CN106864308A - 纯电动汽车的驱动总成装置 - Google Patents

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Abstract

一种纯电动汽车的驱动总成装置，包括电机驱动器、驱动电机、变速器、整车控制器以及电机控制器，驱动电机内设有用以测量电机转速、转矩和驱动电流的第一组传感器，电机控制器的输入端连接第一组传感器；电机驱动器的信号输入端连接电机控制器的控制信号输出端；变速器内设有用以提供变速器输入轴转速和档位信号的第二组传感器，整车控制器的第一输入端连接第二组传感器；整车控制器从电机控制器和第二组传感器获得包含电机转速、转矩、变速器输入轴转速和档位信号的一组参数，根据该组参数指示电机控制器控制驱动电机的转速和转矩；当换档时，整车控制器使驱动电机的转速与变速器输入轴的转速一致，且使驱动电机的转矩与变速器的惯量转矩相匹配。

Description

纯电动汽车的驱动总成装置
技术领域
本发明主要涉及电动汽车领域，尤其涉及一种纯电动汽车的驱动总成装置。
背景技术
人们对环境和能源的日益关注推动了电动汽车的发展。目前电动汽车的技术难点在于，在电池技术难以逾越的瓶颈下，如何提高电能的使用效率。也就是说，如何提高电动汽车的电驱动总成的效率，达到降低能耗、提升行驶里程的目标。
目前电动汽车普遍采用的电驱动方法是由电机驱动固定减速器和差速器，电机仅靠固定减速比方法驱动。这种方法只能满足某一工况的合理转速比/转矩下，在狭窄有限的区间范围内工作。如果要满足复杂工况对转矩的要求，只能通过不断增大电机转速/电流，不顾及大电流放电对电池的危害，利用电机峰值功率、峰值扭矩和峰值大电流驱动电机才能获得相应的扭矩。如此恶性循环造成的后果是：1)电机发热，使用效率下降；2)使有限并昂贵的动力电池组的容量急剧下降，同时峰值大电流放电使电池急剧升温、升温引起电芯内阻急剧增大，电池受到极大的冲击而又无法挽回的损害。电池的损害表现在，充电循环次数快速减少、蓄电容量和电芯寿命锐减、放电持续时间下降而不符合动力电池组的放电特性。第2点后果对于电动汽车续航里程下降的影响是显著的。因此利用固定恒速比的驱动方法存在致命的缺陷而又无法克服。
如果采用变速比变速器，会碰到摩擦式离合器传动起步、换档时高转速差接合的缺陷和技术难题。实际使用中摩擦式离合器不可避免地频发抖动、顿挫、冲击、严重磨损、过热、摩擦力衰减、打滑失速、以至损坏失效。如中国CN102180103B号公开专利申请仅采用直线电机驱动离合器分离和接合，并未涉及离合器主动盘和从动盘同转速接合的控制技术，但仍然存在分离容易接合难的问题。中国CN103552448A号公开专利申请由于摩擦式离合器控制难题而直接去除了离合器，从而回避离合器控制难点的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纯电动汽车的驱动总成装置，可以提供变化的减速比，而且无需离合器。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种纯电动汽车的驱动总成装置，包括电机驱动器、驱动电机、变速器、整车控制器(VCU)以及电机控制器(MCU)，其中，该电机驱动器电连接该驱动电机，该驱动电机的输出轴连接该变速器的输入轴，该变速器的输出轴连接驱动轮的轮轴；该驱动电机内设有分别用以测量以下至少部分参数的第一组传感器：电机转速、转矩和驱动电流，该电机控制器的输入端连接该第一组传感器；该电机驱动器的信号输入端连接该电机控制器的控制信号输出端；该变速器内设有分别用以提供以下至少部分信号的第二组传感器：变速器输入轴转速和档位信号，该整车控制器的第一输入端连接该第二组传感器；该整车控制器、该电机控制器、以及该电机驱动器经车载通信总线相连；其中该整车控制器从该电机控制器和该第二组传感器实时获得包含电机转速、转矩、变速器输入轴转速和档位信号的一组参数，根据该组参数指示该电机控制器控制该驱动电机的转速和转矩；当换档时，该整车控制器使该驱动电机的转速与该变速器输入轴的转速一致，且使该驱动电机的转矩与该变速器的惯量转矩相匹配。
在本发明的一实施例中，该驱动轮为纯电动汽车的前轮。
