CN108859768A - 一种电动汽车动力系统、控制方法和电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电动汽车动力系统、控制方法和电动汽车。该系统包括高压电池、低压蓄电池、主驱电机及电控、辅驱电机及电控，其中：主驱电机及电控采用高压电池供电；辅驱电机具有高压绕组和低压绕组，辅驱电机的电控包括高压电控和低压电控，辅驱电机的高压电控连接高压电池和辅驱电机的高压绕组，辅驱电机的低压电控连接低压蓄电池和辅驱电机的低压绕组；辅驱电机的低压电控用于在高压电池故障时，工作于转速闭环模式，在高压电池正常且低压蓄电池的剩余电量低于第一预设值时，工作于转矩控制模式，为低压蓄电池充电。本申请避免了高压电池故障时，辅驱电机及电控瞬间停止运行，同时省去了实现高压电池为低压蓄电池充电的DC/DC变换器。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种电动汽车动力系统、控制方法和电动汽车。
背景技术
如图1所示，传统的电动汽车动力系统主要由高压电池1、主驱电机及电控2、辅驱电机及电控3(电机的电控是连接在电池与电机之间的电机驱动及控制系统，主驱电机及电控就是指主驱电机以及匹配该主驱电机的电控，辅驱电机及电控就是指辅驱电机以及匹配该辅驱电机的电控)组成。主、辅驱电机及电控均采用高压电池1供电。此外，整车还有低压蓄电池4为一些低压负载供电，高压电池1通过DC/DC变换器5为低压蓄电池4充电。
图1所示拓扑结构下，一旦高压电池1故障，辅驱电机及电控3将瞬间停止运行从而带来极大安全隐患，例如，油泵电机及电控、气泵电机及电控是两套辅驱电机及电控，油泵电机及电控停止运行可能造成车辆转向困难，气泵电机及电控停止运行可能造成车辆刹车失灵，从而对车上乘客及司机的人身安全造成极大威胁。
发明内容
有鉴于此，本发明对图1所示拓扑结构进行改进，提供一种电动汽车动力系统、控制方法和电动汽车，以避免高压电池故障时，辅驱电机及电控瞬间停止运行。
一种电动汽车动力系统，包括高压电池、低压蓄电池、主驱电机及电控，以及辅驱电机及电控，其中：
所述主驱电机及电控采用所述高压电池供电；
在所述辅驱电机及电控中，辅驱电机具有高压绕组和低压绕组，辅驱电机的电控包括高压电控和低压电控，辅驱电机的高压电控是连接所述高压电池和辅驱电机的高压绕组的电控，辅驱电机的低压电控是连接所述低压蓄电池和辅驱电机的低压绕组的电控；
辅驱电机的低压电控，用于在判断出所述高压电池故障时，工作于转速闭环模式在所述高压电池正常且所述低压蓄电池的剩余电量低于第一预设值时，工作于转矩控制模式，为所述低压蓄电池充电。
可选的，辅驱电机的低压电控，还用于在所述高压电池正常且所述低压蓄电池的剩余电量不低于所述第一预设值时，退出转矩控制模式。
可选的，辅驱电机的低压电控，还用于在所述高压电池正常且所述低压蓄电池的剩余电量高于第二预设值时，退出转矩控制模式，其中所述第二预设值大于所述第一预设值。
可选的，所述辅驱电机的低压电控在判断得到所述高压电池的输出电压超出第三预设值时，判定所述高压电池故障。
可选的，所述电动汽车动力系统中包含两套辅驱电机及电控，一套为油泵电机及电控，另一套为气泵电机及电控，两套辅驱电机及电控独立运行。
一种电动汽车，包括：如上述公开的任一种电动汽车动力系统。
一种电动汽车动力系统的控制方法，所述电动汽车动力系统包括高压电池、低压蓄电池、主驱电机及电控，以及辅驱电机及电控，其中：所述主驱电机及电控采用所述高压电池供电；在所述辅驱电机及电控中，辅驱电机具有高压绕组和低压绕组，辅驱电机的电控包括高压电控和低压电控，辅驱电机的高压电控是连接所述高压电池和辅驱电机的高压绕组的电控，辅驱电机的低压电控是连接所述低压蓄电池和辅驱电机的低压绕组的电控；
所述控制方法应用于辅驱电机的低压电控，所述控制方法包括：
判断所述高压电池是否故障；
若判断得到所述高压电池故障，则工作于转速闭环模式；
若判断得到所述高压电池正常，则判断所述低压蓄电池的剩余电量是否低于第一预设值；
若所述低压蓄电池的剩余电量低于所述第一预设值，则工作于转矩控制模式，为所述低压蓄电池充电。
可选的，所述判断所述低压蓄电池的剩余电量是否低于第一预设值之后，还包括：
若所述低压蓄电池的剩余电量不低于所述第一预设值，则退出转矩控制模式。
可选的，所述判断所述高压电池是否故障，包括：
判断所述高压电池的输出电压是否超出第三预设值，若是，判定所述高压电池故障。
可选的，所述电动汽车动力系统中包含两套辅驱电机及电控，一套为油泵电机及电控，另一套为气泵电机及电控，两套辅驱电机及电控独立运行。
