纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法

文档序号:1870002 发布日期:2021-11-23 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法 (Pure electric vehicle power system, pure electric vehicle and control method ) 是由 车显达 刘建康 王燕 于 2021-09-09 设计创作,主要内容包括:本发明涉及车辆领域,公开了一种纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法,本发明提供的纯电动汽车动力系统,将第一电机和第二电机均采用轮边电机,第三电机采用集中式电机,通过第一离合器使第一电机和对应第一车轮传动连接且通过第二离合器使电机和对应的第一车轮传动连接时,实现轮边电机和集中式电机共同控制车辆行驶;通过第一离合器使第一电机和对应第一车轮断开连接且通过第二离合器使电机和对应的第一车轮断开连接时,实现集中式电机单独控制车辆行驶,实现两驱控制和四驱控制的切换,便于根据实际需求选择两驱或四驱控制,以避免长期采用四驱控制时耗能损失较大的问题。(The invention relates to the field of vehicles and discloses a pure electric vehicle power system, a pure electric vehicle and a control method, wherein the pure electric vehicle power system provided by the invention is characterized in that a first motor and a second motor are both wheel-side motors, a third motor is a centralized motor, and when the first motor is in transmission connection with a corresponding first wheel through a first clutch and the motors are in transmission connection with the corresponding first wheel through a second clutch, the wheel-side motors and the centralized motor jointly control the vehicle to run; when the first motor and the corresponding first wheel are disconnected through the first clutch and the motor and the corresponding first wheel are disconnected through the second clutch, the vehicle is controlled to run through the centralized motor independently, the two-wheel drive control and the four-wheel drive control are switched, the two-wheel drive control or the four-wheel drive control is selected conveniently according to actual requirements, and the problem of large energy loss when the four-wheel drive control is adopted for a long time is solved.)

纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法

技术领域

本发明涉及车辆领域,尤其涉及一种纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法。

背景技术

轮边电机以电子差速控制技术实现转弯时内外车轮以不同转速运动,取消机械差速装置,有利于减轻动力系统的质量,布置结构简单,并且可以提高传动效率,还具有降低对电机总成性能需求等优点,因此轮边电机越来越多的被使用。

但由于轮边电机在随转工况下的反拖扭矩较大,而且为了防止反电动势过高,高速行驶时的弱磁电流较大,导致消耗的电能较大,从而使采用轮边电机的四驱车电耗较高,整车续航里程较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法,能够降低整车耗能,延长整车续航里程。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

纯电动汽车动力系统,纯电动汽车包括两个第一车轮和两个第二车轮,所述第一车轮和所述第二车轮中的一个为前轮,另一个为后轮;所述纯电动汽车动力系统包括:

第一电机,所述第一电机的输出端通过第一离合器与一个所述第一车轮传动连接;

第二电机,所述第二电机的输出端通过第二离合器与另一个所述第一车轮传动连接;

第三电机,所述第三电机的输出端与两个所述第二车轮传动连接;

所述第一电机和所述第二电机均为轮边电机,所述第三电机为集中式电机。

作为上述纯电动汽车动力系统的一种优选技术方案,所述第一离合器为单向离合器或双向离合器,第二离合器为单向离合器或双向离合器。

作为上述纯电动汽车动力系统的一种优选技术方案,

所述第一电机通过第一主减速器与对应的所述第一车轮相连,所述第一离合器设于所述第一电机和所述第一主减速器之间或所述第一主减速器和对应的所述第一车轮之间;

所述第二电机通过第二主减速器与对应的所述第一车轮相连,所述第二离合器设于所述第二电机和所述第二主减速器之间或所述第二主减速器和对应的所述第一车轮之间;

所述第三电机通过传动单元、第三主减速器与两个所述第二车轮传动连接。

作为上述纯电动汽车动力系统的一种优选技术方案,所述第三电机通过第三离合器与所述传动单元相连,或所述传动单元通过第三离合器与所述第三主减速器相连,或所述第三主减速器通过第三离合器与所述第二车轮传动连接;

所述传动单元为换挡变速器,所述第三离合器为双向离合器。

本发明还提供了一种纯电动汽车,包括上述任一方案所述的纯电动汽车动力系统。

本发明还提供了一种纯电动汽车控制方法,应用于上述的纯电动汽车,包括以下步骤:

车辆处于行驶状态时,计算车辆行驶所需的行驶扭矩;

