CN208906693U - 一种电动汽车的分布式驱动系统和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施方式公开一种电动汽车的分布式驱动系统和电动汽车。包括：动力电池；布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；电机控制器，与所述第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接。本实用新型实施方式为整车获得了更大的可布置空间，还精简了电机控制架构，进一步节约了整车空间。

Description

一种电动汽车的分布式驱动系统和电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车的分布式驱动系统和电动汽车。

背景技术

国家最新标准《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T 3730.1-2001)中对汽车有如下定义：由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于：载运人员和(或)货物；牵引载运人员和(或)货物的车辆；特殊用途。能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。

能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。随着新能源汽车行业的兴起，电动汽车用动力电池的应用日益普及。随之而来的是对动力电池各项性能的测试，逐渐往多工况、多应力条件和多循环方向发展。

丰富驾驶乐趣和提升续航里程是电动汽车未来发展的趋势。丰富驾驶乐趣意味着整车配置增加，而配置增加会增加整车布置空间和整车重量要求，然而在相同电池容量下整车重量是影响续航里程的一大关键因素，如何降低整车重量又是目前的努力方向。

目前的电动汽车通常采用集中式驱动系统。然而，集中式驱动系统需要大量的传动部件，导致车辆结构复杂。比如，集中式驱动系统通常需要离合器、变速器、传动轴、差速器和分动器等部件，这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂，同时还存在需要定期维护和故障率的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种电动汽车的分布式驱动系统和电动汽车，降低车辆结构复杂度。

本实用新型实施方式的技术方案包括：

一种电动汽车的分布式驱动系统，包括：

动力电池；

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；

电机控制器，与所述第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接。

在一个实施方式中，所述动力电池平铺在所述电动汽车的地板下面。

在一个实施方式中，所述电机控制器布置在所述电动汽车的前机舱中。

在一个实施方式中，所述电机控制器布置在所述电动汽车的后机舱中。

在一个实施方式中，所述电动汽车的地板前横梁和地板后横梁之间架设有控制器安装板；

其中所述电机控制器固定于所述控制器安装板的下表面，所述控制器安装板的下表面装设有覆盖所述电机控制器的保护罩。

在一个实施方式中，所述第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机为内转子式动力电机或外转子式动力电机。

在一个实施方式中，还包括：

铅酸蓄电池，与所述电机控制器具有电连接，用于为所述电机控制器供电。

在一个实施方式中，还包括：

直流-直流转换器，与所述动力电池具有电连接；

其中所述直流-直流转换器，用于为所述电机控制器供电。

在一个实施方式中，所述动力电池为锂动力电池或镍氢充电电池。

一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车的分布式驱动系统。

从上述技术方案可以看出，本实用新型实施方式包括：动力电池；布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；电机控制器，与第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接。由此可见，本实用新型实施方式省去集中式驱动系统所需要的离合器、变速器、传动轴、差速器和分动器等部件，为整车获得了更大的可布置空间。而且，本实用新型实施方式不会产生后排中央通道的凸起，为整车获得了更大的车内空间。

另外，本实用新型实施方式通过一个集中的电机控制器实现针对第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机的分别控制，从而精简了电机控制架构，进一步节约了整车空间。

附图说明

以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的模块图。

图2为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的第一示范性结构图。

图3为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的第二示范性结构图。

图4为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的第三示范性结构图。

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本实用新型的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本实用新型的方案。但是很明显，本实用新型的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本实用新型的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

本实用新型实施方式提出一种电动汽车的分布式驱动系统。较传统的集中式驱动汽车而言，本实用新型实施方式的分布式驱动驱动系统将动力设备集成在轮毂内，不占用前机舱空间，省去集中式驱动系统所需要的离合器、变速器、传动轴、差速器和分动器等部件，为整车获得了更大的可布置空间。而且，本实用新型实施方式由于无需离合器、变速器、传动轴、差速器和分动器等部件，不会产生后排中央通道的凸起，为整车获得了更大的车内空间。

另外，本实用新型实施方式还提供一种分布式驱动的纯电动汽车，可以解决或减缓纯电动汽车既要丰富驾驶乐趣又要保证续航里程的难题。

图1为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的模块图。

如图1所示，电动汽车的分布式驱动系统，包括：

动力电池；

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；

电机控制器，与第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接。

在这里，轮毂严格意义上仅指与传动轴连接的法兰、轴承座等部分，不过轮毂这一名词对于用户目前更多指的是轮圈，因此本实用新型实施方式涉及的轮毂将涵盖狭义的轮毂和轮圈两部分。

