專(zhuān)利名稱(chēng)：輪內(nèi)電機(jī)及搭載該輪內(nèi)電機(jī)的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪內(nèi)電機(jī)及搭載該輪內(nèi)電機(jī)的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，石油資源的日趨枯竭和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，促使電動(dòng)汽車(chē)陸續(xù)投放市場(chǎng)。但與已被購(gòu)買(mǎi)并投入使用的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)保有量仍然極少。顯然，與10萬(wàn)臺(tái)節(jié)能減排效果達(dá)到50%的電動(dòng)汽車(chē)相比，I千萬(wàn)臺(tái)節(jié)能減排效果 10%的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)對(duì)于社會(huì)的意義更加重大。因此，市場(chǎng)迫切需要一種具有一定的節(jié)能減排效果、成本較低且易于對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)進(jìn)行改裝的套件。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2008/0257620A1公開(kāi)了一種可外接充電混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括內(nèi)燃機(jī)，布置在車(chē)輪外側(cè)的輪上電機(jī)，電機(jī)控制器，電池包，車(chē)載充電器和充電口。輪上電機(jī)的轉(zhuǎn)子與車(chē)輪外側(cè)相連接并傳遞動(dòng)力，定子通過(guò)從定子中心引出并連接到車(chē)輪附近的車(chē)身上的連接桿相連。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2011/0011656A1公開(kāi)了一種可外接充電混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括內(nèi)燃機(jī)，布置在車(chē)輪外側(cè)的輪上電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)，電機(jī)控制器，電池包，車(chē)載充電器和充電口。輪上電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)其減速機(jī)構(gòu)與車(chē)輪外側(cè)相連接并傳遞動(dòng)力，定子借助于減速機(jī)構(gòu)的殼體通過(guò)連接桿連接到車(chē)輪附近的車(chē)身上。上述可外接充電混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題雖然輪上電機(jī)安裝在車(chē)輪外側(cè)，對(duì)車(chē)輛的改動(dòng)小，但顯然增加了車(chē)輛的寬度，具有一定的安全隱患；增加的連接桿暴露在車(chē)身外側(cè)，對(duì)于車(chē)身外觀有明顯的影響。此外，輪上電機(jī)的安裝需要相配的車(chē)輪，因此，原車(chē)的車(chē)輪必須更換，造成改裝成本增加。因此，還存在著發(fā)明一種對(duì)原車(chē)改動(dòng)更小的混合動(dòng)力車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種輪內(nèi)電機(jī)及搭載該輪內(nèi)電機(jī)的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種輪內(nèi)電機(jī)，其特點(diǎn)是，包括環(huán)形轉(zhuǎn)子，布置在制動(dòng)鼓的外側(cè)，其中心位于制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上；轉(zhuǎn)子法蘭，布置在制動(dòng)鼓的外端面和車(chē)輪的安裝面之間，連接環(huán)形轉(zhuǎn)子和制動(dòng)鼓;環(huán)形定子，布置在車(chē)輪內(nèi)，并位于環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)；軸承單元，其布置在環(huán)形轉(zhuǎn)子和環(huán)形定子之間，將環(huán)形定子支撐在環(huán)形轉(zhuǎn)子上；以及連接桿，將環(huán)形定子連接到懸架的拖曳臂上。在該輪內(nèi)電機(jī)中，環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)和制動(dòng)鼓外側(cè)之間具有一定的間隙。