用于低底盘车辆的电动车轴组件

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C§119(e)要求2018年10月4日提交的序号为62/741,136的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用以其整体合并于此。

技术领域

本公开大体上涉及车辆的车轴(axle)组件，并且更具体地，涉及低底盘(lowfloor)车辆的电动车轴组件。

背景技术

为了利于进出，通常理想的是使车辆具有尽可能低的底盘。公共汽车和载人汽车(通常被称为低底盘车辆)是受益于低底盘高度的车辆的示例。通过最小化底盘高度，可以消除车辆的门处的台阶，这又使车辆乘客更容易进出车辆。此外，消除台阶对残障乘客和带有手推车的乘客特别有益。为了提高性能和效率，制造商越来越多地转向用于低底盘车辆的电动和混合动力推进系统。为了使车辆的底盘尽可能低，驱动系部件被重新布置，以减少对车辆底盘的侵入性。

因此，需要提供一种解决这些问题的电动车轴组件。

发明内容

根据本公开的一方面，一种电动车轴组件可以包括：悬挂框架；联接到悬挂框架的驱动组件；以及联接到悬挂框架的驱动模块。驱动组件可以包括容纳在壳体中的电动驱动单元和驱动系。电动驱动单元可以与驱动系接合并且被配置为向驱动系提供动力。驱动模块可以被配置为控制驱动组件的操作。一个或多个互连件可以联接在驱动模块和驱动组件之间。驱动模块可以包括驱动电路和外壳。驱动电路可以容纳在外壳中，并且外壳可以围绕驱动电路密封。

在说明性实施例中，驱动电路包括逆变器和控制器。控制器可以被配置为选择性地向逆变器供电以用于电动驱动单元的操作。

在说明性实施例中，驱动电路可以包括冷却回路。

在说明性实施例中，外壳可以包括限定边缘的侧壁、底板和盖板。盖板可以被配置为与布置在边缘上的密封构件接合，以将驱动电路封闭在外壳中并且围绕驱动电路密封外壳。

在说明性实施例中，外壳可以包括密封连接器，以允许将互连件密封连接到驱动模块，以便与驱动电路通信。

在说明性实施例中，一个或多个互连件可以被布置成用于电力输送或控制信号输送中的至少一种。

在说明性实施例中，互连件中的至少一个可以被布置成用于输送冷却流体。

在说明性实施例中，一个或多个互连件可以联接到驱动模块以及电池或车辆控制器中的至少一个。

在说明性实施例中，悬挂框架可以形成为包括凹部，并且驱动模块可以被接收在凹部中。

在说明性实施例中，至少一个隔离支座可以被布置成相对于悬挂框架支撑驱动模块。隔离支座可以被配置为衰减从悬挂框架传递到驱动模块的力。

在说明性实施例中，隔离支座可以包括：联接到驱动模块的支撑凸片；联接到悬挂框架的支撑凸片；被布置成将支撑凸片对齐的销钉；以及布置在支撑凸片之间并被配置为使支撑凸片远离彼此偏置的偏置构件。

根据本公开的一方面，一种车辆可以包括车辆框架和联接到车辆框架的电动车轴组件。电动车轴组件可以被配置为向车辆的车轮提供动力。电动车轴组件可以包括：联接到车辆框架的悬挂框架；联接到悬挂框架的相对两侧的一对驱动组件；以及联接到悬挂框架的驱动模块。每个驱动组件可以包括容纳在壳体中的电动驱动单元和驱动系。电动驱动单元可以与驱动系接合并且被配置为向驱动系提供动力。驱动模块可以被配置为控制驱动组件的操作。一个或多个互连件可以联接在驱动模块和每个驱动组件之间。驱动模块可以包括驱动电路和外壳。驱动电路可以容纳在外壳中，并且外壳可以围绕驱动电路密封。

在说明性实施例中，驱动电路可以包括第一逆变器、第二逆变器和至少一个控制器。至少一个控制器可以被配置为选择性地向第一逆变器和第二逆变器供电，以便操作驱动组件的电动驱动单元。

