CN104139691A - 一种新能源汽车双电机耦合驱动系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车双电机耦合驱动系统及控制方法，包括第一驱动电机、第二驱动电机、离合器总成、控制器和动力耦合器，第一驱动电机、第二驱动电机分别连接有一套离合器总成，控制器连接两台驱动电机，控制器连接离合器总成，所述动力耦合器包括三个法兰，两套离合器总成通过法兰同轴水平连接动力耦合器，动力耦合器的输出法兰连接整车驱动轴。本发明，实现了双电机耦合驱动系统的自主化开发和控制，有利提升了新能源汽车机电耦合驱动系统的技术水平；同轴水平机械连接，在整车上可与后桥平行布置，有利地缩短了整车后悬长度，方便整车总布置。

Description

一种新能源汽车双电机耦合驱动系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车双电机耦合驱动系统及控制方法。

背景技术

随着城市化与汽车工业进程的加快，大气环境污染日益加剧与石油资源的日渐枯竭的矛盾越来越突出，新能源汽车被人们认为是解决上述矛盾和实现汽车产业转型升级的最佳选择。新能源汽车主要包括纯电动、混合动力、燃料电池等类别，其与传统汽车的本质区别的主要体现在整车能量来源和动力输出系统，即整车驱动系统上。国内外很多汽车企业、科研院校、研究机构等对新能源汽车整车驱动系统方案均有大量研究，动力耦合方式也较多，主要包括离合器耦合、变速器耦合和行星齿轮耦合等。在驱动方式上，有的采用单电机和变速箱耦合、有的采用两个行星齿轮和两个电机耦合，而上述两种连接方式在整车布置、驱动能量利用和驱动系统控制等方面有一定的弊端。一是由于驱动系统部件较多，成组后较长，在整车布置上较为困难；二是由于新能源汽车启停和正常运行时对驱动功率和扭矩需求不同，尤其是在城市客车中，频繁启停表现的非常明显，上述单电机驱动在变速箱的调速增扭的基础上必须满足整车最大需求功率和扭矩，有时候难免浪费，也加大了整车对驱动系统的控制难度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种新能源汽车双电机耦合驱动系统及控制方法，本系统实现了双电机耦合驱动系统的自主化开发和控制，有利提升了新能源汽车机电耦合驱动系统的技术水平；同轴水平机械连接，在整车上可与后桥平行布置，有利地缩短了整车后悬长度，方便整车总布置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，包括第一驱动电机、第二驱动电机、离合器总成、控制器和动力耦合器，第一驱动电机、第二驱动电机分别连接有一套离合器总成，控制器连接两台驱动电机，控制器连接每台驱动电机的离合器总成，所述动力耦合器包括三个法兰，两套离合器总成通过不同的法兰同轴水平连接动力耦合器，动力耦合器的输出法兰连接整车驱动轴。

所述第一驱动电机和第二驱动电机通过高压线连接控制器。

所述离合器总成通过离合控制线连接控制器。

所述动力耦合器内部采用行星齿轮结构实现动力的耦合与换向。

所述动力耦合器采用两个输入、一个输出法兰，而且两个个输入法兰布置在完全相反的方向，可以节省整车的布置空间。

基于上述驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)电机控制器通过与整车控制器进行信息交互，采集整车的车速、储能系统状态确定整车的状态，确定整车的需求驱动功率，然后根据车辆输出功率的需求，判断单台电机是否能够满足整车功率需求；

(2)根据步骤(1)的判断结果，同时结合整车多能源控制策略，控制器将通过离合器总成的分离控制，选择单机或双机驱动，以及通过控制单台电机的输出功率实现整车的耦合驱动。

所述步骤(1)的具体方法为：电机控制器通过与整车控制器进行信息交互，采集整车的车速、储能系统状态确定整车的状态；通过采集油门踏板或制动踏板的深度确定司机的驾驶意图；通过电机控制器内的水平传感器确定整车当前道路情况，是处于上坡、平路还是下坡状态，来判断将要行驶的路况；根据以上信息即可确定整车的需求驱动功率，然后根据车辆输出功率的需求，判断单台电机是否能够满足整车功率需求。

所述步骤(2)中，如单台电机能够满足整车功率需求，则可通过离合器分离控制，使得其中一个电机停止工作，由另一个电机单独驱动；如单台电机不能够满足整车功率需求，则两个电机一起驱动，最终实现双电机耦合驱动。

所述步骤(2)中，当两台电机都工作在正常状态时，整个系统采用能量最优策略实现动力输出耦合，当某一台电机出现故障时，另外一台电机将切换至动力最优策略实现动力输出，优先保证整车的动力性能能够满足车辆正常行驶。

本发明的有益效果为：

1、目前其他新能源汽车的驱动系统都是采用单电机驱动系统，采用直驱电机的功率和扭矩都比较大，或者需要变速箱来实现减速增扭的作用，本方案可以利用2个小功率的电机来实现动力输出的耦合，完全满足整车需要；

2、目前市场上成熟的双电机耦合方案是国外某公司方案，但是成本高，而且核心技术完全掌握在外国公司手中；本方案可以实现系统的自主化开发和控制，有利于提升新能源汽车机电耦合驱动系统的技术水平；

3、本方案首次实现了两个电机布置在同一条直线上，安装到车上可以和后桥平行，有利于缩点后悬长度，方便整车的布置。

4、通过动力耦合器可以实现两个电机的动力耦合，通过调节电机的工作状态，实现了无极变速调速，并且提高了系统的工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的总成结构图。

