本發(fā)明涉及純電動汽車領(lǐng)域，特別是涉及一種分布式驅(qū)動的純電動汽車領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人們對節(jié)能環(huán)保的日益重視，電動汽車的使用逐漸增多。研究開發(fā)制造出節(jié)能、環(huán)保、安全的新型汽車，改變傳統(tǒng)汽車模式，是汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然方向。

目前，電動汽車的電池包結(jié)構(gòu)和車架結(jié)構(gòu)往往采用獨立設(shè)計的策略，其缺點是電動車車架與電池包結(jié)構(gòu)的總體質(zhì)量很大，同時很難做到對電池包安全性能的全方位保護。電動汽車在長時間工作或碰撞事故過程中，電池包結(jié)構(gòu)無法保證電池單元的完整性和安全性，電池單元很容易發(fā)生相互擠壓，引起電池破壞、電池自燃等現(xiàn)象。場地用純電動車的車架結(jié)構(gòu)過于簡單，車架整體結(jié)構(gòu)剛度低，安全性差，難于達到公路用車的要求。另外，現(xiàn)有車架都不利于電動汽車的組裝，不適合發(fā)展的需求。

同時，采用傳統(tǒng)汽車進行改裝的純電動汽車，由于受現(xiàn)有車型的局限，導致整車零部件布置不合理，系統(tǒng)匹配困難，整車的體積和重量大，有效乘用空間小，無法發(fā)揮電動汽車的優(yōu)勢。因此，如何提供一種體積小、重量輕、有效乘用空間大的純電動汽車成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種分布式驅(qū)動的純電動汽車，所述純電動汽車體積小，重量輕，有效乘用空間大。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種分布式驅(qū)動的純電動汽車，所述純電動汽車包括：輪轂電機組、兩個前車輪、兩個后車輪以及車輛控制器；其中，

所述輪轂電機組包括兩個前輪輪轂電機和兩個后輪輪轂電機，所述兩個前輪輪轂電機分別連接一個所述前車輪，所述兩個后輪輪轂電機分別連接一個所述后車輪，

所述輪轂電機組與所述車輛控制器電連接，用于根據(jù)所述車輛控制器的驅(qū)動指令輸出相應(yīng)的扭矩到對應(yīng)的車輪以驅(qū)動所述純電動汽車直行、轉(zhuǎn)向及制動。

可選的，所述純電動汽車還包括防抱死制動組件和前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)，其中，

所述防抱死制動組件，與所述車輛控制器連接，用于根據(jù)所述車輛控制器的制動指令提供制動力，協(xié)同所述輪轂電機組進行制動；

所述前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)，與所述車輛控制器連接，且設(shè)置在所述兩個前車輪之間，與所述兩個前車輪連接，用于根據(jù)所述車輛控制器的轉(zhuǎn)向指令帶動所述兩個前車輪轉(zhuǎn)向。

可選的，所述防抱死制動組件具體包括液壓制動組件和制動執(zhí)行機構(gòu)；其中，

所述液壓制動組件與所述車輛控制器電連接，用于根據(jù)所述車輛控制器的制動指令提供制動力；

所述制動執(zhí)行機構(gòu)，分別與所述兩個前車輪、所述兩個后車輪連接，用于將所述液壓制動組件提供的所述制動力傳遞給對應(yīng)的車輪。

可選的，所述純電動汽車還包括動力電池，分別與所述車輛控制器、所述輪轂電機組連接，用于為所述車輛控制器和所述輪轂電機供電；其中，

所述車輛控制器還用于實時檢測所述動力電池的狀態(tài)。

可選的，所述純電動汽車還包括車架，所述車輛控制器和所述動力電池設(shè)置在所述車架上。

可選的，所述車架具體包括：框架式車架、密封板和地板，其中，

所述框架式車架與所述動力電池匹配設(shè)置，所述地板設(shè)置在所述框架式車架的底部，所述密封板設(shè)置在所述框架式車架的頂部及前后左右四個側(cè)部，所述框架式車架、所述密封板和所述地板形成一個密封空腔。