在該輪內(nèi)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子法蘭在正對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)和制動(dòng)鼓外側(cè)之間的間隙的部位開(kāi)有通風(fēng)孔，通風(fēng)孔在隨轉(zhuǎn)子法蘭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成從車(chē)輪外側(cè)流向內(nèi)側(cè)或者反方向流動(dòng)的氣流。在該輪內(nèi)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子法蘭的厚度不大于2mm。在該輪內(nèi)電機(jī)中，環(huán)形定子外側(cè)和車(chē)輪內(nèi)側(cè)之間具有一定的間隙。在該輪內(nèi)電機(jī)中，軸承單元為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承。在該輪內(nèi)電機(jī)中，連接桿為剛性桿，其一端固接在環(huán)形定子上，另一端固接在懸架拖曳臂上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛，其特點(diǎn)是，包括，發(fā)動(dòng)機(jī)，其用于驅(qū)動(dòng)前輪；后橋，其具有制動(dòng)鼓；后懸架，其具有拖曳臂；所述的輪內(nèi)電機(jī)，其中車(chē)輪為后輪，懸架為后懸架，輪內(nèi)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)后輪；電機(jī)控制器，其電連接所述輪內(nèi)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述的輪內(nèi)電機(jī)；動(dòng)力電池包，其電連接所述電機(jī)控制器，用于提供驅(qū)動(dòng)所述的輪內(nèi)電機(jī)所需的直流電源；以及車(chē)載充電器，其電連接外部電源和動(dòng)力電池包，并利用外部電源給電池包充電。


圖I是本發(fā)明的輪內(nèi)電機(jī)的一具體實(shí)施例的局部剖視示意圖。圖2是本發(fā)明的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛的一具體實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。圖中1輪內(nèi)電機(jī)；2環(huán)形轉(zhuǎn)子；3制動(dòng)鼓；4轉(zhuǎn)子法蘭；5車(chē)輪；6環(huán)形定子；7軸承單元；8連接桿；9后懸架；91拖曳臂；10可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛；11發(fā)動(dòng)機(jī)；12前輪； 13后橋；14鼓式制動(dòng)器；15后輪；16電機(jī)控制器；17動(dòng)力電池包；18車(chē)載充電器。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)理解，實(shí)施例僅是用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。圖I是本發(fā)明實(shí)施例的輪內(nèi)電機(jī)I的系統(tǒng)框圖。參考圖1，輪內(nèi)電機(jī)I包括環(huán)形轉(zhuǎn)子2，布置在制動(dòng)鼓3的外側(cè)，其中心位于制動(dòng)鼓3的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上；轉(zhuǎn)子法蘭4，連接環(huán)形轉(zhuǎn)子2和制動(dòng)鼓3 ;環(huán)形定子6，布置在車(chē)輪5內(nèi)， 并位于環(huán)形轉(zhuǎn)子2的外側(cè)；軸承單元7，其布置在環(huán)形轉(zhuǎn)子2和環(huán)形定子6之間，用于將環(huán)形定子6支撐在環(huán)形轉(zhuǎn)子2上；以及連接桿8，將環(huán)形定子6連接到懸架9的拖曳臂91上。在已被購(gòu)買(mǎi)并大量使用的經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)以及部分SUV等車(chē)型上，后懸架多采用拖曳臂式懸架。此類(lèi)懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但能夠提供足夠的舒適性。拖曳臂式懸架包括拖曳臂、減震器、扭力梁和橫向穩(wěn)定桿等，其中，拖曳臂將車(chē)輪及制動(dòng)器連接到車(chē)身上。在上述車(chē)型中，也大量采用了鼓式制動(dòng)器作為后制動(dòng)器。與盤(pán)式制動(dòng)器相比，鼓式制動(dòng)器的散熱條件略差，但因?yàn)槌杀据^低，因此，仍然得到了大量的應(yīng)用。整車(chē)的制動(dòng)力分配多在前七后三，因此，后制動(dòng)器的尺寸比前制動(dòng)器的小，其與車(chē)輪內(nèi)側(cè)之間的空隙較大。 而且后輪多為非轉(zhuǎn)向輪，因此，較適合改裝。
