CN106891753A - 一种新能源汽车的驱动控制装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车的驱动控制装置，包括两个前驱动轮和两个后驱动轮，两个前驱动轮分别与第一前驱动电机和第二前驱动电机连接，两个后驱动轮分别与第一后驱动电机和第二后驱动电机连接；第一前驱动电机、第二前驱动电机、第一后驱动电机和第二后驱动电机分别与电池机构连接，电池机构包括并联的蓄电池组和超级电容，蓄电池组和超级电容之间连接有电能平衡模块，蓄电池组和超级电容分别通过电能输出模块和电能回收模块与第一前驱动电机、第二前驱动电机、第一后驱动电机和第二后驱动电机连接。本发明还公开了一种上述新能源汽车的驱动控制装置的控制方法。本发明能够改进现有技术的不足，兼顾了车辆的电能利用率和车辆性能。

Description

一种新能源汽车的驱动控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是一种新能源汽车的驱动控制装置及其控制方法。
背景技术
新能源汽车是一种节能环保的新型交通工具。目前，采用电能驱动的新能源汽车发展迅速，有逐步取代采用油料发动机的机动车的趋势。中国发明专利CN 103640497 B公开了一种双电机双电源电动车的驱动控制方法。提高了电能的使用效率。但是，这种结构的控制装置无法兼顾车辆本身的性能，存在电能使用效率与汽车动力性能的矛盾。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新能源汽车的驱动控制装置及其控制方法，能够解决现有技术的不足，兼顾了车辆的电能利用率和车辆性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种新能源汽车的驱动控制装置，包括两个前驱动轮和两个后驱动轮，两个前驱动轮分别与第一前驱动电机和第二前驱动电机连接，两个后驱动轮分别与第一后驱动电机和第二后驱动电机连接；第一前驱动电机、第二前驱动电机、第一后驱动电机和第二后驱动电机分别与电池机构连接，电池机构包括并联的蓄电池组和超级电容，蓄电池组和超级电容之间连接有电能平衡模块，蓄电池组和超级电容分别通过电能输出模块和电能回收模块与第一前驱动电机、第二前驱动电机、第一后驱动电机和第二后驱动电机连接。
一种使用上述的新能源汽车的驱动控制装置的控制方法，包括以下步骤：
A、加速阶段，蓄电池组和超级电容同时通过电能输出模块向第一前驱动电机和第二前驱动电机以及第一后驱动电机和第二后驱动电机输出电能，驱动车辆加速；
B、匀速阶段，蓄电池组通过电能输出模块向第一后驱动电机和第二后驱动电机输出电能，驱动车辆匀速行驶，第一前驱动电机和第二前驱动电机作为从动轮，通过电能回收模块向超级电容充电；当超级电容未充满且蓄电池组未达到额定输出电流时，蓄电池组通过电能平衡模块向超级电容充电；当超级电容充满电后，蓄电池组通过电能输出模块向第一前驱动电机和第二前驱动电机以及第一后驱动电机和第二后驱动电机输出电能，驱动车辆匀速行驶；当蓄电池组达到额定输出电流时，超级电容通过电能输出模块向第一前驱动电机和第二前驱动电机输出电能；
C、减速阶段，第一前驱动电机和第二前驱动电机以及第一后驱动电机和第二后驱动电机通过电能回收模块向超级电容充电，当超级电容充满后，超级电容通过电能平衡模块向蓄电池组充电；
D、怠速阶段，蓄电池组向全车的用电设备进行供电，当超级电容未充满时，蓄电池组通过电能平衡模块向超级电容充电。
作为优选，步骤A中，第一前驱动电机和第二前驱动电机获得的电能遵循以下分配函数，
其中，x、y分别是油门踏板的动作行程和当前车速的归一化参数，k1～k4为比例常数，t1和t2是采样区间的时间端点；
第一后驱动电机和第二后驱动电机获得的电能遵循以下分配函数，
其中，k5～k6为比例常数。
作为优选，超级电容的充电电流遵循以下控制函数，
其中，k7～k18为比例常数，θ1为超级电容的充电百分比；在15%≤≤20%的阶段，充电电流的最小值小于0，即进行周期性放电。
作为优选，蓄电池组的充电电流遵循以下控制函数，
其中，k19～k22为比例常数，θ2为蓄电池组的充电百分比。
作为优选，当任意一个前驱动轮出现打滑空转时，逐渐降低对于打滑车轮的驱动力，且最终保持打滑车轮具有10%的额定驱动力，将降低的驱动力的75%这部分驱动力同步增加至另一侧的前驱动轮上，将降低的驱动力的25%这部分驱动力同步增加至后驱动轮，若打滑车轮依然打滑空转，则继续加大后驱动轮的驱动力直至前侧车轮停止打滑；当任意一个后驱动轮出现打滑空转时，逐渐降低对于打滑车轮的驱动力，将降低的驱动力的50%这部分驱动力同步增加至另一侧的后驱动轮上，将降低的驱动力的另外50%这部分驱动力同步增加至前驱动轮，若打滑车轮依然打滑空转，则继续加大前驱动轮的驱动力，且逐渐降低与打滑车轮同侧的前驱动轮的驱动力，并同步增加另一侧前驱动轮的驱动力，直至前侧车轮停止打滑。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过设置四个独立驱动车轮的电机，实现对于四个车轮的全时独立控制。电池机构采用蓄电池组和超级电容的并联结构，可以充分利用超级电容和组电池组配合的优势，提高电能输出和回收的效率。在控制逻辑的设计上，本发明优化了电能传输和车轮驱动的方法，不仅充分发挥出了蓄电池组和超级电容并联结构的能量快速转换传递的优势，而且提高了蓄电池组和超级电容的充放电效率，提高了电能利用率。通过对四个车轮的独立控制，可以有效提高车辆的通过性能。
