CN103552483B - 基于级联电机的电动汽车的驱动系统及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

基于级联电机的电动汽车的驱动系统及其驱动方法，属于电动汽车驱动领域。为了解决目前采用单独的驱动电机的驱动系统不能保证其工作点在其最优效率区影响电动汽车的工作效率的问题。所述驱动系统的n个驱动电机通过n-1个离合器进行动力连接，n个驱动电机控制器和n-1个离合器控制系统分别控制相应的驱动电机和离合器，整车控制器用于同时控制n个驱动电机控制器和n-1个离合器控制系统。所述驱动方法：检测油门踏板的开度值、制动踏板的开度值、车速值和电池的SOC值；通过判断检测到的数据的状态，来控制传统汽车制动传动装置单独工作或控制相应数量的驱动电机工作或各驱动电机停止工作。它适用于电动汽车的驱动。

Description

基于级联电机的电动汽车的驱动系统及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车的驱动系统，特别涉及一种基于级联电机的电动汽车的驱动系统及其驱动方法。

背景技术

传统的电动汽车驱动系统，绝大多数都是以单电机为构型建立的。电动汽车在运行时，在不同的路况，电机的目标功率不尽相同，这样单独的驱动电机不能保证其工作点在其最优效率区，影响了电动汽车的工作效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前采用单独的驱动电机的驱动系统不能保证其工作点在其最优效率区，影响了电动汽车的工作效率的问题，本发明提供一种基于级联电机的电动汽车的驱动系统及其驱动方法。

本发明的基于级联电机的电动汽车的驱动系统，它包括n个驱动电机、n-1个离合器、n个驱动电机控制器、n-1个离合器控制系统和整车控制器，n为大于2的正整数；

第1驱动电机至第n-1驱动电机的动力输出轴分别与n-1个离合器的动力输入轴连接，所述n-1个离合器的动力输出轴分别与第2驱动电机至第n-1驱动电机的动力输入轴连接；

第n驱动电机的动力输出轴与电动汽车车轮的驱动桥连接；

n个驱动电机控制器的三相交流电输出端分别与n个驱动电机的三相交流电输入端连接，

n-1个离合器控制系统的接合/断开控制信号输出端与n-1个离合器的离合控制信号输入端连接，

整车控制器的n个目标功率信号输出端分别与n个驱动电机控制器的目标功率信号输入端连接；

整车控制器的n-1个接合/断开控制信号输出端分别与n-1个离合器控制系统4的离合控制信号输入端连接。

基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法，所述整车控制器5的工作过程包括如下步骤：

步骤一：检测油门踏板的开度值、制动踏板的开度值、车速值和电池的SOC值；

步骤二：判断电池的SOC值是否达到了电池荷电状态的的最小设置点的值，若是，则将n个驱动电机的目标功率设置为0，返回步骤一，若否，则转入步骤三；

步骤三：判断所述制动踏板的开度值是否大于0，若是，则转入步骤四；若否，则转入步骤七；

步骤四：判断车速值是否大于0，若是，则转入步骤五；若否，则将n个驱动电机的目标功率设置为0，返回步骤一；

步骤五：判断电池的SOC值是否大于电池最大容量的90%时，若是，则控制传统汽车制动传动装置单独工作，且将n个驱动电机的目标功率设置为0，返回步骤一；若否，则转入步骤六；

步骤六：根据制动踏板的开度值和车速值计算制动功率，将所述制动功率除以驱动电机在最优效率区的最大功率后再加1，所得结果的整数部分作为需要工作的电机数；控制相应数量的驱动电机和相应的离合器2在额定功率下工作，返回执行步骤一；所述驱动电机在最优效率区的最大功率为驱动电机在工作效率达到80%以上时的输出的最大功率；

步骤七：判断油门踏板的开度值是否大于0，若是，则转入步骤八；若否，则将各个驱动电机的目标功率置为0，返回步骤一。

步骤八：根据油门踏板开度值和车速值计算驱动功率，将所述驱动功率除以驱动电机在最优效率区的最大功率后再加1，所得结果的整数部分作为需要工作的电机数；控制相应数量的驱动电机和相应的离合器在额定功率下工作，返回执行步骤一。

本发明的有益效果为，本发明在改良了传统电动汽车的单电机驱动系统，能控制多个驱动电机同时工作，且保证各个驱动电机在工作时在其最优效率区，增强电动汽车运行时的能效，相比传统电动汽车的单电机驱动系统，本发明的工作效率提高了10%-30%。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的原理示意图。

