本實用新型涉及汽車領域，具體而言，涉及一種多元分布推進系統。

背景技術：

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

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型提供了一種多元分布推進系統，能夠實現車輛高效的分布驅動。

本實用新型提供的技術方案如下：

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

用于根據所述控制指令輸出相應的電功率信號的動力控制單元；

用于根據所述電功率信號輸出相應的轉矩信號的推進控制單元；

設置在所述汽車的驅動輪內部或輪邊，根據所述轉矩信號驅動所述驅動輪的驅動單元，所述驅動單元包括驅動電機和傳動裝置，所述驅動電機通過傳動裝置與所述驅動輪連接，所述驅動電機根據所述轉矩信號輸出相應轉矩，驅動所述驅動輪旋轉；

設置在所述驅動輪內部或輪邊用于儲存所述驅動輪轉動的動能，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速電機，所述飛輪和調速電機分別與所述驅動輪相連接，所述驅動輪在轉動時驅動所述飛輪旋轉，所述動力輔助單元在接收到所述啟動信號時，控制所述飛輪驅動所述調速電機旋轉，并通過所述調速電機驅動所述驅動輪轉動。

進一步的，所述飛輪、驅動電機、調速電機通過行星齒輪機構與所述驅動輪耦合，所述行星齒輪機構用于切換所述驅動電機、調速電機與所述驅動輪的驅動連接狀態，及將所述飛輪的動能傳遞至所述調速電機。

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的車身懸掛單元。

進一步的，所述驅動電機與所述傳動裝置之間還設置有減速器。

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動單元之間還設置有用于向多個所述驅動電機分配電能的高壓控制盒。

利用本申請提供的多元分布推進系統，將驅動單元分布設置在車輪中或輪邊，實現驅動單元對車輪的單獨驅動，提高每一個驅動單元的能效，可以根據車輛的具體行駛工況，改變驅動單元的輸出。系統整體結構簡單，并且通過設置動力輔助單元，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。相比傳統集中驅動的車輛，無需額外的動力儲備，減小動力系統的重量，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方案，下面對實施例中需要使用的附圖作簡單介紹。應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施方式，不應被看作是對本實用新型范圍的限制。對于本領域技術人員而言，在不付出創造性勞動的情況下，能夠根據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的驅動單元、動力輔助單元與行星齒輪機構的連接示意圖。

圖4為本實用新型實施例提供的多元分布推進系統的另一種功能模塊示意圖。

其中，附圖標記匯總如下：

多元分布推進系統100；

車輛控制單元101；

動力控制單元102；

推進控制單元103；

驅動單元104；

動力輔助單元105；

行星齒輪機構106；

車身懸掛單元107；

油門踏板傳感器108；

驅動電機1041；

傳動裝置1042；

飛輪1051；

調速電機1052。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、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，本領域普通技術人員在沒有作出創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，術語“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，或者是本領域技術人員慣常理解的方位或位置關系，這類術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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

現有的新能源汽車采用中央式電機驅動，將中央式電機的驅動力通過減速器傳遞到各個驅動輪中，實現車輛的行駛。但這樣的集中驅動的形式，驅動效率雖較內燃機的效率要高，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100，如圖1和圖2所示，該系統包括車輛控制單元101、多個驅動單元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的控制指令。車輛控制單元101可以根據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、加速狀態還是處于其他行駛工況。

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

所述推進控制單元103與所述驅動單元104相連接，根據所述電功率信號輸出相應的轉矩信號。

所述驅動單元104可以設置在所述汽車的驅動輪中或驅動輪的輪邊，所述驅動單元104包括驅動電機1041和傳動裝置1042，所述驅動電機1041通過傳動裝置1042與車輪連接，所述驅動電機1041根據所述轉矩信號輸出相應轉矩，驅動所述驅動輪旋轉。

驅動電機1041根據轉矩信號確定電機輸出的具體轉矩大小，從而實現對驅動輪的驅動。驅動電機1041可以設置在驅動輪的輪轂中，也可以設置在驅動輪的輪邊，驅動電機1041的設置數量可以根據汽車的具體情況設定，例如在汽車為前驅、后驅或全驅等不同形式時，驅動單元104的設置位置因驅動形式不同而有所區別。

本申請實施中的推進系統將動力源分布在驅動輪中或輪邊，不采用集中驅動的形式，使得每一個驅動單元104可以根據對應的轉矩信號輸出對應的轉矩，針對驅動輪的具體工況針對性驅動。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，如果車輛需要繼續行駛，脫離當前的地形。車輛控制單元101可以檢測到該輪胎的狀態，控制失去附著力的輪胎對應的驅動單元104停止輸出轉矩，并控制其他沒有失去附著力的驅動輪對應的驅動單元104增大輸出轉矩，從而幫助車輛脫困。

