CN111532256A - 电动车辆的驱动控制系统和方法以及电动车辆 - Google Patents

电动车辆的驱动控制系统和方法以及电动车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种电动车辆的驱动控制系统和方法以及电动车辆。其中，电动车辆的驱动控制系统包括：传感器，被配置为检测电动车辆的行驶路况；驱动电机，被配置为驱动电动车辆行驶；以及控制器，与传感器和驱动电机均电连接，被配置为：从传感器获取电动车辆的行驶路况，在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制驱动电机处于转速控制模式，在电动车辆处于平坦路况时控制驱动电机处于转矩控制模式。本公开电动车辆的驱动控制系统在满足不同行驶路况动力性需求的同时，提高电池能量利用率，优化整车能量管理，在满足整车动力输出的前提下提高整车续航里程。

Description

电动车辆的驱动控制系统和方法以及电动车辆
技术领域
本公开涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动车辆的驱动控制系统和方法以及电动车辆。
背景技术
随着能源短缺和环境问题日益严重，电动车辆解决方案越来越受到人们的关注，电动车辆基本实现运营零排放，并且瞬时输出功率大，响应速度快；但是由于电池技术与成本的限制，电动车辆配备的电池容量有限，待之而来的巡航里程短一直是制约电动汽车发展的一个重要因素，因此优化电动车辆能量管理方法，是提高电池能量利用率的一种行之有效的手段。
发明内容
经发明人研究发现，相关技术中存在电池能量利用率不高的问题。
有鉴于此，本公开实施例提供一种电动车辆的驱动控制系统和方法以及电动车辆，能够有效提升电池能量利用率。
本公开的一些实施例提供了一种电动车辆的驱动控制系统，包括：
传感器，被配置为检测电动车辆的行驶路况；
驱动电机，被配置为驱动电动车辆行驶；以及
控制器，与传感器和驱动电机均电连接，被配置为：从传感器获取电动车辆的行驶路况，在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制驱动电机处于转速控制模式，在电动车辆处于平坦路况时控制驱动电机处于转矩控制模式。
在一些实施例中，传感器包括车身姿态传感器，被配置为：监测车身纵向倾角，在车身纵向倾角≥预设角度α且持续预设时间t时，判断电动车辆处于爬坡路况；在车身纵向倾角＜预设角度α且持续预设时间t时，判断电动车辆处于平坦路况；在车身纵向倾角在预设角度α上下浮动且持续预设时间t时，判断电动车辆处于崎岖路况。
在一些实施例中，预设角度α为15°～25°，预设时间t为2s～5s。
在一些实施例中，传感器包括图像识别传感器，被配置为对车外环境进行图像识别，并基于识别结果获得电动车辆的行驶路况。
在一些实施例中，传感器包括定位仪，被配置为根据电动车辆实时位置获得在线实时路况。
在一些实施例中，驱动电机包括轮毂电机。
在一些实施例中，控制器包括控制面板和整车控制器。
本公开的一些实施例提供了一种电动车辆的驱动控制方法，包括：
检测电动车辆的行驶路况，在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制驱动电机处于转速控制模式；在电动车辆处于平坦路况时控制驱动电机处于转矩控制模式。
本公开的一些实施例提供了一种电动车辆，包括前述电动车辆的驱动控制系统。
在一些实施例中，电动车辆为纯电动汽车。
因此，根据本公开实施例，通过设置传感器和控制器，控制器从传感器获取电动车辆的行驶路况，并在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制驱动电机处于转速控制模式；在电动车辆处于平坦路况时控制驱动电机处于转矩控制模式，在满足不同行驶路况动力性需求的同时，提高电池能量利用率，优化整车能量管理，在满足整车动力输出的前提下提高整车续航里程。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是本公开电动车辆的驱动控制系统的一些实施例的原理示意图；
图2是本公开电动车辆的一些实施例的结构原理示意图；
图3是本公开电动车辆的驱动控制系统的一些实施例的控制原理示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
