CN102602304A - 一种轮毂电机混合驱动控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种轮毂电机混合驱动控制系统及其控制方法 Download PDF

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樊啟要
何仁
杨林
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Nanjing Nanqi Automobile Equipment Co Ltd
Jiangsu University
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Jiangsu University
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Abstract

本发明公开了一种轮毂电机混合驱动控制系统，包括驱动电机、信号传感器、信号处理器、电机控制器及整车控制器，所述驱动电机包括左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机和后轮集中电机，所述左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机和后轮集中电机分别经左前轮轮毂电机控制器、右前轮轮毂电机控制器和后轮集中电机控制器相连后接入所述整车控制器，所述信号传感器经信号处理器与所述整车控制器相连。本发明的方案结构简单，相对于单轴驱动方案，后轴的集中电机可选择功率较小的电机，易为布置，当车辆在低负荷且为非爬坡状态时，系统将选择前轴或后轴单轴驱动的方式，当满负荷或爬坡时，车辆采用四轮驱动，这种策略将使得车辆的驱动效率得到明显提高。

Description

一种轮毂电机混合驱动控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车驱动控制系统，具体的说是一种轮毂电机混合驱动控制系统及其控制方法，属于电动汽车控制技术领域。
背景技术
随着电机产品的多样化及性能的不断提升，电动汽车对于驱动电机的选择也越来越多，且电机体积的减小使电动汽车布置方案也越来越多。目前流行的主要有集中驱动式、双电机独立驱动式（分前驱式或后驱式）、四电机四轮独立驱动（包括四轮毂电机独立驱动）。对于集中驱动式和双电机独立驱动式的电动汽车，由于只有单轴驱动，车辆的动力性存在不足，驱动效率低，大功率电机体积大，不利于布置；对于四轮独立驱动的电动汽车，这种方案电机直接驱动车轮，降低了机械传动损耗，但是由于当车辆运动时同时考虑四个车轮间的相对运动，控制算法较为复杂，实现起来较为困难，可能导致轮胎加速磨损，同时采用四轮独立悬挂系统使得车辆承载能力难以达到要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种轮毂电机混合驱动控制系统及其控制方法，通过对前后轮的混合驱动控制，可根据不同工况采用四种不同的驱动模式，使得车辆的驱动效率得到明显提高。
为了解决以上技术问题，本发明提供轮毂电机混合驱动控制系统，包括驱动电机、信号传感器、换向器、信号处理器、电机控制器及整车控制器，所述驱动电机包括左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机和后轮集中电机；所述左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机和后轮集中电机分别经左前轮轮毂电机控制器、右前轮轮毂电机控制器和后轮集中电机控制器相连后接入所述整车控制器，所述信号传感器经信号处理器与所述整车控制器相连；所述换向器的一端与整车控制器连接，另一端分别与三个电机控制器相连。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的轮毂电机混合驱动控制系统，所述信号传感器包括转向信号传感器、制动踏板信号传感器、加速踏板信号传感器、左轮毂电机转速信号传感器、右轮毂电机转速信号传感器、后集中电机转速信号传感器、电源电流传感器和电压信号传感器；转向信号传感器获取转向管柱的方向信号及转向角的大小，左右轮毂电机转速信号传感器获取轮毂电机转速信号，由整车控制器通过左右轮毂电机控制器调整左右轮毂电机的转速差，以保证车辆按照驾驶员的意图转向；制动踏板信号传感器获取制动踏板的角度信号、加速踏板信号传感器获取加速踏板的角度信号、电源电流传感器和电压信号传感器获取电源端总电流电压，由整车控制器调整电机的电流来控制电机转速，以保障车辆按照驾驶员的意图行驶。