图2为具体实施方式三所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的控制的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统，它包括n个驱动电机1、n-1个离合器2、n个驱动电机控制器3、n-1个离合器控制系统4和整车控制器5，n为大于2的正整数；

第1驱动电机1至第n-1驱动电机1的动力输出轴分别与n-1个离合器2的动力输入轴连接，所述n-1个离合器2的动力输出轴分别与第2驱动电机1至第n-1驱动电机1的动力输入轴连接；

第n驱动电机1的动力输出轴与电动汽车车轮的驱动桥连接；

n个驱动电机控制器3的三相交流电输出端分别与n个驱动电机1的三相交流电输入端连接，

n-1个离合器控制系统4的接合/断开控制信号输出端与n-1个离合器2的离合控制信号输入端连接，

整车控制器5的n个目标功率信号输出端分别与n个驱动电机控制器3的目标功率信号输入端连接；

整车控制器5的n-1个接合/断开控制信号输出端分别与n-1个离合器控制系统4的离合控制信号输入端连接。

油门踏板开度传感器的油门踏板开信号输出端与整车控制器5的油门踏板开度信号输入端连接，

车速传感器的车速信号输出端与整车控制器5的车速信号输入端连接，

制动踏板开度传感器的制动踏板开度信号输出端与整车控制器5的制动踏板开度信号输入端连接，

电池管理系统的电池SOC信号输出端与整车控制器5的电池SOC信号输入端连接。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的进一步限定，所述n-1个离合器2均为磁粉离合器。

具体实施方式三：本实施方式为基于具体实施方式一所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法，所述整车控制器5的工作过程包括如下步骤：

步骤一：检测油门踏板的开度值、制动踏板的开度值、车速值和电池的SOC值；

步骤二：判断电池的SOC值是否达到了电池荷电状态的的最小设置点的值，若是，则将n个驱动电机1的目标功率设置为0，返回步骤一，若否，则转入步骤三；

步骤三：判断所述制动踏板的开度值是否大于0，若是，则转入步骤四；若否，则转入步骤七；

步骤四：判断车速值是否大于0，若是，则转入步骤五；若否，则将n个驱动电机1的目标功率设置为0，返回步骤一；

步骤五：判断电池的SOC值是否大于电池最大容量的90%时，若是，则控制传统汽车制动传动装置单独工作，且将n个驱动电机1的目标功率设置为0，返回步骤一；若否，则转入步骤六；

步骤六：根据制动踏板的开度值和车速值计算制动功率，将所述制动功率除以驱动电机1在最优效率区的最大功率后再加1，所得结果的整数部分作为需要工作的电机数；控制相应数量的驱动电机1和相应的离合器2在额定功率下工作，返回执行步骤一；所述驱动电机1在最优效率区的最大功率为驱动电机1在工作效率达到80%以上时的输出的最大功率；

步骤七：判断油门踏板的开度值是否大于0，若是，则转入步骤八；若否，则将各个驱动电机1的目标功率置为0，返回步骤一。

步骤八：根据油门踏板开度值和车速值计算驱动功率，将所述驱动功率除以驱动电机1在最优效率区的最大功率后再加1，所得结果的整数部分作为需要工作的电机数；控制相应数量的驱动电机1和相应的离合器2在额定功率下工作，返回执行步骤一。

在本领域中，根据制动踏板的开度值和车速值计算制动功率的方法和根据油门踏板开度值和车速值计算驱动功率的方法已经是很成熟和惯用的技术手段了。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法的进一步限定，所述步骤六中，根据制动踏板的开度值和车速值计算制动功率的方法为：

根据公式P₂＝Ｔ_qbω求得制动功率P₂；

其中，电机制动转矩T_qb＝T_qb.maxf_brk(β)，

T_qb.max为电机最大的制动转矩，β为制动踏板开度值，

$f_{\mathrm{brk}}\left(\mathrm{\&beta;}\right)=\left\{\begin{array}{c}0,\mathrm{\&beta;}<{\mathrm{\&beta;}}_1\\ \frac{\mathrm{\&beta;}-{\mathrm{\&beta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_2-{\mathrm{\&beta;}}_1},{\mathrm{\&beta;}}_1\&le;\mathrm{\&beta;}<{\mathrm{\&beta;}}_2\\ 1,{\mathrm{\&beta;}}_2\&le;\mathrm{\&beta;}\&le;{\mathrm{\&beta;}}_3\end{array}\right.$