若所述行驶扭矩大于所述第三电机到轮端所能产生的最大扭矩,则由所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机共同驱动车辆行驶;

若所述行驶扭矩不大于所述第三电机到轮端所能产生的最大扭矩,则由所述第三电机驱动车辆行驶。

作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案,车辆处于制动状态时,计算车辆制动所需的制动扭矩;

若所述制动扭矩不大于所述第三电机到轮端所能产生的最大负扭矩,则由所述第三电机提供负扭矩对车辆进行制动。

作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案,若所述制动扭矩大于所述第三电机到轮端所能产生的最大负扭矩且所述第一离合器和所述第二离合器均为单向离合器,则由所述第三电机提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。

作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案,

若所述第一离合器和所述第二离合器均为双向离合器,且所述制动扭矩大于所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机到轮端所能产生的最大负扭矩之和,则由所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机提供负扭矩及液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动;

若所述第一离合器和所述第二离合器均为双向离合器,且所述制动扭矩不大于所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机到轮端所能产生的最大负扭矩之和,且所述制动扭矩大于所述第三电机到轮端所能产生的最大负扭矩,则由所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机提供负扭矩对车辆进行制动。

作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案,在通过电机提供负扭矩对车辆进行制动时,将提供负扭矩的电机产生的制动能量形成电能存储至动力电池中。

本发明的有益效果:本发明提供的纯电动汽车动力系统,第一电机和第二电机均采用轮边电机,第三电机采用集中式电机,通过第一离合器使第一电机和对应第一车轮传动连接且通过第二离合器使电机和对应的第一车轮传动连接时,可以实现轮边电机和集中式电机共同控制车辆行驶;通过第一离合器使第一电机和对应第一车轮断开连接且通过第二离合器使电机和对应的第一车轮断开连接时,可以实现集中式电机单独控制车辆行驶。采用上述纯电动汽车系统可以实现两驱控制和四驱控制的切换,便于根据实际需求选择两驱或四驱控制,以避免长期采用四驱控制时耗能损失较大的问题。

本发明提供的纯电动汽车及控制方法,根据车辆行驶所需的行驶扭矩选择性地控制第一电机、第二电机和第三电机共同驱动车辆行驶,或控制第三电机单独驱动车辆行驶,由于第三电机为集中式电机,在集中式电机单独驱动车辆行驶时,第一电机和第二电机处于静止状态,即第一电机和第二电机均不工作,第一电机和第二电机此时不会产生弱磁电流消耗电量,也不会产生阻力,单独依靠第三电机驱动车辆行驶,车辆阻力更小,整车耗电量小,车辆的续航里程更长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,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的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图;

图2是本发明实施例一提供的纯电动汽车动力系统控制方法中关于车辆行驶控制的流程图;

图3是本发明提供的采用实施例一中的纯电动汽车控制系统时车速与第三电机输出至轮端的行驶扭矩的关系曲线图;

图4是本发明实施例一提供的纯电动汽车动力系统控制方法中关于车辆制动控制的流程图;

图5是本发明提供的采用实施例一中的纯电动汽车控制系统时车速与第三电机输出至轮端的制动扭矩的关系曲线图;

图6是本发明实施例二提供的纯电动汽车动力系统控制方法中关于车辆制动控制的流程图;

图7是本发明实施例三提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图;

图8和图9分别是其他实施例提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图10是本发明实施例四提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图11是本发明提供的采用实施例四中的纯电动汽车控制系统时车速与第三电机输出到轮端的行驶扭矩的关系曲线图;

图12是本发明提供的采用实施例四中的纯电动汽车控制系统时车速与第三电机输出到轮端的制动扭矩的关系曲线图;

图13是其他实施例提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图14是本发明实施例五提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图15是其他实施例提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图16是本发明实施例六提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图17是其他实施例提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图18是本发明实施例七提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图19是其他实施例提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图20是本发明实施例八提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图21是其他实施例提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图22是本发明实施例九提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图;

图23是其他实施例提供的纯电动汽车控制系统的结构原理图。

图中:

11、第一电机;12、第一离合器;13、第一主减速器;

21、第二电机;22、第二离合器;23、第二主减速器;

31、第三电机;32、第三离合器;33、第三主减速器;34、传动单元;

41、前轮;42、后轮。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

实施例一

基于现有技术中纯电动汽车控制系统采用轮边电机驱动四驱车辆行驶及对车辆进行制动时存在的电耗较高,使整车续航里程较短的问题,本实施例提供一种纯电动汽车动力系统,以降低轮边电机驱动四驱车辆行驶及对车辆进行制动时的能耗。