其中：1、第一驱动电机；2第一离合器总成；3、动力耦合器；4、第二离合器总成；5第二驱动电机；6、第二高压线；7、第一离合控制线；8、电机控制器；9、第二离合控制线；10、第一高压线。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，包括第一驱动电机1、第二驱动电5机、离合器总成、控制器8和动力耦合器3，第一驱动电机1、第二驱动电机5分别连接有一套离合器总成，控制器8连接两台驱动电机，控制器8连接离合器总成，所述动力耦合器3包括三个法兰，第一离合器总成2、第二离合器总成4通过法兰同轴水平连接动力耦合器3，动力耦合器3的输出法兰连接整车驱动轴。

所述第一驱动电机1和第二驱动电机5通过第一高压线10、第二高压线6连接控制器。

所述第一离合器总成2、第二离合器总成4通过第一离合控制线7、第二离合控制线9连接控制器8。动力耦合器3内部采用行星齿轮结构实现动力的耦合与换向

本方案实现后的总成图如图2所示。

一种新能源汽车双电机耦合驱动系统控制方法，整个系统采用唯一一个电机控制器8，所述的电机控制器8可以根据整车的功率需求，协调第一驱动电机1和第二驱动电机5的功率和扭矩输出，同时如果单台电机能够满足整车的功率需求，也可以通过第一离合器控制线9和第二离合器控制线7实现离合器的分离控制，最终实现双电机耦合驱动。

基于上述驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)电机控制器通过与整车控制器进行信息交互，采集整车的车速、储能系统状态确定整车的状态；通过采集油门踏板或制动踏板的深度确定司机的驾驶意图；通过电机控制器内的水平传感器确定整车当前道路情况，是处于上坡、平路还是下坡状态，来判断将要行驶的路况。根据以上信息即可确定整车的需求驱动功率，然后根据车辆输出功率的需求，判断单台电机是否能够满足整车功率需求；

(2)根据步骤(1)的判断结果，同时结合整车多能源控制策略，控制器将通过离合器总成的分离控制，选择单机或双机驱动，以及通过控制单台电机的输出功率实现整车的耦合驱动。

所述步骤(2)中，如单台电机能够满足整车功率需求，则可通过离合器分离控制，使得其中一个电机停止工作，由另一个电机单独驱动；如单台电机不能够满足整车功率需求，则两个电机一起驱动，最终实现双电机耦合驱动。

所述步骤(2)中，当两台电机都工作在正常状态时，整个系统采用能量最优策略实现动力输出耦合，当某一台电机出现故障时，另外一台电机将切换至动力最优策略实现动力输出，优先保证整车的动力性能能够满足车辆正常行驶。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，其特征是：包括第一驱动电机、第二驱动电机、离合器总成、控制器和动力耦合器，第一驱动电机、第二驱动电机分别连接有一套离合器总成，控制器连接两台驱动电机，控制器连接每台驱动电机的离合器总成，所述动力耦合器包括三个法兰，两套离合器总成通过不同的法兰同轴水平连接动力耦合器，动力耦合器的输出法兰连接整车驱动轴。

2.如权利要求1所述的一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，其特征是：所述第一驱动电机和第二驱动电机通过高压线连接控制器。

3.如权利要求1所述的一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，其特征是：所述离合器总成通过离合控制线连接控制器。

4.如权利要求1所述的一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，其特征是：所述动力耦合器内部采用行星齿轮结构实现动力的耦合与换向。

5.如权利要求1所述的一种新能源汽车双电机耦合驱动系统，其特征是：所述动力耦合器采用两个输入、一个输出法兰，而且两个个输入法兰布置在相反的方向。

6.如权利要求1-5中任一项所述的驱动系统的控制方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)电机控制器通过与整车控制器进行信息交互，采集整车的车速、储能系统状态确定整车的状态，确定整车的需求驱动功率，然后根据车辆输出功率的需求，判断单台电机是否能够满足整车功率需求；

(2)根据步骤(1)的判断结果，同时结合整车多能源控制策略，控制器将通过离合器总成的分离控制，选择单机或双机驱动，以及通过控制单台电机的输出功率实现整车的耦合驱动。

7.如权利要求6所述的驱动系统的控制方法，其特征是：所述步骤(1)的具体方法为：电机控制器通过与整车控制器进行信息交互，采集整车的车速、储能系统状态确定整车的状态；通过采集油门踏板或制动踏板的深度确定司机的驾驶意图；通过电机控制器内的水平传感器确定整车当前道路情况，是处于上坡、平路还是下坡状态，来判断将要行驶的路况；根据以上信息即可确定整车的需求驱动功率，然后根据车辆输出功率的需求，判断单台电机是否能够满足整车功率需求。

8.如权利要求6所述的驱动系统的控制方法，其特征是：所述步骤(2)中，如单台电机能够满足整车功率需求，则可通过离合器分离控制，使得其中一个电机停止工作，由另一个电机单独驱动；如单台电机不能够满足整车功率需求，则两个电机一起驱动，最终实现双电机耦合驱动。

9.如权利要求8所述的驱动系统的控制方法，其特征是：所述步骤(2)中，当两台电机都工作在正常状态时，整个系统采用能量最优策略实现动力输出耦合，当某一台电机出现故障时，另外一台电机将切换至动力最优策略实现动力输出，优先保证整车的动力性能能够满足车辆正常行驶。