分布式纯电动车的底盘系统的制作方法

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种分布式纯电动车的底盘系统。

背景技术：

传统地面车辆由于采用集中动力驱动和硬式机械传动的转向机构，导致车轮受到的轴系和连杆约束较多，无法使四个车轮互不干扰地转向；现有电动车多数仍采用集中式的动力布置，即只有一个电动机驱动两个或四个轮子。而随着电机技术的进步，电动车已经具备了四个车轮独立驱动的条件。采用独立驱动的优势在于可以取消传统限制车轮转向的车轴和连杆，这使得电动车具备了四个车轮独立转向的条件。

现有的车辆转向系统，虽已从简单的纯机械式转向系统、液压动力转向系统、电动液压助力转向系统发展到更为节能及操纵性能更为优越的电动助力转向系统，改善了车辆转向力的控制特性，降低了驾驶员的转向负担，然而受限于机械传动模式，转向传动比固定，转向特性较差。近年来，一些车企采用电子线控转向系统(steeringbywiresystem)，使转向盘与转向轮通过控制信号连接，改善了汽车转向的角传递特性，但仍采用的是传统的所有车轮统一转向的集中模式，包括前轮转向(2ws)或是四轮转向(4ws)，这就浪费了电传操纵转向系统的优势，特别是没有给用户带来方便和新的体验。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种分布式纯电动车的底盘系统，所述分布式纯电动车的底盘系统可实现四轮独立驱动及转向且底盘系统的灵活性高、可靠性高、舒适性好。

根据本发明实施例的分布式纯电动车的底盘系统，包括：车架、车轮、驱动电机、转向电机、悬架和控制系统，所述车轮设在所述车架的底部，所述悬架连接在所述车架和所述车轮之间；其中，所述车轮为多个，每个所述车轮均采用一个独立的所述驱动电机来驱动行驶，每个所述车轮均采用一个独立的所述转向电机来驱动所述车轮相对行驶方向发生偏转，所述驱动电机的数量与所述车轮的数量相等，所述转向电机与所述车轮的数量相等，以实现纯电动车分布式的控制和力矩传递，；另外，每个所述驱动电机均通过半轴与所述车轮相连，每个所述转向电机均通过转向器机械接口与所述车轮相连，每个所述车轮对应设置有一个独立的刹车组件；为实现线控，所述控制系统还包括：与所述每个驱动电机电连接的驱动电机驱动控制子系统、以及与所述每个转动电机电连接的转向电机驱动控制子系统、以及与所述刹车组件相连的刹车控制子系统。

根据本发明实施例的分布式纯电动车的底盘系统，由于每个车轮由一个驱动电机和一个转向电机分别控制车轮的驱动和转向，实现了车轮的独立驱动和独立转向及电动车的分布式控制和力矩传递，极大程度上减小了转弯半径，实现了车辆具有更加多样化的行驶模式，包括指向与运动方向分离的平动机动、原地转向、蛇形行驶等。与此同时，还尽可能保留与传统汽车零部件的接口，保留现有车辆的悬架系统，装配现有车辆的刹车系统，便于尽快投入市场加工生产。

在一些实施例中，每个所述驱动电机均对应设置有用于测量转角和转速的第一检测件，每个所述驱动电机与所述车轮之间可设置减速器、也可不设置减速器，每个所述驱动电机均安装在所述车架的邻近对应所述车轮位置处，每个所述驱动电机与所述车轮之间均通过所述半轴连接驱动，每个所述车轮通过配置所述第一检测件、所述驱动电机、所述半轴实现独立驱动，所述第一检测件与所述驱动电机驱动控制子系统电连接。

在一些实施例中，所述半轴包括连接所述驱动电机与所述车轮相连的万向节及短轴。。

在一些实施例中，每个所述转向电机上均设有用于测量转角和转速的第二检测件，所述第二检测件与所述转向电机驱动控制子系统电连接，每个所述转向电机均通过转向器机械接口与所述车轮相连，每个所述转向电机通过所述转向电机驱动控制子系统电连接的控制实现所述车轮的独立转向。