在一个实施方式中，动力电池平铺在电动汽车的地板下面。其中，动力电池基于与第一轮毂电机的电连接，用于向第一轮毂电机提供驱动左前轮的电功率；动力电池基于与第二轮毂电机的电连接，用于向第二轮毂电机提供驱动右前轮的电功率；动力电池基于与第三轮毂电机的电连接，用于向第三轮毂电机提供驱动左后轮的电功率；动力电池基于与第四轮毂电机的电连接，用于向第四轮毂电机提供驱动右后轮的电功率。

轮毂电机根据电机的转子型式主要分成两种结构型式：内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外传子电机，电机的最高转速在1000-1500转/分钟(r/min)，无减速装置，车轮的转速与电机相同；而内转子式则采用高速内转子电机，配备固定传动比的减速器，为获得较高的功率密度，电机的转速可高达10000r/min。

在一个实施方式中，第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机为内转子式动力电机。

在一个实施方式中，第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机为外转子式动力电机。

电机控制器用于控制第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机。具体的，电机控制器根据整车控制器提供的档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机所需的电能，以控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者辅助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。电机控制器可以有多种驱动模式，可根据需求选择不同驱动模式，从而提供驾驶乐趣。比如，驱动模式可以包括使能第一轮毂电机和第二轮毂电机，且非使能第三轮毂电机和第四轮毂电机的前驱驱动模式；使能第三轮毂电机和第四轮毂电机，且非使能第一轮毂电机和第二轮毂电机的后驱驱动模式；使能第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机的四驱驱动模式。

可见，本实用新型实施方式通过一个集中的电机控制器实现针对第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机的分别控制，从而精简了电机控制架构，进一步节约了整车空间。

在一个实施方式中，电机控制器布置在电动汽车的前机舱中。在一个实施方式中，电机控制器布置在电动汽车的后机舱中。

更优选的，电动汽车的地板前横梁和地板后横梁之间架设有控制器安装板；其中所述电机控制器固定于所述控制器安装板的下表面，所述控制器安装板的下表面装设有覆盖所述电机控制器的保护罩。

因此，通过将电机控制器架设在地板前横梁和地板后横梁之间，电机控制器与第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机的电线长度总和长度可以降低，从而降低了布线成本。另外，通过将电机控制器布置在保护罩中，可以保证电机控制器的安全。

在一个实施方式中，电动汽车的分布式驱动系统还包括：

铅酸蓄电池，与电机控制器具有电连接，用于为电机控制器供电。铅蓄电池的构造主要有正极板、负极板、隔板、电解液、槽壳、连接条和极桩等组成。是一种将化学能转变成电能的装置，属于直流电源，它的作用有：(1)启动发动机时，给起动机提供强大的起动电流(10A左右)。(2)当发电机过载时，可以协助发电机向用电设备供电。(3)当发动机处于怠速时，向用电设备供电。(4)蓄电池还是一个大容量电容器，可以保护汽车的用电器。(5)当发电机端电压高于铅蓄电池的电动势时，将一部分电能转变为化学能储存起来，也就是进行充电。

在一个实施方式中，电动汽车的分布式驱动系统还包括：

直流-直流转换器，与动力电池具有电连接；其中直流-直流转换器，用于为电机控制器供电。

在一个实施方式中，动力电池为锂动力电池或镍氢充电电池

可见，在本实用新型实施方式中，整车动力电机分别集成在各个轮毂内，是整车动力的输出，车辆驱动形式可根据整车需求随意变化，降低了整车的布置难度，同时提升了车辆的配置。

而且，整车动力输出由电机控制器统一控制调配，电机控制器可以根据需求选择不同驱动模式，从而提供驾驶乐趣。平铺在地板下的动力电池是整车的动力源，可根据整车需求选择不同的容量。

可见，在本实用新型实施方式中，前机舱不再有动力总成，可以省出很大空间，四驱模式也不需要有贯通整车的传动轴，驾驶室内后地板不再有凸起，乘坐将更加舒适。

图2为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的第一示范性结构图。

在图2中，分布式驱动系统包括：

平铺在汽车的地板下面的动力电池，作为整车的动力源；

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；

布置在电动汽车的前机舱中的电机控制器，与第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接，用于控制第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机。

其中，动力电池基于与第一轮毂电机的电连接，用于向第一轮毂电机提供驱动左前轮的电功率；动力电池基于与第二轮毂电机的电连接，用于向第二轮毂电机提供驱动右前轮的电功率；动力电池基于与第三轮毂电机的电连接，用于向第三轮毂电机提供驱动左后轮的电功率；动力电池基于与第四轮毂电机的电连接，用于向第四轮毂电机提供驱动右后轮的电功率。

图3为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的第二示范性结构图。

在图3中，分布式驱动系统包括：

平铺在汽车的地板下面的动力电池，作为整车的动力源；

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；

布置在电动汽车的后机舱中的电机控制器，与第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接，用于控制第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机。