如图1所示，本公开的一些实施例提供了一种电动车辆的驱动控制系统，包括：传感器、驱动电机以及控制器，传感器被配置为检测电动车辆的行驶路况；驱动电机被配置为驱动电动车辆行驶；控制器分别与传感器和驱动电机电连接，其被配置为：从传感器获取电动车辆的行驶路况，在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制驱动电机处于转速控制模式，在电动车辆处于平坦路况时控制驱动电机处于转矩控制模式。
转速控制模式是指以控制电机的转速为目的，此时电机的力矩必须为保持该速度而调整。转速控制是以转速为实际值进行闭环控制，转速调节器处于闭环状态，通过其输出去引导电流调节器，由电流调节器控制电机的电流，从而适时的调节了电机的转矩，使电机始终跟踪电机的设定转速。所以控制系统中外环为转速环，内环为电流环。转速环的输出为电流环的给定(力矩给定)，该电流环也称为转矩环。
转矩控制模式是指以控制电机的输出力矩为目的，速度大小和外部负载大小有关。此时变频器一般无速度环，只有电流环，外部给定直接给电流环作为力矩设定。为防止超速，许多高档变频器都带速度外环限制超速，这是一种增强型的转矩模式，此时速度环只起一个限制最大速度的作用，电流环依然起主导作用。
在该实施例中，通过设置传感器和控制器，控制器从传感器获取电动车辆的行驶路况，并根据电动车辆的路况改变驱动电机的驱动模式，在崎岖路面行驶时，控制器控制驱动电机选择转速模式控制，避免出现轮胎悬空造成失速，进而使冷却系统耗能增加和直线行驶出现跑偏的情况；在爬坡行驶过程中，控制器控制驱动电机选择转速模式控制，驱动电机根据行驶负载需求自动匹配输出扭矩，避免人为主观判断造成扭矩设置偏大使车辆失控和耗能增加，以及扭矩设置偏下爬坡能力不足等问题；在路况良好的平路行驶时，控制器控制驱动电机选择转矩模式控制，便于控制车速，电驱系统工作状态稳定，且冷却系统工作稳定，耗能较低。本公开电动车辆的驱动控制系统在满足不同行驶路况动力性需求的同时，提高电池能量利用率，优化整车能量管理，在满足整车动力输出的前提下提高整车续航里程。
对于传感器如何检测电动车辆的行驶路况，在一些实施例中，结合图1～图3所示，传感器包括车身姿态传感器，其被配置为：监测车身纵向倾角，在车身纵向倾角≥预设角度α且持续预设时间t时，判断电动车辆处于爬坡路况；在车身纵向倾角＜预设角度α且持续预设时间t时，判断电动车辆处于平坦路况；在车身纵向倾角在预设角度α上下浮动且持续预设时间t时，判断电动车辆处于崎岖路况。利用车身姿态传感器来监测车身纵向倾角，根据车身纵向倾角和持续的时间来判定电动车辆的行驶路况，检测可靠性高且易于实现。在一些实施例中，预设角度α为15°～25°，预设时间t为2s～5s。例如预设角度α为20°，预设时间为3s，在车身纵向倾角≥20°且持续3s时，判断电动车辆处于爬坡路况；在车身纵向倾角＜20°且持续3s时，判断电动车辆处于平坦路况；在车身纵向倾角在20°上下浮动且持续3s时，判断电动车辆处于崎岖路况。
在其它一些实施例中，传感器包括图像识别传感器，被配置为对车外环境进行图像识别，并基于识别结果获得电动车辆的行驶路况。利用图像识别传感器，例如读取行车记录仪中图像并进行图像比对，从而获得行驶路况。
在再一些实施例中，传感器包括定位仪，被配置为根据电动车辆实时位置获得在线实时路况，通过定位仪来确定电动车辆的位置并实时传输至定位卫星，进而在线远程获得该位置的路况，具有较高的可实施性。
在一些实施例中，传感器包括车身姿态传感器、图像识别传感器以及定位仪中的任意两个，或者包括车身姿态传感器、图像识别传感器以及定位仪，从而使得获得的路况更加准确。
考虑到独立车轮驱动的诸多优点，以及随着电机调速技术的不断提高以及对整车布置空间的进一步要求，独立车轮驱动将是未来电动汽车特别是微型车的主要发展方向，在一些实施例中，如图2所示，驱动电机包括轮毂电机，轮毂电机驱动作为独立车轮驱动的一种实现方式，能够取消部分或全部机械传动系统，简化传动路线，并根据行驶工况单独调整各轮的驱动力矩，实现更好的驱动控制，从而获得比集中驱动更高的驱动效率，且在一定程度上降低了整车制造成本和使用成本，此外还能够方便地实现性能更好、成本更低的驱动防滑控制、制动防抱死控制和增强车辆稳定性的直接横摆力矩控制，容易实现汽车底盘系统的电子化和主动化，极大地改善车辆的驱动和行驶性能。