附图说明
图1 是本发明一个具体实施方式的原理图。
具体实施方式
参照图1，本具体实施方式包括两个前驱动轮1和两个后驱动轮2，两个前驱动轮1分别与第一前驱动电机3和第二前驱动电机4连接，两个后驱动轮2分别与第一后驱动电机5和第二后驱动电机6连接；第一前驱动电机3、第二前驱动电机4、第一后驱动电机5和第二后驱动电机6分别与电池机构连接，电池机构包括并联的蓄电池组7和超级电容8，蓄电池组7和超级电容8之间连接有电能平衡模块9，蓄电池组7和超级电容8分别通过电能输出模块10和电能回收模块11与第一前驱动电机3、第二前驱动电机4、第一后驱动电机5和第二后驱动电机6连接。
一种上述新能源汽车的驱动控制装置的控制方法，包括以下步骤：
A、加速阶段，蓄电池组和超级电容同时通过电能输出模块向第一前驱动电机和第二前驱动电机以及第一后驱动电机和第二后驱动电机输出电能，驱动车辆加速；
B、匀速阶段，蓄电池组通过电能输出模块向第一后驱动电机和第二后驱动电机输出电能，驱动车辆匀速行驶，第一前驱动电机和第二前驱动电机作为从动轮，通过电能回收模块向超级电容充电；当超级电容未充满且蓄电池组未达到额定输出电流时，蓄电池组通过电能平衡模块（9）向超级电容充电；当超级电容充满电后，蓄电池组通过电能输出模块（10）向第一前驱动电机和第二前驱动电机以及第一后驱动电机和第二后驱动电机输出电能，驱动车辆匀速行驶；当蓄电池组达到额定输出电流时，超级电容通过电能输出模块向第一前驱动电机和第二前驱动电机输出电能；
C、减速阶段，第一前驱动电机和第二前驱动电机以及第一后驱动电机和第二后驱动电机通过电能回收模块向超级电容充电，当超级电容充满后，超级电容通过电能平衡模块向蓄电池组充电；
D、怠速阶段，蓄电池组向全车的用电设备进行供电，当超级电容未充满时，蓄电池组通过电能平衡模块向超级电容充电。
步骤A中，第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）获得的电能遵循以下分配函数，
其中，x、y分别是油门踏板的动作行程和当前车速的归一化参数，k1～k4为比例常数，t1和t2是采样区间的时间端点；
第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）获得的电能遵循以下分配函数，
其中，k5～k6为比例常数。
超级电容8的充电电流遵循以下控制函数，
其中，k7～k18为比例常数，θ1为超级电容8的充电百分比；在15%≤≤20%的阶段，充电电流的最小值小于0，即进行周期性放电。
蓄电池组7的充电电流遵循以下控制函数，
其中，k19～k22为比例常数，θ2为蓄电池组7的充电百分比。
当任意一个前驱动轮1出现打滑空转时，逐渐降低对于打滑车轮的驱动力，且最终保持打滑车轮具有10%的额定驱动力，将降低的驱动力的75%这部分驱动力同步增加至另一侧的前驱动轮1上，将降低的驱动力的25%这部分驱动力同步增加至后驱动轮2，若打滑车轮依然打滑空转，则继续加大后驱动轮2的驱动力直至前侧车轮停止打滑；当任意一个后驱动轮2出现打滑空转时，逐渐降低对于打滑车轮的驱动力，将降低的驱动力的50%这部分驱动力同步增加至另一侧的后驱动轮2上，将降低的驱动力的另外50%这部分驱动力同步增加至前驱动轮1，若打滑车轮依然打滑空转，则继续加大前驱动轮1的驱动力，且逐渐降低与打滑车轮同侧的前驱动轮1的驱动力，并同步增加另一侧前驱动轮1的驱动力，直至前侧车轮停止打滑。
另外，在四个驱动轮同时驱动车辆时，前后驱动轮的驱动力之差不小于15%，车辆转弯时前侧两个驱动轮的转速差和后侧两个驱动轮的转速差的差值与前后驱动轮的驱动力之差成正比，且驱动力较大的驱动轮的转速差比驱动力较小的驱动轮的转速差小，两个转速差的差值最大值限制在较小转速差的20%以内。
使用背景技术中专利文献所提供的车辆控制装置以及本发明所提供的控制装置进行对比测试，测试车形、电池机构总容量、均相同。下表是测试结果：
续航里程（km/kWh） 0-100km/h加速（s）
现有技术 4.3 11.7
本发明 4.6 9.2