从上述的技术方案可以看出，与图1所示拓扑结构相比，本发明增加了辅驱电机的低压绕组以及匹配该低压绕组的低压电控，并省去了DC/DC变换器。该低压绕组及该低压电控采用低压蓄电池供电，该低压电控有两种控制模式，一种是转速闭环模式，用于高压电池故障时，保证辅驱电机仍能按一定转速恒速运行；另一种是转矩控制模式，用于高压电池正常情况下为低压蓄电池充电。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为现有技术公开的一种电动汽车动力系统结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种电动汽车动力系统结构示意图；
图3为图2所示电动汽车动力系统采用的CAN总线示意图；
图4为本发明实施例公开的一种电动汽车动力系统的控制方法流程图；
图5为本发明实施例公开的又一种电动汽车动力系统的控制方法流程图；
图6为本发明实施例公开的又一种电动汽车动力系统的控制方法流程图。
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做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所示拓扑结构中，主驱电机及电控2、辅驱电机及电控3均采用高压电池1供电，由此可知，图1中的主驱电机和辅驱电机都是仅具有高压绕组，两电机的电控也都是分别匹配其高压绕组的电控。而本发明实施例在图1所示拓扑结构的基础上进行改进，公开了一种新的电动汽车动力系统，其拓扑结构如图2所示。与图1所示拓扑结构相比，图2中增加了辅驱电机的低压绕组以及匹配该低压绕组的电控，并省去了DC/DC变换器5。
图2所示拓扑结构具体包括高压电池1、低压蓄电池4、主驱电机及电控2，以及改进后的辅驱电机及电控6，其中：
主驱电机及电控2采用高压电池1供电，即，在主驱电机及电控2中，主驱电机仅具有高压绕组，主驱电机的电控连接高压电池1和主驱电机的高压绕组；
在辅驱电机及电控6中，辅驱电机具有高压绕组和低压绕组，辅驱电机的电控包括高压电控和低压电控，辅驱电机的高压电控是连接高压电池1和辅驱电机的高压绕组的电控，辅驱电机的低压电控是连接低压蓄电池2和辅驱电机的低压绕组的电控；
辅驱电机的低压电控，用于在判断出高压电池1故障时，工作于转速闭环模式，在高压电池1正常且低压蓄电池4剩余电量低于第一预设值时，工作于转矩控制模式，为低压蓄电池4充电。
图2所示拓扑结构的工作原理如下：
主驱电机及电控2的供电方式及控制模式与图1所示拓扑结构中相同，此处不再赘述。
辅驱电机的高、低压绕组分别定向在不同的旋转坐标系中，各自由一套电控独立控制，分别是其高压绕组由高压电控控制，低压绕组由低压电控控制。其中，辅驱电机的高压绕组的供电方式及控制方式与图1所示拓扑结构中相同，仍是采用高压电池1供电、以及高压电控采用转速闭环模式。而辅驱电机的低压绕组则是采用低压蓄电池4供电，并且低压电控有如下两种控制模式：
一种是在高压电池1故障时才进入的转速闭环模式，具体的，高压电池1故障时，辅驱电机的高压电控及主驱电机的电控都停止运行，辅驱电机在低压电控的转速闭环控制下，运行于电动状态(即低压电控将低压蓄电池4的电能转化为辅驱电机的机械能)，使辅驱电机在高压电池1故障时仍能按一定转速恒速运行，避免安全隐患；
另一种是在高压电池1正常且低压蓄电池4剩余电量低于第一预设值时才进入的转矩控制模式，具体的，高压电池1正常且低压蓄电池4需要充电时，辅驱电机在高压电控的转速闭环控制下，以一定转速恒速运行，即高压电控将低压蓄电池4的电能转化为辅驱电机的机械能，与此同时低压电控运行于转矩控制模式，其转矩给定值由低压蓄电池4需求的充电功率除以辅驱电机当前转速再乘以一定系数得到，此转矩给定值为负值，对低压电控及辅驱电机低压绕组而言此转矩给定值为发电转矩给定值，使得低压电控能够将辅驱电机的机械能转化为直流电为低压蓄电池4充电，保证低压蓄电池4电量始终处于合理范围内。
可选的，当低压蓄电池4充电至剩余电量不低于所述第一预设值时(例如低压蓄电池4充满电时)，低压电控退出转矩控制模式(此时低压电控不运行于任何控制模式)，以避免低压蓄电池4过充。
可选的，为避免低压蓄电池4剩余电量在第一预设值附近频繁波动，而造成低压电控频繁的进入和退出转矩控制模式，本发明实施例在判断低压蓄电池4剩余电量是否满足要求时设置一个滞环区间，即：当低压蓄电池4剩余电量低于所述第一预设值时，低压电控工作在转矩控制模式，当低压蓄电池4充电至剩余电量高于第二预设值时，低压电控退出转矩控制模式，其中所述第二预设值大于所述第一预设值。
其中，本实施例所指高压电池1故障，包括：高压电池1内部故障或其它故障引起高压电池1输出线路断开。判断高压电池1故障与否的方式，可以是判断高压电池1的输出电压是否小于第三预设值，如果是，则判定高压电池1故障，如果否，则判定高压电池1正常。