图1是本实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图,如图1所示,纯电动汽车包括两个第一车轮和两个第二车轮,本实施例以第一车轮为前轮41,第二车轮为后轮42为例。

本实施例提供的纯电动汽车动力系统包括第一电机11、第二电机21和第三电机31,其中,第一电机11的输出端通过第一离合器12与一个第一车轮传动连接;第二电机21的输出端通过第二离合器22与另一个第一车轮传动连接;第三电机31的输出端与两个第二车轮传动连接。

上述第一电机11和第二电机21均为轮边电机,第三电机31为集中式电机,通过第一离合器12使第一电机11和对应第一车轮传动连接且通过第二离合器22使电机和对应的第一车轮传动连接时,实现轮边电机和集中式电机共同控制车辆行驶和制动。通过第一离合器12使第一电机11和对应第一车轮断开连接且通过第二离合器22使电机和对应的第一车轮断开连接时,实现集中式电机单独控制车辆行驶,及选择性地配合车辆的液压制动系统进行制动。

采用上述纯电动汽车系统可以实现两驱控制和四驱控制的切换,便于根据实际需求选择两驱或四驱控制,以避免长期采用四驱控制时耗能损失较大的问题。

本实施例中,第一离合器12和第二离合器22均采用单向离合器。需要说明的是,单向离合器仅有一种默认状态,不存在分离或者结合状态,也不需要控制器进行控制,单向离合器仅能将动力从一个方向传递到另外一个方向,不能反向传递动力。示例如下:在第一离合器12为单向离合器时,第一电机11的驱动力可以通过第一离合器12传递到第一主减速器13,实现车辆向前行驶,但不能驱动车辆倒推;而且车辆向前行驶过程中,遇到制动工况减速时,由于单向离合器传递力的单向性,第一电机11不会产生一个阻碍车辆前行的阻力,同样第一电机11也无法实现制动能量回收功能,即第一离合器12采用单向离合器时无法通过控制第一电机11发电产生一个负力矩对车辆进行制动且同时回馈电能储存到动力电池中。

进一步地,第一电机11通过第一主减速器13与对应的第一车轮相连,第一离合器12设于第一电机11和第一主减速器13之间;第二电机21通过第二主减速器23与对应的第一车轮相连,第二离合器22设于第二电机21和第二主减速器23之间;第三电机31通过传动单元34、第三主减速器33与两个第二车轮传动连接。

上述纯电动汽车动力系统还包括整车控制器(VCU),及与整车控制器电性连接的ESP、第一电机控制器(MCU1)、第二电机控制器(MCU2)、第三电机控制器(MCU3)、动力电池、电池管理系统(BMS)。

其中,电池管理系统与动力电池电性连接,电池管理系统能够检测动力电池的剩余电量(SOC)、动力电池的温度、动力电池的充放电功率及动力电池的故障状态等,并能够将检测信号传递至整车控制器。

第一电机控制器与第一电机11电性连接,第一电机控制器能够检测第一电机11的扭矩、转速、功率、温度和故障状态等,并能够将检测信号传递至整车控制器。第二电机控制器与第二电机21电性连接,第二电机控制器能够检测第二电机21的扭矩、转速、功率、温度和故障状态等,并能够将检测信号传递至整车控制器。第三电机控制器与第三电机31电性连接,第三电机控制器能够检测第三电机31的扭矩、转速、功率、温度和故障状态等,并能够将检测信号传递至整车控制器。

整车控制器能够发送电机扭矩、转速的控制命令给第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器,第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机31能够按照上述控制命令控制第一电机11、第二电机21和第三电机31按照指令运行。

本实施例还提供了一种纯电动汽车,包括上述的纯电动汽车动力系统。本实施例还提供了一种纯电动汽车控制方法,应用于前述的纯电动汽车。

车辆具有行驶状态和制动状态,基于车辆状态,本实施例将该控制方法可以分为行驶状态下的控制方法和制动状态下的控制方法,先判断车辆是否处于行驶状态,若是,则执行行驶状态下的控制方法,若否,则说明车辆处于制动状态,执行制动状态下的控制方法。

如图2所示,行驶状态下的控制方法包括以下步骤:

S111、计算车辆行驶所需的行驶扭矩。

车辆行驶时,整车控制器根据油门踏板开度、制动踏板状态及车速信号,计算轮端所需求的行驶扭矩T_driver,即车辆行驶所需的行驶扭矩。上述计算车辆行驶所需的行驶扭矩的方法为汽车行业的现有技术,在此不再详细赘叙。

S112、判断行驶扭矩是否大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩,若是,则执行S113,若否,则执行S114。

第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩的计算方法如下:第三电机控制器根据第三电机31的状态上报第三电机31的最大可用扭矩为T3_drivermax,第三电机31到轮端能够产生的最大扭矩为T3_drivermax×i31,i31为传动单元34的速比和第三主减速器33的速比之积。

S113、由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。

在行驶扭矩大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩时,说明此时车辆在大负荷工况下行驶,例如车辆急加速行驶、上大坡和高速超车等,单独依靠第三电机31已经无法满足车辆行驶的动力需求,因此由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。

由于本实施例中的第一离合器12和第二离合器22均为单向离合器,因此无需控制离合器,该种情况下需要对第一电机11、第二电机21和第三电机31进行扭矩分配,具体方法如下。

第一电机11到轮端所能产生的最大扭矩的计算方法如下:第一电机控制器根据第一电机11的状态上报第一电机11的最大可用扭矩T1_drivermax,第一电机11到轮端所能产生的最大扭矩为T1_drivermax×i11,i11为第一主减速器13的速比。

第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩的计算方法如下:第二电机控制器根据第二电机21的状态上报第二电机21的最大可用扭矩T2_drivermax,第二电机21到轮端能够产生的最大扭矩为T2_drivermax×i21,i21为第二主减速器23的速比。

第一电机11和第二电机21输出至轮端的行驶扭矩总和为T1_driver+T2_driver,第三电机31输出至轮端的行驶扭矩为T3_driver;需要说明的是,T1_driver≤T1_drivermax×i11,T2_driver≤T2_drivermax×i21,T3_driver≤T3_drivermax×i31。

其中,T1_driver+T2_driver=y2×T_driver,T3_driver=y1×T_driver,y1+y2=1,y1和y2根据整车需求及最佳性能确定。示例性地,T1_driver=T2_driver,y1=y2=1/2。需要说明的,y1和y2的具体取值并不仅限于上述限定,T1_driver和T2_driver还可以不相等。

S114、由第三电机31驱动车辆行驶。

在行驶扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩时,说明此时车辆在低负荷工况下行驶,例如车辆起步、平稳加速和高速稳定行驶等,单独依靠第三电机31已经能够满足车辆行驶的动力需求,因此由第三电机31单独驱动车辆行驶即可。

图3是本实施例提供的车速与第三电机输出到轮端的行驶扭矩的关系曲线图,参照图3所示,在行驶扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩时,处于图3中所示的A区域,控制第三电机31按照行驶扭矩输出动力,第一电机11和第二电机21处于静止状态不输出扭矩。

由于第一电机11和第二电机21不工作,而第一电机11和第二电机21为轮边电机,因此第一电机11和第二电机21此时不会产生弱磁电流消耗电量,也不会产生阻力,单独依靠第三电机31驱动车辆行驶,车辆阻力更小,整车耗电量小,车辆的续航里程更长。

如图4所示,车辆制动时,制动状态下的控制方法包括以下步骤:

S121、计算车辆制动所需的制动扭矩。

整车控制器根据驾驶员制动主缸的压力大小、油门踏板状态等计算轮端所需求的制动力矩T_brake,即为车辆制动所需的制动扭矩。上述计算车辆制动所需的制动扭矩的方法为汽车行业的现有技术,在此不再详细赘叙。

S122、判断制动扭矩是否大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩,若是,则执行S123,若否,则执行S124。

第三电机31自身许用的最大制动力矩为T3_brakemax,第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩为T3_brakemax×i31,i31为传动单元34的速比和第三主减速器33的速比之积。

S123、由第三电机31提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。

在制动扭矩大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,则说明此时为紧急制动,驾驶员重踩制动踏板,制动扭矩的需求较大,单独由第三电机31提供负扭矩进行制动无法满足制动扭矩需求,由于本实施例中的第一离合器12和第二离合器22均为单向离合器,使第一电机11和第二电机21无法提供负扭矩,因此,该种情况下控制第一电机11和第二电机21不工作,并由第三电机31提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。