根據(jù)對(duì)全球17個(gè)國(guó)家12500位成年人調(diào)查發(fā)現(xiàn)，只有少數(shù)人每天實(shí)際駕駛距離超過(guò)80公里。79%的中國(guó)駕駛者工作日每天駕駛80公里以下的路程，美國(guó)是77%，歐洲是 80%，日本是94%。此外，在80%的用車(chē)時(shí)間內(nèi)，車(chē)內(nèi)只有司機(jī)和一名乘客。因此，對(duì)于此類(lèi)用途的城市家庭用車(chē)，將其改裝成可外接充電式混合動(dòng)力汽車(chē)，所需要配備的動(dòng)力電池包在SkWh以下即可。并且在平常短途行駛時(shí)，盡可能用純電動(dòng)行駛模式，可以獲得更高的經(jīng)濟(jì)性，包括極低的日常使用費(fèi)用。此類(lèi)城市家庭用車(chē)，其搭載兩人的車(chē)重約為I. 3 I. 5噸，而且由于市區(qū)道路較平坦，立交橋坡度較小，紅燈較多，車(chē)速不超過(guò)60km/h，對(duì)于驅(qū)動(dòng)功率的需求不大。對(duì)于各類(lèi)城市循環(huán)工況的統(tǒng)計(jì)表明，此類(lèi)車(chē)輛的短時(shí)驅(qū)動(dòng)功率約20kW，連續(xù)驅(qū)動(dòng)功率約10kW，即可滿(mǎn)足車(chē)輛行駛的需求。因此，改裝車(chē)輛所需添加的電動(dòng)機(jī)其額定功率為10kW，短時(shí)達(dá)到20kW 即可。過(guò)高功率等級(jí)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)將增加成本和質(zhì)量，而且增加了在車(chē)上布置的難度，因此，是不需要的。在上述車(chē)型的后懸架上的制動(dòng)鼓和車(chē)輪之間增加功率不大的輪內(nèi)電機(jī)，將內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)改裝成可外接充電式混合動(dòng)力汽車(chē)，由于對(duì)原車(chē)的改動(dòng)量極小，因此，極有利于在已投入使用的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)上大規(guī)模推廣和使用。輪內(nèi)電機(jī)I為一額定功率約5kW的環(huán)形電機(jī)，左右兩側(cè)車(chē)輪內(nèi)各布置一個(gè)，因此可提供總功率IOkW的連續(xù)驅(qū)動(dòng)功率。單個(gè)環(huán)形電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和車(chē)輪相當(dāng)，其最大轉(zhuǎn)矩為 lOONm，額定轉(zhuǎn)速為500rpm，對(duì)應(yīng)車(chē)速約50km/h。電機(jī)的恒功率區(qū)可以達(dá)到lOOOrpm，對(duì)應(yīng)車(chē)速為100km/h。超過(guò)100km/h，也即電機(jī)轉(zhuǎn)速I(mǎi)OOOrpm以上，可以設(shè)置電機(jī)工作或者不工作。 在車(chē)速100km/h范圍內(nèi)的車(chē)輛制動(dòng)，輪內(nèi)電機(jī)I可以提供有限的再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，回收部分制動(dòng)能量。輪內(nèi)電機(jī)I為一內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，其環(huán)形轉(zhuǎn)子2的內(nèi)側(cè)和制動(dòng)鼓3的外側(cè)之間具有一定的間隙。由于制動(dòng)鼓3的散熱條件較差，因此，為了避免熱量直接傳遞到環(huán)形轉(zhuǎn)子3上， 兩部件之間留有一定的間隙。轉(zhuǎn)子法蘭4布置在制動(dòng)鼓3的外端面和車(chē)輪5的安裝面之間，連接環(huán)形轉(zhuǎn)子2和制動(dòng)鼓3。轉(zhuǎn)子法蘭4在正對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子2的內(nèi)側(cè)和制動(dòng)鼓3的外側(cè)之間的間隙的部位開(kāi)有通風(fēng)孔41，通風(fēng)孔41在隨轉(zhuǎn)子法蘭4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成從車(chē)輪5的外側(cè)流向內(nèi)側(cè)或者反方向流動(dòng)的氣流，用于制動(dòng)鼓3的散熱。轉(zhuǎn)子法蘭4具有一定的厚度，當(dāng)其安裝在制動(dòng)鼓3的外端面和車(chē)輪5的安裝面之間時(shí)，車(chē)輪5的偏置距將改變。為了限制偏置距的變化，不對(duì)后懸架和車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)特性產(chǎn)生不利影響，轉(zhuǎn)子法蘭4的厚度不大于2mm。由于傳遞的電機(jī)轉(zhuǎn)矩不大，采用I. 5mm厚的鋼板沖壓制成具有足夠剛性的形狀，將環(huán)形轉(zhuǎn)子2和車(chē)輪5相連接。環(huán)形定子6的外側(cè)和車(chē)輪5的內(nèi)側(cè)之間具有一定的間隙，避免車(chē)輪5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生干涉。