一种模块化共用架构型驱动底盘系统的制作方法

1.本发明涉及车辆底盘技术领域，特别是涉及一种模块化共用架构型驱动底盘系统。


背景技术：

2.目前在新能源汽车上，根据整车需求单独设计每个系统及零部件，造成研发周期长，而且每个系统之间单独开发和集成，集成效率较低，整车轻量化水平差，且成本较高。
3.现有的底盘为一体式架构，当车辆出现新的需求时，无法快速适应，必须重新开发。并且现有混合动力输出常见为锂离子动力电池与传统内燃机组合，对于未来的主流动力源燃料电池系统，缺少系统的模块化底盘集成方案。
4.因此，目前亟需一种适应多动力源高集成度的底盘架构。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种模块化共用架构型驱动底盘系统，以提高车辆底盘的集成性和通用性。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种模块化共用架构型驱动底盘系统，所述系统包括：电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块、超级电容分模块和多个行驶模块；
8.电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块和超级电容分模块的数量均至少为一个；
9.电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块、超级电容分模块分别连接一个行驶模块；行驶模块的总数量等于待设计车辆的车轮总数量；
10.电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块和超级电容分模块连接后组成平整的上平面，所述平整的上平面用于放置待设计车辆的车身，平整的上平面与车身相吻合；
11.电堆分模块与燃料电池附件分模块电连接，电堆分模块用于控制燃料电池附件分模块为电堆分模块中的电堆供气，使电堆产生电能；
12.动力电池分模块、电堆分模块和超级电容分模块分别相互电连接，用于进行电能的传输；
13.动力电池分模块、燃料电池附件分模块、电堆分模块和超级电容分模块的控制端均与整车控制器连接。
14.可选的，所述行驶模块包括：电动轮角模块；
15.所述电动轮角模块包括集成悬架、第一车轮和轮毂电机；
16.集成悬架的一端与电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块或超级电容分模块固定连接，集成悬架的另一端与车轮固定连接；轮毂电机设置于第一车轮上；
17.轮毂电机与电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块或超级电容分模
块电连接。
18.可选的，所述电堆分模块包括：第一电堆、第一燃料电池控制器、第一电机控制器和dcdc模块；
19.第一电堆的气体输入端口与燃料电池附件分模块的气体输出端口连接；第一燃料电池控制器与燃料电池附件分模块的控制端连接，第一燃料电池控制器用于控制燃料电池附件分模块为第一电堆供气，使第一电堆产生电能；
20.第一燃料电池控制器分别与整车控制器和第一电堆连接，第一燃料电池控制器用于获取第一电堆的工作参数，并将第一电堆的工作参数传输至整车控制器；
21.第一电堆的电能输出口与动力电池分模块、超级电容分模块连接，并通过dcdc模块与轮毂电机连接，第一电堆用于将产生的电能传输至动力电池分模块、超级电容分模块和轮毂电机；
22.第一电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第一电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
23.可选的，所述燃料电池附件分模块包括：第一电堆附件和第二电机控制器；
24.第一电堆附件与电堆分模块连接，第一电堆附件用于在电堆分模块的控制下为电堆分模块中的电堆供气；
25.第二电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第二电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
26.可选的，所述动力电池分模块包括：第一动力电池、第一bms和第三电机控制器；