在说明性实施例中，驱动电路可以包括冷却回路。

在说明性实施例中，外壳可以包括限定边缘的侧壁、底板和盖板。盖板可以被配置为与布置在边缘上的密封构件接合，以将驱动电路封闭在外壳中并且围绕驱动电路密封外壳。

在说明性实施例中，外壳可以包括密封连接器，以允许将互连件密封连接到驱动模块，以便与驱动电路通信。

在说明性实施例中，一个或多个互连件可以被布置成用于电力输送或控制信号输送中的至少一种。

在说明性实施例中，互连件中的至少一个可以被布置成用于输送冷却流体。

在说明性实施例中，一个或多个互连件可以联接到驱动模块以及电池或车辆控制器中的至少一个。

在说明性实施例中，悬挂框架可以形成为包括位于一对驱动组件之间的凹部，并且驱动模块可以被接收在凹部中。

在说明性实施例中，至少一个隔离支座可以被布置成相对于悬挂框架支撑驱动模块。隔离支座可以被配置为衰减从悬挂框架传递到驱动模块的力。

在说明性实施例中，隔离支座可以包括：联接到驱动模块的支撑凸片；联接到悬挂框架的支撑凸片；被布置成将支撑凸片对齐的销钉；以及布置在支撑凸片之间并被配置为使支撑凸片远离彼此偏置的偏置构件。

根据本公开的一方面，一种用于电动车轴组件的驱动模块可以包括驱动电路和外壳。驱动电路可以包括第一逆变器、第二逆变器和至少一个控制器。外壳可以包括限定边缘的侧壁、底板和盖板。盖板可以被配置为与布置在边缘上的密封构件接合，以将驱动电路封闭在外壳中并且围绕驱动电路密封外壳。控制器可以被配置为选择性地向第一逆变器和第二逆变器供电。驱动电路可以被配置为经由一个或多个互连件与电动车轴组件的一个或多个驱动组件通信，以将电力和/或控制信号输送到驱动组件。

在说明性实施例中，驱动电路可以包括冷却回路。

在说明性实施例中，外壳可以包括密封连接器，以允许将互连件密封连接到驱动模块，以便与驱动电路通信。

附图说明

在附图(在本文中简称为“图”)中，以示例而非限制的方式示出了本文描述的系统和方法。为了图示的简单和清楚起见，图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的地方，在图中重复了参考标号以指示对应或类似的元件。

图1是根据本公开的用于低底盘车辆的电动车轴组件的透视图。

图2是类似于图1的视图，其示出了从悬挂框架移开的驱动模块。

图3是图2的驱动模块的透视图。

图4是类似于图3的视图。

图5是图1的电动车轴组件的俯视图。

图6是类似于图5的视图，其示出了从悬挂框架移开的驱动模块。

图7是图5的驱动模块的俯视图。

图8是根据本公开的用于将驱动模块保持在悬挂框架上的隔离支座的一个实施例的侧视图。

图9是根据本公开的用于将驱动模块保持在悬挂框架上的隔离支座的另一实施例的侧视图。

图10是类似于图5的视图，其示出了附接到悬挂框架的顶盖板。

图11是图5的电动车轴组件的仰视图，其示出了附接到悬挂框架的底盖板。

图12是根据本公开的车辆的示意图。

图13是车辆的正视图。

图14-16是根据本公开的驱动单元和驱动系的透视图。

具体实施方式

尽管本公开的概念易于有各种修改和替代形式，但是其具体的示例性实施例已经在附图中通过示例的方式示出，并且将在本文中进行详细描述。然而，应当理解，无意将本公开的概念限制为所公开的特定形式，而是相反，其意图是涵盖落入所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可以不一定包括该特定的特征、结构或特征。而且，这样的短语不一定指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，可以认为结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内，即使在没有明确描述的情况下。

根据本公开的说明性电动车轴组件100在图1和图2中示出。电动车轴组件100可以例如用在低底盘车辆200(图13)(诸如公共汽车)中，以支撑车辆200在地面上行驶并推进车辆200。电动车轴组件100包括悬挂框架102和一对驱动组件104、106，它们如图1所示那样联接到悬挂框架102的相对两侧。悬挂框架102附接到车辆框架206(图13)，以用于相对于车辆框架206支撑驱动组件104、106。

