CN108312893A - 一种双电机协调控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机协调控制系统及方法，该双电机协调控制方法系统包括：传感器组件，用于获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息，分别确定汽车的运动状态和电机的工作状态；主电机控制器，与主电机电性连接，用于控制主电机的运行；辅电机控制器，与辅电机电性连接，用于控制辅电机的运行；离合器，用于连接主电机和辅电机；整车控制器，用于根据所述汽车的运动状态和电机的工作状态动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配。本发明可以实现协调的电机切换控制，通过对切换后电机进行合理的扭矩分配，有效提高了电机的整体驱动能力，同时协调的进行电机切换也节省了电量，降低了成本。

Description

一种双电机协调控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种双电机协调控制系统及方法。

背景技术

一般而言，目前市面上出现的双电机电动车，主要是商用的电动车，其中一个电机为主电机，用于提供前进后退的动力，另一个电机为辅电机，用来产生回馈制动力回收能量。但是当这辆车需要的动力超出了单一电机所能提供的动力范围时，而基于已有的硬件，最现实的做法是通过将辅电机的动力叠加到整车动力系统中，来实现向上提升整车动力范围的需求。

现在的技术方案主要是直接同时保持两个电机进行驱动，因而两个电机一直处于通电状态导致电量消耗加快；另外，为了实现双电机驱动控制，比较直接的方法是一直采用双电机最大驱动叠加，也就是默认采用叠加的电机外特性曲线(即转速-最大可输出扭矩曲线)，而此时的问题在于由实际上的单电机切换到双电机的延时导致输出扭矩随时间变化所产生的与意图不一致的问题。

因此，如何协调两个电机系统，确保其同时输出的动力能够互相叠加而不是产生相抵的效果，保留单电机驱动的节电效果，同时在需要时能自动而且协调地切换到高驱动能力的双电机模式，并且对外输出的动力能够保持平滑没有冲击，是当前需要解决的难题。

发明内容

为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种双电机协调控制系统及方法，解决当前双电机驱动时浪费电能、双电机叠加时不协调甚至起到抵消效果等问题。

本发明提供了一种双电机协调控制系统，包括：传感器组件，用于获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息，分别确定汽车的运动状态和电机的工作状态；主电机控制器，与主电机电性连接，用于控制主电机的运行；辅电机控制器，与辅电机电性连接，用于控制辅电机的运行；离合器，用于连接主电机和辅电机；整车控制器，分别与所述传感器组件、主电机控制器、辅电机控制器和离合器电性连接，用于根据所述汽车的运动状态和电机的工作状态动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配。

作为本发明的进一步改进，所述整车控制器具体用于：根据汽车的运动状态信息和电机的工作状态信息判断当前是否需要进行电机切换操作；当需要进行相应的电机切换操作时，生成对应的电机外特性曲线；控制所述离合器的连接和断开来执行相应的电机切换操作，并通过控制主电机控制器和辅电机控制器来执行主电机和辅电机的扭矩分配。

作为本发明的进一步改进，所述的运动参数包括：汽车的加速踏板开度和/或电机的输出扭矩与车速变化。

作为本发明的进一步改进，所述汽车的运动状态包括加速状态和减速状态，所述电机的工作状态包括单电机工作状态和双电机工作状态。

作为本发明的进一步改进，所述整车控制器控制相应电机的扭矩分配的方式包括：主电机和辅电机按照默认的比例分别承担一部分动力输出；或主电机和辅电机根据各自的工作输出效率分配动力输出；或主电机和辅电机根据能量回收时的回收效率分配回收能量的占比。

本发明提供了一种双电机协调控制方法，包括：通过传感器组件获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息，分别确定汽车的运动状态和电机的工作状态；

根据所述汽车的运动状态和电机的工作状态动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配，其中，所述电机包括主电机和辅电机。

作为本发明的进一步改进，所述的运动参数包括：汽车的加速踏板开度和/或电机的输出扭矩与车速变化。

作为本发明的进一步改进，所述汽车的运动状态包括加速状态和减速状态，所述电机的工作状态包括单电机工作状态和双电机工作状态。

作为本发明的进一步改进，所述电机的扭矩分配的方式包括：主电机和辅电机按照默认的比例分别承担一部分动力输出；或主电机和辅电机根据各自的工作输出效率分配动力输出；或主电机和辅电机根据能量回收时的回收效率分配回收能量的占比。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

本发明根据汽车的实时状态来生成对应的电机外特性曲线，可以实现协调的电机切换控制，避免了在电机切换过程中车辆出现不符合驾驶员意图甚至动力抵消的问题，通过对切换后电机进行合理的扭矩分配，有效提高了电机的整体驱动能力，同时协调的进行电机切换也节省了电量的使用，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述双电机协调控制系统的结构示意图；

图2为本发明第一电机外特性曲线的示意图；

图3为本发明第二电机外特性曲线的示意图；

图4为本发明第三电机外特性曲线的示意图；

图5为本发明第四电机外特性曲线的示意图；

图6为本发明所述双电机协调控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1所示，为本发明所述双电机协调控制系统的结构示意图，所述双电机协调控制系统包括整车控制器4、主电机控制器2、辅电机控制器3、离合器5以及传感器组件1。

