机应选择盘式电动机，因为它除了散热性好、转动惯量小、具有良好的快速反应性能外，轴向尺寸小，能与轮毂形状相适应，无需占据轮毂以外的空间，使电动轮的结构紧凑。采用这种设计方案的优点：没有传动轴、差速器、半轴等传动件，使传动效率高、车辆总质量轻、可利用的空间大，便于底盘其它系统机件布置与安装，有利于车辆改装与变型；没有驱动桥，离地间隙大，车辆通过性好。但要求驱动电动机的起动、加速、爬坡、重载等工况要与车辆运行工况相适应，使控制技术难度大。目前可通过盘式永刷无磁交流同步电动机、开关磁阻电动机(SR)及其相应的控制技术解决电动轮的技术难题。这些驱动电动机的结构简单，但控制技术复杂，设备价格昂贵，使驱动系统造价比其它类型高。