前述的轮毂电机混合驱动控制系统，所述两个前轮轮毂电机之间的差速以及前轮与后轮集中电机之间的差速通过整车控制器和脉宽调制电路来控制，脉宽调制电路将信号传感器的电压信号转换成宽度一定的脉冲信号以供整车控制器对信号进行处理，同时输出可以驱动电机控制器的控制信号。
前述的轮毂电机混合驱动控制系统，所述换向器与整车控制器之间还依次设有启动开关、互锁开关和踏板微动信号开关，这三个开关均为继电器开关；所述启动开关是由车钥匙点火开关进行关联控制，所述互锁开关的是当停车充电时用以确保行车电路断开，所述微动信号开关是连接加速器踏板，确保了加速踏板频繁启动的自动控制及安全保护。
一种轮毂电机混合驱动控制系统的控制方法，在车辆运行时，整车控制器先通过电压传感器检测电池电压，在电池电压低于设定值U时，整车控制器发出控制信号给三个电机控制器，将车辆切换至后轮集中电机单独驱动并降功率；
当电压传感器检测到电池电压高于设定值U时，整车控制器通过电流传感器检测电池总电流，通过电流大小来判断车辆工况，当电流大于设定值                                                
Figure 2012100987279100002DEST_PATH_IMAGE001
时，整车控制器发出控制信号给三个电机控制器，车辆驱动模式切换至四轮驱动并降功率，当电流大于设定值
Figure 579708DEST_PATH_IMAGE002
时，车辆驱动模式切换至四轮全功率驱动，其中所述电流值
Figure 2012100987279100002DEST_PATH_IMAGE003
。其中电压设定值U的大小是动力电池最小使用电压范围，通常为额定电压的90%，、
Figure 214269DEST_PATH_IMAGE002
均为测试值，
Figure 609478DEST_PATH_IMAGE002
是车辆满载且在最大坡度行驶时的电流值，
Figure 613731DEST_PATH_IMAGE001
是车辆空载平路时的电流值。
本发明的有益效果是：
1、本发明的方案结构简单，相对于单轴驱动方案，后轴的集中电机可选择功率较小的电机，易为布置，当车辆在低负荷且为非爬坡状态时，系统将选择前轴或后轴单轴驱动的方式，当满负荷或爬坡时，车辆采用四轮驱动，这种策略将使得车辆的驱动效率得到明显提高。
2、本发明采用了四种不同的驱动模式，车辆能适用于不同道路情况，采用四轮全功率驱动模式使得爬坡能力可提高50%，车辆进行综合工况测试，相对于常规的电动车可节电约30%。
附图说明
图1为本发明原理图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种轮毂电机混合控制系统，原理如图1所示，包括驱动电机、信号传感器、信号处理器5、电机控制器、整车控制器4、主接触器21和换向器20；在换向器20与整车控制器4之间还依次设有启动开关11、互锁开关12和踏板微动信号开关13；驱动电机包括左前轮轮毂电机1、右前轮轮毂电机2、后轮集中电机3；所述的信号传感器包括转向信号12、制动踏板信号13、加速踏板信号14、左轮毂电机转速信号15、右轮毂电机转速信号16、后集中电机转速信号17、电源电流18和电压信号19；传感器信号经信号处理电路5发送至整车控制器4，整车控制器通过左轮毂电机控制器6、右轮毂电机控制器7、后集中电机控制器8来控制电机的转速，控制器采用12V电源供电。
本实施例中采用后轴单轴驱动模式，当电压传感器19检测到电池电压高于设定值U时，整车控制器4通过电流传感器18检测电池总电流，通过电流大小来判断车辆工况，当电流小于设定值
Figure 436193DEST_PATH_IMAGE001
时，整车控制器4发出控制信号给集中电机控制器8，车辆驱动模式切换为后轴单轴驱动。
实施例2
