本實用新型涉及汽車領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多元分布推進系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

新能源汽車一般包括混合動力汽車和電動汽車，可以減少對傳統(tǒng)化石能源的使用，降低碳排放量，對環(huán)境更友好。但現(xiàn)有的新能源汽車采用中央式電機驅(qū)動，利用一中央式電機，將中央式電機的驅(qū)動力通過減速器和差速器傳輸?shù)礁鱾€驅(qū)動輪中，實現(xiàn)車輛的行駛。這樣的驅(qū)動方式能量損失較大，動力系統(tǒng)的能效低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供了一種多元分布推進系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛高效的分布驅(qū)動。

本實用新型提供的技術(shù)方案如下：

一種多元分布推進系統(tǒng)，應(yīng)用于汽車，用于確定所述汽車的行駛工況并生成相應(yīng)的控制指令的車輛控制單元；

用于根據(jù)所述控制指令輸出相應(yīng)的電功率信號的動力控制單元；

用于根據(jù)所述電功率信號輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩信號的推進控制單元；

設(shè)置在所述汽車的驅(qū)動輪內(nèi)部或輪邊，根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩信號驅(qū)動所述驅(qū)動輪的驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元包括驅(qū)動電機和傳動裝置，所述驅(qū)動電機通過傳動裝置與所述驅(qū)動輪連接，所述驅(qū)動電機根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩信號輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動所述驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)；

設(shè)置在所述驅(qū)動輪內(nèi)部或輪邊用于儲存所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動的動能，并在接收到所述車輛控制單元的啟動信號時，將所述動力輔助單元儲存的動能傳遞到所述驅(qū)動輪中的動力輔助單元。

進一步的，每個所述動力輔助單元包括飛輪和調(diào)速電機，所述飛輪和調(diào)速電機分別與所述驅(qū)動輪相連接，所述驅(qū)動輪在轉(zhuǎn)動時驅(qū)動所述飛輪旋轉(zhuǎn)，所述動力輔助單元在接收到所述啟動信號時，控制所述飛輪驅(qū)動所述調(diào)速電機旋轉(zhuǎn)，并通過所述調(diào)速電機驅(qū)動所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述飛輪、驅(qū)動電機、調(diào)速電機通過行星齒輪機構(gòu)與所述驅(qū)動輪耦合，所述行星齒輪機構(gòu)用于切換所述驅(qū)動電機、調(diào)速電機與所述驅(qū)動輪的驅(qū)動連接狀態(tài)，及將所述飛輪的動能傳遞至所述調(diào)速電機。

進一步的，所述動力輔助單元包括飛輪容器，所述飛輪安裝在所述飛輪容器中。

進一步的，所述飛輪容器為真空容器。

進一步的，還包括：

用于平衡所述汽車的車輛行駛動態(tài)的車身懸掛單元。

進一步的，所述驅(qū)動電機與所述傳動裝置之間還設(shè)置有減速器。

進一步的，還包括用于檢測油門踏板的位置和踩踏油門踏板的速度，生成油門踏板位置信號和油門踏板速度信號的油門踏板傳感器；

所述車輛控制單元根據(jù)所述油門踏板位置信號和油門踏板速度信號確定所述車輛的行駛工況。

進一步的，還包括為所述驅(qū)動單元提供電能的動力電池組。

進一步的，所述動力電池組與所述驅(qū)動單元之間還設(shè)置有用于向多個所述驅(qū)動電機分配電能的高壓控制盒。

利用本申請?zhí)峁┑亩嘣植纪七M系統(tǒng)，將驅(qū)動單元分布設(shè)置在車輪中或輪邊，實現(xiàn)驅(qū)動單元對車輪的單獨驅(qū)動，提高每一個驅(qū)動單元的能效，可以根據(jù)車輛的具體行駛工況，改變驅(qū)動單元的輸出。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，并且通過設(shè)置動力輔助單元，可以將車輪的動能儲存并在需要時釋放，一方面將能量回收，降低了能量損失，另一方面，可以在特殊工況下提供額外的動力輸出，提升車輛整體動力性。相比傳統(tǒng)集中驅(qū)動的車輛，無需額外的動力儲備，減小動力系統(tǒng)的重量，降低整車制造成本。