其中，动力电池基于与第一轮毂电机的电连接，用于向第一轮毂电机提供驱动左前轮的电功率；动力电池基于与第二轮毂电机的电连接，用于向第二轮毂电机提供驱动右前轮的电功率；动力电池基于与第三轮毂电机的电连接，用于向第三轮毂电机提供驱动左后轮的电功率；动力电池基于与第四轮毂电机的电连接，用于向第四轮毂电机提供驱动右后轮的电功率。

图4为根据本实用新型电动汽车的分布式驱动系统的第三示范性结构图。

在图4中，分布式驱动系统包括：

平铺在汽车的地板下面的动力电池，作为整车的动力源；

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；

电动汽车的地板前横梁30和地板后横梁40之间架设有控制器安装板50；电机控制器固定于控制器安装板50的下表面，控制器安装板50的下表面装设有覆盖电机控制器的保护罩；电机控制器与第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接，用于控制第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机。

其中，动力电池基于与第一轮毂电机的电连接，用于向第一轮毂电机提供驱动左前轮的电功率；动力电池基于与第二轮毂电机的电连接，用于向第二轮毂电机提供驱动右前轮的电功率；动力电池基于与第三轮毂电机的电连接，用于向第三轮毂电机提供驱动左后轮的电功率；动力电池基于与第四轮毂电机的电连接，用于向第四轮毂电机提供驱动右后轮的电功率。

通过将电机控制器布置在地板前横梁30和地板后横梁40之间，电机控制器与四个轮毂电机之间的布线长度获得优化。

可见，应用本实用新型实施方式提供一种分布式驱动的纯电动汽车，至少具有以下优势，予以解决纯电动汽车既要丰富驾驶乐趣又要保证续航里程的难题。

第一：提高整车空间利用率。较传统集中式驱动汽车而言，分布式驱动动力及传动系统集成在轮边或者轮毂内，不占用前机舱空间，为整车获得了更大可布置的空间；同时四驱车辆可以不必要有后排中央通道的凸起，为整车获得了更大的车内空间。

第二：提高传动效率有效降低能耗。由中央控制器直接调配各轮动力，可实现整车能源的最优化控制及管理，省却传统机械传动方式带来的能量损失，提升了传动效率；而且更容易实现制动过程中的能量回收，有效节省能源。

第三：降低整车设计、制造成本。整车布局和造型设计的自由度大大增加，分布式动力系统可以一机多用，减少开发工作量，缩短开发周期，省却BOM成本，降低时间成本；

第四：驱动模式发生变化。通过电机控制器控制各驱动车轮，可设计出更多智能化驱动模式，各驱动轮的动力可直接可控，更具智能性、灵活性和多样性，显著提升了对各种复杂路况的适应能力。

可以将本实用新型实施方式提出的分布式驱动系统应用到各种电动汽车中，比如混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)等。

综上所述，本实用新型实施方式包括：动力电池；布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；电机控制器，与所述第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接。由此可见，本实用新型实施方式省去集中式驱动系统所需要的离合器、变速器、传动轴、差速器和分动器等部件，为整车获得了更大的可布置空间。而且，本实用新型实施方式不会产生后排中央通道的凸起，为整车获得了更大的车内空间。

另外，本实用新型实施方式通过一个集中的电机控制器实现针对第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机的分别控制，从而精简了电机控制架构，进一步节约了整车空间。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，包括：

动力电池；

布置在左前轮轮毂内的第一轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左前轮；

布置在右前轮轮毂内的第二轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右前轮；

布置在左后轮轮毂内的第三轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动左后轮；

布置在右后轮轮毂内的第四轮毂电机，与所述动力电池具有电连接，用于驱动右后轮；

电机控制器，与所述第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机分别具有电连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，所述动力电池平铺在所述电动汽车的地板下面。

3.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，所述电机控制器布置在所述电动汽车的前机舱中。

4.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，所述电机控制器布置在所述电动汽车的后机舱中。

5.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，所述电动汽车的地板前横梁和地板后横梁之间架设有控制器安装板；

其中所述电机控制器固定于所述控制器安装板的下表面，所述控制器安装板的下表面装设有覆盖所述电机控制器的保护罩。

6.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，所述第一轮毂电机、第二轮毂电机、第三轮毂电机和第四轮毂电机为内转子式动力电机或外转子式动力电机。

7.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，还包括：

铅酸蓄电池，与所述电机控制器具有电连接，用于为所述电机控制器供电。

8.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，还包括：

直流-直流转换器，与所述动力电池具有电连接；

其中所述直流-直流转换器，用于为所述电机控制器供电。

9.根据权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统，其特征在于，所述动力电池为锂动力电池或镍氢充电电池。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1所述的电动汽车的分布式驱动系统。