在本发明的一实施例中，该驱动轮为纯电动汽车的后轮。
在本发明的一实施例中，驱动总成装置还包括连接在该变速器和驱动轮的轮轴之间的差速器。
在本发明的一实施例中，该驱动电机的转矩等于该变速器的惯量转矩或与该变速器的惯量转矩保持预定负差值。
在本发明的一实施例中，该整车控制器的第二输入端与该纯电动汽车的加速踏板主驱动信号输出端和制动信号输出端连接。
在本发明的一实施例中，该变速器为手动变速器、自动变速器或者无级变速器。
在本发明的一实施例中，该变速器为手动变速器，该整车控制器的第三输入端与该纯电动汽车的换档信号部件的输出端连接。
在本发明的一实施例中，该变速器为自动变速器，该整车控制器内设有变速控制器，该变速控制器的输出端与该变速器的换档执行器输入端连接。
与现有技术相比，本发明可以在无需离合器的情况下，通过整车控制器的控制，实现变化的减速比，从而避免了离合器控制难点的问题。
附图说明
图1示出本发明第一实施例的纯电动汽车的驱动总成装置结构图。
图2示出本发明第二实施例的纯电动汽车的驱动总成装置结构图。
图3示出本发明第三实施例的纯电动汽车的驱动总成装置结构图。
图4示出本发明第四实施例的纯电动汽车的驱动总成装置结构图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
根据本发明的实施例，提出一种纯电动汽车的驱动总成装置。根据本发明的实施例所提出的驱动总成装置，可以提供变化的减速比，而且无需离合器。
第一实施例
图1示出本发明第一实施例的纯电动汽车的驱动总成装置。参考图1所示，一种纯电动汽车的驱动总成装置100，包括电机驱动器110、驱动电机120、变速器130、动力电池组140、配电箱150、电机控制器(MCU)161、电池管理系统(Battery Management System,BMS)162、以及整车控制器(VCU)163。
动力电池组140用于为纯电动汽车供电，其供电输出端经绝缘高压导线连接配电箱150。电机驱动器110的电源输入端与配电箱150的输出端经绝缘高压导线相连通。
电机驱动器110电连接驱动电机120。举例来说，驱动电机120的高压输入端和电机驱动器110的高压输出端相对应，经绝缘高压导线相连通。在本实施例中，驱动电机120可以是直流电机、交流电机或者其它形式的驱动电机。
驱动电机120的输出轴连接变速器130的输入端，该变速器130的输出端连接驱动轮132的轮轴。在本实施例中，驱动轮132为前轮。
在一实施例中，驱动电机120的特性为低转速/大扭矩(0-3500rmp/min)，其最大输出转矩与所驱动的变速器130的输入转矩相匹配。
在本实施例中，变速器130可以是手动变速器。驱动电机120的输出轴与变速器130的输入轴(也称变速器一轴)通过一轴套同轴心固接一体，组成电机直接驱动变速器的动力总成。
由于变速器130驱动的是前轮，变速器130的差速器(图未显示)驱动输出孔两端内的轴花键套与左右两根半轴相对插入固接。左右半轴外端的外花键轴分别插入左右驱动轮中心的内花键套内紧固。
驱动电机120内可设有分别用以测量以下参数的第一组传感器(图中未示)：温度、转速、电压、电流、以及转矩。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。每种参数可以有一个对应的传感器。例如第一组传感器包括温度传感器、转速传感器、电压检测器、电流检测器和转矩检测器。
变速器130内设有分别用以提供以下信号的第二组传感器(图中未示)：变速器输入轴转速、档位、温度、前进或后退状态。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。
电机控制器161的输入端连接驱动电机120内的第一组传感器，以获取所需的电机的各种参数，如温度、转速、电压、电流、转矩等。
电机控制器161的一个的控制信号输出端则连接电机驱动器110的信号输入端。电机驱动器110受电机控制器161的程序管理控制。
整车控制器163的第一输入端连接连接第二组传感器以获得其提供的信号。整车控制器163的第二输入端与纯电动汽车的加速踏板的主驱动信号输出端和刹车踏板制动信号输出端经导线连接。