在制动扭矩大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,第三电机31到轮端所产生的负扭矩为T3_brakemax×i31,液压制动系统提供的用于制动的扭矩T_brake’=T_brake-T3_brakemax×i31,以使第三电机31产生最大的制动能量,便于将第三电机31产生的制动能量形成电能存储至动力电池中,实现能量回收利用。

S124、由第三电机31提供负扭矩对车辆进行制动。

在制动扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,则说明单独由第三电机31提供负扭矩进行制动已经能够满足制动扭矩需求,整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器,由第三电机31单独提供负扭矩对车辆进行制动,第一电机11和第二电机21均静止不工作,既不输出制动扭矩,也不进行电能回收,同样也不会消耗电能。图5是本实施例提供的车速与第三电机输出到轮端的制动扭矩的关系曲线图,参照图5所示,在制动扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,处于图5中所示的A1区域,控制第三电机31按照制动扭矩输出动力。由于第三电机31为集中式电机,集中式电机相比永磁同步电机而言,集中式电机进行电能回收的效率更高,更加有利于降低整车电能消耗。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于,第一离合器12和第二离合器22均采用双向离合器。

本实施例提供的纯电动汽车动力系统还包括离合器控制器,离合器控制器与整车控制器(TCU)电性连接,离合器控制器与第一离合器12、第二离合器22电性连接,离合器控制器能够检测第一离合器12和第二离合器22的状态,并将检测信号传递至整车控制器;整车控制器能够通过离合器控制器调节第一离合器12和第二离合器22的状态。

需要说明的是,双向离合器有三种状态,分别为分离状态、结合状态及滑磨状态,能够通过整车控制器发送控制指令至离合器控制器以调节双向离合器的状态。当双向离合器处于分离状态时,双向离合器两端的部件无法进行动力传递;当双向离合器处于结合状态时,双向离合器两端的部件能够正常传递动力;当双向离合器处于滑磨状态时,双向离合器能够传递一部分动力。结合图1示例如下:第一离合器12处于结合状态时,第一电机11能够将驱动力传递到前轮41驱动车辆行驶;车辆制动过程中,也可以控制第一电机11发电,产生负力矩对车辆进行制动,同时对制动能量进行回收。当第一离合器12处于分离状态时第一电机11无法驱动车辆,也无法对制动能量进行回收,同样第一电机11也不会对车辆产生一个阻力。

由于本实施例所采用的第一离合器12和第二离合器22的类型与实施例一不同,上述纯电动汽车控制方法也有所不同。下面基于本实施例提供的纯电动汽车动力系统,对采用上述纯电动汽车动力系统的动力汽车的控制方法进行详细介绍。

行驶状态下的控制方法包括以下步骤:

S211、计算车辆行驶所需的行驶扭矩。

车辆行驶时,整车控制器根据油门踏板开度、制动踏板状态及车速信号,计算轮端所需求的行驶扭矩T_driver,即车辆行驶所需的行驶扭矩。上述计算车辆行驶所需的行驶扭矩的方法为汽车行业的现有技术,在此不再详细赘叙。

S212、判断行驶扭矩是否大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩,若是,则执行S213,若否,则执行S214。

第三电机控制器根据第三电机31的状态上报第三电机31的最大可用扭矩T3_drivermax,第三电机31到轮端能够产生的最大扭矩为T3_drivermax×i31,i31为传动单元34的速比和第三主减速器33的速比之积。

S213、由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。

在行驶扭矩大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩时,说明单独依靠第三电机31已经无法满足车辆行驶的动力需求。由于本实施例中的第一离合器12和第二离合器22均为双向离合器,因此在行驶扭矩大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩时,整车控制器发送指令至离合器控制器,以将第一离合器12和第二离合器22切换至结合状态,实现由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。该种情况下需要对第一电机11、第二电机21和第三电机31进行扭矩分配,具体方法如下。

第一电机11到轮端所能产生的最大扭矩的方法如下:第一电机控制器根据第一电机11的状态上报第一电机11的最大可用扭矩T1_drivermax,第一电机11到轮端所能产生的最大扭矩为T1_drivermax×i11,i11为第一主减速器13的速比。

第二电机控制器根据第二电机21的状态上报第二电机21的最大可用扭矩T2_drivermax,第二电机21到轮端能够产生的最大扭矩为T2_drivermax×i21,i21为第二主减速器23的速比。

第一电机11和第二电机21输出至轮端的行驶扭矩总和为T1_driver+T2_driver,第三电机31输出至轮端的行驶扭矩为T3_driver。需要说明的是,T1_driver≤T1_drivermax×i11,T2_driver≤T2_drivermax×i21,T3_driver≤T3_drivermax×i31。

