CN108773267A - 单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法 - Google Patents

单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，电动汽车包括整车控制器和一个驱动电机，驱动电机的一端通过前离合器和前驱动减速器相连接，另一端通过后离合器和后驱动减速器相连接，前驱动减速器和前轮相连接，后驱动减速器和后轮相连接；该方法包括以下步骤：整车控制器判断电动汽车的前轮和/或后轮是否处于打滑状态，并判断电动汽车是否处于前轮或后轮驱动状态，并根据判断结果调整汽车行驶模式，使汽车能够顺利脱困或进入正常行驶状态。本发明能够在汽车行驶在恶劣工况时，自动转化为四轮驱动状态，使汽车能够及时地脱困；采用单电机驱动并能够实现四轮驱动，大大降低了整车重量和成本，增强了汽车的加速和越野能力。

Description

单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法。
背景技术
电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动汽车是一种环保型车辆，它以电力代替石油作为其主要动力能源，具有碳排放低、环境友好等特点，在缓解能源危机、充分利用可再生能源，降低温室气体排放等方面具有传统内燃机汽车不可比拟的优势。但是现有的电动汽车通常采用单轴双轮驱动模式，汽车的主要动力主要集中在作为驱动轮的前轮或后轮上，易造成各车轮的受力不均，汽车的加速能力和越野能力较弱，车辆操控安全性较低，另外现有的四轮驱动模式的电动汽车通常采用双电机驱动系统，其整车重量和成本较高，并且在路况恶劣的工况下易发生打滑，难以实现脱困，无法满足使用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，能够在电动汽车行驶在恶劣工况状态时，增强汽车动力和附着力，使汽车能够及时脱困；采用单电机驱动并能够实现四轮驱动模式，大大降低整车重量和成本，增强汽车的加速和越野能力。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，所述电动汽车包括整车控制器和一个驱动电机，所述驱动电机的一端通过前离合器和前驱动减速器相连接，另一端通过后离合器和后驱动减速器相连接，所述前驱动减速器和前轮相连接，所述后驱动减速器和后轮相连接，所述前轮和后轮上均设置有轮边离合器；该方法包括以下步骤：
1）整车控制器判断电动汽车的前轮和/或后轮是否处于打滑状态，若是，则执行步骤2），否则，执行步骤5）；
2）判断电动汽车是否处于前轮驱动或后轮驱动状态，若是，则执行步骤3）；否则执行步骤4）；
3）整车控制器直接控制前轮与其轮边离合器相结合，后轮与其轮边离合器相接合，驱动电机与前离合器相结合，并控制驱动电机与后离合器相接合，然后整车控制器控制驱动电机直接通过前驱动减速器驱动前轮运转，并同时通过后驱动减速器驱动后轮运转；
4）整车控制器控制电动汽车维持现有状态继续行驶；
5）整车控制器控制电动汽车进入正常行驶状态。
其中一个实施方式中，所述电动汽车的前轮和后轮上均设置有防抱死制动系统，所述防抱死制动系统用于监测相应的前轮或后轮的滑移率并将该滑移率传输给整车控制器，整车控制器根据接收到的前轮和/或后轮的滑移率来判断电动汽车的前轮和/或后轮是否处于打滑状态。
其中一个实施方式中，整车控制器将接收到的前轮和/或后轮的滑移率与正常滑移阈值区间进行比较，若滑移率不在所述正常滑移阈值区间内，则判断为电动汽车的前轮和/或后轮处于打滑状态，否则处于非打滑状态。
其中一个实施方式中，所述步骤3）中：在前轮和后轮同时运转至第一设定时间后，整车控制器控制后轮和其轮边离合器相脱离，以及控制驱动电机和后离合器相脱离，然后控制驱动电机直接通过前驱动减速器驱动前轮运转；在前轮运转至第二设定时间后，整车控制器控制前轮和其轮边离合器相脱离、驱动电机和前离合器相脱离、后轮和其轮边离合器相接合，以及控制驱动电机和后离合器相接合，然后控制驱动电机直接通过后驱动减速器驱动后轮运转；在后轮运转至第三设定时间后，整车控制器再控制前轮和其轮边离合器相接合，以及控制驱动电机和前离合器相接合以使得电动汽车再次进入前轮和后轮同时运转状态。
其中一个实施方式中，所述正常行驶状态包括前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式，所述整车控制器根据路况和/或电动汽车的实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换。
其中一个实施方式中，所述电动汽车还包括与整车控制器电连接的路况检测装置，所述路况检测装置包括振动监测装置和倾角监测装置，利用所述倾角监测装置监测电动汽车上坡或下坡的坡度倾角，利用所述振动监测装置监测电动汽车的振动情况，得到振动数据。
其中一个实施方式中，所述整车控制器根据路况和电动汽车的实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换的方法为：