27.第一bms分别与整车控制器和第一动力电池连接，第一动力电池与轮毂电机连接，所述第一bms用于根据整车控制器的指令控制第一动力电池为轮毂电机供能，以及获取第一动力电池的工作参数，并将第一动力电池的工作参数传输至整车控制器；
28.电堆分模块和超级电容分模块分别与第一动力电池和轮毂电机连接，电堆分模块和超级电容分模块分别用于将电能传输至第一动力电池进行存储，并为轮毂电机提供电能；
29.第三电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第三电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
30.可选的，所述超级电容分模块包括：第一超级电容、第一超级电容控制器和第四电机控制器；
31.第一超级电容控制器分别与整车控制器和第一超级电容连接，第一超级电容与轮毂电机连接，所述第一超级电容控制器用于根据整车控制器的指令控制第一超级电容为轮毂电机供能，以及获取第一超级电容的工作参数，并将第一超级电容的工作参数传输至整车控制器；
32.电堆分模块和动力电池分模块分别与第一超级电容和轮毂电机连接，电堆分模块和动力电池分模块分别用于将电能传输至第一超级电容进行存储，并为轮毂电机提供电能；
33.第四电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第四电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
34.可选的，所述行驶模块包括：从动轮模块；
35.所述从动轮模块包括独立悬架和第二车轮；
36.独立悬架的一端与电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块或超级电容分模块固定连接，独立悬架的另一端与第二车轮固定连接。
37.可选的，所述电堆分模块包括：第二电堆和第二燃料电池控制器；
38.第二电堆的气体输入端口与燃料电池附件分模块的气体输出端口连接；第二燃料电池控制器与燃料电池附件分模块的控制端连接，第二燃料电池控制器用于控制燃料电池附件分模块为第二电堆供气，使第二电堆产生电能；
39.第二燃料电池控制器分别与整车控制器和第二电堆连接，第二燃料电池控制器用于获取第二电堆的工作参数，并将第二电堆的工作参数传输至整车控制器；
40.第二电堆的电能输出口与动力电池分模块、超级电容分模块连接，第二电堆用于将产生的电能传输至动力电池分模块和超级电容分模块。
41.可选的，所述燃料电池附件分模块包括：第二电堆附件；
42.第二电堆附件与电堆分模块连接，第二电堆附件用于在电堆分模块的控制下为电堆分模块中的电堆供气。
43.可选的，所述动力电池分模块包括：第二动力电池和第二bms；
44.第二bms分别与整车控制器和第二动力电池连接，所述第二bms用于获取第二动力电池的工作参数，并将第二动力电池的工作参数传输至整车控制器；
45.电堆分模块和超级电容分模块分别与第二动力电池连接，电堆分模块和超级电容分模块分别用于将电能传输至第二动力电池进行存储。
46.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
47.本发明公开一种模块化共用架构型驱动底盘系统，将底盘分段成电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块、超级电容分模块，每个模块连接一个行驶模块，行驶模块的总数量等于待设计车辆的车轮总数量，使得电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块、超级电容分模块拼接后满足待设计车辆的能量需求，并且电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块和超级电容分模块连接后组成平整的上平面，平整的上平面放置待设计车辆的车身，平整的上平面与车身相吻合，满足待设计车辆的尺寸要求，从而实现了底盘的通用性，克服了现有车辆底盘通用性差、现有车辆底盘结构各异，模块化与集成度低的缺陷，提高了车辆底盘的集成性和通用性。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本发明提供的模块化共用架构型驱动底盘系统的构型图；
50.图2为本发明提供的主动轮形式的电堆分模块结构图；
51.图3为本发明提供的从动轮形式的电堆分模块结构图；
52.图4为本发明提供的主动轮形式的燃料电池附件分模块结构图；