在一些实施例中，所述分布式纯电动车的底盘系统还包括连杆，所述连杆的一端与所述车轮可转动连接，所述连杆在所述车架内部一端与所述转向电机经所述转向器机械接口连接，所述转向电机通过将旋转运动转换为直线运动的装置将旋转运动转换成所述连杆的运动。

在一些可选的实施例中，所述刹车组件为盘式刹车组件。

在一些实施例中，至少一个所述悬架为独立悬架。

在一些实施例中，多个所述驱动电机为电动发电一体机。

在一些实施例中，所述驱动电机驱动控制子系统包括：生成驱动电机控制信号的脚踏板、与车辆自主驾驶系统连接的通讯接口、电机控制器和下位机。

在一些实施例中，所述转向电机驱动控制子系统包括：生成车轮转向信号的方向盘、转向模式选择器、与车辆自主驾驶系统连接的通讯接口、电机控制器和下位机。

可选地，所述控制系统包括上位机，每个所述下位机与所述上位机通过通讯接口连接，并接受所述上位机的指令、反馈给所述上位机单轮的运动信息。

在一些实施例中，所述刹车控制子系统包括：刹车脚踏板、与所述刹车脚踏板联动的车轮驱动电源开关、以及由车辆自主驾驶系统控制的刹车控制装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的车轮独立单元组成示意图。

图2是本发明实施例的底盘系统的构成示意图。

附图标记：

分布式纯电动车的底盘系统100、车架1、悬架2、车轮3、半轴4、驱动电机5、驱动电机驱动控制子系统6、转向器机械接口7、转向电机8、转向电机驱动控制子系统9、电池10、下位机11、上位机12、刹车组件13。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的分布式纯电动车的底盘系统100的具体结构。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的分布式纯电动车的底盘系统100包括车架1、车轮3、驱动电机5、转向电机8、悬架2和控制系统，车轮3设在车架1的底部，悬架2连接在车架1和车轮3之间。底盘系统包括四个车轮3，四个车轮3分别与四个驱动电机5相连以实现四轮独立驱动，四个车轮3分别与四个转动电机相连以实现四轮独立转向。控制系统还包括与四个驱动电机5电连接的驱动电机驱动控制子系统6、以及与四个转动电机电连接的转向电机驱动控制子系统9。

可以理解的是，在本发明中每个车轮由一个驱动电机5和一个转向电机8分别控制车轮3的驱动和转向，四个车轮3的结构左右对称布置，取消了用于集中驱动和转向的机械系统，实现了电动车的分布式控制，进而可以通过电传操纵实现车辆更加多样化的行驶模式，包括指向与运动方向分离的平动机动、原地转向、蛇形行驶等。同时，本发明还尽可能保留与传统汽车零部件的接口，保留现有车辆的悬架系统，装配现有车辆的刹车系统，便于尽快投入市场加工生产。

根据本发明实施例的分布式纯电动车的底盘系统100，由于每个车轮3由一个驱动电机5和一个转向电机8分别控制车轮3的驱动和转向，实现了整车四轮独立驱动和独立转向及电动车的分布式控制和力矩传递，极大程度上减小了转弯半径，实现了车辆具有更加多样化的行驶模式，包括指向与运动方向分离的平动机动、原地转向、蛇形行驶等。与此同时，还尽可能保留与传统汽车零部件的接口，保留现有车辆的悬架系统，装配现有车辆的刹车系统，便于尽快投入市场加工生产。

在一些实施例中，每个驱动电机5均通过半轴4与车轮3相连。可以理解的是，驱动电机5通过电机安装支架安装在车架1上，利用半轴4与车轮3相连以驱动车轮。这种将电机置于轮边的方式，相比轮毂电机有较小的簧下质量，较小的车轮转动惯量，对于车辆的性能有很大的提高。此外，这样的连接方式还省去了现有汽车中的车桥和传动轴，降低了底盘重量，提高了传统效率，使整个车辆更加灵活。