振动监测装置将检测的振动数据传输给整车控制器，整车控制器将接收到的振动数据与正常振动阈值范围进行比较，若振动数据落入正常振动阈值范围内，则整车控制器控制电动汽车根据其实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换；若振动数据不在正常振动阈值范围内，则整车控制器直接控制电动汽车进入前轮和后轮同时驱动模式。
其中一个实施方式中，所述整车控制器根据路况和电动汽车的实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换的方法为：
倾角监测装置将检测的倾角数据传输给整车控制器，整车控制器将接收到的倾角数据与设定阈值进行比较，若倾角数据大于设定阈值且电动汽车处于上坡状态时，则整车控制器控制电动汽车进入前轮和后轮同时驱动模式；若倾角数据大于设定阈值且电动汽车处于下坡状态时，则整车控制器控制电动汽车进入后轮同时驱动模式；否则整车控制器控制电动汽车根据其实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换。
其中一个实施方式中，所述电动汽车还包括电池和电池管理系统，所述整车控制器和驱动电机均通过电池管理系统和电池相连接，整车控制器利用所述电池管理系统监测电池状态和控制电池为驱动电机供电。
其中一个实施方式中，所述驱动电机与电机控制器电连接，所述整车控制器通过控制所述电机控制器来控制驱动电机的转动。
本发明具有以下有益效果：本发明能够在电动汽车行驶在恶劣工况状态时，自动转化为四轮驱动状态，增强汽车动力和附着力，使得汽车能够及时地脱困，保证汽车的安全行驶；采用单电机驱动并能够实现四轮驱动模式，大大降低了整车重量和成本，增强了汽车的加速和越野能力，提高了汽车的操控安全性。
附图说明
图1是本发明的电动汽车的结构示意图；
图2是本发明的电动汽车的驱动系统结构图；
图中：1、轮边离合器，2、前轮，3、传动轴，4、前驱动减速器，5、前离合器，6、驱动电机，7、后离合器，8、后驱动减速器，9、后轮，10、电池，11、整车控制器，12、电机控制器，13、制动踏板，14、加速踏板，15、档位器，16、驻车制动控制装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参阅图1-图2，一种单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，电动汽车包括整车控制器11和一个驱动电机6，驱动电机6的一端通过前离合器5和前驱动减速器4相连接，另一端通过后离合器7和后驱动减速器8相连接，前驱动减速器4和前轮2通过相应的传动轴3相连接，后驱动减速器8和后轮9通过相应的传动轴3相连接，前轮2和后轮9上均设置有轮边离合器1；该脱困控制方法包括以下步骤：
1）整车控制器11判断电动汽车的前轮2和/或后轮9是否处于打滑状态，若电动汽车的前轮2和/或后轮9处于打滑状态，则执行步骤2），否则，执行步骤5）；
在其中一个实施方式中，电动汽车的前轮2和后轮9上均设置有防抱死制动系统（ABS），防抱死制动系统用于监测相应的前轮2或后轮9的滑移率并将该滑移率传输给整车控制器11，整车控制器11根据接收到的前轮2和/或后轮9的滑移率来判断电动汽车的前轮2和/或后轮9是否处于打滑状态。
在其中一个实施方式中，整车控制器11将接收到的前轮2和/或后轮9的滑移率与正常滑移阈值区间进行比较，若该滑移率不在正常滑移阈值区间内，则判断为电动汽车的前轮2和/或后轮9处于打滑状态，若该滑移率落入正常滑移阈值区间内，则判断为电动汽车的前轮2和/或后轮9处于非打滑状态。
2）判断电动汽车是否处于前轮驱动或后轮驱动状态，若是，则执行步骤3）；否则执行步骤4）；
3）整车控制器11直接控制前轮2与其相应的轮边离合器1相结合，后轮9与其相应的轮边离合器1相接合，驱动电机6与前离合器5相结合，并控制驱动电机6与后离合器7相接合，然后整车控制器11控制驱动电机6直接通过前驱动减速器4驱动相应的传动轴3运转而带动前轮2运转，并同时通过后驱动减速器8驱动相应的传动轴3运转而带动后轮9运转；也即此时汽车自动进入四轮驱动模式。
在其中一个实施方式中，整车控制器11还可以在汽车进入四轮驱动模式后，再控制汽车切换为前轮驱动状态行驶一段时间，然后再切换为后轮驱动状态行驶一段时间，然后再切换为四轮驱动模式，如此使得汽车在一定周期内能够不断在上述三种模式之间切换，能够更利于汽车实现快速脱困，例如：在前轮和后轮同时运转（四轮驱动模式）至第一设定时间后，整车控制器控制后轮和其轮边离合器相脱离，以及控制驱动电机和后离合器相脱离，然后控制驱动电机直接通过前驱动减速器驱动前轮运转，此时进入前轮驱动状态；在前轮运转至第二设定时间后，整车控制器控制前轮和其轮边离合器相脱离、驱动电机和前离合器相脱离、后轮和其轮边离合器相接合，以及控制驱动电机和后离合器相接合，然后控制驱动电机直接通过后驱动减速器驱动后轮运转，此时进入后轮驱动状态；在后轮运转至第三设定时间后，整车控制器再控制前轮和其轮边离合器相接合，以及控制驱动电机和前离合器相接合以使得电动汽车再次进入前轮和后轮同时运转状态，也即四轮驱动状态。