电机控制器161和整车控制器163经车载通信总线相连。车载通信总线例如是现场总线(CAN总线)。
根据一实施例，由整车控制器163从电机控制器161和第二组传感器实时获得包含电机转速、电流、变速器输入轴转速和档位信号的一组参数，根据该组参数指示电机控制器161控制驱动电机120的转速和转矩。当正常工作时，电机控制器161控制驱动电机120带动变速器130转动。当换档时，整车控制器163控制驱动电机120从主动变为随动，而使驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩相匹配，此时驱动电机120的转速与变速器130一轴的转速一致。
为了实现转矩相匹配，在一实施例中，驱动电机120的转矩等于变速器130的惯量转矩；在另一实施例中，驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩保持预定负差值，即驱动电机120的转矩小于变速器130的惯量转矩，但控制在预定负差值所限定的较小范围内。
为了实现手动的换档，纯电动汽车内可设置换档信号部件，当换档信号部件被操作时，其输出端输出换档信号。整车控制器163的第三输入端与纯电动汽车的换档信号部件的输出端连接，以接收换档信号。换档信号部件可设置在原离合器踏板底部，也可置手动排档杆手柄上，还可置在驾驶操作方便的其它位置。
整车控制器163通过CAN总线或信号线实时获取包括车速信号、加速踏板主驱动信号、制动信号、变速器输入轴转速、电机转速、转矩、电流等信号。根据车速信号智能积极的和电驱负载电流值相匹配，使变速点(档)与车速(Km/h)在变速器的变速比范围内，全工况实现实时动态主动伺服变速。这些工况可包括启动、慢速、中速、快速、上坡、坡道起步等。
另外，需要设定汽车在各种工况下变速比。举例来说，1档为最大变速比，对应0-10km/h的车速；最高档为最小变速比，对应为60km/h以上的车速。其余的变速点(档)可以按车速值等分相对应，依序进档。退档对应的车速值小于进档车速值。举例来说，进、退换档响应速度为小于10ms。因此，实现了智能自学习循环变速比控制。
以最高档为6档为例，以下是对档位的更具体说明：
1档：正常起步或者爬很陡的坡时使用。使用该档位，车速一般在10km/h。
2档：起步后加速的过渡档，低速前进时使用，车速一般在20km/h。
3档：前进档，一般车速在20km/h～40km/h时使用，在正常工况行驶常用该档位。
4档：40km/h～50km/h都可以使用该档位。
5档：50km/h～60km/h可以使用该档位，车辆高速运行时使用。
6档：60km/h～70km/h就可以使用该档，车辆高速运行时使用。
N档是空档，停车怠速运行时使用，比如等红绿灯时，挂到N档拉上手刹。
R档是倒车档，倒车时使用。
对于手动变速器来说，换档顺序如下：
启动步骤：
1、置空档；
2、启动钥匙旋一档，低压上电，进入系统检测，如异常时报故障显示；
3、正常时钥匙旋启动，高压上电如异常时报故障显示，正常状态显示启动成功。
起步步骤：
1、操作换档信号部件，触发K1换档信号，挂入一档轻踩加速踏板无顿挫起步；
行驶步骤：
1、根据车速按传统手动档操作顺序2-3-4-5-6升档加速正常行驶；
2、每次换档时必须先操作换档信号部件后触发K1换档信号然后再换档；
3、停车时将档位置空档N；
停车选倒车时，操作换档信号部件触发K1换档信号，由空档挂入R倒档，轻踩加速踏板，使车缓慢以0-10km/h的车速缓行。
泊车步骤：
1、拉紧手刹锁止；
2、档位置N空档。
本装置的控制策略和原理是：驱动电机120与变速器输入轴保持同转速。在起步状态，当操作换档信号部件触发K1换档信号，同时挂入一档时，整车控制器163收到该两个信号，指令电机控制器161根据加速踏板开度输出驱动电机120的电流所对应的转速和转矩，驱动变速器130工作，使车在对应档位的车速行驶。在行驶状态，行驶中根据驾驶意图和车速及道路情况变换不同的档位，变速比变扭矩，实现全工况伺服节能高效驱动的目的。
另外，纯电动汽车还可在踩制动踏板时，实现制动能量回收。
经过试验，本实施例的纯电动汽车的驱动总成装置，可实现吨/100km/电耗在6kwh(度)左右。
第二实施例
