CN110605970A - 一种电动汽车双电机控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车技术领域,公开了一种电动汽车双电机控制系统及方法,其中,电动汽车双电机控制系统包括减速器、电机、电机控制单元、断开控制单元和整车控制单元,电机设置有两个,分别为第一电机和第二电机,第一电机和第二电机输出轴分别连接于减速器的输入端。电动汽车双电机控制方法使用上述的电动汽车双电机控制系统。本发明中,电机断开后,再次连接之前,电机预调速的动作可以缩短闭合时间,减小结合时的冲击,有效缩短了车辆动力中断的时间,提高了车辆驾驶控制的舒适性和可靠性,电机调速进入目标转速范围内之后,只用一个电机维持转速,而另一个电机处于随动状态,避免了两个电机同时调速时,电机的输出轴受内力而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,尤其涉及一种电动汽车双电机控制系统及方法。
背景技术
电动汽车有多种构型,按照电机在传统动力总成中的位置不同可以分为P0(position 0)、P1、P2、P3、P4以及它们的组合,如P04,P13和P24等等,目前较为常见的构型是P0构型,即由一个皮带式起动发电机(belt starter and generator;BSG)和发动机的前端轮系耦合,BSG电机由于其距离车轮的传动链较长,主要依靠回收发动机端的制动能量,节油率一般不超过12%。如需进一步提高节油率,则需要将电机系统尽可能接近轮端,并加大制动回收功率。与同变速箱一体化集成的P2.5或P3构型相比,P4构型的大功率电后桥制动能量回收效率更高,回收能力更强,不需要改动变速箱,总成更容易平台模块化,并可实现附加的四驱功能提升整车品牌溢价能力,综合节油能力可达到23%以上。在P4构型的电驱桥中,一般是由一个驱动电机、一个逆变器和单速比减速器构成,这种构型的优势是系统结构易于集成、控制容易,但劣势是不支持高车速,车速较高时,由于速比较大,导致电机转速接近极限转速,一般情况下为保证安全,通常限制最高车速,其次是高速行驶时,驱动电机无法从传动系中断开,导致较大的空载损耗,缩短了整车续驶里程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车双电机控制系统及方法,能够降低能量损耗,提高系统的安全性和可靠性。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种电动汽车双电机控制系统,包括:
减速器,所述减速器上设置有断开装置;
电机,设置有两个,分别为第一电机和第二电机,所述第一电机和所述第二电机输出轴分别连接于所述减速器的输入端;
电机控制单元,设置有两个,分别为第一电机控制单元和第二电机控制单元,所述第一电机控制单元连接于所述第一电机,能够控制所述第一电机的转速和转矩的输出,所述第二电机控制单元连接于所述第二电机,能够控制所述第二电机的转速和转矩的输出;
断开控制单元,连接于所述断开装置,能够控制所述断开装置的闭合或断开,以控制所述电机与传动系机械连接的通断;
整车控制单元,连接于所述第一电机控制单元、所述第二电机控制单元和所述断开控制单元,能够向所述第一电机控制单元和所述第二电机控制单元发出控制模式、转速和转矩的控制指令,以及向所述断开控制单元发出断开和闭合的指令。
一种电动汽车双电机控制方法,使用上述的电动汽车双电机控制系统,包括:
步骤一、在车辆行驶过程中,当车辆达到设定的断开车速时,控制断开装置由闭合状态切换为断开状态;
步骤二、电机转速降低;
步骤三、当车辆的车速降到预调速起点车速时,调节电机的转速至预调初始转速;
步骤四、当车辆的车速降到预调速终点车速时,计算得到电机的匹配转速为预调起点转速,以预调起点转速为目标转速调节第一电机和第二电机的转速;
步骤五、在电机的转速调节过程中,车辆的车速继续下降,根据车辆的实时车速调整第一电机和第二电机的目标转速;
步骤六、车辆的车速降到结合车速时,电机的转速与目标转速的差值在设定值之内,控制断开装置由断开状态切换为闭合状态。
作为优选,在步骤二中,电机自由降速至零转速。
作为优选,在步骤二中,电机进入发电模式,通过输出负转矩使电机快速降低到零转速。
作为优选,在步骤三中,转速调节时,第一电机和第二电机均处于驱动状态。