4）整车控制器11控制电动汽车维持现有状态继续行驶，也即此时汽车维持四轮驱动模式继续行驶，直至脱困；
5）整车控制器11控制电动汽车进入正常行驶状态。
其中，正常行驶状态包括前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式。
在其中一个实施方式中，整车控制器11根据路况和/或电动汽车的实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式这三种模式的切换，以更好的实现汽车动力的优化控制，节约能源并使得能源的利用更加合理。
在其中一个实施方式中，电动汽车还包括与整车控制器11电连接的路况检测装置，路况检测装置包括振动监测装置和倾角监测装置，利用倾角监测装置监测电动汽车上坡或下坡的坡度倾角，利用振动监测装置监测车身振动状况，以根据车身振动状态监测路面颠簸状态。
可以理解地，路况监测装置用于检测路况，例如，当路况监测装置检测出汽车上坡的坡度倾角较大，汽车上坡较为吃力时，整车控制器11可控制汽车进入前轮和后轮同时驱动模式（四轮驱动模式）。
在其中一个实施方式中：倾角监测装置将检测的倾角数据传输给整车控制器11，整车控制器11将接收到的倾角数据与设定阈值进行比较，若倾角数据大于设定阈值且电动汽车处于上坡状态时，则整车控制器11控制电动汽车进入前轮和后轮同时驱动模式；若倾角数据大于设定阈值且电动汽车处于下坡状态时，则整车控制器11控制电动汽车进入后轮同时驱动模式；若为上述两种情况之外的情况则整车控制器11控制电动汽车根据其实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式这三种模式的切换。
在其中一个实施方式中，振动监测装置将检测的振动数据传输给整车控制器11，整车控制器11将接收到的振动数据与正常振动阈值范围进行比较，若振动数据落入正常振动阈值范围内，则整车控制器11控制电动汽车根据其实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式这三种模式的切换；若振动数据不在正常振动阈值范围内，则判断为处于颠簸路面，整车控制器11控制电动汽车进入前轮和后轮同时驱动模式。
当电动汽车的实际载重较大时，整车控制器11可控制汽车进入前轮和后轮同时驱动模式（四轮驱动模式），当电动汽车的实际载重较小时，整车控制器可控制汽车进入前轮驱动模式或后轮驱动模式。
在其中一个实施方式中，电动汽车还包括电池10和电池管理系统，整车控制器11和驱动电机6均通过电池管理系统和电池10相连接。
进一步地，电池管理系统采用BMS（Battery Management System）电池系统，以更好地监控电池10的状态，智能化管理及维护电池单元，延长电池10的使用寿命。
整车控制器11利用电池管理系统监测电池10的状态和控制电池10为驱动电机6供电。
在其中一个实施方式中，驱动电机6与电机控制器12电连接，整车控制器11通过控制电机控制器12来控制驱动电机6的运转。
在其中一个实施方式中,电动汽车还包括均与整车控制器12电连接的制动踏板13、加速踏板14、档位器15和驻车制动控制装置16。
参阅图2，加速踏板14用于向整车控制器11发送加速踏板行程信号（电压信号）；制动踏板13用于向整车控制器11发送制动踏板行程信号；电池10通过电池管理系统向整车控制器11发送电池SOC信号；前轮2和后轮9均通过其相应的防抱死制动系统（ABS）向整车控制器11发送ABS信号；档位器15用于向整车控制器11发送档位信号；驻车制动控制装置16用于向整车控制器11发送驻车制动信号。
本实施例的电动汽车采用单电机驱动，通过一个驱动电机6及其与前离合器5、后离合器7的结合/脱离来直接控制驱动电机6与前驱动减速器4、后驱动减速器8的结合/脱离，从而直接控制前轮2或后轮9的运转，控制可靠，并使得整车重量和成本大大降低；另外能够实现四轮驱动，以利用汽车的全部重量作为附着压力，使得汽车的附着力显著增加，扩展了汽车的牵引力极限，能够更好地将驱动电机6的动力分别传至各个车轮，减少了每一驱动轮的驱动力负担，从而能够在不超过轮胎摩擦极限(不发生车轮打滑)的情况下，保证将足够的动力传至路面，使得汽车具有很强的加速和越野能力，并使得轮胎的磨损更加均匀，有利于延长轮胎的使用寿命，提高汽车的操控安全性。
本实施例能够在电动汽车以两驱（前轮驱动或后轮驱动）状态行驶在恶劣工况状态时，自动转化为四轮驱动状态，增强汽车动力和附着力，使得汽车能够及时地顺利脱困，保证汽车的安全行驶。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述电动汽车包括整车控制器和一个驱动电机，所述驱动电机的一端通过前离合器和前驱动减速器相连接，另一端通过后离合器和后驱动减速器相连接，所述前驱动减速器和前轮相连接，所述后驱动减速器和后轮相连接，所述前轮和后轮上均设置有轮边离合器；该方法包括以下步骤：
1）整车控制器判断电动汽车的前轮和/或后轮是否处于打滑状态，若是，则执行步骤2），否则，执行步骤5）；