如图1所示，驱动组件104、106中的每一个包括驱动单元103(诸如电动马达)和驱动系105。驱动单元103和驱动系105容纳在驱动组件104、106的壳体101中。车轮轮毂107允许车轮208附接到驱动组件104、106，以随着驱动系105的旋转而围绕轴线A旋转，如图13所示。驱动单元103通过驱动系105向车轮208提供动力，以沿着地面推进车辆200。在图14-16中示出了示例性的驱动单元103和驱动系105。在国际专利申请公开第WO2019/014479号和国际专利申请第PCT/US2019/031786号中示出了用于低底盘车辆的车轴组件的示例，上述国际专利申请公开公开和国际专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

根据本公开的驱动模块10控制电动车轴组件100的操作，如图1-4所示。在说明性实施例中，驱动模块10包括容纳在外壳18中的驱动电路12。一个或多个互连件14、16分别联接到驱动组件104、106中的每一个。驱动模块10被接收在悬挂框架102的凹部109中。

如图3所示，驱动电路12包括一个或多个控制器22和逆变器24、26。在一些实施例中，为每个逆变器24、26提供控制器22。在说明性实施例中，逆变器24通过互连件14选择性地为驱动组件104中的驱动单元103供电，并且逆变器26通过互连件16选择性地为驱动组件106中的驱动单元103供电。在一些实施例中，冷却回路28布置在外壳18中，并且被配置为冷却驱动电路12。本公开考虑了其他互连件14、16，例如用于控制信号、冷却流体、传感器和其他反馈机构的互连件，以及其他有益的互连件。

外壳18包括限定边缘34的侧壁32、底板36和盖板38，如图3和图4所示。盖板38与布置在边缘34上的密封构件39(诸如垫圈)接合，以围绕驱动电路12封闭并密封外壳18。外壳18阻挡或以其他方式限制不期望的材料(诸如水、盐、灰尘和在道路上发现的其他碎屑)在电动车轴组件100工作期间接触驱动电路12。顶部盖板92和底部盖板94也可以围绕驱动模块10联接到悬挂框架102，如图10和图11所示。

插头或连接器40联接到外壳18，并允许互连件14、16与驱动电路12通信，如图2和图3所示。与插头或连接器42接合的附加互连件90可以与驱动电路12通信。例如，除了其他互连件之外，互连件90可以提供电池电力、驱动器输入和/或控制信号的输送，和/或用于冷却回路28的冷却流体的输送。在一些实施例中，互连件90可以包括输入和输出，用于使冷却流体诸如通过泵穿过冷却回路28循环到热交换器，以从冷却流体中去除热量。在一些实施例中，冷却流体通过驱动模块10和互连件14、16传递到驱动组件104、106，以冷却驱动单元103和其他部件。在一些实施例中，用过的冷却流体通过互连件14、16传递回到驱动模块10。在一些实施例中，用过的冷却流体通过与车辆的冷却系统的单独连接件从驱动组件104、106中去除。连接器40、42允许互连件14、16、90穿过外壳18与驱动电路12密封连接。在一个说明性实施例中，车辆200包括电池202和车辆控制器204，如图12所示。车辆控制器204可以接收驾驶员输入(诸如对制动/加速、转弯的需求以及其他驾驶员需求)，并且向驱动模块10提供指示驾驶员输入的信号。控制器22响应于驾驶员输入从电池202选择性地向逆变器24、26供电，以操作驱动组件104、106。互连件14、16、90可以体现为一个或多个电缆、导管、电线或用于传输电力、信号、流体、机械力的其他结构，或其他用于操作电动车轴组件100的驱动模块10和驱动组件104、106的传输件。

