CN108297736A - 一种双电机分布式驱动电动汽车及电机控制策略 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种双电机分布式驱动电动汽车，包括前桥、后桥、减速器、差速器，还包括2个电机和2个电机控制器，前桥和后桥内分别安装差速器，减速器与差速器连接，电机与减速器连接，电机控制器控制电机的输出扭矩。本发明公开的电机控制策略，包括：接收踏板、刹车和转向处的踏板行程传感器、车轮转速传感器和转向角传感器采集的数据，判断目前车辆的驾驶工况；根据车辆的驾驶工况，对驱动扭矩进行分配，通过电机控制器控制相应电机进入工作状态，基于相应电机效率MAP图获取电机目标扭矩及扭矩上升曲线；根据查表法控制相应电机的输出扭矩。本发明实现电动汽车在高低速不同的工况下都能高效率运行的效果，从而节省能源，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种双电机分布式驱动电动汽车及电机控制策略。
背景技术
现有电动汽车普遍采用单电机驱动方式，且不带变速箱，因此通常为了同时满足爬坡大扭矩及高速高功率的需求，电机选择都比较大，但带来以下缺点：
一：电机越大，电机本身及控制器成本越高；
二：电机越大，对于整车布置难度加大；
三：轻载低速工况时，电机效率低，能量浪费；
四：单电机驱动方式，在制动回馈时，无法实现前后轴制动力分配，制动效果差，需要机械制动介入，能量回收效率低；
五：采用变速箱换挡机构，成本高，换挡策略复杂，变速箱稳定性差。
传统四驱车辆，存在分动箱，中央差速锁等装置，容易坏，价格昂贵。
由于电机自身特性，无法同时兼顾高速运行及低速运行的效率。
申请公布号为CN105007000A的中国专利公开一种电动汽车双电机控制器，该方案的两个电机分别通过减速器与两个前轮连接，当其中一个电机出现故障时，整车即出现故障，无法行驶。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种双电机分布式驱动电动汽车及电机控制策略，实现电动汽车在高低速不同的工况下都能高效率运行的效果，从而节省能源，降低成本。
本发明的一种双电机分布式驱动电动汽车，包括前桥、后桥、减速器、差速器，还包括2个电机和2个电机控制器，前桥和后桥内分别安装差速器，减速器与差速器连接，电机与减速器连接，电机控制器控制电机的输出扭矩。
进一步的，所述2个电机分别为高速电机和低速电机。
进一步的，低速电机与安装在后桥的减速器连接，高速电机与安装在前桥的减速器连接。
进一步的，所述高速电机为高磁阻恒扭矩的高速电机。
本发明公开的电机控制策略，包括以下步骤：
接收踏板、刹车和转向处的踏板行程传感器、车轮转速传感器和转向角传感器采集的数据，判断目前车辆的驾驶工况；
根据车辆的驾驶工况，对驱动扭矩进行分配，通过电机控制器控制相应电机进入工作状态，基于相应电机效率MAP图获取电机目标扭矩及扭矩上升曲线；
按照以下公式控制相应电机的输出扭矩；
前后轮的输出扭矩为：
前后轮的路面附着率为：
当时，前后轮轴距分配合理。
在对不同驾驶工况下电机需求目标扭矩进行计算时，对于当前电机的转矩和扭矩，根据转速-扭矩表进行查表。
电机最大扭矩＝0.83*IU*Tmax/电机转速；
Tmax＝KTmax，Tmax为当前电机转速下最大转矩，K为转矩载荷系数，0≤K≤100％。
在处于转向工况时，高速电机减速，低速电机停止工作。
本发明实现了两台电机同步或者异步驱动车辆的功能，成本低廉，经济效益突出，完全满足了功能需求。路面适应性高。
附图说明
图1为本发明实施例双电机分布式驱动电动汽车结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例双电机分布式驱动电动汽车结构示意图。如图1所示，本发明实施例公开的双电机分布式驱动电动汽车包括前桥1、后桥2、减速器3、差速器，还包括2个电机和2个电机控制器4，前桥1和后桥2内分别安装差速器，差速器为汽车常用零件且安装在车桥内部。减速器3与差速器连接，电机与减速器连接，电机控制器4控制电机的输出扭矩。