在本实施例中，驱动控制系统与实施例1相同，区别在于本实施例的驱动方式采用四轮驱动半功率模式，当电压传感器19检测到电池电压高于设定值U时，整车控制器4通过电流传感器18检测电池总电流，通过电流大小来判断车辆工况，当电流大于设定值时，整车控制器4发出控制信号给电机控制器6、7、8，车辆驱动模式切换为四轮半功率驱动。
实施例3
在本实施例中，驱动控制系统与实施例1相同，区别在于本实施例的驱动方式采用四轮驱动全功率模式（爬坡或满载），当电压传感器19检测到电池电压高于设定值U时，整车控制器4通过电流传感器18检测电池总电流，通过电流大小来判断车辆工况，当电流大于设定值
Figure 902127DEST_PATH_IMAGE002
时，整车控制器4发出控制信号给电机控制器6、7、8，车辆驱动模式切换为四轮全功率驱动。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种轮毂电机混合驱动控制系统，包括驱动电机、信号传感器、换向器、信号处理器、电机控制器及整车控制器，所述驱动电机包括左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机和后轮集中电机；其特征在于：所述左前轮轮毂电机、右前轮轮毂电机和后轮集中电机分别经左前轮轮毂电机控制器、右前轮轮毂电机控制器和后轮集中电机控制器相连后接入所述整车控制器，所述信号传感器经信号处理器与所述整车控制器相连；所述换向器的一端与整车控制器连接，另一端分别与三个电机控制器相连。
2.根据权利要求1所述的轮毂电机混合驱动控制系统，其特征在于：所述信号传感器包括转向信号传感器、制动踏板信号传感器、加速踏板信号传感器、左轮毂电机转速信号传感器、右轮毂电机转速信号传感器、后集中电机转速信号传感器、电源电流传感器和电压信号传感器；
所述转向信号传感器获取转向管柱的方向信号及转向角的大小；
所述左右轮毂电机转速信号传感器获取轮毂电机转速信号，由整车控制器通过左右轮毂电机控制器调整左右轮毂电机的转速差，以保证车辆按照驾驶员的意图转向；
所述制动踏板信号传感器获取制动踏板的角度信号；
所述加速踏板信号传感器获取加速踏板的角度信号；
所述电源电流传感器和电压信号传感器获取电源端总电流电压，由整车控制器调整电机的电流来控制电机转速。
3.根据权利要求1所述的轮毂电机混合驱动控制系统，其特征在于：所述两个前轮轮毂电机之间的差速以及前轮与后轮集中电机之间的差速通过整车控制器和脉宽调制电路来控制，所述脉宽调制电路将信号传感器的电压信号转换成宽度一定的脉冲信号以供整车控制器对信号进行处理，同时输出可以驱动电机控制器的控制信号。
4.根据权利要求1所述的轮毂电机混合驱动控制系统，其特征在于：所述换向器与整车控制器之间还依次设有启动开关、互锁开关和踏板微动信号开关；所述启动开关是由车钥匙点火开关进行关联控制，所述互锁开关的是当停车充电时用以确保行车电路断开，所述微动信号开关是连接加速器踏板，确保了加速踏板频繁启动的自动控制及安全保护。
5.根据权利要求4所述的轮毂电机混合驱动控制系统，其特征在于：所述启动开关、互锁开关和踏板微动信号开关均为继电器开关。
6.一种轮毂电机混合驱动控制系统的控制方法，其特征在于：
在车辆运行时，整车控制器先通过电压传感器检测电池电压，在电池电压低于设定值U时，整车控制器发出控制信号给电机控制器，车辆切换至后集中电机单独驱动并降功率；
当电压传感器检测到电池电压高于设定值U时，整车控制器通过电流传感器检测电池总电流，通过电流大小来判断车辆工况，当电流大于设定值                                               
Figure 2012100987279100001DEST_PATH_IMAGE002
时，整车控制器发出控制信号给三个电机控制器，车辆驱动模式切换至四轮驱动并降功率；
当电流大于设定值
Figure 2012100987279100001DEST_PATH_IMAGE004
时，车辆驱动模式切换至四轮全功率驱动，其中所述电流值
Figure 2012100987279100001DEST_PATH_IMAGE006
。
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