可選的，所述動力電池設(shè)置在所述空腔內(nèi)。

可選的，所述驅(qū)動指令包括：前驅(qū)指令、后驅(qū)指令和四驅(qū)指令中的任一種，車輛控制器根據(jù)動力性需求和經(jīng)濟性需求發(fā)出前驅(qū)指令、后驅(qū)指令或者四驅(qū)指令。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明提供的分布式驅(qū)動的純電動汽車，通過輪轂電機組直接驅(qū)動電動汽車直行、轉(zhuǎn)向及制動。所述純電動汽車刪減了傳動系統(tǒng)中的離合器、差速器、傳動軸等零部件，底盤結(jié)構(gòu)相對簡化，整車的體積小，重量輕，有效乘用空間大，同時也為實現(xiàn)底盤系統(tǒng)高效智能化創(chuàng)造了有利的條件。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例1純電動汽車的電氣原理圖；

圖2為本發(fā)明實施例2純電動汽車的底盤結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實施例2純電動汽車的整車結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種分布式驅(qū)動的純電動汽車，所述純電動汽車體積小，重量輕，有效乘用空間大。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

實施例1：

如圖1所示為純電動汽車的電氣原理圖，本發(fā)明提供的分布式驅(qū)動的純電動汽車除包括汽車底盤、電氣等傳統(tǒng)電動汽車的零部件之外，還包括：車架，兩個前車輪101、兩個后車輪102，動力電池103、前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)104、防抱死制動組件(Anti-lock Brake System，ABS)，輪轂電機組以及車輛控制器。車輛控制器和動力電池103設(shè)置在車架上。其中，表示高壓電氣連接，表示液壓連接，表示機械連接，表示控制器局部網(wǎng)(Controller Area Network，CAN)總線連接。

防抱死制動組件包括液壓制動組105和制動執(zhí)行機構(gòu)(制動器)106，防抱死制動組件與車輛控制器連接，用于根據(jù)車輛控制器的制動指令提供制動力，協(xié)同輪轂電機組進行制動。具體地，液壓制動組件105與車輛控制器電連接，用于根據(jù)所述車輛控制器的制動指令提供制動力。制動執(zhí)行機構(gòu)106，分別與兩個前車輪101、兩個后車輪102連接，將液壓制動組件105提供的制動力傳遞給對應(yīng)的車輪。

車輛控制器具體包括：整車控制器107、四個電機控制器108、防抱死制動控制器(ABS控制器)109、轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器110和動力電池控制器(Battery Management System，BMS)111。所述整車控制器107通過CAN總線分別與所述電機控制器108、防抱死制動控制器109和轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器110、動力電池控制器111連接，且整車控制器107預留有智能接口。輪轂電機組具體包括兩個前輪輪轂電機112和兩個后輪輪轂電機113。四個電機控制器108根據(jù)整車控制器107的指令，分別控制對應(yīng)的前輪輪轂電機112和后輪輪轂電機113輸出相應(yīng)的扭矩到對應(yīng)的車輪。防抱死制動控制器109根據(jù)整車控制器107的指令控制液壓制動組105輸出制動力。

電機控制器108根據(jù)整車控制器107的轉(zhuǎn)向指令，利用前輪輪轂電機轉(zhuǎn)矩差實現(xiàn)轉(zhuǎn)向指令。轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器110根據(jù)整車控制器的指令，通過控制前輪轉(zhuǎn)向角來補償差動轉(zhuǎn)向。前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)104與車輛控制器中的轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器110連接，且設(shè)置在兩個前車輪101之間，與兩個前車輪101連接。整車控制器107將轉(zhuǎn)向指令發(fā)送給轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器110，前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)104根據(jù)轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器110的轉(zhuǎn)向指令帶動兩個前車輪101轉(zhuǎn)向，通過控制前輪轉(zhuǎn)向角來補償差動轉(zhuǎn)向。前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)104和四臺輪轂電機根據(jù)車輛控制系統(tǒng)指令對車輛進行差動轉(zhuǎn)向和主動轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制轉(zhuǎn)向操作。