图2示出本发明第二实施例的纯电动汽车的驱动总成装置。参考图2所示，一种纯电动汽车的驱动总成装置200，包括电机驱动器110、驱动电机120、变速器130、差速器130a、动力电池组140、配电箱150、电机控制器(MCU)161、电池管理系统(Battery ManagementSystem,BMS)162、以及整车控制器(VCU)163。
动力电池组140用于为纯电动汽车供电，其供电输出端经绝缘高压导线连接配电箱150。电机驱动器110的电源输入端与配电箱150的输出端经绝缘高压导线相连通。
电机驱动器110电连接驱动电机120。举例来说，驱动电机120的高压输入端和电机驱动器110的高压输出端相对应，经绝缘高压导线相连通。在本实施例中，驱动电机120可以是直流电机、交流电机或者其它形式的驱动电机。
驱动电机120的输出轴连接变速器130的输入轴，变速器130的输出轴通过差速器130a连接驱动轮132的轮轴。在本实施例中，驱动轮132为后轮。
在一实施例中，驱动电机120的特性为低转速/大扭矩(0-3500rmp/min)，其最大输出转矩与所驱动的变速器130的输入转矩相匹配。
在本实施例中，变速器130可以是手动变速器。驱动电机120的输出轴与变速器130的输入轴(也称变速器一轴)通过一轴套同轴心固接一体，组成电机直接驱动变速器的驱动总成。
由于变速器130驱动的是后轮，变速器130输出轴与万向节及传动轴和后桥差速器固接一体。
驱动电机120内可设有分别用以测量以下参数的第一组传感器(图中未示)：温度、转速、电压、电流、以及转矩。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。每种参数可以有一个对应的传感器。例如第一组传感器包括温度传感器、转速传感器、电压检测器、电流检测器和转矩检测器。
变速器130内设有分别用以提供以下信号的第二组传感器(图中未示)：变速器输入轴转速、档位、温度、前进或后退状态。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。
电机控制器161的输入端连接驱动电机120内的第一组传感器，以获取所需的电机的各种参数，如温度、转速、电压、电流、转矩等。
电机控制器161的一个的控制信号输出端则连接电机驱动器110的信号输入端。电机驱动器110受电机控制器161的程序管理控制。
整车控制器163的第一输入端连接连接第二组传感器以获得其提供的信号。整车控制器163的第二输入端与纯电动汽车的加速踏板的主驱动信号输出端和刹车踏板制动信号输出端经导线连接。
电机控制器161和整车控制器163经车载通信总线相连。车载通信总线例如是现场总线(CAN总线)。
根据一实施例，由整车控制器163从电机控制器161和第二组传感器实时获得包含电机转速、电流、变速器输入轴转速以及档位信号的一组参数，根据该组参数指示电机控制器161控制驱动电机120的转速和转矩。当正常工作时，电机控制器161控制驱动电机120带动变速器130转动。当换档时，整车控制器163控制驱动电机120从主动变为随动，使驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩相匹配，此时驱动电机120的转速与变速器130一轴的转速一致。
为了实现转矩相匹配，在一实施例中，驱动电机120的转矩等于变速器130的惯量转矩；在另一实施例中，驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩保持预定负差值，即驱动电机120的转矩小于变速器130的惯量转矩，但控制在预定负差值所限定的较小范围内。
为了实现手动的换档，纯电动汽车内可设置换档信号部件，当换档信号部件被操作时，其输出端输出换档信号。整车控制器163的第三输入端与纯电动汽车的换档信号部件的输出端连接，以接收换档信号。换档信号部件可设置在原离合器踏板底部，也可置手动排档杆手柄上，还可置在驾驶操作方便的其它位置。
整车控制器163通过CAN总线或信号线实时获取包括车速信号、加速踏板主驱动信号、制动信号、变速器输入轴转速、电机转速、转矩、电流等信号。根据车速信号智能积极的和电驱负载电流值相匹配，使变速点(档)与车速(Km/h)在变速器的变速比范围内，全工况实现实时动态主动伺服变速。这些工况可包括启动、慢速、中速、快速、上坡、坡道起步等。
