电驱桥系统和电动卡车的制作方法

1.本发明涉及电驱桥系统和电动卡车。


背景技术：

2.中国国内现已知多种多轴驱动重卡，例如6车轮配4驱动，8车轮配4驱动等等。其中，无论油车，还是电驱动车，双后桥驱动系统速比相同。尤其是电动多轴驱动卡车，两根驱动桥结构相同，每个驱动桥采用2至3挡换挡机构，在车辆使用过程中，两个车轴挡位切换同步性较差或者说同步性难度高，易造成磨胎或者换挡机构打齿，换挡策略复杂。
3.此外，还已知国外某电动卡车采用6车轮配4驱动，总重约为37吨左右。在控制策略上，采用一个驱动桥上的单电机作为巡航工况的驱动器，并采用另一个驱动桥上的双电机作为动力工况的驱动器，从而实现不同场景不同驱动模式。但是由于两个电驱桥都没有配备换挡机构，因此无法采用单电机适用动力工况，而且在高速加带坡度的工况下，单电机作为巡航工况的驱动器则使得电机工作点容易超出高效区，由此在坡路较为频繁的公路上行驶时能耗明显较高，而且要求电机功率较大。
4.因此，鉴于中国国内道路类型多样，工况众多，因此需要电驱桥系统能够具有广泛的适应性，并且同时要求节省能源，以降低运输成本。
5.此外，电动卡车涉及重型、中型、轻型卡车以及各种作业车辆（如搅拌车、自卸车等），各种车型的电驱桥往往需要单独设计，而它们如果能够基于一个电驱桥系统框架进行设计，不同车型仅需要在此基础上进行改装或扩展，则能够大大降低设计成本和制造成本。因此，一种能够尽可能广泛适用于多种车型的电驱桥系统或者说电驱桥架构也是当前的努力方向。