此外，車(chē)輪5旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的氣流將流過(guò)此間隙，對(duì)環(huán)形定子6進(jìn)行散熱。軸承單元7不僅用于環(huán)形轉(zhuǎn)子3和環(huán)形定子6之間所需間隙的保持，而且用于將位于外側(cè)的環(huán)形定子6支撐在借助于轉(zhuǎn)子法蘭4定位的環(huán)形轉(zhuǎn)子3上。軸承單元7可為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承，其直徑較大，因此，軸承單元7的剛度較大。與普通的輪內(nèi)電機(jī)的安裝方式相比，輪內(nèi)電機(jī)I的環(huán)形定子6的固定方式較特殊。 前者多借助于輪轂軸承進(jìn)行定位，借助于定子法蘭或者修改轉(zhuǎn)向節(jié)等的機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定。在
5本發(fā)明實(shí)施例中，由于不能對(duì)后懸架9進(jìn)行改動(dòng)，因此，采用了連接桿支撐的方式。連接桿8為剛性桿，其一端固接在環(huán)形定子6的相應(yīng)結(jié)構(gòu)上，另一端固接在懸架9 的拖曳臂91末端的安裝螺栓上。連接桿8為具有足夠剛度的空心桿件。由于輪內(nèi)電機(jī)I 的轉(zhuǎn)矩不大，作用在環(huán)形定子6上的作用力也不大，因此，連接桿8可以制成輕便的結(jié)構(gòu)。此外，由于輪內(nèi)電機(jī)I和車(chē)輪5 —起跳動(dòng)，因此，增加的輪內(nèi)電機(jī)I等結(jié)構(gòu)的重量屬于非懸掛質(zhì)量，其要求為越輕越好。由于輪內(nèi)電機(jī)I的功率較小，安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此，增加的非懸掛質(zhì)量較小，不會(huì)對(duì)車(chē)輪接地安全性和乘坐舒適性產(chǎn)生不利的影響。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛的框圖。如圖2所示，可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛10包括發(fā)動(dòng)機(jī)11，其用于驅(qū)動(dòng)前輪12 ； 后橋13，其具有鼓式制動(dòng)器14，具有制動(dòng)鼓3 ;后懸架，其為拖曳式懸架，具有拖曳臂91 ;所述的輪內(nèi)電機(jī)1，具體安裝的車(chē)輪5為后輪15，懸架9為后懸架，因此在這里，輪內(nèi)電機(jī)I用于驅(qū)動(dòng)后輪15 ;電機(jī)控制器16，其連接所述輪內(nèi)電機(jī)1，用于驅(qū)動(dòng)所述的輪內(nèi)電機(jī)I ;動(dòng)力電池包17，其連接所述電機(jī)控制器16，用于提供驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)電機(jī)I所需的直流電源；以及車(chē)載充電器18，其用于連接外部電源(未示出)和動(dòng)力電池包17，用于將外部交流電源轉(zhuǎn)換成直流電給動(dòng)力電池包17充電。因此，在本發(fā)明實(shí)施例的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛10中，所述的輪內(nèi)電機(jī)I安裝在具有鼓式制動(dòng)器14的后橋13上，其連接桿8的一端連接后懸架的拖曳臂91。此外，電機(jī)控制器16、動(dòng)力電池包17和車(chē)載充電器18可布置在后備箱內(nèi)。由于質(zhì)量較輕，因此，不會(huì)對(duì)車(chē)輛的性能產(chǎn)生任何不利的影響。根據(jù)本發(fā)明，可以得到一種改裝方便的輪內(nèi)電機(jī)及搭載該輪內(nèi)電機(jī)的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛。本發(fā)明實(shí)施例的輪內(nèi)電機(jī)，也適用于結(jié)構(gòu)和尺寸合適的具有其他類(lèi)型的后懸架或盤(pán)式制動(dòng)器的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的改裝。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，而是覆蓋在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所進(jìn)行的所有改變和修改。