另外，需要设定汽车在各种工况下变速比。举例来说，1档为最大变速比，对应0-10km/h的车速；最高档档为最小变速比，对应为60km/h以上的车速。其余的变速点(档)可以按车速值等分相对应，依序进档。退档对应的车速值小于进档车速值。举例来说，进、退换档响应速度为小于10ms。因此，实现了智能自学习循环变速比控制。
本装置的控制策略和原理是：驱动电机120与变速器输入轴保持同转速。在起步状态，当操作换档信号部件触发K1换档信号，同时挂入一档时，整车控制器163收到该两个信号，指令电机控制器161根据加速踏板开度输出驱动电机120的电流所对应的转速和转矩，驱动变速器130工作，使车在对应档位的车速行驶。在行驶状态，行驶中根据驾驶意图和车速及道路情况变换不同的档位，变速比变扭矩，实现全工况伺服节能高效驱动的目的。
本实施例的一些未描述的细节与第一实施例类似，可参考第一实施例的描述，在此不再展开。
第三实施例
图3示出本发明第三实施例的纯电动汽车的驱动总成装置。参考图1所示，一种纯电动汽车的驱动总成装置300，包括电机驱动器110、驱动电机120、变速器130、动力电池组140、配电箱150、电机控制器(MCU)161、电池管理系统(Battery Management System,BMS)162、整车控制器(VCU)163以及变速控制器(TCU)164。
动力电池组140用于为纯电动汽车供电，其供电输出端经绝缘高压导线连接配电箱150。电机驱动器110的电源输入端与配电箱150的输出端经绝缘高压导线相连通。
电机驱动器110电连接驱动电机120。举例来说，驱动电机120的高压输入端和电机驱动器110的高压输出端相对应，经绝缘高压导线相连通。在本实施例中，驱动电机120可以是直流电机、交流电机或者其它形式的驱动电机。
驱动电机120的输出轴连接变速器130的输入轴，变速器130的输出轴连接驱动轮132的轮轴。在本实施例中，驱动轮132为前轮。
在一实施例中，驱动电机120的特性为低转速/大扭矩(0-3500rmp/min)，其最大输出转矩与所驱动的变速器130的输入转矩相匹配。
在本实施例中，变速器130可以是AMT手自一体自动变速器、AT自动变速器或者钢带式无级变速器。驱动电机120的输出轴与变速器130的输入轴(也称变速器一轴)通过一轴套同轴心固接一体，组成电机直接驱动变速器的动力总成。
由于变速器130驱动的是前轮，变速器130的差速器(图未显示)驱动输出孔两端内的轴花键套与左右两根半轴相对插入固接。左右半轴外端的外花键轴分别插入左右驱动轮中心的内花键套内紧固。
驱动电机120内可设有分别用以测量以下参数的第一组传感器(图中未示)：温度、转速、电压、电流、以及转矩。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。每种参数可以有一个对应的传感器。例如第一组传感器包括温度传感器、转速传感器、电压检测器、电流检测器和转矩检测器。
变速器130内设有分别用以提供以下信号的第二组传感器(图中未示)：变速器输入轴转速、档位、温度、前进或后退状态。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。
电机控制器161的输入端连接驱动电机120内的第一组传感器，以获取所需的电机的各种参数，如温度、转速、电压、电流、转矩等。
电机控制器161的一个的控制信号输出端则连接电机驱动器110的信号输入端。电机驱动器110受电机控制器161的程序管理控制。
变速控制器164配置在整车控制器163内，其输入端通过整车控制器163的第一输入端连接第二组传感器以获得其提供的信号。变速控制器164的输出端与变速器130的换档执行器131输入端连接。由此，变速控制器164可以进行档位控制。
电机控制器161和整车控制器163经车载通信总线相连。车载通信总线例如是现场总线(CAN总线)。