其中，辅驱电机的高压电控、低压电控以及主驱电机的电控三者之间保持通讯连接，以传输相关数据信息。例如，主驱电机的电控将高压电池1的输出电压传输给辅驱电机的低压电控。其通讯方式包括但不限于CAN总线通讯，图3仅以采用CAN总线通讯作为示例。
通常，所述电动汽车动力系统中包含两套辅驱电机及电控5，一套为油泵电机及电控，另一套为气泵电机及电控，这两套辅驱电机及电控独立运行。从而，确保在高压电池1故障的情况下车辆刹车、助力转向系统继续工作，使得车辆可以减速并靠路边停车，保证人身安全。
综上所述，与图1所示拓扑结构相比，本发明增加了辅驱电机的低压绕组以及匹配该低压绕组的低压电控，并省去了DC/DC变换器。该低压绕组及低压电控采用低压蓄电池供电，该低压电控有两种控制模式，一种是转速闭环模式，用于高压电池故障时，保证辅驱电机仍能按一定转速恒速运行；另一种是转矩控制模式，用于高压电池正常情况下为低压蓄电池充电。
此外，本发明实施例还公开了一种电动汽车，包括：如上述公开的任一种电动汽车动力系统，以避免高压电池故障时，辅驱电机及电控瞬间停止运行。
与上述方法实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种电动汽车动力系统的控制方法。其中，如图2所示，所述电动汽车动力系统包括高压电池1、低压蓄电池4、主驱电机及电控2，以及辅驱电机及电控6，具体的：主驱电机及电控2采用高压电池1供电；在辅驱电机及电控6中，辅驱电机具有高压绕组和低压绕组，辅驱电机的电控包括高压电控和低压电控，辅驱电机的高压电控是连接高压电池1和辅驱电机的高压绕组的电控，辅驱电机的低压电控是连接低压蓄电池2和辅驱电机的低压绕组的电控。通常，所述电动汽车动力系统中包含两套辅驱电机及电控，一套为油泵电机及电控，另一套为气泵电机及电控，这两套辅驱电机及电控独立运行。
所述控制方法应用于辅驱电机的低压电控，如图4所示，所述控制方法包括：
步骤S01：判断高压电池1是否故障；若判断得到高压电池1故障，则进入步骤S02；反之，若判断得到高压电池1正常，则进入步骤S03。
其中，所述判断所述高压电池是否故障，可以包括：判断高压电池1的输出电压是否超出第三预设值，若是，判定高压电池1故障，若否，判定高压电池1正常。
步骤S02：工作于转速闭环模式；并在此模式下返回步骤S01开始下一轮判断。
步骤S03：判断低压蓄电池4的剩余电量是否低于第一预设值；若低压蓄电池4的剩余电量低于所述第一预设值，则进入步骤S04，反之，返回步骤S01开始下一轮判断。
步骤S04：工作于转矩控制模式，为低压蓄电池4充电；并在此模式下返回步骤S01开始下一轮判断。
此外，对于如图2所示电动汽车动力系统，参见图5，本发明实施例还公开了又一种控制方法，包括：
步骤S11：判断高压电池1是否故障；若判断得到高压电池1故障，则进入步骤S12；反之，若判断得到高压电池1正常，则进入步骤S13。
步骤S12：工作于转速闭环模式；之后返回步骤S11开始下一轮判断。
步骤S13：判断低压蓄电池4的剩余电量是否低于第一预设值；若低压蓄电池4的剩余电量低于所述第一预设值，则进入步骤S14，反之，若低压蓄电池4的剩余电量不低于所述第一预设值，则进入步骤S15。
步骤S14：工作于转矩控制模式，为低压蓄电池4充电，之后返回步骤S11开始下一轮判断。
步骤S15：退出转矩控制模式，之后返回步骤S11开始下一轮判断。
相较于图4所示方案，图5所示方案在判断得到低压蓄电池4的剩余电量不低于所述第一预设值时，停止运行在转矩控制模式，从而避免了低压蓄电池4过充。
可选的，为避免低压蓄电池4剩余电量在第一预设值附近频繁波动，而造成低压电控频繁的进入和退出转矩控制模式，本发明实施例基于上述任一方法实施例还公开了又一种控制方法，该控制方法在判断低压蓄电池4剩余电量是否满足要求时设置一个滞环区间。对应的，如图6所示，该控制方法包括：
步骤S1：判断高压电池1是否故障；若判断得到高压电池1故障，则进入步骤S2；反之，若判断得到高压电池1正常，则进入步骤S3。
步骤S2：工作于转速闭环模式；之后返回步骤S1开始下一轮判断。
步骤S3：判断低压蓄电池4的剩余电量是否低于第一预设值；若低压蓄电池4的剩余电量低于所述第一预设值，则进入步骤S4，反之，进入步骤S5。
步骤S4：工作于转矩控制模式，为低压蓄电池4充电，之后返回步骤S1开始下一轮判断。
步骤S5：判断低压蓄电池4的剩余电量是否高于第二预设值，若是，进入步骤S6，否则返回步骤S1；
步骤S6：退出转矩控制模式，之后返回步骤S1开始下一轮判断。