車輛控制器根據(jù)動力性需求和經(jīng)濟性需求發(fā)出前驅(qū)指令、后驅(qū)指令或者四驅(qū)指令。動力電池103分別與車輛控制器、所述輪轂電機組連接，為車輛控制器和所述輪轂電機供電。動力電池控制器111檢測動力電池狀態(tài)，并將動力電池103的信息通過CAN縱向?qū)崟r發(fā)送給整車控制器107。

車架具體包括框架式車架、密封板和地板。其中，框架式車架與所述動力電池103匹配設(shè)置，地板設(shè)置在所述框架式車架的底部，密封板設(shè)置在框架式車架的頂部及前后左右四個側(cè)部，所述框架式車架、密封板和地板形成一個密封空腔，動力電池103設(shè)置在密封空腔內(nèi)。

本發(fā)明提供的純電動汽車，有效地簡化了汽車結(jié)構(gòu)，提高了車輛的動力性、操縱穩(wěn)定性、制動性等性能，延長續(xù)航里程。相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機或集中驅(qū)動式純電動汽車，上述電動汽車具有以下明顯優(yōu)勢：

(1)相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機或集中驅(qū)動式純電動汽車，利用輪轂電機快速、精確的響應(yīng)特性，能大幅度改善系統(tǒng)工作時的響應(yīng)特性，系統(tǒng)性提高整車性能。

(2)分布式驅(qū)動電動汽車具有四輪獨立驅(qū)動、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩易于測得等優(yōu)勢，且便于采用線控轉(zhuǎn)向、線控制動等系統(tǒng)，分布式驅(qū)動電動汽車是汽車底盤集成控制的理想載體。

(3)車輛控制系統(tǒng)通過合理的控制策略控制動力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從而實現(xiàn)整車達到最優(yōu)的經(jīng)濟性、安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛性能。

(4)在車輛控制系統(tǒng)預留智能接口，為后續(xù)的智能汽車的加載提供接口。

(5)本發(fā)明的車架結(jié)構(gòu)，合理地設(shè)計了電機、電機控制器、電池組的安裝位置和合理的空間。

實施例2：

本實施例的動力由四臺輪轂電機和動力電池提供。其中，輪轂電機與制動盤集成在一起，同時輪轂電機也與動力電池通過高壓線束相連，由動力電池提供電力。該四臺輪轂電機與車輪直接相連，輪轂電機的輸出扭矩直接傳遞給車輪以驅(qū)動車輛。

本實施例中，采用ABS與四臺輪轂電機聯(lián)合制動。ABS通過執(zhí)行機構(gòu)連接到四個制動盤。同時，四個制動盤分別與四個車輪連接，通過控制制動力進行制動操作，四臺輪轂電機通過電機阻力矩進行制動操作。在駕駛員踩下制動踏板，或者整車控制器中的車輛控制器計算出需要進行制動時，根據(jù)車輛控制器的制動命令，利用ABS和四臺輪轂電機協(xié)調(diào)工作進行制動。

轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器根據(jù)整車控制器轉(zhuǎn)向指令控制前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)協(xié)同輪轂電機差動轉(zhuǎn)向進行前輪主動轉(zhuǎn)向操作。當駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作，或者整車控制器中的車輛控制系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)向指令給前輪輪轂電機對應(yīng)的電機控制器時，兩臺前輪輪轂電機接收電機控制器的轉(zhuǎn)矩指令，利用兩個輪轂電機的轉(zhuǎn)矩差完成轉(zhuǎn)向指令。同時前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)通過控制前車輪主動轉(zhuǎn)向，對車輛的轉(zhuǎn)向角進行補償。