根据一实施例，由整车控制器163从电机控制器161和第二组传感器实时获得包含电机转速、电流、变速器输入轴转速和档位信号的一组参数，根据该组参数指示电机控制器161控制驱动电机120的转速和转矩。当正常工作时，电机控制器161控制驱动电机120带动变速器130转动。当换档时，整车控制器163控制驱动电机120从主动变为随动，使驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩相匹配，此时驱动电机120的转速与变速器130一轴的转速一致。
为了实现转矩相匹配，在一实施例中，驱动电机120的转矩等于变速器130的惯量转矩；在另一实施例中，驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩保持预定负差值，即驱动电机120的转矩小于变速器130的惯量转矩，但控制在预定负差值所限定的较小范围内。
为了实现自动的换档，整车控制器163判定换档的时机，并提供给变速控制器164。变速控制器164的输出端与变速器130的换档执行器的输入端连接。变速控制器164提供换档信号给变速器130的换档执行器，令其换档。
整车控制器163通过CAN总线或信号线实时获取包括车速信号、加速踏板主驱动信号、制动信号、变速器输入轴转速、电机转速、转矩、电流等信号。根据车速信号智能积极的和电驱负载电流值相匹配，使变速点(档)与车速(Km/h)在变速器的变速比范围内，全工况实现实时动态主动伺服变速。这些工况可包括启动、慢速、中速、快速、上坡、坡道起步等。
另外，需要设定汽车在各种工况下变速比。举例来说，1档为最大变速比，对应0-10km/h的车速；最高档为最小变速比，对应为60km/h以上的车速。其余的变速点(档)可以按车速值等分相对应，依序进档。退档对应的车速值小于进档车速值。举例来说，进、退换档响应速度为小于10ms。因此，实现了智能自学习循环变速比控制。
以最高档为6档为例，以下是对档位的更具体说明：
1档：正常起步或者爬很陡的坡时使用。使用该档位，车速一般在10km/h。
2档：起步后加速的过渡档，低速前进时使用，车速一般在20km/h。
3档：前进档，一般车速在20km/h～40km/h时使用，在市区行驶常用该档位。
4档：40km/h～50km/h都可以使用该档位。
5档：50km/h～60km/h可以使用该档位，车辆高速运行时使用。
6档：60km/h～70km/h就可以使用该档，车辆高速运行时使用。
对自动变速器来说，上述档位包含在N档或S档内。
N档是空档，停车怠速运行时使用，比如等红绿灯时，挂到N档拉上手刹。
R档是倒车档，倒车时使用。
对于自动变速器来说，换档顺序如下：
启动步骤：
1、置空档；
2、启动钥匙旋一档，低压上电，进入系统检测，如异常时报故障显示；
3、正常时钥匙旋启动，高压上电如异常时报故障显示，正常状态显示启动成功。
起步步骤：
1、操作换档信号部件，触发K1换档信号，挂入D档轻踩加速踏板无顿挫起步；
行驶步骤：
1、根据车速按传统自动档变速器操作顺序2-3-4-5-6升档加速正常行驶；
2、整车控制器指令换档信号给变速控制器，由变速控制器指令变速器内的换档执行器执行换档，每次换档时必须先操作换档信号部件后触发K1换档信号然后再换档；
3、停车时将档位置空档N；
停车选倒车时，操作换档信号部件触发K1换档信号，由空档挂入R倒档，轻踩加速踏板，使车缓慢以0-10km/h的车速缓行。
泊车步骤：
1、拉紧手刹锁止；
2、档位置N空档。
本装置的控制策略和原理是：整车控制器163指令电机控制器161驱动电机120的转速/驱动电流，变速控制器164同步控制换档执行器。在起步时，使驱动电机转速与变速器输入轴的实时转速保持600-650转/分起步低转速，平稳联动，车辆进入起步蠕行模式。行驶中每次换档前，先使驱动电机120与变速器输入轴实时转速保持一致，并进入随动状态，使驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩相匹配，从而顺利换档。在行驶状态，行驶中根据驾驶意图和车速及道路情况变换不同的挡位，变速比变扭矩，实现全工况伺服节能高效驱动的目的。
另外，纯电动汽车还可在踩制动踏板时，实现制动能量回收。
第四实施例