這些改變和修改不應(yīng)被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有諸如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的修改均應(yīng)被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輪內(nèi)電機(jī)，其特征在于，包括環(huán)形轉(zhuǎn)子，布置在制動(dòng)鼓的外側(cè)，其中心位于制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上；轉(zhuǎn)子法蘭，布置在制動(dòng)鼓的外端面和車(chē)輪的安裝面之間，連接環(huán)形轉(zhuǎn)子和制動(dòng)鼓；環(huán)形定子，布置在車(chē)輪內(nèi)，并位于環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)；軸承單元，其布置在環(huán)形轉(zhuǎn)子和環(huán)形定子之間，將環(huán)形定子支撐在環(huán)形轉(zhuǎn)子上；以及連接桿，將環(huán)形定子連接到懸架的拖曳臂上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輪內(nèi)電機(jī)，其特征在于，環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)和制動(dòng)鼓外側(cè)之間具有一定的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輪內(nèi)電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子法蘭在正對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)和制動(dòng)鼓外側(cè)之間的間隙的部位開(kāi)有通風(fēng)孔，通風(fēng)孔在隨轉(zhuǎn)子法蘭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成從車(chē)輪外側(cè)流向內(nèi)側(cè)或者反方向流動(dòng)的氣流。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輪內(nèi)電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子法蘭的厚度不大于2_。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輪內(nèi)電機(jī)，其特征在于，環(huán)形定子外側(cè)和車(chē)輪內(nèi)側(cè)之間具有一定的間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輪內(nèi)電機(jī)，其特征在于，軸承單元為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輪內(nèi)電機(jī)，其特征在于，連接桿為剛性桿，其一端固接在環(huán)形定子上，另一端固接在懸架的拖曳臂上。
8.—種可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛，其特征在于，包括，發(fā)動(dòng)機(jī)，其用于驅(qū)動(dòng)前輪；后橋，其具有制動(dòng)鼓；后懸架，其具有拖曳臂；根據(jù)權(quán)利要求I所述的輪內(nèi)電機(jī)，其中車(chē)輪為后輪，懸架為后懸架，輪內(nèi)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)后輪；電機(jī)控制器，其電連接所述輪內(nèi)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述的輪內(nèi)電機(jī)；動(dòng)力電池包，其電連接所述電機(jī)控制器，用于提供驅(qū)動(dòng)所述的輪內(nèi)電機(jī)所需的直流電源；以及車(chē)載充電器，其電連接外部電源和動(dòng)力電池包，并利用外部電源給電池包充電。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輪內(nèi)電機(jī)及搭載該輪內(nèi)電機(jī)的可外接充電式混合動(dòng)力車(chē)輛，該輪內(nèi)電機(jī)包括環(huán)形轉(zhuǎn)子，布置在制動(dòng)鼓的外側(cè)，其中心位于制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上；轉(zhuǎn)子法蘭，布置在制動(dòng)鼓的外端面和車(chē)輪的安裝面之間，連接環(huán)形轉(zhuǎn)子和制動(dòng)鼓；環(huán)形定子，布置在車(chē)輪內(nèi)，并位于環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)；軸承單元，其布置在環(huán)形轉(zhuǎn)子和環(huán)形定子之間，將環(huán)形定子支撐在環(huán)形轉(zhuǎn)子上；以及連接桿，將環(huán)形定子連接到懸架的拖曳臂上。
文檔編號(hào)B60K7/00GK102602280SQ201210078750
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者夏承鋼, 孫江明, 李川 申請(qǐng)人:上海中科深江電動(dòng)車(chē)輛有限公司