2）判断电动汽车是否处于前轮驱动或后轮驱动状态，若是，则执行步骤3）；否则执行步骤4）；
3）整车控制器直接控制前轮与其轮边离合器相结合，后轮与其轮边离合器相接合，驱动电机与前离合器相结合，并控制驱动电机与后离合器相接合，然后整车控制器控制驱动电机直接通过前驱动减速器驱动前轮运转，并同时通过后驱动减速器驱动后轮运转；
4）整车控制器控制电动汽车维持现有状态继续行驶；
5）整车控制器控制电动汽车进入正常行驶状态。
2.如权利要求1所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述电动汽车的前轮和后轮上均设置有防抱死制动系统，所述防抱死制动系统用于监测相应的前轮或后轮的滑移率并将该滑移率传输给整车控制器，整车控制器根据接收到的前轮和/或后轮的滑移率来判断电动汽车的前轮和/或后轮是否处于打滑状态。
3.如权利要求2所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，整车控制器将接收到的前轮和/或后轮的滑移率与正常滑移阈值区间进行比较，若滑移率不在所述正常滑移阈值区间内，则判断为电动汽车的前轮和/或后轮处于打滑状态，否则处于非打滑状态。
4.如权利要求1所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述步骤3）中：在前轮和后轮同时运转至第一设定时间后，整车控制器控制后轮和其轮边离合器相脱离，以及控制驱动电机和后离合器相脱离，然后控制驱动电机直接通过前驱动减速器驱动前轮运转；在前轮运转至第二设定时间后，整车控制器控制前轮和其轮边离合器相脱离、驱动电机和前离合器相脱离、后轮和其轮边离合器相接合，以及控制驱动电机和后离合器相接合，然后控制驱动电机直接通过后驱动减速器驱动后轮运转；在后轮运转至第三设定时间后，整车控制器再控制前轮和其轮边离合器相接合，以及控制驱动电机和前离合器相接合以使得电动汽车再次进入前轮和后轮同时运转状态。
5.如权利要求1所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述正常行驶状态包括前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式，所述整车控制器根据路况和/或电动汽车的实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换。
6.如权利要求5所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述电动汽车还包括与整车控制器电连接的路况检测装置，所述路况检测装置包括振动监测装置和倾角监测装置，利用所述倾角监测装置监测电动汽车上坡或下坡的坡度倾角，利用所述振动监测装置监测电动汽车的振动情况，得到振动数据。
7.如权利要求6所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述整车控制器根据路况和电动汽车的实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换的方法为：
振动监测装置将检测的振动数据传输给整车控制器，整车控制器将接收到的振动数据与正常振动阈值范围进行比较，若振动数据落入正常振动阈值范围内，则整车控制器控制电动汽车根据其实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换；若振动数据不在正常振动阈值范围内，则整车控制器直接控制电动汽车进入前轮和后轮同时驱动模式。
8.如权利要求6所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述整车控制器根据路况和电动汽车的实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换的方法为：
倾角监测装置将检测的倾角数据传输给整车控制器，整车控制器将接收到的倾角数据与设定阈值进行比较，若倾角数据大于设定阈值且电动汽车处于上坡状态时，则整车控制器控制电动汽车进入前轮和后轮同时驱动模式；若倾角数据大于设定阈值且电动汽车处于下坡状态时，则整车控制器控制电动汽车进入后轮同时驱动模式；否则整车控制器控制电动汽车根据其实际载重进行前轮和后轮同时驱动模式、前轮驱动模式和后轮驱动模式的切换。
9.如权利要求1所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述电动汽车还包括电池和电池管理系统，所述整车控制器和驱动电机均通过电池管理系统和电池相连接，整车控制器利用所述电池管理系统监测电池状态和控制电池为驱动电机供电。
10.如权利要求1所述的单电机四轮驱动的电动汽车脱困控制方法，其特征是，所述驱动电机与电机控制器电连接，所述整车控制器通过控制所述电机控制器来控制驱动电机的转动。
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