传感器组件1，用于获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息，分别确定汽车的运动状态和电机的工作状态；所述运动参数包括汽车的加速踏板开度和/或电机的输出扭矩与车速变化；所述汽车的运动状态包括加速状态和减速状态，所述电机的工作状态包括单电机工作状态和双电机工作状态；所述传感器组件1生成对应的汽车的运动状态信息和电机的工作状态信息并发送给整车控制器4。

主电机控制器2，与主电机电性连接，用于控制主电机的运行，包括所述主电机工作的方向、速度、角度以及响应时间。

辅电机控制器3，与辅电机电性连接，用于控制辅电机的运行，包括所述辅电机工作的方向、速度、角度以及响应时间。

离合器5，用于连接主电机和辅电机；当所述离合器5断开所述主电机和辅电机的连接时，汽车处于单电机工作状态，此时工作的电机为所述主电机；当所述离合器5连接所述主电机和辅电机时，汽车处于双电机工作状态，此时工作的电机为所述主电机和辅电机。

整车控制器4，分别与所述传感器组件1、主电机控制器2、辅电机控制器3和离合器5电性连接，用于根据所述汽车的运动状态和电机的工作状态动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配；所述整车控制器4根据汽车的运动状态和电机的工作状态判断当前是否需要进行电机切换操作，当需要进行相应的电机切换操作时，生成对应的电机外特性曲线，所述整车控制器4控制所述离合器5的连接和断开来执行相应的电机切换操作，并通过控制主电机控制器2和辅电机控制器3来执行主电机和辅电机的扭矩分配。

所述整车控制器4执行上述过程包括四种情况，具体的：

当汽车由单电机工作状态切换到双电机工作状态，且汽车处于加速状态时，参阅图2所示，为第一电机外特性曲线的示意图，其中，所述横轴为电机转速，纵轴为可输出扭矩；如图所示，本发明在单电机工作状态时的电机外特性曲线为M1-M1‘；当由单电机工作状态切换到双电机工作状态的过程中时，例如，在A1点执行了所述电机切换操作，则本发明的电机外特性曲线为M1-A1-B1-M2‘；当由单电机工作状态切换到双电机工作状态后，即本发明当前的电机工作状态为双电机工作状态时，则本发明的电机外特性曲线为M2-M2’。

当汽车由单电机工作状态切换到双电机工作状态，且汽车处于减速状态时，参阅图3所示，为第二电机外特性曲线的示意图，其中，所述横轴为电机转速，纵轴为可输出扭矩；如图所示，本发明在单电机工作状态时的电机外特性曲线为M1-M1‘；当由单电机工作状态切换到双电机工作状态的过程中时，例如，在A1点执行了所述电机切换操作，则本发明的电机外特性曲线为M1‘-A1-C1-M2；当由单电机工作状态切换到双电机工作状态后，即本发明当前的电机工作状态为双电机工作状态时，则本发明的电机外特性曲线为M2-M2’。

当汽车由双电机工作状态切换到单电机工作状态，且汽车处于加速状态时，参阅图4所示，为第三电机外特性曲线的示意图，其中，所述横轴为电机转速，纵轴为可输出扭矩；如图所示，本发明在双电机工作状态时的电机外特性曲线为M2-M2‘；当由双电机工作状态切换到单电机工作状态的过程中时，例如，在A2点执行了所述电机切换操作，则本发明的电机外特性曲线为M2-A2-B2-M1’；当由双电机工作状态切换到单电机工作状态后，即本发明当前的电机工作状态为单电机工作状态时，则本发明的电机外特性曲线为M1-M1’。

当汽车由双电机工作状态切换到单电机工作状态，且汽车处于减速状态时，参阅图5所示，为第四电机外特性曲线的示意图，其中，所述横轴为电机转速，纵轴为可输出扭矩；如图所示，本发明在双电机工作状态时的电机外特性曲线为M2-M2‘；当由双电机工作状态切换到单电机工作状态的过程中时，例如，在A2点执行了所述电机切换操作，则本发明的电机外特性曲线为M2’-A2-C2-M1；当由双电机工作状态切换到单电机工作状态后，即本发明当前的电机工作状态为单电机工作状态时，则本发明的电机外特性曲线为M1-M1’。

当电机的切换操作完成之后，所述整车控制器4控制主电机控制器2和辅电机控制器3来执行主电机和辅电机的扭矩分配，所述扭矩的分配方式根据当前汽车的实时扭矩需求来判断；例如：