在说明性实施例中，多个隔离支座50相对于悬挂框架102支撑驱动模块10，如图5-8所示。如图8所示，每个隔离座50包括联接到外壳18的第一支撑凸片52和联接到悬挂框架102的一个或多个第二支撑凸片54。销钉58将支撑凸片52、54与一个或多个偏置构件56(诸如螺旋弹簧)对齐，该偏置构件56在支撑突片52、54之间延伸，以衰减从悬挂框架102传递到驱动模块10的力。例如，偏置构件56可以被配置为使支撑突片52、54远离彼此偏置，并在支撑凸片52、54之间提供空间以允许相对移动。当车辆200沿着道路行驶时，隔离支座50可以衰减悬挂框架102承受的道路负载。在另一实施例中，隔离支座150类似于隔离支座50，一个不同之处在于使用柔性套筒156代替偏置构件56。在一些实施例中，柔性套筒156由弹性材料(诸如橡胶)形成。本公开考虑了用于衰减悬挂框架102与驱动模块10之间的力的隔离支座的其他布置。互连件14、16、90还可以被布置成与被接收在凹部109中的驱动模块10有一定的松弛量，以允许驱动模块10在隔离支座50、150上相对于悬挂框架102移动。在一些实施例中，提供了附加隔离支座，用于将驱动电路12连接到外壳18中，以用于进一步的衰减。

驱动电路12在外壳18中的布置使电动车轴组件100的轮廓最小化，并允许容易地修理或更换驱动模块10和/或其中的部件(诸如驱动电路12的逆变器24、26)。在电动车轴组件100的操作期间，相对于施加在悬挂框架102上的力，驱动模块10也被衰减。驱动模块10还可以被布置和被配置为与电动车轴组件的不同配置一起使用。例如，集成驱动电路12可以被配置为控制不同电动车轴组件中的驱动单元的操作。驱动模块10可以连接到驱动单元并且安装到车辆的框架以允许操作。

在说明性实施例中，电动车轴组件包括用于操作第一驱动单元和第二驱动单元的集成控制系统。集成控制系统设置在便携式外罩或外壳中。便携式外罩包括多个侧壁和限定设备室的内表面。设备室被设计尺寸和形状以用于容纳集成控制系统的部件，所述部件包括但不限于逆变器组件、控制器、车辆控制器或VMU、流体泵、冷却器、电源电缆、通信电缆、电气和控制连接件、ECU和/或接线端子。设备室还被配置为向集成控制系统的部件提供密封且受保护的环境。另外，集成控制系统可以包括从便携式外罩延伸的多个互连件。互连件可以包括例如电力电缆、冷却线和车辆控制电缆，其用于将集成控制系统连接到第一驱动单元和/或第二驱动单元。在一个实施例中，仅将包括电力电缆、冷却线和车辆控制电缆的三个互连件用作输入，以将电力从电池传输到驱动单元。在一个实施例中，便携式外罩包括顶部盖板或顶部盖，以允许操作员接近存储在其中的集成控制系统的部件，以有助于维护、修理和/或更换集成控制系统的部件。盖板可以通过铰链组件联接到侧壁，以使盖板能够从侧壁被提起，从而允许操作员接近设备室。

在说明性实施例中，集成控制系统是可拆卸的并且可以位于车辆底架上的任何位置，或作为单独的单元出售。通过将所有集成项放入密封、受保护的手提箱外壳中，集成控制系统简化了车辆OEM的设计工作，并为系统采购提供了经济规模。逆变器、泵、冷却器、电缆、互连件、ECU、接线端子等均包括在手提箱外壳中。在一些实施例中，仅三条线用作输入以将电力从电池传输到车轮：1)电力电缆；2)冷却线；以及3)车辆控制电缆。

在说明性实施例中，电动车轴组件可以包括联接到第一驱动单元和第二驱动单元中的每一个的逆变器装置，以及用于操作电动逆变器装置和驱动单元的控制器。每个逆变器装置联接到一个或多个电池，以向逆变器电气逆变器供应电力。每个控制器联接到VMU单元。

在说明性实施例中，本公开的电动车轴组件可以用于低底盘或超低底盘(无台阶)车辆。该车辆通常是具有电动(全电池或可以是混合动力)推进的高占用率或重型车辆。电动车轴组件可以紧凑地包装低底盘车辆的两个2段变速单元、两个电动马达和两个车轮轮毂减速齿轮。变速单元中具有2段变速将允许提高车辆的性能，以实现最高速度和马达效率。将电动马达集成在变速单元的侧面(例如，平行且相邻)有助于紧凑地包装系统。使用一组平行轴齿轮进行减速允许包装马达的偏移量。两段变速单元将集成在车轴外罩内。