附圖說明

為了更清楚的說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面對實施例中需要使用的附圖作簡單介紹。應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施方式，不應(yīng)被看作是對本實用新型范圍的限制。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，能夠根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的多元分布推進系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本實用新型實施例提供的多元分布推進系統(tǒng)的功能模塊示意圖。

圖3為本實用新型實施例提供的多元分布推進系統(tǒng)的驅(qū)動單元、動力輔助單元與行星齒輪機構(gòu)的連接示意圖。

圖4為本實用新型實施例提供的多元分布推進系統(tǒng)的另一種功能模塊示意圖。

其中，附圖標記匯總?cè)缦拢?/p>

多元分布推進系統(tǒng)100；

車輛控制單元101；

動力控制單元102；

推進控制單元103；

驅(qū)動單元104；

動力輔助單元105；

行星齒輪機構(gòu)106；

車身懸掛單元107；

油門踏板傳感器108；

驅(qū)動電機1041；

傳動裝置1042；

飛輪1051；

調(diào)速電機1052。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部件實施例，而不是全部的實施例。

因此，以下對本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的部件實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常理解的方位或位置關(guān)系，這類術(shù)語僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

現(xiàn)有的新能源汽車采用中央式電機驅(qū)動，將中央式電機的驅(qū)動力通過減速器傳遞到各個驅(qū)動輪中，實現(xiàn)車輛的行駛。但這樣的集中驅(qū)動的形式，驅(qū)動效率雖較內(nèi)燃機的效率要高，但仍有很大一部分的能量在由中央式電機傳遞到每個驅(qū)動輪的過程中損失，綜合效率仍有待提高。

由于車輛行駛的路況多種多樣，車輛中動力源的動力在普通工況下是不需要全部釋放的，只有在一些特殊路況下，動力源的動力才會被較多的使用。造成普通工況下，動力源動力的浪費，提高整車成本，降低了動力系統(tǒng)的工作效率。

有鑒于此，本申請實施例提供了一種多元分布推進系統(tǒng)100，如圖1和圖2所示，該系統(tǒng)包括車輛控制單元101、多個驅(qū)動單元104、動力控制單元102、推進控制單元103、多個動力輔助單元105。

所述車輛控制單元101確定所述汽車的行駛工況并生成相應(yīng)的控制指令。車輛控制單元101可以根據(jù)汽車上的各種傳感器確定汽車的行駛工況，例如通過油門信號確定車輛需要的動力大小，確定車輛是怠速狀態(tài)、加速狀態(tài)還是處于其他行駛工況。

在車輛控制單元101確定了車輛當(dāng)前行駛工況后，可以根據(jù)形式工況生成控制指令，以控制其他單元工作，滿足當(dāng)前行駛工況的動力要求。所述動力控制單元102根據(jù)所述車輛控制單元101生成的控制指令輸出相應(yīng)的電功率信號。

所述推進控制單元103與所述驅(qū)動單元104相連接，根據(jù)所述電功率信號輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩信號。

所述驅(qū)動單元104可以設(shè)置在所述汽車的驅(qū)動輪中或驅(qū)動輪的輪邊，所述驅(qū)動單元104包括驅(qū)動電機1041和傳動裝置1042，所述驅(qū)動電機1041通過傳動裝置1042與車輪連接，所述驅(qū)動電機1041根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩信號輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動所述驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)。

驅(qū)動電機1041根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號確定電機輸出的具體轉(zhuǎn)矩大小，從而實現(xiàn)對驅(qū)動輪的驅(qū)動。驅(qū)動電機1041可以設(shè)置在驅(qū)動輪的輪轂中，也可以設(shè)置在驅(qū)動輪的輪邊，驅(qū)動電機1041的設(shè)置數(shù)量可以根據(jù)汽車的具體情況設(shè)定，例如在汽車為前驅(qū)、后驅(qū)或全驅(qū)等不同形式時，驅(qū)動單元104的設(shè)置位置因驅(qū)動形式不同而有所區(qū)別。