53.图5为本发明提供的从动轮形式的燃料电池附件分模块结构图；
54.图6为本发明提供的主动轮形式的动力电池分模块结构图；
55.图7为本发明提供的从动轮形式的动力电池分模块结构图；
56.图8为本发明提供的主动轮形式的超级电容分模块结构图；
57.图9为本发明提供的从动轮形式的超级电容分模块结构图。
具体实施方式
58.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.本发明的目的是提供一种模块化共用架构型驱动底盘系统，以提高车辆底盘的集成性和通用性。
60.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
61.本发明提供了一种模块化共用架构型驱动底盘系统，如图1所示，系统包括：电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块、超级电容分模块和多个行驶模块。
62.电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块和超级电容分模块的数量均至少为一个。电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块、超级电容分模块分别连接一个行驶模块；行驶模块的总数量等于待设计车辆的车轮总数量。
63.电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块和超级电容分模块连接后组成平整的上平面，平整的上平面用于放置待设计车辆的车身，平整的上平面与车身相吻合。
64.电堆分模块与燃料电池附件分模块电连接，电堆分模块用于控制燃料电池附件分模块为电堆分模块中的电堆供气，使电堆产生电能。动力电池分模块、电堆分模块和超级电容分模块分别相互电连接，用于进行电能的传输。动力电池分模块、燃料电池附件分模块、电堆分模块和超级电容分模块的控制端均与整车控制器连接。
65.各分模块的形状是不一样的，前后连接顺序可任意选择。并且任意两个模块可以并排，且连接处不一定为平面。本发明所述的通用底盘架构总体为分段拼接式底盘，适用于电混动车辆，该底盘构型可根据实际车辆设计需求，选择任意动力形式的分模块进行组合，且数量不限制。例如车辆设计需要高能量存储，则可以选择多个动力电池分模块，或多个电堆/燃料电池附件分模块(电堆分模块需与燃料电池附件分模块联合工作，但一个燃料电池附件分模块可对应连接多个电堆分模块，并非一一对应关系)，或多个超级电容分模，或它们的任意数量与顺序的组合。
66.根据待设计车辆的驱动形式(两驱、四驱等)，四个分模块连接的行驶模块为主动轮形式或从动轮形式，使得底盘满足车辆的设计需求。
67.主动轮形式：
68.行驶模块包括：电动轮角模块。
69.电动轮角模块包括集成悬架、第一车轮和轮毂电机；集成悬架的一端与电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块或超级电容分模块固定连接，集成悬架的另一端与车轮固定连接；轮毂电机设置于第一车轮上；轮毂电机与电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块或超级电容分模块电连接。
70.集成悬架中除减振装置外，还包含给轮毂电机供电以及通信控制的线束。
71.参照图2，电堆分模块包括：第一电堆、第一燃料电池控制器、第一电机控制器和dcdc模块。
72.第一电堆的气体输入端口与燃料电池附件分模块的气体输出端口连接；第一燃料电池控制器与燃料电池附件分模块的控制端连接，第一燃料电池控制器用于控制燃料电池附件分模块为第一电堆供气，使第一电堆产生电能；
73.第一燃料电池控制器分别与整车控制器和第一电堆连接，第一燃料电池控制器用于获取第一电堆的工作参数，并将第一电堆的工作参数传输至整车控制器；
74.第一电堆的电能输出口与动力电池分模块、超级电容分模块连接，并通过dcdc模块与轮毂电机连接，第一电堆用于将产生的电能传输至动力电池分模块、超级电容分模块和轮毂电机；
75.第一电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第一电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
