[发明专利]具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总成

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘模块化结构总成和一种具有四轮轮边电机的电动汽车的四轮转矩控制方法。

背景技术

随着电动汽车设计理念的不断深入以及电力驱动系统的不断进步，工程师们希望电动汽车设计逐步摆脱传统内燃机车辆设计的思维束缚，因此出现了一种以四个电机独立驱动四个车轮的电动汽车底盘结构形式，即四轮独立电驱动底盘。从国内外研究现状来看，四轮独立驱动电动汽车主要采用轮毂电机驱动。由于轮毂电机安装在车轮内部，增加了汽车非簧载质量，使车辆的平顺性和操纵性变差，另外轮毂电机功率和转矩一般相比轮边电机小，汽车动力性不如轮边电机驱动，而采用轮边电机驱动，如果不能合理设计，也会增大非簧载质量，同时从结构上很难实现四轮独立驱动同时进行四轮独立转向。

发明内容

本发明的一个目的是采用轮边电机驱动汽车转向并将轮边电机设计成为簧上质量，提高汽车行驶平顺性和动力性。

本发明的另一个目的是将驱动、悬架和转向系统进行集成，设计出底盘模块化总成，使底盘上的各个部件连接关系和位置更加合理，转向和驱动更加顺畅。

本发明还有一个目的是采用轮边电机控制驱动四轮驱动转矩，能够实现在不同车轮间的驱动转矩合理分配。

本发明提供的技术方案为：

四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成，包括：

车架；

转向电机，其固定在所述车架上；以及

转向托臂，其位于所述车架下面，所述转向托臂连接所述转向电机的输出轴；能够绕所述转向电机的输出轴旋转；

转向架，其固定连接所述转向托臂，能够随着转向托臂一同旋转；

驱动电机，其固定在所述转向架上，为车轮提供旋转动力；

转向立柱，轮毂可旋转的连接所述转向立柱，所述转向立柱具有通孔，所述驱动电机的输出轴穿过所述通孔连接轮毂；

弹簧减震器总成，其设置所述转向托臂和所述转向立柱之间，用于支撑和减震；

导向机构，其平行于所述弹簧减震器总成设置，设置在所述转向托臂和所述转向立柱之间，用于对弹簧减震器总成的运动提供导向。

优选的是，所述车架还包括：

主体框架；以及

上安装板，其固定设置在所述主体框架上，所述转向电机固定安装在所述上安装板上；

下安装板，其固定设置在所述主体框架上，所述上安装板和下安装板形成一个具有通孔的封闭的壳体；

转向轴，其一端穿过所述壳体连接所述转向电机的输出轴；另一端固定在所述转向托臂上；

两个调心轴承，其套设在所述转向轴，并且位于转向轴和所述通孔的侧壁之间，用于适应所述转向电机输出轴和所述转向轴之间的角偏差；

推力球轴承，其设置在所述两个调心轴承之间，用于承受轴向载荷。

优选的是，其特征在于，所述转向架为两个平行三角形框架，所述三角形框架的一端固定在所述转向托臂上，所述三角形框架的位置最低的一边固定所述驱动电机。

优选的是，所述导向机构包括导轨，其顶部固定在所述转向转向托臂底部，所述导轨底部通过直线轴承连接在所述转向立柱上，所述导轨能够相对于所述转向立柱滑动。

优选的是，所述弹簧减震器总成下端通过球铰固定在所述转向立柱上，上端通过减震器吊耳固定在所述转向托臂上。

优选的是，还包括制动机构，其包括：

制动盘，其固定设置在轮毂上，并能够随车轮转动；

制动卡钳，其固定在所述转向立柱上，所述制动卡钳能够夹住制动盘，起到减速或者停车的作用。

优选的是，还包括转向模式控制模块，其连接所述转向电机，用于控制所述转向电机转动角度，能够控制电动汽车实现前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、斜行模式、原地转向模式和横行模式中的一种。

一种具有四轮轮边电机的电动汽车的四轮转矩控制方法，

步骤一、通过传感器检测前轮转角；计算四个车轮的横摆力矩和在期望车速下的四轮目标驱动转矩；

步骤二、以车轮的工作负荷最小为目标，建立关于车轮的驱动力矩和车轮垂直载荷力矩的目标函数；

步骤三、采用有约束非线性二次规划方法求解四个车轮的驱动转矩，得到各轮驱动转矩优化值；用所述各轮驱动转矩的优化值驱动对应的各个车轮。

优选的是，所述有约束非线性二次规划方法使用的公式为：