本申請實施中的推進系統(tǒng)將動力源分布在驅(qū)動輪中或輪邊，不采用集中驅(qū)動的形式，使得每一個驅(qū)動單元104可以根據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩信號輸出對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，針對驅(qū)動輪的具體工況針對性驅(qū)動。例如，車輛在一些地形下，如果某一個輪胎失去了與底面的附著，如果車輛需要繼續(xù)行駛，脫離當(dāng)前的地形。車輛控制單元101可以檢測到該輪胎的狀態(tài)，控制失去附著力的輪胎對應(yīng)的驅(qū)動單元104停止輸出轉(zhuǎn)矩，并控制其他沒有失去附著力的驅(qū)動輪對應(yīng)的驅(qū)動單元104增大輸出轉(zhuǎn)矩，從而幫助車輛脫困。

車輛控制單元101能夠結(jié)合車輛各處的傳感器了解車輛的具體行駛工況，例如通過底盤上的傳感器了解底盤在行駛過程中的具體情況。或通過設(shè)置在各個車輪上的傳感器了解車輪的運轉(zhuǎn)情況。通過各個傳感器的數(shù)據(jù)確定車輛的具體行駛工況。

多元分布推進系統(tǒng)100還包括動力輔助單元105，所述動力輔助單元105設(shè)置在所述驅(qū)動輪內(nèi)部或輪邊，用于將所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動的動能儲存在所述動力輔助單元105中，并在接收到所述車輛控制單元101的啟動信號時，將所述動力輔助單元105儲存的動能傳遞到所述驅(qū)動輪中。

動力輔助單元105可以將驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動的動能儲存起來，并在需要時釋放.具體的，如圖3所示，每個所述動力輔助單元105包括飛輪1051和調(diào)速電機1052。所述飛輪1051和調(diào)速電機1052分別與所述驅(qū)動輪相連接，所述驅(qū)動輪在轉(zhuǎn)動時驅(qū)動所述飛輪1051旋轉(zhuǎn)。所述動力輔助單元105在接收到所述啟動信號時，控制所述飛輪1051驅(qū)動所述調(diào)速電機1052旋轉(zhuǎn)，并通過所述調(diào)速電機1052驅(qū)動所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動。

一輛汽車上可以設(shè)置多個動力輔助單元105，驅(qū)動輪在驅(qū)動電機1041的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動輪在旋轉(zhuǎn)的同時帶動動力輔助單元105的飛輪1051旋轉(zhuǎn)，飛輪1051為一中空的圓柱體，可以在驅(qū)動輪的帶動下旋轉(zhuǎn)。飛輪1051可以設(shè)置在一飛輪容器中，飛輪容器可以為真空，避免旋轉(zhuǎn)時的空氣阻力造成的能量損失。車輛在行駛過程中，驅(qū)動輪帶動飛輪1051旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)將驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的動能轉(zhuǎn)換為飛輪1051旋轉(zhuǎn)的動能。

動力輔助單元105在接收到車輛控制單元101的啟動信號時，旋轉(zhuǎn)的飛輪驅(qū)動調(diào)速電機1052旋轉(zhuǎn)，進而帶動驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)回收的動能重復(fù)使用。車輛在行駛過程中，尤其在停止后重新前進時，需要消耗較大的能量，需要動力系統(tǒng)輸出較大的功率才能實現(xiàn)車輛的啟動。利用動力輔助單元105就可以在車輛啟動時，將飛輪1051儲存的能量釋放出來，輔助車輛啟動。在停止后重新啟動的工況下，是驅(qū)動單元104效率較低的狀態(tài)，應(yīng)用動力輔助單元105可以顯著提高能量的利用效率。降低動力系統(tǒng)對總能量和儲備功率的要求，降低動力系統(tǒng)的重量，減少成本，同時提高了動力系統(tǒng)工作的效率。