技术实现要素：

6.基于以上提及的现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电驱桥系统，其具有对于多种路况和工况的广泛适应性，在行驶中电机能够尽可能保持在高效区，从而更加节能，同时该电驱桥系统能够适用于大部分电动卡车的车型。本发明所要解决的技术问题还在于提供一种电动卡车，该电动卡车具有按照本发明的电驱桥系统。
7.按照本发明的电驱桥系统具有第一电驱桥和第二电驱桥，其中，第一电驱桥具有第一电机、与第一电机相连的第一无挡减速器、与第一无挡减速器相连的第一车轴、第二电机、与第二电机相连的第二无挡减速器、与第二无挡减速器相连的第二车轴；第二电驱桥具有第三电机、换挡变速器、差速器总成，其中第三电机与换挡变速器的输入轴相连，换挡变速器的输出轴与差速器总成相连，差速器总成与第三车轴和第四车轴相连。
8.本发明的核心构思在于两种电驱桥的有机组合，更确切的说是双电机固定传动比电驱桥和单电机可换挡电驱桥的有机组合，通过这种组合能够广泛地适用于各种路况和工况，此处所说的适用并非仅是能够使用，而是同时保证电机能够大部分时间保持在高效区。在本发明的范畴中，电机的高效区指的是电机效率在90%至97%的范围中。此外，通过上述两
种电驱桥的有机组合，电机控制器以及换挡控制器设计更加合理，并且能够较好地集成。而且基于本发明的电驱桥系统能够适用于多种作业车辆，不仅可适用于运输卡车，而且可以适用于搅拌车、自卸车等等。因此基于本发明的电驱桥系统创建了一种电驱桥架构或者电驱桥平台，在此基础上提供了诸多可行方案，解决了多轴电动车辆的电驱动系统动力性和经济性不能同时兼容的问题。
9.在本发明优选的实施例中，换挡变速器设计为二挡变速器，其具有高速挡和低速挡，其中二挡变速器传动比在7:1至55:1之间选择。由此可以使得第二电驱桥能够根据功率需求和/或载重在经济巡航模式和动力模式之间进行选择。
10.在本发明优选的实施例中，第一车轴、第二车轴、第三车轴和第四车轴分别与各自的车轮等速地相连。这意味着在车轮和车轴之间不设置轮边减速器（诸如行星齿轮减速器），这一方面可以减轻电驱桥的整体重量，另一方面也能减少零件数量和复杂度。
11.在本发明优选的实施例中，第一电机、第二电机和第三电机选择为相同规格或不同规格的电机。通过这种设计，首先体现了按照本发明的电驱桥系统的兼容性良好，因为不需要为了不同工况而刻意选择电机。此外，尤其当三个电机采用相同规格的电机时能够降低电机控制复杂度，并且有利于物流成本和维护成本。
12.在本发明优选的实施例中，第一电机、第二电机和第三电机的额定功率分别在80至200千瓦之间选择。在这种情况下，不但能够满足大部分工况，而且对于大部分路况而言也能够尽可能节能。尤其对于运输电动卡车而言，相比油车能够显著降低运输成本。
13.在本发明优选的实施例中，电驱桥系统具有电驱桥控制器，电驱桥控制器配置为根据场景需求能够进行单电机驱动模式（此处指的是第三电机）、双电机驱动模式（此处指的是第一电机和第二电机）以及三电机驱动模式的切换。通过以上各种驱动模式的切换，能够极大地适应各种工况和路况，即此处所述的场景，比如这些场景涉及车辆启动、车辆巡航、车辆爬坡等等。
14.在本发明优选的实施例中，电驱桥系统具有电驱桥控制器，电驱桥控制器配置为将第一电机、第二电机和/或第三电机的目标扭矩控制在200至300牛米之间，并且目标转速控制在4000至6000转每分。申请人通过试验已经证明这种控制控制策略非常有利，通过控制电机的扭矩和转速，电机能够尽可能地保持在高效区，由此能够很大程度地降低能耗。此外，这种控制策略尤其结合按照本发明的电驱桥系统使用时是非常有利的，因为按照本发明的电驱桥系统提供了这样前提，能够使得在各种工况下总有电机能够在高效区内工作，也就是说电机能够大部分情况下保持在高效区内，由此降低了能耗。
15.本发明的另一方面还涉及一种电动卡车，其具有按照本发明的电驱桥系统。按照本发明的电动卡车具有至少两个车桥，优选具有三个车桥。有利的是，按照本发明的电驱桥系统是中车桥和后车桥。在按照本发明的电动卡车中，单个车桥的载重设计为7至16吨，此外总车载重最高可达到60吨。
16.总体而言，按照本发明的电驱桥系统解决了电动商用车辆场景适用能力差的问题，使得电驱桥能够在电动卡车、尤其是中重型电动卡车中广泛应用，而且解决多轴车辆电驱动系统动力性和经济性不能同时兼容的问题。通过本发明的诸多优选实施例，按照本发明的电驱桥系统或电动卡车能够进一步降低能耗以及运行成本，从而相对油车产生更大的优势，提高了电动卡车的未来的市场渗透率。
附图说明
17.以下结合具体实施例并参照附图详细阐述本发明的上述特征和优点以及实现它们的方式，但本发明并不局限于具体实施例的特征。在附图中：图1示出按照本发明的电驱桥系统。
具体实施方式
18.图1示出的按照本发明的电驱桥系统具有第一电驱桥和第二电驱桥，其中第一电驱桥具有第一电机1、与第一电机1相连的第一无挡减速器2、与第一无挡减速器2相连的第一车轴10、第二电机3、与第二电机3相连的第二无挡减速器4、与第二无挡减速器4相连的第二车轴11，其中，第一车轴和第二车轴分别与相应的车轮等速地相连；第二电驱桥具有第三电机5、二挡变速器6、差速器总成7、与差速器总成7相连的第三车轴8和第四车轴9，其中第三电机与二挡变速器的输入轴相连，二挡变速器的输出轴与差速器总成相连，差速器总成与第三车轴和第四车轴相连，第三车轴和第四车轴分别与相应的车轮等速地相连。因此在图1所示的实施例中，车轴与车轮等速地相连，这意味着在车轮和车轴之间不设置轮边减速器，所谓的轮边减速器通常是行星齿轮无挡减速器。
19.按照本发明的电驱桥系统具有广泛的路况适应性，可以适应绝大部分路况。
20.在正常的巡航工况中，道路基本保持平坦，此时第一电驱桥的第一电机和第二电机工作，此时第一电机和第二电机的效率可以很容易地保持在高效区中。此外，根据功率需求和/或载重，第二电驱桥的第三电机也可以在高速挡挂入时进行巡航工况。
21.在电动卡车上小坡时，比如在坡度为1至2度的路况中，可以仅使用第三电机，其中二挡变速器挂入高速挡，此时可以提供足够的动力。同时，第一电机和第二电机可以不工作。由此可以节省能源，并且第三电机的效率可以保持在高效区内。
22.在电动卡车上较大坡时，比如在坡度为2至5度的路况中，可以仅使用第三电机，其中二挡变速器挂入低速挡。同时，第一电机和第二电机不工作。由此可以节省能源，并且第三电机的效率仍可以保持在高效区内。
23.当坡度大于5度时，可以同时使用第一电机、第二电机和第三电机，其中二挡变速器的挡位挂入可以根据实际载重等情况进行选择，由此满足所需的动力。通常这种路况并不是常规路况，短时的能耗增加是可以接受的。
24.因此，对于整个行程而言，三个电机大部分时间保持在高效区内，因此总体上非常节能。
25.对于本实施例而言，第一电驱桥或第二电驱桥的载重可选为7至16吨，单个电机的额定功率可选为80至200千瓦，因此这种电驱桥架构可以满足大部分卡车类型以及多种作业车辆。
26.需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的序数仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不要求或者暗示这些实体之间存在特定顺序，而且序数也不对应数量。
27.本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本发明的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本发明所要保护的权利范围。