图4示出本发明第四实施例的纯电动汽车的驱动总成装置。参考图4所示，一种纯电动汽车的驱动总成装置400，包括电机驱动器110、驱动电机120、变速器130、差速器130a、动力电池组140、配电箱150、电机控制器(MCU)161、电池管理系统(Battery ManagementSystem,BMS)162、以及整车控制器(VCU)163。
动力电池组140用于为纯电动汽车供电，其供电输出端经绝缘高压导线连接配电箱150。电机驱动器110的电源输入端与配电箱150的输出端经绝缘高压导线相连通。
电机驱动器110电连接驱动电机120。举例来说，驱动电机120的高压输入端和电机驱动器110的高压输出端相对应，经绝缘高压导线相连通。在本实施例中，驱动电机120可以是直流电机、交流电机或者其它形式的驱动电机。
驱动电机120的输出轴连接变速器130的输入轴，变速器130的输出轴通过差速器130a连接驱动轮132的轮轴。在本实施例中，驱动轮132为后轮。
在一实施例中，驱动电机120的特性为低转速/大扭矩(0-3500rmp/min)，其最大输出转矩与所驱动的变速器130的输入转矩相匹配。
在本实施例中，变速器130可以是AMT手自一体自动变速器、AT自动变速器或者钢带式无级变速器。驱动电机120的输出轴与变速器130的输入轴(也称变速器一轴)通过一轴套同轴心固接一体，组成电机直接驱动变速器的动力总成。
由于变速器130驱动的是前轮，变速器130的差速器(图未显示)驱动输出孔两端内的轴花键套与左右两根半轴相对插入固接。左右半轴外端的外花键轴分别插入左右驱动轮中心的内花键套内紧固。
驱动电机120内可设有分别用以测量以下参数的第一组传感器(图中未示)：温度、转速、电压、电流、以及转矩。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。每种参数可以有一个对应的传感器。例如第一组传感器包括温度传感器、转速传感器、电压检测器、电流检测器和转矩检测器。
变速器130内设有分别用以提供以下信号的第二组传感器(图中未示)：变速器输入轴转速、档位、温度、前进或后退状态。可以理解，这些参数可以根据需要来选定一部分或者全部。
电机控制器161的输入端连接驱动电机120内的第一组传感器，以获取所需的电机的各种参数，如温度、转速、电压、电流、转矩等。
电机控制器161的一个的控制信号输出端则连接电机驱动器110的信号输入端。电机驱动器110受电机控制器161的程序管理控制。
变速控制器164配置在整车控制器163内，其输入端通过整车控制器163的第一输入端连接第二组传感器以获得其提供的信号。变速控制器164的输出端与变速器130的换档执行器131输入端连接。由此，变速控制器164可以进行档位控制。
电机控制器161和整车控制器163经车载通信总线相连。车载通信总线例如是现场总线(CAN总线)。
根据一实施例，由整车控制器163从电机控制器161和第二组传感器实时获得包含电机转速、电流、变速器输入轴转速和档位信号的一组参数，根据该组参数指示电机控制器161控制驱动电机120的转速和转矩。当正常工作时，电机控制器161控制驱动电机120带动变速器130转动。当换档时，整车控制器163控制驱动电机120从主动变为随动，使驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩相匹配，此时驱动电机120的转速与变速器130一轴的转速一致。
为了实现转矩相匹配，在一实施例中，驱动电机120的转矩等于变速器130的惯量转矩；在另一实施例中，驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩保持预定负差值，即驱动电机120的转矩小于变速器130的惯量转矩，但控制在预定负差值所限定的较小范围内。
为了实现自动的换档，整车控制器163判定换档的时机，并提供给变速控制器164。变速控制器164的输出端与变速器130的换档执行器的输入端连接。变速控制器164提供换档信号给变速器130的换档执行器，令其换档。
整车控制器163通过CAN总线或信号线实时获取包括车速信号、加速踏板主驱动信号、制动信号、变速器输入轴转速、电机转速、转矩、电流等信号。根据车速信号智能积极的和电驱负载电流值相匹配，使变速点(档)与车速(Km/h)在变速器的变速比范围内，全工况实现实时动态主动伺服变速。这些工况可包括启动、慢速、中速、快速、上坡、坡道起步等。