这里需要说明的是，上文提到的“现有汽车中的车桥和传动轴”指的是，由惠有利著作的教材《汽车构造》(出版社：北京理工大学出版社)中第270页中所述的车桥和传动轴。

可选地，半轴4包括短轴和万向节。半轴4将驱动电机5和车轮3连接，实现转矩的传递。万向节实现了变角度的动力传递，改变传动轴线方向，解决车轮跳动带来的位差等问题。

在一些实施例中，每个驱动电机5上均设有用于测量转角和转速的第一检测件，第一检测件与驱动电机驱动控制子系统6电连接。由此，在汽车运行中可以对每个驱动电机5的运行状况进行检测。

需要说明的是，驱动电机5可以包括减速器与可以不包括减速器在这里不作具体限制。第一检测件可以为编码器或者由霍尔元件制成的用于测量转角和转速的传感器，但不限于此。

在一些实施例中，每个转向电机8上均设有用于测量转角和转速的第二检测件，第二检测件与转向电机驱动控制子系统9电连接。由此，在汽车转向过程中可以对每个驱动电机5的运行状况进行检测。第二检测件可以为编码器或者由霍尔元件制成的用于测量转角和转速的传感器，但不限于此。

在一些实施例中，转向电机8通过转向器机械接口7与车轮3相连，转向器机械接口7上设有连杆，连杆与车轮3可转动连接。

可以理解的是，四个转向电机8相互独立，且分别置于四个轮边，通过丝杠、液压作动器等类似装置将电机的转动转化为转向连杆的平动，最终实现车轮的转向。其中转向连杆及与连杆与车轮连接的部分结构与传统车辆的连杆结构基本相同，仅对转向连杆的长度进行了调整，以便配合转向电机8和车轮3使用。上述连接方式去掉了传统中央输出式转向器的驱动部分，仅保留传统转向器的转向连杆的部分长度以及和车轮与车架1连接固定部分，连杆向车体内部一端和转向驱动电机5总成经转向器机械接口7连接。由此，不但实现了四轮独立转向控制，还简化了车辆的转向结构。

这里需要说明的是，上文提到的“可转动连接”指的是，由王宵锋著作的教材《汽车底盘设计》(出版社：清华大学出版社)中第384-394页中所述的连杆到车轮之间的机械装置。

在一些实施例中，悬架2采用传统车辆的悬架结构，由此使得分布式纯电动车的底盘系统可以快速投入市场成产及使用。需要说明的时，前轮和后轮的悬架2类型可以相同也可以不同，在这里不对前轮和后轮悬架2形式做出限定。

有利地，悬架2结构为独立悬架形式。

在一些实施例中，车轮3采用现有技术的车轮结构，由此使得分布式纯电动车的底盘系统可以快速投入市场成产及使用。需要说明的时，前轮和后轮的类型可以相同也可以不同，在这里不对前轮和后轮形式做出限定。

在一些实施例中，分布式纯电动车的底盘系统100还包括作用在车轮3上的刹车组件13，控制系统还包括与刹车组件13相连的刹车控制子系统。

具体地，刹车控制子系统包括：刹车脚踏板、与刹车脚踏板联动的车轮驱动电源开关、以及由车辆自主驾驶系统控制的刹车控制装置。

需要说明的是，本发明的刹车组件13是由现有车辆刹车组件13增加一个电动真空泵形成的，这样保留了现有车辆的刹车机械结构，使得本发明实施例的底盘系统可以快速投入市场成产及使用。