在说明性实施例中，电动驱动车轴可以包括两个马达、两个2段变速单元、两个轮毂减速齿轮和外部车轴外罩，其中，马达用于提供动力来驱动每个车轮。电动驱动车轴可以包括具有转子轴的电动马达，该转子轴驱动偏移齿轮减速装置。偏移齿轮减速装置的输出将向具有若干个轴承、可选的同步器/离合器和两个齿轮的轴输入动力，这两个齿轮分别与变速器输出轴上的两个齿轮配对。同步器将为两个速比选择速度，这将通过变速装置中的任一齿轮对将动力传输到输出轴。变速装置的输出轴将联接到车轮轮毂行星驱动太阳齿轮的输入。在车轮轮毂行星驱动器中，环形齿轮将保持固定，而行星齿轮架将像传统的车轮轮毂驱动器那样向车轮输出动力。两个电动马达、两个2段变速单元和两个行星车轮轮毂驱动器位于一个车轴上。车轴外罩将每个电动马达和变速装置紧凑地集成在一起，并将车辆负载传输到悬架部件。

在说明性实施例中，电动车轴组件还包括悬架臂，其可用于将电动车轴组件附接到车辆。车辆可以是电动车辆或具有电动马达和内燃发电机/马达的混合动力车辆。有利地，悬架臂可以被配置为将电动车轴组件改装到车辆上。例如，最初配备有传统车轴组件的低底盘公共汽车可以利用该电动车轴组件代替传统的车轴组件。

在说明性实施例中，车轮联接到电动车轴组件的每一端以支撑车辆并将动力传递到路面。在一些实施例中，电动车轴组件是双车轮配置，其中一对车轮联接到电动车轴组件的每一端。每个车轮都限定旋转轴线。每个车轮的旋转轴线大致对齐。

在说明性实施例中，电动车轴组件还包括车轮驱动组件，该车轮驱动组件被配置为独立地驱动电动车轴组件的任一侧上的一个车轮或一组车轮。例如，每个驱动组件可以在车辆的转弯操纵期间或响应于每个车轮处的可用牵引力以不同的速度操作相应的车轮。每个车轮驱动组件包括电动驱动单元、变速单元和车轮端部组件。车轴外罩将电气单元和变速单元紧凑地集成在一起，并将车辆负载传输到悬架臂。变速单元使车辆具有更高的最高速度，同时在低速下更有效地操作。悬挂框架被布置成使得低底盘的高度尽可能地低，并且宽度尽可能地宽，以使车辆的容量最大化。悬挂框架可以从车轮的旋转轴线偏移，以降低车辆的低底盘的高度。电动车轴组件还可以包括用于车辆的制动系统。制动系统可以包括气缸、制动软管、制动鼓、制动转子、制动钳等。

在说明性实施例中，电动驱动单元生成扭矩以驱动车轮。电动驱动单元包括转子轴和固定到转子轴的驱动小齿轮。电动驱动单元可以是有刷或无刷的DC或AC马达，以及本领域中公知的其他类型。驱动单元与驱动系接合，以从驱动单元向车轮提供动力。驱动系可以包括多个可选择的减速比齿轮，以使驱动单元在转动车轮时具有优势。在一些实施例中，变速机构允许在驱动系中选择性地接合不同速比的齿轮。变速机构可以手动或自动控制。变速机构可以响应由变速控制模块生成的液压、气压或电子信号。替代地，变速机构可以包括由车辆操作员控制的机械联动装置。

诸如本文所描述的控制器、计算设备、服务器或计算机包括至少一个或多个处理器或处理单元以及系统内存。控制器通常还包括至少某种形式的计算机可读介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质可以包括以能够存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。通信介质通常在诸如载波或其他传输机制的已调制数据信号中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且包括任何信息输送介质。本领域技术人员应该熟悉调制数据信号，其具有以编码信号中的信息的方式设置或改变的一个或多个特性。上述的任何组合也包括在计算机可读介质的范围内。

尽管已经在附图和前述描述中详细示出和描述了本公开，但是这样的图示和描述应被认为是示例性的，而不是限制性的，应当理解，仅示出和描述了示例性实施例，并且希望保护在本公开的精神之内的所有改变和修改。