另外，需要设定汽车在各种工况下变速比。举例来说，1档为最大变速比，对应0-10km/h的车速；最高档为最小变速比，对应为60km/h以上的车速。其余的变速点(档)可以按车速值等分相对应，依序进档。退档对应的车速值小于进档车速值。举例来说，进、退换档响应速度为小于10ms。因此，实现了智能自学习循环变速比控制。
本装置的控制策略和原理是：整车控制器163指令电机控制器161驱动电机120的转速/驱动电流，变速控制器164同步控制换档执行器。在起步时，使驱动电机转速与变速器输入轴的实时转速保持600-650转/分起步低转速，平稳联动，车辆进入起步蠕行模式。行驶中每次换档前，先使驱动电机120与变速器输入轴实时转速保持一致，并进入随动状态，使驱动电机120的转矩与变速器130的惯量转矩相匹配，从而顺利换档。在行驶状态，行驶中根据驾驶意图和车速及道路情况变换不同的挡位，变速比变扭矩，实现全工况伺服节能高效驱动的目的。
本实施例的一些未描述的细节与第一实施例类似，可参考第一实施例的描述，在此不再展开。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种纯电动汽车的驱动总成装置，包括电机驱动器、驱动电机、变速器、整车控制器(VCU)以及电机控制器(MCU)，其中，
该电机驱动器电连接该驱动电机，该驱动电机的输出轴连接该变速器的输入轴，该变速器的输出轴连接驱动轮的轮轴；
该驱动电机内设有分别用以测量以下至少部分参数的第一组传感器：电机转速、转矩和驱动电流，该电机控制器的输入端连接该第一组传感器；
该电机驱动器的信号输入端连接该电机控制器的控制信号输出端；
该变速器内设有分别用以提供以下至少部分信号的第二组传感器：变速器输入轴转速和档位信号，该整车控制器的第一输入端连接该第二组传感器；
该整车控制器、该电机控制器、以及该电机驱动器经车载通信总线相连；
其中该整车控制器从该电机控制器和该第二组传感器实时获得包含电机转速、转矩、变速器输入轴转速和档位信号的一组参数，根据该组参数指示该电机控制器控制该驱动电机的转速和转矩；
当换档时，该整车控制器使该驱动电机的转速与该变速器输入轴的转速一致，且使该驱动电机的转矩与该变速器的惯量转矩相匹配。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，该驱动轮为纯电动汽车的前轮。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，该驱动轮为纯电动汽车的后轮。
4.根据权利要求3所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，还包括连接在该变速器和驱动轮的轮轴之间的差速器。
5.根据权利要求1所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，该驱动电机的转矩等于该变速器的惯量转矩或与该变速器的惯量转矩保持预定负差值。
6.根据权利要求1所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，该整车控制器的第二输入端与该纯电动汽车的加速踏板主驱动信号输出端和制动信号输出端连接。
7.根据权利要求1所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，该变速器为手动变速器、自动变速器或者无级变速器。
8.根据权利要求6所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，该变速器为手动变速器，该整车控制器的第三输入端与该纯电动汽车的换档信号部件的输出端连接。
9.根据权利要求6所述的纯电动汽车的驱动总成装置，其特征在于，该变速器为自动变速器，该整车控制器内设有变速控制器，该变速控制器的输出端与该变速器的换档执行器输入端连接。
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