整車控制器根據(jù)傳感器獲得車輛狀態(tài)和模型預測的車輛狀態(tài)進行信息融合，基于車輛的經(jīng)濟性、安全性、操縱穩(wěn)定性制定車輛需求功率和期望運動軌跡，實時計算各個控制器的控制指令，即整車控制器確定四個車輪需要的驅(qū)動力、制動力以及轉(zhuǎn)向角控制指令，并通過輪轂電機控制器和ABS控制器將驅(qū)動力、制動力分別分配給四臺輪轂電機以及ABS，并將轉(zhuǎn)向角指令通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器發(fā)送給前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)，從而保證車輛始終工作在最優(yōu)狀態(tài)。

ABS控制器根據(jù)整車控制器分配的制動力命令，控制ABS中的液壓制動組件執(zhí)行制動力指令。轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器根據(jù)整車控制器發(fā)送的轉(zhuǎn)向角指令，控制車輪的主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向角指令。

本實施例的車架，主要包括車身框架式車架、前車架、后車架，在車架上設(shè)計有用于固定懸架、電池組等部件的支撐部位。框架式車架由若干個橫梁和縱梁組成，中間部分用于電池組的放置。密封板和地板利用密封膠條、鑲嵌于正交吸能結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉鉚螺母以及螺栓與正交吸能結(jié)構(gòu)進行緊固連接，密封板和地板對于電池箱起到密封作用。

具體地，如圖2和圖3所示，車架具體包括：后懸橫臂1、后縱梁2、后懸縱臂3、后懸支撐板4、后懸支撐架5、后橫梁6、地板7、電池倉8、方向盤安裝架9、前懸縱臂10、前縱梁11、前懸支撐板12、整車控制器支架13、正交吸能橫梁14、前座椅支座15、固定支座16、后座椅支座17、車身連接口18、后車身架19、車身架頂縱梁20、車身架頂橫梁21和前車身架22。

其中，前車架位于框架式車架的前端，后車架位于所述框架式車架的后部位置，前車架與后車架通過位于正交吸能結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)的縱向吸能結(jié)構(gòu)相連接，門檻結(jié)構(gòu)與所述正交吸能結(jié)構(gòu)通過薄壁管結(jié)構(gòu)過渡連接。密封板和地板通過密封膠條、鑲嵌于正交吸能結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉鉚螺母以及螺栓，與正交吸能結(jié)構(gòu)進行緊固連接。動力電池布置在所述框架式車架、地板與密封板形成的密封空腔中。

前車架位于所述框架車架的前端，后車架位于所述框架式車架的后部位置，前車架與后車架通過位于正交吸能結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)的縱向吸能結(jié)構(gòu)相連接，門檻結(jié)構(gòu)與正交吸能結(jié)構(gòu)通過薄壁管結(jié)構(gòu)過渡連接；

前車架由車架前縱梁、橫梁、減震器固定板、減震器固定支撐梁、前圍、上層縱梁、橫梁、加強梁構(gòu)成，前車架縱梁上固定連接前保險杠；后車架由后縱梁、減震器固定板、減震器固定支撐梁、橫梁構(gòu)成，后保險杠固定連接在橫梁上。

前車架滿足了懸架減震器、保險杠、輪轂電機、各種電機控制器、整車控制器的布置和固定，主體框架承載了座椅、乘員、電池組、車身，后車架滿足了后減震器、保險杠等的布置及安裝。同時懸架、輪轂電機、轉(zhuǎn)向機構(gòu)等采用橡膠懸置與前、后車架相連接。