76.从图2中可看出，主动轮形式下的电堆分模块还包括：高压导线、通信线束、能量输出口、通信输出口、附件连接口、附件管路与线束。电堆正常工作产生电能，传输至外部或该分模块自用。燃料电池控制器负责控制燃料电池附件分模块中的电堆附件工作以及监测电堆的状态(比如工作时的功率、电流、电压、温度等参数，也有故障信息等)，通过通信输出口与整车控制器或外部其他控制器进行通信，通信输电堆的状态信息，包括但不限于电堆各电池单片电压，电堆进出气口压力、湿度、温度，冷却液进出口温度，电堆输出电流等。这里想表达的意思是把电堆的状态传输出去，用以给整车的控制提供依据。电堆工作所需的供气等通过附件连接口与附件管路与线束传递给电堆，保证电堆的正常工作。电机控制器负责控制该分模块下方电动轮角模块中轮毂电机的工作，以及将电机状态信息传递至分模块外部。轮毂电机的能量供给可由电堆直接供应，若外部有其他动力模块(如动力电池分模块或超级电容分模块)，也可由其他分模块通过能量输出口传递过来的能量供应。
77.燃料电池系统是由电堆和各种附件合起来组成的，其基本原理就是通过附件向电堆里通氢气和空气，发生化学反应产生电能，所以电堆可以理解为一个实时发电装置，通气了即可发电，不通气就不发电。所谓附件即为氢气泵、空压机、各种传感器、加湿器等，其功能就是按照需求给电堆供氢气和空气。电堆和各种附件之间是通过线束和管路连接的。比如传感器、控制器是测信号的，就是用线束连到电堆上，氢气泵和空压机是供气的，就是通过软管连到电堆上。统一写为附件线束和管路。
78.参照图4，燃料电池附件分模块包括：第一电堆附件和第二电机控制器。
79.第一电堆附件与电堆分模块连接，第一电堆附件用于在电堆分模块的控制下为电堆分模块中的电堆供气；
80.第二电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第二电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
81.燃料电池附件分模块只有在存在电堆分模块时才会存在，如图4所示，主动轮形式下的燃料电池附件分模块还包括：电堆附件、高压导线、通信线束、能量输出口、通信输出口、附件连接口、附件管路与线束。电堆附件包括保证电堆正常工作所需的外部辅助设备，如供气管路、空压机、氢气瓶等，通过附件连接口、附件管路与线束与电堆分模块中电堆相连接，保证电堆的正常工作。电机控制器负责控制该分模块下方电动轮角模块中轮毂电机的工作，以及将电机状态信息传递至分模块外部。轮毂电机的能量供给可由电堆分模块直接供应，若还有其他动力模块(如动力电池分模块或超级电容分模块)，也可由其他分模块通过能量输出口传递过来的能量供应。
82.参照图6，动力电池分模块包括：第一动力电池、第一bms和第三电机控制器；
83.第一bms分别与整车控制器和第一动力电池连接，第一动力电池与轮毂电机连接，第一bms用于根据整车控制器的指令控制第一动力电池为轮毂电机供能，以及获取第一动力电池的工作参数，并将第一动力电池的工作参数传输至整车控制器；
84.电堆分模块和超级电容分模块分别与第一动力电池和轮毂电机连接，电堆分模块和超级电容分模块分别用于将电能传输至第一动力电池进行存储，并为轮毂电机提供电能；
85.第三电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第三电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
86.主动轮形式下的动力电池分模块还包括：高压导线、通信线束、能量输出口、通信输出口。动力电池可将电堆分模块、超级电容分模块或者外部环境传输过来的电能存储，在需要时供应该分模块下的轮毂电机或其他分模块的轮毂电机或整车其他用电设备使用。bms负责监测动力电池的工作状态以及控制动力电池对外的工作，同时将动力电池的信息(包括但不限于剩余电量(soc)、各类故障信息、各单体的实时电压、动力电池整体充放电电流、实时温度数据、定频阻抗)传递至模块外部，与外部的控制器进行通信。电机控制器负责控制该分模块下方电动轮角模块中轮毂电机的工作，以及将电机状态信息传递至分模块外部。轮毂电机的能量供给可由动力电池直接供应，若外部有其他动力模块(如电堆分模块或超级电容分模块)，也可由其他分模块通过能量输出口传递过来的能量供应。
87.参照图8，超级电容分模块包括：第一超级电容、第一超级电容控制器和第四电机控制器；
88.第一超级电容控制器分别与整车控制器和第一超级电容连接，第一超级电容与轮毂电机连接，第一超级电容控制器用于根据整车控制器的指令控制第一超级电容为轮毂电机供能，以及获取第一超级电容的工作参数，并将第一超级电容的工作参数传输至整车控制器；
