[发明专利]一种转矩定向分配电动驱动桥设计方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车驱动领域，具体涉及一种具有转矩定向分配功能的电动驱动桥的设计方法。

背景技术

电动汽车是未来汽车发展方向。近年来，电动汽车在国内外发展迅速，越来越多的企业和高校对电动汽车进行了深入的研究。相对传统的内燃机汽车，电动汽车不仅具有较高的能源利用率，而且具有非常低的污染排放水平，所产生的振动噪声也很小，可以说几乎是“零污染”的汽车。此外，电动汽车由于转速和转矩易于获得，能够进行更加精准的控制，又由于电机响应迅速，使得电动汽车具有更好的加速性能好，是高端轿跑的首选，如特斯拉 MODEL S等。

电动汽车一般采用由单一电机和驱动桥组成的动力总成或由单一电机、变速器和驱动桥组成的动力总成来驱动车辆行驶。能够实现转矩任意轴间和轮间定向分配的四轮电动轮独立驱动电动汽车构型由于轮毂电机功率密度不高、簧下质量增加较多、平顺性受影响等因素，故在现阶段应用并不普遍。

差速器是驱动桥中的核心部件，由于具备‘差速不差扭’的特征，在不考虑其内摩擦阻力的情况下，在汽车行驶时总是将驱动转矩平均分配给两侧的驱动轮。但是驱动转矩的平均分配势必会造成汽车的行驶能力依赖于附着较差的驱动轮，从而牺牲了最佳的控制性能，无法充分发挥驱动轮的附着能力。

然而实际上，在汽车转弯时，由于载荷转移，地面附着良好的情况下，弯道外侧车轮附着能力大于内侧车轮，所以为了降低该驱动轴的平均滑转率，在弯道外侧的驱动轮应比在弯道内侧的相应的驱动轮输出更大的转矩。另外，增加作用在弯道外侧的驱动轮上的转矩、减少弯道内侧驱动轮的转矩，可以对整车产生一个横摆力偶矩，该力矩可以帮助推动和引导车辆转弯，对于提高车辆中高速转弯时的转弯极限特别有益，可以大大减小转向不足，提高转弯机动性和极限转弯能力，增加驾驶乐趣。目前该技术是以转矩定向分配差速器的形式应用于少数传统运动型轿车和高档SUV。然而在电动汽车上该技术并未有应用的先例，所以高性能电动汽车的品质和产品竞争力无法充分展现。

本发明在中国专利申请号201510072654X“带有双排行星齿轮转矩定向分配机构的电动差速器”，以及美国发明专利15/018716“Drive Axle of Electric Distribution Torque”的基础上，提供了相应的应用于电动汽车的转矩定向分配电动驱动桥的设计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种转矩定向分配电动驱动桥设计方法，通过对控制电机的选取，满足转矩定向分配要求。

本发明的另一个目的是提供一种转矩定向分配电动驱动桥中转矩定向分配器的设计方法，以满足整车以转弯机动性为目的的转矩定向分配功能需求。

本发明提供的技术方案为：

一种转矩定向分配电动驱动桥设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取主驱动机构的峰值转矩T_{M_max}以及额定转速n_{M_nom}；

获取整车巡航车速V_c，以及车轮半径r_w，计算圆柱齿轮主减速器速比

计算双排行星齿轮TV机构特征参数k₁、k₂和单排双行星齿轮耦合机构的特征参数k₀

k_单min为工程上单行星齿轮机构的最小特征参数；k_双min为工程上双行星齿轮机构的最小特征参数；

计算转矩定向分配器的最大差动转矩ΔT_max

或ΔT_max＝T_{M_max}i_g；

B为车辆轮距；

确定TV控制电机峰值转矩T_1038max范围，以及TV控制电机峰值转速n_1038max范围：

其中，R_min为车辆的最小转弯半径；

根据TV控制电机的峰值转速n_1038max和峰值转矩T_1038max，选取TV控制电机；

计算行星齿轮减速机构传动比C

优选的是，若i_g≤7，则采用单级圆柱齿轮主减速器；若7＜i_g≤12，则采用两级圆柱齿轮主减速器。