其中,T3_driver=y1×T_driver,T1_driver+T2_driver=y2×T_driver,y1+y2=1,y1和y2根据整车需求及最佳性能确定。示例性地,T1_driver=T2_driver,y1=y2=1/2。需要说明的,y1和y2的具体取值并不仅限于上述限定,T1_driver和T2_driver还可以不相等。

S214、由第三电机31驱动车辆行驶。

在行驶扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩时,说明单独依靠第三电机31已经能够满足车辆行驶的动力需求,整车控制器根据行驶扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器,以将第一离合器12和第二离合器22切换至分离状态,第一电机11和第二电机21静止不工作,由第三电机31单独驱动车辆行驶。参照实施例一中的图3所示,在行驶扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩时,处于图3中所示的A区域,控制第三电机31按照行驶扭矩输出动力,第一电机11和第二电机21处于静止状态不输出扭矩。

由于第一电机11和第二电机21不工作,而第一电机11和第二电机21为轮边电机,因此第一电机11和第二电机21此时不会产生弱磁电流消耗电量,也不会产生阻力,单独依靠第三电机31驱动车辆行驶,车辆阻力更小,整车耗电量小,车辆的续航里程更长。

如图6所示,车辆制动时,制动状态下的控制方法包括以下步骤:

S221、计算车辆制动所需的制动扭矩。

整车控制器根据驾驶员制动主缸的压力大小、油门踏板状态等计算轮端所需求的制动力矩T_brake,即为车辆制动所需的制动扭矩。上述计算车辆制动所需的制动扭矩的方法为汽车行业的现有技术,在此不再详细赘叙。

S222、判断制动扭矩是否大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和,若是,则执行S223,若否,则执行S224。

第一电机11自身许用的最大制动力矩为T1_brakemax,第一电机11到轮端所能产生的最大负扭矩为T1_brakemax×i11,i11为第一主减速器13的速比。

第二电机21自身许用的最大制动力矩为T2_brakemax,第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩为T2_brakemax×i21,i21为第二主减速器23的速比。

第三电机31自身许用的最大制动力矩为T3_brakemax,第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩为T3_brakemax×i31,i31为传动单元34的速比和第三主减速器33的速比之积。

第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和等于T1_brakemax×i11+T2_brakemax×i21+T3_brakemax×i31。

S223、由第一电机11、第二电机21和第三电机31提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。

在制动扭矩大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和时,则说明此时为紧急制动,驾驶员重踩制动踏板,制动扭矩的需求非常大。虽然本实施例中的第一离合器12和第二离合器22均为双向离合器,使第一电机11和第二电机21能够提供负扭矩,但由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同提供负扭矩进行制动仍无法满足制动扭矩需求,因此,由第一电机11、第二电机21和第三电机31提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。

在制动扭矩大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和时,整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器,使第一离合器12和第二离合器22结合,第一电机11、第二电机21和第三电机31均产生负扭矩。

第一电机11输出到轮端的负扭矩为T1_brakemax×i11,第二电机21输出到轮端的负扭矩为T2_brakemax×i21,第三电机31输出到轮端的负扭矩为T3_brakemax×i31,液压制动系统提供的用于制动的扭矩为T_brake’。

T_brake’=T_brake-T1_brakemax×i11-T2_brakemax×i21-T3_brakemax×i31,以使第一电机11、第二电机21和第三电机31均产生最大的制动能量,便于将第一电机11、第二电机21和第三电机31产生的制动能量形成电能存储至动力电池中,实现的能量回收利用。

S224、判断制动扭矩是否大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩,若是,则执行S225,若否,则执行S226。

S225、第一电机11、第二电机21和第三电机31提供负扭矩共车辆进行制动。

在制动扭矩不大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和,且制动扭矩大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,说明此时驾驶员中踩制动踏板,制动需求相对较大,虽然单独依靠第三电机31提供负扭矩无法满足制动扭矩需求,但由于第一离合器12和第二离合器22均为双向离合器,使第一电机11和第二电机21能够提供负扭矩,依靠第一电机11、第二电机21和第三电机31共同提供负扭矩进行制动即可满足制动扭矩需求。

在制动扭矩不大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和,且制动扭矩大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器,使第一离合器12和第二离合器22结合,从而使第一电机11、第二电机21和第三电机31均产生负扭矩。