89.电堆分模块和动力电池分模块分别与第一超级电容和轮毂电机连接，电堆分模块和动力电池分模块分别用于将电能传输至第一超级电容进行存储，并为轮毂电机提供电能；
90.第四电机控制器分别与整车控制器和轮毂电机连接，第四电机控制器用于根据整车控制器的指令控制轮毂电机的工作状态，以及获取轮毂电机的工作参数，并将轮毂电机的工作参数传输至整车控制器。
91.主动轮形式下的超级电容分模块还包括：高压导线、通信线束、能量输出口、通信输出口。超级电容可将电堆分模块、动力电池分模块或者外部环境传输过来的电能存储，在需要时供应该分模块下的轮毂电机或其他分模块的轮毂电机或整车其他用电设备使用。超级电容控制器负责监测超级电容的工作状态以及控制超级电容对外的工作，同时将超级电容的信息传递至模块外部，与外部的控制器进行通信。电机控制器负责控制该分模块下方电动轮角模块中轮毂电机的工作，以及将电机状态信息传递至分模块外部。轮毂电机的能量供给可由超级电容直接供应，若外部有其他动力模块(如电堆分模块或动力电池分模块)，也可由其他分模块通过能量输出口传递过来的能量供应。
92.从动轮形式：
93.行驶模块包括：从动轮模块。
94.从动轮模块包括独立悬架和第二车轮；独立悬架的一端与电堆分模块、燃料电池附件分模块、动力电池分模块或超级电容分模块固定连接，独立悬架的另一端与第二车轮固定连接。
95.参照图3，电堆分模块包括：第二电堆和第二燃料电池控制器。
96.第二电堆的气体输入端口与燃料电池附件分模块的气体输出端口连接；第二燃料电池控制器与燃料电池附件分模块的控制端连接，第二燃料电池控制器用于控制燃料电池附件分模块为第二电堆供气，使第二电堆产生电能；
97.第二燃料电池控制器分别与整车控制器和第二电堆连接，第二燃料电池控制器用于获取第二电堆的工作参数，并将第二电堆的工作参数传输至整车控制器；
98.第二电堆的电能输出口与动力电池分模块、超级电容分模块连接，第二电堆用于将产生的电能传输至动力电池分模块和超级电容分模块。
99.从动轮形式下的电堆分模块还包括：高压导线、通信线束、能量输出口、通信输出口。与主动轮形式相比，缺少了电机控制器以及给电机供能的相应高压导线，其余功能与主动轮形式相同。
100.参照图5，燃料电池附件分模块包括：第二电堆附件。
101.第二电堆附件与电堆分模块连接，第二电堆附件用于在电堆分模块的控制下为电堆分模块中的电堆供气。
102.从动轮形式下的燃料电池附件分模块还包括：电堆附件、能量输出口、通信输出口。与主动轮形式相比，缺少了电机控制器以及给电机供能的相应高压导线，其余功能与主动轮形式相同。
103.参照图7，动力电池分模块包括：第二动力电池和第二bms。
104.第二bms分别与整车控制器和第二动力电池连接，第二bms用于获取第二动力电池的工作参数，并将第二动力电池的工作参数传输至整车控制器；
105.电堆分模块和超级电容分模块分别与第二动力电池连接，电堆分模块和超级电容分模块分别用于将电能传输至第二动力电池进行存储。
106.从动轮形式下的动力电池分模块还包括：高压导线、通信线束、能量输出口、通信
输出口。与主动轮形式相比，缺少了电机控制器以及给电机供能的相应高压导线，其余功能与主动轮形式相同。
107.参照图9，超级电容分模块包括：第二超级电容和第二超级电容控制器。
108.第二超级电容控制器分别与整车控制器和第二超级电容连接，第二超级电容控制器用于获取第二超级电容的工作参数，并将第二超级电容的工作参数传输至整车控制器；
109.电堆分模块和动力电池分模块分别与第二超级电容连接，电堆分模块和动力电池分模块分别用于将电能传输至第二超级电容进行存储。
110.从动轮形式下的超级电容分模块还包括：高压导线、通信线束、能量输出口、通信输出口。与主动轮形式相比，缺少了电机控制器以及给电机供能的相应高压导线，其余功能与主动轮形式相同。
111.本发明克服了现有技术的多样化需求下车辆底盘的开发周期过长、现有车辆底盘通用性差、现有车辆底盘结构各异，模块化与集成度低的缺陷，提高了底盘的集成度和通用性，并能够缩短车辆底盘的开发周期，降低车辆开发成本。
112.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
113.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。