有利地，刹车组件13选用盘式刹车组件。

在本发明实施例中，可以选择传统车轮总成结构相同的车轮，并且前后车轮可以选择不同形式的车轮总成。

这里需要说明的是，上文提到的“传统车轮总成结构”指的是，由惠有利著作的教材《汽车构造》(出版社：北京理工大学出版社)中第280页中所述的车轮总成的结构。在一些实施例中，驱动电机驱动控制子系统6包括：生成驱动电机控制信号的脚踏板、与车辆自主驾驶系统连接的通讯接口、电机控制器和下位机11。

在一些实施例中，转向电机驱动控制子系统9包括：生成车轮转向信号的方向盘、转向模式选择器、与车辆自主驾驶系统连接的通讯接口、电机控制器和下位机11。

具体地，每个车轮3通过同一个下位机11控制驱动和转向。需要说明的是，下位机11可以是单片机、计算机或者嵌入式硬件系统等多种方式，在此不对下位机11的具体类型做出限定。

更具体地，控制系统包括上位机12，每个下位机11与上位机12通过通讯接口连接，并接受上位机12的指令、反馈给上位机12单轮的运动信息。

在一些实施例中，驱动电机5构造为电动发电一体机。可以理解的是，驱动电机5具有能量回收功能，由此可以节约电能，绿色环保。

下面参考图1-图2描述本发明一个具体实施例的分布式纯电动车的底盘系统100的具体结构。

如图2所示，本实施例的分布式纯电动车的底盘系统100包括车架1、车轮3、驱动电机5、转向电机8、悬架2、控制系统和电池10。车轮3设在车架1的底部，悬架2连接在车架1和车轮3之间。

本实施例的底盘系统包括四个车轮3，四个车轮3分别与四个驱动电机5相连以实现四轮独立驱动，四个车轮3分别与四个转动电机相连以实现四轮独立转向

控制系统包括四个驱动电机5电连接的驱动电机驱动控制子系统6、四个转向电机电连接的转向电机驱动控制子系统9和与刹车组件13相连的刹车控制子系统。

驱动电机驱动控制子系统6包括生成驱动电机控制信号的脚踏板、与车辆自主驾驶系统连接的通讯接口、电机控制器。转向电机驱动控制子系统9包括生成车轮转向信号的方向盘、转向模式选择器、与车辆自主驾驶系统连接的通讯接口、电机控制器。刹车控制子系统包括刹车脚踏板、与刹车脚踏板联动的车轮驱动电源开关、以及由车辆自主驾驶系统控制的刹车控制装置。

控制系统还包括与下位机11和上位机12，下位机11分别与驱动电机驱动控制子系统6和转向电机驱动控制子系统9之间存在电连接以控制四个车轮3的驱动和转向。下位机11与上位机12通过通讯接口连接，并接受上位机12的指令、反馈给上位机12每个车轮3的运动信息。

四个驱动电机5通过半轴4分别与四个车轮3相连，且每个驱动电机5上均设有用于测量转角和转速的第一检测件，第一检测件与驱动电机驱动控制子系统6电连接。

四个转向电机8通过转向器机械接口7分别与四个车轮3相连，且每个转向电机8上均设有用于测量转向和转速的第二检测件，第二检测件与转向电机驱动控制子系统9电连接。每个转向器机械接口7上设有连杆，连杆与所述车轮3可转动连接。

本实施例的分布式纯电动车的底盘系统100保留了大量现有车辆的机械接口，采用现有车辆的悬架系统、刹车系统以及车轮3，可以快速投入市场生产使用。本实施例四个车轮采用了完全独立的电机驱动，不再有驱动轮之间的机械连接，四个车轮可以进行独立的驱动力分配，增加了车辆的运动自由度。与此同时，四个转向机构也相互独立，因此大大改善了车辆的可操纵性并提高了车辆转向的灵活性，进而实现蛇形行驶、原地转向等新型驾驶模式。此外，本实施例的分布式纯电动车的底盘系统100也可以在车辆单个动力系统或刹车系统出现故障时有能力切换到应急状态，通过剩余的完好驱动系统保障行车安全至最近的维修点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。