作为优选,在步骤三中,转速调节时,第一电机和第二电机二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
作为优选,在步骤三中,转速维持时,第一电机和第二电机二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
作为优选,在步骤四中,转速调节时,第一电机和第二电机均处于驱动状态。
作为优选,在步骤四中,转速调节时,第一电机和第二电机二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
作为优选,在步骤四中,转速维持时,第一电机和第二电机二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
本发明的有益效果:
电机断开后,再次连接之前,电机预调速的动作可以缩短闭合时间,减小结合时的冲击,有效缩短了车辆动力中断的时间,提高了车辆驾驶控制的舒适性和可靠性,电机调速进入目标转速范围内之后,只用一个电机维持转速,而另一个电机处于随动状态,避免了两个电机同时调速时,由于转速传感器误差及计算误差,导致两个电机控制器对转轴施加方向相反的调整转矩指令,电机的输出轴受内力影响而损坏,此外,一个电机随动的设置还可以节约能耗,升速过程中可以用双电机同时输出或者一个电机输出带动另一个电机升速,在某个电机故障的情况下,提供了故障冗余功能,保证调速的顺利进行,当某个电机故障或者同时故障时,断开控制单元可以控制断开装置断开,使电机与传动系机械连接断开,保证不会因为电机过高的反电势产生进一步的高压安全问题。
附图说明
图1是本发明实施例所述的电动汽车双电机控制系统的结构示意图;
图2是本发明实施例所述的电动汽车双电机控制方法的流程图;
图3是本发明实施例所述的电动汽车双电机控制方法在一次行车过程中的时序控制图。
图中:
1、减速器;11、断开装置;
2、第一电机;
3、第二电机;
4、第一电机控制单元;
5、第二电机控制单元;
6、断开控制单元;
7、整车控制单元。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触,也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示,本发明提供了一种电动汽车双电机控制系统,包括减速器1、电机、电机控制单元、断开控制单元6和整车控制单元7。其中,减速器1上设置有断开装置11,电机设置有两个,分别为第一电机2和第二电机3,第一电机2和第二电机3输出轴分别连接于减速器1的输入端,电机控制单元设置有两个,分别为第一电机控制单元4和第二电机控制单元5,第一电机控制单元4连接于第一电机2,能够控制第一电机2的转速和转矩的输出,第二电机控制单元5连接于第二电机3,能够控制第二电机3的转速和转矩的输出,断开控制单元6连接于断开装置11,能够控制断开装置11的闭合或断开,以控制电机与传动系机械连接的通断,整车控制单元7连接于第一电机控制单元4、第二电机控制单元5和断开控制单元6,能够向第一电机控制单元4和第二电机控制单元5发出控制模式、转速和转矩的控制指令,以及向断开控制单元6发出断开和闭合的指令。
在本实施例中,减速器1为单速比减速器,具备断开装置11,断开装置11的结构可以是离合器形式、同步器形式或者犬齿式断开结构,具体以实现控制电机与传动系机械连接的通断为目的,在此不作限制。
如图2和图3所示,本发明还提供了一种电动汽车双电机控制方法,使用上述的电动汽车双电机控制系统,包括如下步骤:
步骤一、在车辆行驶过程中,当车辆达到设定的断开车速时,控制断开装置11由闭合状态切换为断开状态。
在此步骤中,当车辆达到设定的断开车速V1时,电机对应的转速为ω1,整车控制单元7向断开控制单元6发送断开的指令,断开控制单元6收到指令后控制断开装置11断开,使得电机与传动系的机械连接被切断,切断后电机转速与车速无关。
车辆在启动后,电机处于转矩模式,在电机的驱动下车辆逐渐加速,在加速到一定程度,导致电机的转速接近极限转速后,若继续加速会导致电机的弱磁电流增大,当超越极限转速后电机的反电势无法抑制时,将损坏逆变器和其他高压部件,造成整车故障和人员安全问题。
在本实施例中,车辆在高速巡航时可以通过断开装置11断开机械连接,可以减小系统的空载损耗,提高系统的效率。
步骤二、电机转速降低。