在一些实施例中，如图2所示，控制器包括控制面板和整车控制器，驱动电机包括轮毂电机和电机控制器。控制面板负责高压上下电及轮毂电机运行模式切换控制；整车控制器负责驾驶员指令的逻辑判断和传感器信号的处理。
基于上述控制原理，本公开的一些实施例提供了一种电动车辆的驱动控制方法，包括：
检测电动车辆的行驶路况，在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制驱动电机处于转速控制模式；在电动车辆处于平坦路况时控制驱动电机处于转矩控制模式。
利用本方法，在满足不同行驶路况动力性需求的同时，提高了能量利用率，优化整车能量管理，在满足整车动力输出的前提下提高整车续航里程。
本公开的一些实施例提供了一种电动车辆，包括前述电动车辆的驱动控制系统。在一些实施例中，如图2所示，电动车辆还包括动力电池和电气附件，动力电池为电驱系统及其他电气附件提供能量；电气附件包括电传动部件的冷却和悬架系统、刹车系统等，动力电池与电机控制器及轮毂电机、电气附件之间由动力线连接，整车控制器与电机控制器、电气附件等之间由数据线连接。
本公开电动车辆的驱动控制系统尤其适用于纯电动汽车，从而获得显著的能量利用率和整车续航里程，因此，在一些实施例中，电动车辆为纯电动汽车。
下面以预设角度α为15°，预设时间为2s为例，结合图3所示的控制原理来说明本公开电动车辆一些实施例的驱动控制流程如下：
(1)控制面板控制整车高压上电；
(2)电机控制器将轮毂电机设置为转矩控制模式，驱动车辆起动；
(3)车身姿态传感器实时监测将车身纵向倾斜角度信息发送到整车控制器；
(4)当车身纵向倾角达到或超过15°并维持2s时，整车控制器判断车辆处于爬坡路况，电机控制器切换轮毂电机为转速控制模式；
(5)当车身纵向倾角小于15°并维持2s时，控制器判断车辆行驶于平坦路面，且路面状况良好，电机控制器切换轮毂电机为转矩控制模式；
(6)当车身纵向倾角在15°上下波动并维持2s时，整车控制器判断车辆行驶于平坦路面，且路面状况不佳，电机控制器切换轮毂电机为转速控制模式。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电动车辆的驱动控制系统，其特征在于，包括：
传感器，被配置为检测电动车辆的行驶路况；
驱动电机，被配置为驱动电动车辆行驶；以及
控制器，与所述传感器和驱动电机均电连接，被配置为：从所述传感器获取电动车辆的行驶路况，在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制所述驱动电机处于转速控制模式，在电动车辆处于平坦路况时控制所述驱动电机处于转矩控制模式。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的驱动控制系统，其特征在于，所述传感器包括车身姿态传感器，被配置为：监测车身纵向倾角，在车身纵向倾角≥预设角度α且持续预设时间t时，判断电动车辆处于爬坡路况；在车身纵向倾角＜所述预设角度α且持续预设时间t时，判断电动车辆处于平坦路况；在车身纵向倾角在所述预设角度α上下浮动且持续预设时间t时，判断电动车辆处于崎岖路况。
3.根据权利要求2所述的电动车辆的驱动控制系统，其特征在于，所述预设角度α为15°～25°，所述预设时间t为2s～5s。
4.根据权利要求1所述的电动车辆的驱动控制系统，其特征在于，所述传感器包括图像识别传感器，被配置为对车外环境进行图像识别，并基于识别结果获得的行驶路况。
5.根据权利要求1所述的电动车辆的驱动控制系统，其特征在于，所述传感器包括定位仪，被配置为根据电动车辆实时位置获得在线实时路况。
6.根据权利要求1所述的电动车辆的驱动控制系统，其特征在于，所述驱动电机包括轮毂电机。
7.根据权利要求1所述的电动车辆的驱动控制系统，其特征在于，所述控制器包括控制面板和整车控制器。
8.一种电动车辆的驱动控制方法，包括：
检测电动车辆的行驶路况，在电动车辆处于爬坡路况或崎岖路况时控制驱动电机处于转速控制模式；在电动车辆处于平坦路况时控制驱动电机处于转矩控制模式。
9.一种电动车辆，其特征在于，包括权利要求1～7任一所述的电动车辆的驱动控制系统。
10.根据权利要求9所述的电动车辆，其特征在于，所述电动车辆为纯电动汽车。
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