技术特征：
1.一种电驱桥系统，其具有第一电驱桥和第二电驱桥，其特征在于，第一电驱桥具有第一电机、与第一电机相连的第一无挡减速器、与第一无挡减速器相连的第一车轴、第二电机、与第二电机相连的第二无挡减速器、与第二无挡减速器相连的第二车轴；第二电驱桥具有第三电机、换挡变速器、差速器总成，其中第三电机与换挡变速器的输入轴相连，换挡变速器的输出轴与差速器总成相连，差速器总成与第三车轴和第四车轴相连。2.根据权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于，换挡变速器设计为二挡变速器，其具有高速挡和低速挡，其中二挡变速器传动比在13:1至55:1之间选择。3.根据权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于，第一车轴、第二车轴、第三车轴和第四车轴分别与各自的车轮等速地相连。4.根据权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于，第一电机、第二电机和第三电机选择为相同规格的电机。5.根据权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于，第一电机、第二电机和第三电机的额定功率分别在80至200千瓦之间选择。6.根据权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于，电驱桥系统具有电驱桥控制器，电驱桥控制器配置为根据场景需求能够进行单电机驱动模式、双电机驱动模式以及三电机驱动模式的切换。7.根据权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于，电驱桥系统具有电驱桥控制器，电驱桥控制器配置为将第一电机、第二电机和/或第三电机的目标扭矩控制在200至300牛米之间，并且目标转速控制在4000至6000转每分。8.一种电动卡车，其特征在于，电动卡车具有根据权利要求1至7中任一项所述的电驱桥系统。9.按照权利要求8所述的电动卡车，其特征在于，电动卡车具有至少两个车桥。10.按照权利要求8所述的电动卡车，其特征在于，单个车桥的载重设计为7至16吨。

技术总结
本发明涉及电驱桥系统和电动卡车。电驱桥系统具有第一电驱桥和第二电驱桥，第一电驱桥具有第一电机、与第一电机相连的第一无挡减速器、与第一无挡减速器相连的第一车轴、第二电机、与第二电机相连的第二无挡减速器、与第二无挡减速器相连的第二车轴；第二电驱桥具有第三电机、换挡变速器、差速器总成，其中第三电机与换挡变速器的输入轴相连，换挡变速器的输出轴与差速器总成相连，差速器总成与第三车轴和第四车轴相连。电动卡车具有按照本发明所述的电驱桥系统。电驱桥系统。电驱桥系统。


技术研发人员：马季 陶召峰
受保护的技术使用者：江苏速豹动力科技有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/6/28