综上所述，与图1所示拓扑结构相比，本发明增加了辅驱电机的低压绕组以及匹配该低压绕组的低压电控，并省去了DC/DC变换器。该低压绕组及该低压电控采用低压蓄电池供电，该低压电控有两种控制模式，一种是转速闭环模式，用于高压电池故障时，保证辅驱电机仍能按一定转速恒速运行；另一种是转矩控制模式，用于高压电池正常情况下为低压蓄电池充电。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的控制方法而言，由于其与实施例公开的电动汽车动力系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见电动汽车动力系统部分说明即可。
以上所描述的控制系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，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。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种电动汽车动力系统，其特征在于，包括高压电池、低压蓄电池、主驱电机及电控，以及辅驱电机及电控，其中：
所述主驱电机及电控采用所述高压电池供电；
在所述辅驱电机及电控中，辅驱电机具有高压绕组和低压绕组，辅驱电机的电控包括高压电控和低压电控，辅驱电机的高压电控是连接所述高压电池和辅驱电机的高压绕组的电控，辅驱电机的低压电控是连接所述低压蓄电池和辅驱电机的低压绕组的电控；
辅驱电机的低压电控，用于在判断出所述高压电池故障时，工作于转速闭环模式，在所述高压电池正常且所述低压蓄电池的剩余电量低于第一预设值时，工作于转矩控制模式，为所述低压蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于，辅驱电机的低压电控，还用于在所述高压电池正常且所述低压蓄电池的剩余电量不低于所述第一预设值时，退出转矩控制模式。
3.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于，辅驱电机的低压电控，还用于在所述高压电池正常且所述低压蓄电池的剩余电量高于第二预设值时，退出转矩控制模式，其中所述第二预设值大于所述第一预设值。
4.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于，所述辅驱电机的低压电控在判断得到所述高压电池的输出电压超出第三预设值时，判定所述高压电池故障。
5.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于，所述电动汽车动力系统中包含两套辅驱电机及电控，一套为油泵电机及电控，另一套为气泵电机及电控，两套辅驱电机及电控独立运行。
6.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求1-5中任一项所述的电动汽车动力系统。
7.一种电动汽车动力系统的控制方法，其特征在于，所述电动汽车动力系统包括高压电池、低压蓄电池、主驱电机及电控，以及辅驱电机及电控，其中：所述主驱电机及电控采用所述高压电池供电；在所述辅驱电机及电控中，辅驱电机具有高压绕组和低压绕组，辅驱电机的电控包括高压电控和低压电控，辅驱电机的高压电控是连接所述高压电池和辅驱电机的高压绕组的电控，辅驱电机的低压电控是连接所述低压蓄电池和辅驱电机的低压绕组的电控；
所述控制方法应用于辅驱电机的低压电控，所述控制方法包括：
判断所述高压电池是否故障；
若判断得到所述高压电池故障，则工作于转速闭环模式；
若判断得到所述高压电池正常，则判断所述低压蓄电池的剩余电量是否低于第一预设值；
若所述低压蓄电池的剩余电量低于所述第一预设值，则工作于转矩控制模式，为所述低压蓄电池充电。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述判断所述低压蓄电池的剩余电量是否低于第一预设值之后，还包括：
若所述低压蓄电池的剩余电量不低于所述第一预设值，则退出转矩控制模式。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述判断所述高压电池是否故障，包括：
判断所述高压电池的输出电压是否超出第三预设值，若是，判定所述高压电池故障。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述电动汽车动力系统中包含两套辅驱电机及电控，一套为油泵电机及电控，另一套为气泵电机及电控，两套辅驱电机及电控独立运行。
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