進一步的，繼續(xù)參考圖3，所述飛輪1051、驅(qū)動電機1041、調(diào)速電機1052通過行星齒輪機構(gòu)106與所述驅(qū)動輪耦合，所述行星齒輪機構(gòu)106用于切換所述驅(qū)動電機1041、調(diào)速電機1052與所述驅(qū)動輪的驅(qū)動連接狀態(tài)，及將所述飛輪1051的動能傳遞至所述調(diào)速電機1052。

本申請并不限制飛輪1051、驅(qū)動電機1041、調(diào)速電機1052與行星齒輪機構(gòu)106的具體連接關(guān)系，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況去你的各個部件的連接關(guān)系。行星齒輪機構(gòu)106可以實現(xiàn)動力輔助單元105、驅(qū)動單元104與驅(qū)動輪的驅(qū)動連接關(guān)系的切換。

由于車輛的整體結(jié)構(gòu)的限制，動力輔助單元105的整體形狀不能過大，且動力輔助單元105中的飛輪的重量也不宜過重，在飛輪1051質(zhì)量有限制的情況下，為了更多的儲存驅(qū)動輪的能量，飛輪1051的轉(zhuǎn)速就會較快，一般情況下可以達到每分鐘六萬轉(zhuǎn)或更高的轉(zhuǎn)速。相比飛輪1051的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速很小，通過設(shè)置行星齒輪機構(gòu)106，可以將轉(zhuǎn)速較高的飛輪1051的能量傳遞至調(diào)速電機1052，并使飛輪1051較高的轉(zhuǎn)速不會影響調(diào)速電機1052的正常運轉(zhuǎn)。

另一方面，行星齒輪機構(gòu)106可以切換調(diào)速電機1052、驅(qū)動電機1041與驅(qū)動輪的驅(qū)動連接關(guān)系。在同一時刻，可以使調(diào)速電機1052和驅(qū)動電機1041中的至少一個與驅(qū)動輪驅(qū)動連接。例如在車輛開始啟動的工況下，可以將調(diào)速電機1052和驅(qū)動電機1041同時驅(qū)動驅(qū)動輪，使飛輪1051中儲存的動能得到釋放，減少驅(qū)動電機1041的轉(zhuǎn)矩輸出。而在車輛正常行駛過程中，可以僅使驅(qū)動電機1041與驅(qū)動輪連接，而調(diào)速電機1052不與驅(qū)動輪連接。當(dāng)車輛需要加速時，再將調(diào)速電機1052和驅(qū)動電機1041同時驅(qū)動驅(qū)動輪，減少加速時間，提高加速效率。另外，也可以僅使調(diào)速電機1052驅(qū)動車輛行駛。行星齒輪機構(gòu)106切換調(diào)速電機1052和驅(qū)動電機1041的具體連接關(guān)系可以根據(jù)實際情況確定。

進一步的，所述動力輔助單元105包括與所述驅(qū)動輪連接的超級電容，所述驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)時為所述超級電容充電，所述超級電容在接收到所述啟動信號時驅(qū)動所述驅(qū)動電機。超級電容具有功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬的優(yōu)點，動力輔助單元105可以包括多個超級電容。在驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的過程中，通過充電裝置為超級電容充電，并在需要時放電，將驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的動能進行回收并重復(fù)利用，一方面提高能量的利用效率，同時超級電容放電時，可以提高驅(qū)動功率，使車輛的瞬時工作功率更高。

在本申請實施例中，為車輛行駛提供動力的驅(qū)動單元104分布在車輪內(nèi)或輪邊，呈多元分布形式，使得每一個驅(qū)動單元104都可以獨立控制，具有不同于其他驅(qū)動單元104的動力特性。在車輛行駛過程中面對的復(fù)雜工況，多元分布的驅(qū)動單元104可以以多種動態(tài)方式組合，輸出不同的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動對應(yīng)的車輪行駛。這樣的多元分布推進系統(tǒng)100可以保證每一個驅(qū)動單元104都可以輸出高效的動力，滿足車輛復(fù)雜工況下對動力的需求，同時保證每一個驅(qū)動單元104都盡可能的工作在高效率區(qū)間。