β₁=0.05，β₂=0.1，β₃=1；ω为电机实际转速即车速值。

β₂=0.1，β₃=1；ω为电机实际转速即车速值。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式三所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法的进一步限定，所述步骤八中，根据油门踏板开度值和车速值计算驱动功率的方法为：

根据公式P₁＝T_qdω求得驱动功率P₁；

其中，电机驱动转矩T_qd＝T_qd.maxα，T_qd.max为电机最大驱动转矩，α为油门踏板开度值，ω为电机实际转速即车速值。

Claims (4)

1.基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法，所述驱动系统包括n个驱动电机(1)、n-1个离合器(2)、n个驱动电机控制器(3)、n-1个离合器控制系统(4)和整车控制器(5)，n为大于2的正整数；

第1驱动电机(1)至第n-1驱动电机(1)的动力输出轴分别与n-1个离合器(2)的动力输入轴连接，所述n-1个离合器(2)的动力输出轴分别与第2驱动电机(1)至第n-1驱动电机(1)的动力输入轴连接；

第n驱动电机(1)的动力输出轴与电动汽车车轮的驱动桥连接；

n个驱动电机控制器(3)的三相交流电输出端分别与n个驱动电机(1)的三相交流电输入端连接，

n-1个离合器控制系统(4)的接合/断开控制信号输出端与n-1个离合器(2)的离合控制信号输入端连接，

整车控制器(5)的n个目标功率信号输出端分别与n个驱动电机控制器(3)的目标功率信号输入端连接；

整车控制器(5)的n-1个接合/断开控制信号输出端分别与n-1个离合器控制系统(4)的离合控制信号输入端连接；

其特征在于，所述整车控制器(5)的工作过程包括如下步骤：

步骤一：检测油门踏板的开度值、制动踏板的开度值、车速值和电池的SOC值；

步骤二：判断电池的SOC值是否达到了电池荷电状态的的最小设置点的值，若是，则将n个驱动电机(1)的目标功率设置为0，返回步骤一，若否，则转入步骤三；

步骤三：判断所述制动踏板的开度值是否大于0，若是，则转入步骤四；若否，则转入步骤七；

步骤四：判断车速值是否大于0，若是，则转入步骤五；若否，则将n个驱动电机(1)的目标功率设置为0，返回步骤一；

步骤五：判断电池的SOC值是否大于电池最大容量的90％时，若是，则控制传统汽车制动传动装置单独工作，且将n个驱动电机(1)的目标功率设置为0，返回步骤一；若否，则转入步骤六；

步骤六：根据制动踏板的开度值和车速值计算制动功率，将所述制动功率除以驱动电机(1)在最优效率区的最大功率后再加1，所得结果的整数部分作为需要工作的电机数；控制相应数量的驱动电机(1)和相应的离合器(2)在额定功率下工作，返回执行步骤一；所述驱动电机(1)在最优效率区的最大功率为驱动电机(1)在工作效率达到80％以上时 的输出的最大功率；

步骤七：判断油门踏板的开度值是否大于0，若是，则转入步骤八；若否，则将各个驱动电机(1)的目标功率置为0，返回步骤一；

步骤八：根据油门踏板开度值和车速值计算驱动功率，将所述驱动功率除以驱动电机(1)在最优效率区的最大功率后再加1，所得结果的整数部分作为需要工作的电机数；控制相应数量的驱动电机(1)和相应的离合器(2)在额定功率下工作，返回执行步骤一。

2.根据权利要求1所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法，其特征在于，所述步骤六中，根据制动踏板的开度值和车速值计算制动功率的方法为：

根据公式P₂＝T_qbω求得制动功率P2；

其中，电机制动转矩T_qb＝T_qb.maxf_brk(β)，

T_qb.max为电机最大的制动转矩，β为制动踏板开度值，

β₁＝0.05，β₂＝0.1，β₃＝1；ω为电机实际转速即车速值。

3.根据权利要求1所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法，其特征在于，所述步骤八中，根据油门踏板开度值和车速值计算驱动功率的方法为：

根据公式P₁＝T_qdω求得驱动功率P₁；

其中，电机驱动转矩T_qd＝T_qd.maxα，T_qd.max为电机最大驱动转矩，α为油门踏板开度值，ω为电机实际转速即车速值。

4.根据权利要求1所述的基于级联电机的电动汽车的驱动系统的驱动方法，其特征在于，所述n-1个离合器(2)均为磁粉离合器。