第一电机11和第二电机21输出至轮端的制动扭矩总和为T1_brake+T2_brake,第三电机31输出至轮端的制动扭矩为T3_brake。

其中,T1_brake+T2_brake=x2×T_brake,T3_brake=x1×T_brake,x1+x2=1,x1和x2根据轮边电机和集中式电机的制动性能确定。示例性地,x1=x2=1/2,T1_brake=T2_brake。需要说明的,x1和x2的具体取值并不仅限于上述限定,T1_brake和T2_brake还可以不相等。

S226、由第三电机31提供负扭矩对车辆进行制动。

在制动扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,则说明单独由第三电机31提供负扭矩进行制动已经能够满足制动扭矩需求,因此由第三电机31单独提供负扭矩对车辆进行制动即可。虽然第一离合器12和第二离合器22为双向离合器使第一电机11和第二电机21能够提供制动扭矩,但由于集中式电机相比轮边电机的电能回收效率更高,更加有利于降低整车电能消耗,因此该种情况下选用第三电机31提供负扭矩对车辆进行制动。

在制动扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器,使第一离合器12和第二离合器22均切换至分离状态,第一电机11和第二电机21均静止不工作,第三电机31产生负扭矩。参照实施例一中的图5所示,在制动扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,处于图5中所示的A1区域,控制第三电机31按照制动扭矩输出动力,第一电机11和第二电机21处于静止状态不输出扭矩。

在制动扭矩不大于第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩时,制动扭矩=第三电机31输出到轮端的负扭矩,即T_brake=T3_brake。

由于第一电机11和第二电机21为轮边电机,第三电机31为集中式电机,集中式电机相比轮边电机而言,集中式电机进行电能回收的效率更高,更加有利于降低整车电能消耗。

实施例三

本实施例与实施例一和二的区别在于,如图7所示,将第一离合器12设于第一主减速器13和对应的第一车轮之间,且将第二离合器22设于第二主减速器23和对应的第一车轮之间。

本实施例提供的纯电动汽车控制方法,根据第一离合器12和第二离合器22的类型分别参见实施例一、实施例二,在此不再重复赘叙。

于其他一些实施例中,如图8和图9所示,还可以将第一车轮为后轮42,第二车轮为前轮41。

实施例四

如图10所示,本实施例在实施例一的基础上进一步限定传动单元34为换档变速器,第三电机31通过第三离合器32与传动单元34相连,第三离合器32为双向离合器。

本实施例以换挡变速器为双挡变速器为例,为了实现自动换挡,上述纯电动汽车动力系统还包括换挡控制器,换挡控制器与整车控制器电性连接,换挡控制器能够发送控制指令至双挡变速器,以使双挡变速器的换挡执行机构进行摘挡或挂挡。在采用本实施例提供的纯电动汽车控制系统的纯电动汽车控制方法根据第一离合器12和第二离合器22的类型参考实施例一和实施例二,在此不再重复赘叙。

双挡变速器为一挡时,双挡变速器的速比和第三主减速器33的速比的乘积为i31,对应的最大车速为V31;双挡变速器为二挡时,双挡变速器的速比和第三主减速器33的速比的乘积为i32,对应的最大车速为V32。

图11是本实施例提供的车速与第三电机输出到轮端的行驶扭矩之间的关系曲线图,本实施例提供的换挡策略如下:车辆处于行驶状态下,若车速和分配至第三电机31的行驶扭矩均处于图13中B区域,换挡变速器优选为二挡;若车速和分配至第三电机31的行驶扭矩处于图13中的C区域,换挡变速器优选为一挡。若车速和分配至第三电机31的行驶扭矩处于图13中的A区域,则依据车速、一挡速比计算换挡变速器以一挡工作对应的电机转速N1,并依据车速、二挡速比计算换挡变速器以二挡工作对应的电机转速N2,参照图14所示的电机效率图,图14示出了电机转速和扭矩之间的关系,根据电机效率图计算N1对应的扭矩T1,N2对应的扭矩T2,若T1大于T2,则换挡变速器优选为一挡,若T1小于T2,则换挡变速器优选为二挡。

在一挡升二挡时,将离合器调节至分离状态,控制换挡执行机构摘挡,将第三电机31的转速调节至二挡目标转速,最后控制换挡执行机构挂挡,再将离合器调节至结合状态,实现将换挡变速器切换至二挡。其中,二挡目标转速=换挡前电机转速×二挡速比/一挡速比。