主电机和辅电机按照默认的比例分别承担一部分动力输出，如所述主电机输出80％动力，所述辅电机输出剩余的20％动力；

主电机和辅电机根据各自的工作输出效率分配动力输出；

主电机和辅电机根据能量回收时的回收效率分配回收能量的占比。

在本发明实施例中，所述的扭矩的分配方式根据实际需求选择，在本发明的其他实施方式中，也可以通过其他的方式来分配主电机和辅电机的扭矩输出，本发明对此并无限制。

在本发明实施例中，所述双电机协调控制系统通过获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息来确定汽车的运动状态和电机的工作状态，并动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配，和现有技术相比，本发明通过该过程，根据汽车的实时状态来生成对应的电机外特性曲线，可以实现协调的电机切换控制，避免了在电机切换过程中车辆出现不符合驾驶员意图甚至动力抵消的问题，通过对切换后电机进行合理的扭矩分配，有效提高了电机的整体驱动能力，同时协调的进行电机切换也节省了电量的使用，降低了成本。

在上述实施例的基础上，参阅图6所示，为本发明所述双电机协调控制方法的流程示意图，所述双电机协调控制方法应用于上述双电机协调控制系统，所述双电机协调控制方法及方法包括：

S101：通过传感器组件获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息，分别确定汽车的运动状态和电机的工作状态。

在本发明实施例中，所述运动参数包括汽车的加速踏板开度和/或电机的输出扭矩与车速变化；所述汽车的运动状态包括加速状态和减速状态，所述电机的工作状态包括单电机工作状态和双电机工作状态。

S102：根据所述汽车的运动状态和电机的工作状态动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配。

本发明实施例根据汽车的运动状态信息和电机的工作状态信息判断当前是否需要进行电机切换操作，当需要进行相应的电机切换操作时，生成对应的电机外特性曲线，所述整车控制器控制所述离合器的连接和断开来执行相应的电机切换操作，并通过控制主电机控制器和辅电机控制器来执行主电机和辅电机的扭矩分配。

在本发明实施例中，所述相应电机的扭矩分配的方式包括：主电机和辅电机按照默认的比例分别承担一部分动力输出；主电机和辅电机根据各自的工作输出效率分配动力输出；或主电机和辅电机根据能量回收时的回收效率分配回收能量的占比。

上述实施例所述的双电机协调控制系统可执行本发明实施例所提供的双电机协调控制方法，所述双电机协调控制法具备上述双电机协调控制系统相应的功能模块和有益效果，具体请参阅上述双电机协调控制系统的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

在本发明所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双电机协调控制系统，其特征在于，包括：

传感器组件，用于获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息，分别确定汽车的运动状态和电机的工作状态；

主电机控制器，与主电机电性连接，用于控制主电机的运行；

辅电机控制器，与辅电机电性连接，用于控制辅电机的运行；

离合器，用于连接主电机和辅电机；

整车控制器，分别与所述传感器组件、主电机控制器、辅电机控制器和离合器电性连接，用于根据所述汽车的运动状态和电机的工作状态动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配。

2.根据权利要求1所述的双电机协调控制系统，其特征在于，所述整车控制器具体用于：

根据汽车的运动状态信息和电机的工作状态信息判断当前是否需要进行电机切换操作；

当需要进行相应的电机切换操作时，生成对应的电机外特性曲线；

控制所述离合器的连接和断开来执行相应的电机切换操作，并通过控制主电机控制器和辅电机控制器来执行主电机和辅电机的扭矩分配。

3.根据权利要求1所述的双电机协调控制系统，其特征在于，所述的运动参数包括：汽车的加速踏板开度和/或电机的输出扭矩与车速变化。

4.根据权利要求3所述的双电机协调控制系统，其特征在于：所述汽车的运动状态包括加速状态和减速状态，所述电机的工作状态包括单电机工作状态和双电机工作状态。

5.根据权利要求1所述的双电机协调控制系统，其特征在于，所述整车控制器控制相应电机的扭矩分配的方式包括：

主电机和辅电机按照默认的比例分别承担一部分动力输出；

或主电机和辅电机根据各自的工作输出效率分配动力输出；

或主电机和辅电机根据能量回收时的回收效率分配回收能量的占比。

6.一种双电机协调控制方法，其特征在于，包括：

通过传感器组件获取汽车当前的运动参数和电机的运行信息，分别确定汽车的运动状态和电机的工作状态；

根据所述汽车的运动状态和电机的工作状态动态生成对应的电机外特性曲线，执行相应的电机切换操作并控制相应电机的扭矩分配，其中，所述电机包括主电机和辅电机。

7.根据权利要求6所述的双电机协调控制方法，其特征在于，所述的运动参数包括：汽车的加速踏板开度和/或电机的输出扭矩与车速变化。

8.根据权利要求6所述的双电机协调控制方法，其特征在于：所述汽车的运动状态包括加速状态和减速状态，所述电机的工作状态包括单电机工作状态和双电机工作状态。

9.根据权利要求8所述的双电机协调控制方法，其特征在于，所述电机的扭矩分配的方式包括：

主电机和辅电机按照默认的比例分别承担一部分动力输出；

或主电机和辅电机根据各自的工作输出效率分配动力输出；

或主电机和辅电机根据能量回收时的回收效率分配回收能量的占比。