車輛控制單元101能夠結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。或通過設置在各個車輪上的傳感器了解車輪的運轉情況。通過各個傳感器的數據確定車輛的具體行駛工況。

多元分布推進系統100還包括動力輔助單元105，所述動力輔助單元105設置在所述驅動輪內部或輪邊，用于將所述驅動輪轉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動輪中。

動力輔助單元105可以將驅動輪轉動的動能儲存起來，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和調速電機1052。所述飛輪1051和調速電機1052分別與所述驅動輪相連接，所述驅動輪在轉動時驅動所述飛輪1051旋轉。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驅動所述調速電機1052旋轉，并通過所述調速電機1052驅動所述驅動輪轉動。

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

動力輔助單元105在接收到車輛控制單元101的啟動信號時，旋轉的飛輪驅動調速電機1052旋轉，進而帶動驅動輪旋轉，實現回收的動能重復使用。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，需要動力系統輸出較大的功率才能實現車輛的啟動。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，是驅動單元104效率較低的狀態，應用動力輔助單元105可以顯著提高能量的利用效率。降低動力系統對總能量和儲備功率的要求，降低動力系統的重量，減少成本，同時提高了動力系統工作的效率。

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

本申請并不限制飛輪1051、驅動電機1041、調速電機1052與行星齒輪機構106的具體連接關系，本領域技術人員可以根據實際情況去你的各個部件的連接關系。行星齒輪機構106可以實現動力輔助單元105、驅動單元104與驅動輪的驅動連接關系的切換。

由于車輛的整體結構的限制，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質量有限制的情況下，為了更多的儲存驅動輪的能量，飛輪1051的轉速就會較快，一般情況下可以達到每分鐘六萬轉或更高的轉速。相比飛輪1051的轉速，驅動輪的轉速很小，通過設置行星齒輪機構106，可以將轉速較高的飛輪1051的能量傳遞至調速電機1052，并使飛輪1051較高的轉速不會影響調速電機1052的正常運轉。

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

進一步的，所述動力輔助單元105包括與所述驅動輪連接的超級電容，所述驅動輪旋轉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動所述驅動電機。超級電容具有功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、工作溫度范圍寬的優點，動力輔助單元105可以包括多個超級電容。在驅動輪旋轉的過程中，通過充電裝置為超級電容充電，并在需要時放電，將驅動輪旋轉的動能進行回收并重復利用，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動單元104分布在車輪內或輪邊，呈多元分布形式，使得每一個驅動單元104都可以獨立控制，具有不同于其他驅動單元104的動力特性。在車輛行駛過程中面對的復雜工況，多元分布的驅動單元104可以以多種動態方式組合，輸出不同的轉矩，驅動對應的車輪行駛。這樣的多元分布推進系統100可以保證每一個驅動單元104都可以輸出高效的動力，滿足車輛復雜工況下對動力的需求，同時保證每一個驅動單元104都盡可能的工作在高效率區間。

進一步的，如圖4所示，該系統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的車身懸掛單元107。通過設置車身懸掛單元107可以平衡車輛的行駛姿態，包括多元分布推進系統100，避免多元分布推進系統100影響車輛行駛的平衡。

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

更進一步的，該系統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前位置，實現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加速。或者駕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前速度持續行駛。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即可根據油門踏板位置信號和油門踏板速度信號生成相應的控制指令，以控制車輛滿足當前的行駛工況要求。

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

在本申請實施例中，還可以利用仿真設計工具評估多元分布系統的性能，根據車輛的具體參數，確定電池容量、推進系統的參數和整體系統的性能等。并可以根據車輛動力總成懸置系統六自由度力學模型，分析動力振動傳遞率和能量解耦的懸置系統優化。傳統內燃機的效率只在30％左右，電動機在高效區的效率可以達到95％以上，傳統單動力源集中電驅動系統的綜合效率只有62％，多元分布推進系統100的綜合效率可以達到80％，能效提高顯著。

綜上所述，利用本申請提供的多元分布推進系統100，將驅動單元104分布設置在車輪中或輪邊，實現驅動單元104對車輪的單獨驅動，提高每一個驅動單元104的工作效率，可以根據車輛的具體行駛工況，改變驅動單元104的輸出。整體結構簡單，并且通過設置動力輔助單元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。相比傳統集中驅動的車輛，無需額外的動力儲備，減小動力系統的重量，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，對于本領域技術人員來說，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，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，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，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語。