每个电机驱动一个车桥上的两个车轮，和现有的电动汽车通过一个电机驱动所有车轮相比，实现多工况驱动；与一个电机驱动一个车轮的电动汽车相比，减少电机，控制成本且不影响舒适性。
在本发明一实施例中，所述2个电机分别为高速电机5和低速电机6。
高速电机有利于提高高速轻载行驶时低扭矩区间效率，同时改善了高速时电机高频啸叫声。
低速电机用于城市低速堵车路况时或重载低速车况。
当需要重载高速时，高速电机和低速电机同时工作，实现扭矩耦合，满足大扭矩的需求。
每台电机工作在不同工况下，充分利用电机的特性，使整个系统效率最优。
双电机能量回收制动时能实现前后桥制动力矩分配，制动效果明显，制动平顺性高，能量回收效率高，几乎不需要机械制动参与。
低速电机6与安装在后桥2的减速器3连接，高速电机5与安装在前桥1的减速器3连接。
后轮作为主驱动轮(低速大扭矩)用于在爬坡时提供做够的抓地力，防止前驱的电机打滑，且爬坡一般车速较小，因此不需要高速电机驱动，而下坡时，两个电机能同时提供做够的制动阻力。
所述高速电机为高磁阻恒扭矩的高速电机。
本发明公开的电机控制策略，包括以下步骤：
接收踏板、刹车和转向处的踏板行程传感器、车轮转速传感器和转向角传感器采集的数据，判断目前车辆的驾驶工况；
根据车辆的驾驶工况，对驱动扭矩进行分配，通过电机控制器控制相应电机进入工作状态，基于相应电机效率MAP图获取电机目标扭矩及扭矩上升曲线；
按照以下公式控制相应电机的输出扭矩；
前后轮的输出扭矩为：
前后轮的路面附着率为：
当时，前后轮轴距分配合理。
在对不同驾驶工况下电机需求目标扭矩进行计算时，对于当前电机的转矩和扭矩，根据转速-扭矩表进行查表。
电机最大扭矩＝0.83*IU*Tmax/电机转速；
Tmax＝KTmax，Tmax为当前电机转速下最大转矩，K为转矩载荷系数，0≤K≤100％。
在处于转向工况时，高速电机减速，低速电机停止工作。
根据轮胎的摩擦圆理论可知，转向时，根据转向角传感器获得的参数，以及司机的操纵，转向入弯时，根据司机刹车力度，前驱电机适当减速，后驱电机随动，以使整车重心前移，前轮获得一定的附着力补充，当出弯时，根据司机油门，适当给予后驱电机一定的驱动力，使后轮有足够的抓地力。不至于失去抓地力，使转向过度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双电机分布式驱动电动汽车，包括前桥、后桥、减速器、差速器，其特征在于，还包括2个电机和2个电机控制器，前桥和后桥内分别安装差速器，减速器与差速器连接，电机与减速器连接，电机控制器控制电机的输出扭矩。
2.如权利要求1所述的一种双电机分布式驱动电动汽车，其特征在于，所述2个电机分别为高速电机和低速电机。
3.如权利要求2所述的一种双电机分布式驱动电动汽车，其特征在于，低速电机与安装在后桥的减速器连接，高速电机与安装在前桥的减速器连接。
4.如权利要求3所述的一种双电机分布式驱动电动汽车，其特征在于，所述高速电机为高磁阻恒扭矩的高速电机。
5.电机控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
接收踏板、刹车和转向处的踏板行程传感器、车轮转速传感器和转向角传感器采集的数据，判断目前车辆的驾驶工况；
根据车辆的驾驶工况，对驱动扭矩进行分配，通过电机控制器控制相应电机进入工作状态，基于相应电机效率MAP图获取电机目标扭矩及扭矩上升曲线；
按照以下公式控制相应电机的输出扭矩；
前后轮的输出扭矩为：
前后轮的路面附着率为：
当时，前后轮轴距分配合理。
6.如权利要求5所述的电机控制策略，其特征在于，在对不同驾驶工况下电机需求目标扭矩进行计算时，对于当前电机的转矩和扭矩，根据转速-扭矩表进行查表。
7.如权利要求5所述的电机控制策略，其特征在于，电机最大扭矩＝0.83*IU*Tmax/电机转速；
Tmax＝KTmax，Tmax为当前电机转速下最大转矩，K为转矩载荷系数，0≤K≤100％。
8.如权利要求5所述的电机控制策略，其特征在于，在处于转向工况时，高速电机减速，低速电机停止工作。
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