在二挡降一挡时,将离合器调节至分离状态,控制换挡执行机构摘挡,将第三电机31的转速调节至一挡目标转速,最后控制换挡执行机构挂挡,再将离合器调节至结合状态,实现将换挡变速器切换至一挡。其中,一挡目标转速=换挡前电机转速×一挡速比/二挡速比。

纯电动汽车行驶时采用上述换挡控制策略进行换挡时的控制方法如下:

S51、获取车速;

S52、根据车速确定目标挡位;

目标挡位的获取方法详见前述的换挡策略。

S53、将换挡变速器切换至目标挡位。

需要说明的是,本实施例提供的控制换挡策略仅适用于将离合器设于第三电机31和换挡变速器之间且离合器为双向离合器的纯电动汽车。

图12是本实施例提供的车速与第三电机31输出到轮端的制动扭矩之间的关系曲线图,本实施例提供的换挡策略如下:车辆处于制动状态下,若车速和分配至第三电机31的制动扭矩均处于图13中B区域,换挡变速器优选为二挡;若车速和分配至第三电机31的制动扭矩处于图13中的C区域,换挡变速器优选为一挡。若车速和分配至第三电机31的制动扭矩处于图13中的A区域,则依据车速、一挡速比计算换挡变速器以一挡工作对应的电机转速N1,并依据车速、二挡速比计算换挡变速器以二挡工作对应的电机转速N2,根据电机效率图计算N1对应的扭矩T1,N2对应的扭矩T2,若T1大于T2,则换挡变速器优选为一挡,若T1小于T2,则换挡变速器优选为二挡。

于其他实施例中,如图13所示,还可以第一车轮设置为后轮42,将第二车轮设置为前轮41。

实施例五

本实施例与实施例四的区别在于,如图14所示,将第一离合器12设于第一主减速器13和对应的第一车轮之间,且将第二离合器22设于第二主减速器23和对应的第一车轮之间。

本实施例提供的纯电动汽车控制方法与实施例四相同,在此不再重复赘叙。

于其他实施例中,如图15所示,还可以第一车轮设置为后轮42,将第二车轮设置为前轮41。

实施例六

本实施例与实施例四的区别在于,如图16所示,第三离合器32设于传动单元34与第三主减速器33之间,使传动单元34将动力通过第三离合器32传递第三主减速器33,由第三主减速器33将动力至主减速器。

在采用本实施例提供的纯电动汽车控制系统控制车辆行驶和制动时,第三离合器32处于结合状态,具体的控制方法与实施例四相同,在此不再重复赘叙。

于其他实施例中,如图17所示,还可以第一车轮设置为后轮42,将第二车轮设置为前轮41。

实施例七

本实施例与实施例六的不同之处在于,如图18所示,将第一离合器12设于第一主减速器13和对应的第一车轮之间,且将第二离合器22设于第二主减速器23和对应的第一车轮之间。

本实施例提供的纯电动汽车控制方法与实施例六相同,在此不再重复赘叙。

于其他实施例中,如图19所示,还可以第一车轮设置为后轮42,将第二车轮设置为前轮41。

实施例八

本实施例与实施例一的区别在于,如图20所示,第三离合器32设于第三主减速器33和第二齿轮之间。

本实施例提供的纯电动汽车控制方法与实施例六相同,在此不再重复赘叙。

于其他实施例中,如图21所示,还可以第一车轮设置为后轮42,将第二车轮设置为前轮41。

本实施例九

本实施例与实施例八的区别在于,如图22所示,将第一离合器12设于第一主减速器13和对应的第一车轮之间,且将第二离合器22设于第二主减速器23和对应的第一车轮之间。

本实施例提供的纯电动汽车控制方法与实施例六相同,在此不再重复赘叙。

于其他实施例中,如图23所示,还可以第一车轮设置为后轮42,将第二车轮设置为前轮41。

本发明提供的上述实施例均是以第一离合器12和第二离合器22均为单向离合器,或第一离合器12和第二离合器均22为双向离合器为例。需要说明的是,还可以将第一离合器12为单向离合器且第二离合器22为双向离合器;或第一离合器12为双向离合器且第二离合器22为单向离合器,上述两种设置均在本发明的保护范围内。但为了保证控制车辆行驶及制动时的安全性,在第一离合器12和第二离合器22中的一个为单向离合器,另一个为双向离合器时,纯电动汽车控制方法优选采用第一离合器12和第二离合器22均为单向离合器时的控制方法。

显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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