進一步的，如圖4所示，該系統(tǒng)還包括與所述車輛控制單元101相連接，用于平衡車輛行駛姿態(tài)的車身懸掛單元107。通過設(shè)置車身懸掛單元107可以平衡車輛的行駛姿態(tài)，包括多元分布推進系統(tǒng)100，避免多元分布推進系統(tǒng)100影響車輛行駛的平衡。

此外，所述驅(qū)動電機1041與所述傳動裝置1042之間還設(shè)置有減速器。驅(qū)動電機1041工作時的轉(zhuǎn)速較高，不能直接傳遞至傳動裝置1042上，通過設(shè)置減速器可以將驅(qū)動電機1041較高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為滿足傳動裝置1042要求的轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)對傳動裝置1042的正常驅(qū)動。

更進一步的，該系統(tǒng)還包括用于檢測油門踏板的位置和踩踏油門踏板的速度，生成油門踏板位置信號和油門踏板速度信號的油門踏板傳感器108。所述車輛控制單元101根據(jù)所述油門踏板位置信號和油門踏板速度信號確定所述車輛的行駛工況。

油門踏板作為改變車輛行駛狀態(tài)的重要部分，駕駛員通過控制踩踏油門踏板的快慢和油門踏板的當(dāng)前位置，實現(xiàn)改變車輛行駛工況的目的。例如，駕駛員用較快的速度將油門踏板踩到一位置，表明駕駛員希望車輛在短時間內(nèi)加速?；蛘唏{駛員將油門踏板踩到一位置后固定，則表明駕駛員希望車輛以當(dāng)前速度持續(xù)行駛。這些都是車輛行駛工況的具體形式，通過油門踏板可以了解到車輛的行駛工況，車輛控制單元101即可根據(jù)油門踏板位置信號和油門踏板速度信號生成相應(yīng)的控制指令，以控制車輛滿足當(dāng)前的行駛工況要求。

所述汽車包括為所述驅(qū)動單元104提供電能的動力電池組。所述動力電池組與所述驅(qū)動單元104之間還設(shè)置有用于向多個所述驅(qū)動電機1041分配電能的高壓控制盒。通過高壓控制盒可以實現(xiàn)驅(qū)動電機1041輸出不同驅(qū)動轉(zhuǎn)矩所需電能的分配管理，保證驅(qū)動電機1041的正常工作。

在本申請實施例中，還可以利用仿真設(shè)計工具評估多元分布系統(tǒng)的性能，根據(jù)車輛的具體參數(shù)，確定電池容量、推進系統(tǒng)的參數(shù)和整體系統(tǒng)的性能等。并可以根據(jù)車輛動力總成懸置系統(tǒng)六自由度力學(xué)模型，分析動力振動傳遞率和能量解耦的懸置系統(tǒng)優(yōu)化。傳統(tǒng)內(nèi)燃機的效率只在30％左右，電動機在高效區(qū)的效率可以達到95％以上，傳統(tǒng)單動力源集中電驅(qū)動系統(tǒng)的綜合效率只有62％，多元分布推進系統(tǒng)100的綜合效率可以達到80％，能效提高顯著。

綜上所述，利用本申請?zhí)峁┑亩嘣植纪七M系統(tǒng)100，將驅(qū)動單元104分布設(shè)置在車輪中或輪邊，實現(xiàn)驅(qū)動單元104對車輪的單獨驅(qū)動，提高每一個驅(qū)動單元104的工作效率，可以根據(jù)車輛的具體行駛工況，改變驅(qū)動單元104的輸出。整體結(jié)構(gòu)簡單，并且通過設(shè)置動力輔助單元105，可以將車輪的動能儲存并在需要時釋放，一方面將能量回收，降低了能量損失，另一方面，可以在特殊工況下提供額外的動力輸出，提升車輛整體動力性。相比傳統(tǒng)集中驅(qū)動的車輛，無需額外的動力儲備，減小動力系統(tǒng)的重量，降低整車制造成本。

以上所述僅為本實用新型的部件實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語。