采用本發(fā)明提供的車輛控制系統(tǒng)，分布式驅(qū)動的電動汽車可以實現(xiàn)以下功能：

差動轉(zhuǎn)向功能：駕駛員根據(jù)駕駛意圖執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作過程中，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器測得轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、各輪轉(zhuǎn)速、電子加速踏板輸出電壓等信號，由車輛控制系統(tǒng)制定四臺輪轂電機需求的驅(qū)動力矩和制動力矩，同時向轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器驅(qū)動前輪主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)動作，四臺輪轂電機和轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器協(xié)調(diào)完成轉(zhuǎn)向操作。差動轉(zhuǎn)向功能在同樣的轉(zhuǎn)向半徑可以有效減小方向盤轉(zhuǎn)角輸入，提高車輛轉(zhuǎn)向性能。在轉(zhuǎn)向過程中，當出現(xiàn)車速降低時，通過控制后輪兩臺輪轂電機的轉(zhuǎn)矩增加，進行動力性能的補償。

液電復合制動功能：駕駛員根據(jù)駕駛意圖執(zhí)行制動操作過程中，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器測得轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、輪速、車速、踏板行程、橫擺角速度、制動主缸、輪缸壓力等信號，將這些信號傳輸給車輛控制系統(tǒng)，由車輛控制系統(tǒng)進行綜合分析判斷，計算出在當前狀態(tài)下應(yīng)發(fā)出的控制指令，即估算的需求制動轉(zhuǎn)矩給ABS控制器和電機控制器，ABS控制器將該指令發(fā)送給制動執(zhí)行機構(gòu)，電機控制器切換輪轂電機的工作狀態(tài)并將該指令發(fā)送給輪轂電機。動力電池控制器實時檢測動力電池的工作狀態(tài)，主要獲得動力電池的剩余電量(State Of Capacity，SOC)，為復合制動控制策略提供參考要素。車輛控制系統(tǒng)通過CAN總線與電機控制器、動力電池控制器實時通訊，從而實現(xiàn)車輛液電復合制動過程中液壓制動轉(zhuǎn)矩和電機制動轉(zhuǎn)矩的實時分配。

驅(qū)動控制功能：駕駛員根據(jù)駕駛意圖執(zhí)行驅(qū)動操作過程中，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器測得加速踏板輸入、方向盤轉(zhuǎn)角、車速、縱向加速度、側(cè)向加速度等信號，將這些信號傳輸給車輛控制系統(tǒng)，由車輛控制系統(tǒng)進行綜合分析判斷，計算出在當前狀態(tài)下駕駛員的驅(qū)動需求、識別車輛運行狀態(tài)并選擇構(gòu)型形式(前驅(qū)、后驅(qū)、四驅(qū))和功能模式(動力性、經(jīng)濟性)，向四個電機控制器發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令以滿足不同功能模式下的整車轉(zhuǎn)矩需求，四個電機控制器分別向四臺輪轂電機發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。

本實施例中，整車控制器、轉(zhuǎn)向機構(gòu)控制器、ABS控制器、電機控制器和動力電池控制器均可采用單片機實現(xiàn)。

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和集中驅(qū)動式電動汽車相比，采用輪轂電機驅(qū)動的電動汽車，其每個車輪可以通過輪轂電機進行快速驅(qū)動和制動，利用差動轉(zhuǎn)向控制大大地增加了轉(zhuǎn)向靈敏性。由于刪減了傳動系統(tǒng)離合器、差速器、傳動軸等零部件，底盤結(jié)構(gòu)相對簡化，整車質(zhì)量大幅減輕，最大程度上達到了整車的輕量化，同時也為實現(xiàn)底盤系統(tǒng)高效智能化創(chuàng)造了有利的條件。另外輪轂電機具有響應(yīng)迅速、易于測得的優(yōu)勢，利用輪轂電機及電機控制器便能實現(xiàn)單個或多個車輪驅(qū)動及制動的精確控制。從而便可實現(xiàn)車輛的直線行駛、轉(zhuǎn)彎行駛以及加減速運動。采用輪轂電機驅(qū)動的電動汽車易實現(xiàn)電動汽車車輪的再生能量回饋等功能。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。