由此可以看出，本发明所提供的驱动控制装置可以对新能源汽车的综合性能产生显著的提高。并且使用本发明的新能源汽车具有更好的通过性能和脱困能力。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种新能源汽车的驱动控制装置，包括两个前驱动轮（1）和两个后驱动轮（2），其特征在于：两个前驱动轮（1）分别与第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）连接，两个后驱动轮（2）分别与第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）连接；第一前驱动电机（3）、第二前驱动电机（4）、第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）分别与电池机构连接，电池机构包括并联的蓄电池组（7）和超级电容（8），蓄电池组（7）和超级电容（8）之间连接有电能平衡模块（9），蓄电池组（7）和超级电容（8）分别通过电能输出模块（10）和电能回收模块（11）与第一前驱动电机（3）、第二前驱动电机（4）、第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）连接。
2.一种权利要求1所述的新能源汽车的驱动控制装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、加速阶段，蓄电池组（7）和超级电容（8）同时通过电能输出模块（10）向第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）以及第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）输出电能，驱动车辆加速；
B、匀速阶段，蓄电池组（7）通过电能输出模块（10）向第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）输出电能，驱动车辆匀速行驶，第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）作为从动轮，通过电能回收模块（11）向超级电容（8）充电；当超级电容（8）未充满且蓄电池组（7）未达到额定输出电流时，蓄电池组（7）通过电能平衡模块（9）向超级电容（8）充电；当超级电容（8）充满电后，蓄电池组（7）通过电能输出模块（10）向第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）以及第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）输出电能，驱动车辆匀速行驶；当蓄电池组（7）达到额定输出电流时，超级电容（8）通过电能输出模块（10）向第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）输出电能；
C、减速阶段，第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）以及第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）通过电能回收模块（11）向超级电容（8）充电，当超级电容（8）充满后，超级电容（8）通过电能平衡模块（9）向蓄电池组（7）充电；
D、怠速阶段，蓄电池组（7）向全车的用电设备进行供电，当超级电容（8）未充满时，蓄电池组（7）通过电能平衡模块（9）向超级电容（8）充电。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车的驱动控制装置的控制方法，其特征在于：步骤A中，第一前驱动电机（3）和第二前驱动电机（4）获得的电能遵循以下分配函数，
其中，x、y分别是油门踏板的动作行程和当前车速的归一化参数，k1～k4为比例常数，t1和t2是采样区间的时间端点；
第一后驱动电机（5）和第二后驱动电机（6）获得的电能遵循以下分配函数，
其中，k5～k6为比例常数。
4.根据权利要求2所述的新能源汽车的驱动控制装置的控制方法，其特征在于：超级电容（8）的充电电流遵循以下控制函数，
其中，k7～k18为比例常数，θ1为超级电容（8）的充电百分比；在15%≤θ1≤20%的阶段，充电电流的最小值小于0，即进行周期性放电。
5.根据权利要求2所述的新能源汽车的驱动控制装置的控制方法，其特征在于：蓄电池组（7）的充电电流遵循以下控制函数，
其中，k19～k22为比例常数，θ2为蓄电池组（7）的充电百分比。
6.根据权利要求2所述的新能源汽车的驱动控制装置的控制方法，其特征在于：当任意一个前驱动轮（1）出现打滑空转时，逐渐降低对于打滑车轮的驱动力，且最终保持打滑车轮具有10%的额定驱动力，将降低的驱动力的75%这部分驱动力同步增加至另一侧的前驱动轮（1）上，将降低的驱动力的25%这部分驱动力同步增加至后驱动轮（2），若打滑车轮依然打滑空转，则继续加大后驱动轮（2）的驱动力直至前侧车轮停止打滑；当任意一个后驱动轮（2）出现打滑空转时，逐渐降低对于打滑车轮的驱动力，将降低的驱动力的50%这部分驱动力同步增加至另一侧的后驱动轮（2）上，将降低的驱动力的另外50%这部分驱动力同步增加至前驱动轮（1），若打滑车轮依然打滑空转，则继续加大前驱动轮（1）的驱动力，且逐渐降低与打滑车轮同侧的前驱动轮（1）的驱动力，并同步增加另一侧前驱动轮（1）的驱动力，直至前侧车轮停止打滑。
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