在此步骤中,电机可以是自由降速至零转速,还可以是电机进入发电模式,通过输出负转矩使电机快速降低到零转速。
步骤三、当车辆的车速降到预调速起点车速时,调节电机的转速至预调初始转速。
在此步骤中,当车辆的车速降到预调速起点车速V2时,整车控制单元7向电机控制单元发出预调初始转速ω2的调速指令,电机控制单元根据调速指令控制电机启动并进行预调整动作,使得电机的转速由零上升至预调初始转速ω2并维持。
具体地,转速调节时,可以是,整车控制单元7向第一电机控制单元4和第二电机控制单元5分别发出调速指令,使得第一电机2和第二电机3均处于驱动状态,还可以是,整车控制单元7向第一电机控制单元4和第二电机控制单元5中的一个发出调速指令,使得第一电机2和第二电机3二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
更为具体地,转速维持时,整车控制单元7向第一电机控制单元4和第二电机控制单元5中的一个发出调速指令,使得第一电机2和第二电机3二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
步骤四、当车辆的车速降到预调速终点车速时,计算得到电机的匹配转速为预调起点转速,以预调起点转速为目标转速调节第一电机2和第二电机3的转速。
在此步骤中,当车辆的车速降到预调速终点车速V3时,整车控制单元7根据预调速终点车速V3计算得到电机的匹配转速为预调起点转速ω3,预调起点转速ω3大于预调初始转速ω2,车辆的车速从预调速起点车速V2降到预调速终点车速V3的时长为t1,将预调起点转速ω3作为目标转速,向电机控制单元发送调速指认,电机控制单元根据目标转速对电机进行调速。
具体地,转速调节时,可以是,整车控制单元7向第一电机控制单元4和第二电机控制单元5分别发出调速指令,使得第一电机2和第二电机3均处于驱动状态,还可以是,整车控制单元7向第一电机控制单元4和第二电机控制单元5中的一个发出调速指令,使得第一电机2和第二电机3二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
更为具体地,转速维持时,整车控制单元7向第一电机控制单元4和第二电机控制单元5中的一个发出调速指令,使得第一电机2和第二电机3二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
步骤五、在电机的转速调节过程中,车辆的车速继续下降,根据车辆的实时车速调整第一电机2和第二电机3的目标转速。
由于电机的转速调节是一个过程,在此过程中,车辆依旧处于无动力状态,车辆的车速继续下降,整车控制单元7根据车辆的实时车速计算得到电机的匹配转速,将其作为目标转速,实时进行更新。
步骤六、车辆的车速降到结合车速时,电机的转速与目标转速的差值在设定值之内,控制断开装置11由断开状态切换为闭合状态。
在此步骤中,随着车辆的车速的降低以及电机的转速的升高,当车辆的车速降到结合车速V4,电机转速与此时的目标转速的差值在设定值之内时,整车控制单元7向断开控制单元6发送闭合的指令,断开控制单元6收到指令后控制断开装置11闭合,使得电机与传动系的机械连接被重新连接,完成调速结合过程,后续可根据实际需要对车辆的车速进行调节。
具体地,车辆的车速为结合车速V4时,整车控制单元7计算得到电机的匹配转速为预调终点转速ω4,以此作为目标转速,预调终点转速ω4小于预调起点转速ω3,车辆的车速从预调速终点车速V3降到结合车速V4的时长为t2,设定值为±50rpm,即此时电机转速为ω4±50rpm时,控制断开装置11由断开状态切换为闭合状态。
本发明中,电机断开后,再次连接之前,电机预调速的动作可以缩短闭合时间,减小结合时的冲击,有效缩短了车辆动力中断的时间,提高了车辆驾驶控制的舒适性和可靠性,电机调速进入目标转速范围内之后,只用一个电机维持转速,而另一个电机处于随动状态,避免了两个电机同时调速时,由于转速传感器误差及计算误差,导致两个电机控制器对转轴施加方向相反的调整转矩指令,电机的输出轴受内力而损坏,此外,一个电机随动的设置还可以节约能耗,升速过程中可以用双电机同时输出或者一个电机输出带动另一个电机升速,在某个电机故障的情况下,提供了故障冗余功能,保证调速的顺利进行,当某个电机故障或者同时故障时,断开控制单元6可以控制断开装置11断开,使电机与传动系机械连接断开,保证不会因为电机过高的反电势产生进一步的高压安全问题。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动汽车双电机控制系统,其特征在于,包括:
减速器(1),所述减速器(1)上设置有断开装置(11);
电机,设置有两个,分别为第一电机(2)和第二电机(3),所述第一电机(2)和所述第二电机(3)输出轴分别连接于所述减速器(1)的输入端;
电机控制单元,设置有两个,分别为第一电机控制单元(4)和第二电机控制单元(5),所述第一电机控制单元(4)连接于所述第一电机(2),能够控制所述第一电机(2)的转速和转矩的输出,所述第二电机控制单元(5)连接于所述第二电机(3),能够控制所述第二电机(3)的转速和转矩的输出;
断开控制单元(6),连接于所述断开装置(11),能够控制所述断开装置(11)的闭合或断开,以控制所述电机与传动系机械连接的通断;
整车控制单元(7),连接于所述第一电机控制单元(4)、所述第二电机控制单元(5)和所述断开控制单元(6),能够向所述第一电机控制单元(4)和所述第二电机控制单元(5)发出控制模式、转速和转矩的控制指令,以及向所述断开控制单元(6)发出断开和闭合的指令。
2.一种电动汽车双电机控制方法,其特征在于,使用权利要求1所述的电动汽车双电机控制系统,包括:
步骤一、在车辆行驶过程中,当车辆达到设定的断开车速时,控制断开装置(11)由闭合状态切换为断开状态;
步骤二、电机转速降低;
步骤三、当车辆的车速降到预调速起点车速时,调节电机的转速至预调初始转速;
步骤四、当车辆的车速降到预调速终点车速时,计算得到电机的匹配转速为预调起点转速,以预调起点转速为目标转速调节第一电机(2)和第二电机(3)的转速;
步骤五、在电机的转速调节过程中,车辆的车速继续下降,根据车辆的实时车速调整第一电机(2)和第二电机(3)的目标转速;
步骤六、车辆的车速降到结合车速时,电机的转速与目标转速的差值在设定值之内,控制断开装置(11)由断开状态切换为闭合状态。
3.根据权利要求2所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤二中,电机自由降速至零转速。
4.根据权利要求2所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤二中,电机进入发电模式,通过输出负转矩使电机快速降低到零转速。
5.根据权利要求2所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤三中,转速调节时,第一电机(2)和第二电机(3)均处于驱动状态。
6.根据权利要求2所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤三中,转速调节时,第一电机(2)和第二电机(3)二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
7.根据权利要求5或6所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤三中,转速维持时,第一电机(2)和第二电机(3)二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
8.根据权利要求2所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤四中,转速调节时,第一电机(2)和第二电机(3)均处于驱动状态。
9.根据权利要求2所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤四中,转速调节时,第一电机(2)和第二电机(3)二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
10.根据权利要求8或9所述的电动汽车双电机控制方法,其特征在于,在步骤四中,转速维持时,第一电机(2)和第二电机(3)二者中,一个处于驱动状态,另一个处于随动状态。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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