CN111559254B - 一种多动力耦合驱动控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多动力耦合驱动控制装置及方法，所述装置包括：电机驱动系统、电机控制系统、信号采集系统、驱动控制中心和动力电池；所述电机驱动系统、电机控制系统和信号采集系统分别通过整车CAN总线与驱动控制中心连接；所述电机驱动系统包括：设置在同一传动轴上的高速电机、高速电机离合器、辅助电机、辅助电机离合器、低速电机和动力电池；本发明可以根据整车实际行驶工况，实现对车辆的动力电机选择、车辆动力电机平顺切换控制、车辆独立驱动和辅助驱动等功能的控制。

Description

一种多动力耦合驱动控制装置及方法

技术领域

本发明属于车辆电机技术领域，具体涉及一种多动力耦合驱动控制装置及方法。

背景技术

随着新能源汽车的迅速发展，商用车领域电动化的热潮迅速兴起，纯电动商用车目前拥有广阔的市场。纯电动商用车现多采用电机直驱、电机匹配变速器或减速器等进行车辆的驱动，但是上述驱动方案会存在电机转速和扭矩覆盖范围窄、换挡顿挫、传动效率较低导致的车辆平顺性、经济性、动力性较差等技术问题，尤其，针对低速行驶、频繁起停、重载爬坡、中高速行驶、高速巡航、滑行和制动等多种工况，没有完整合理的控制方案，无法实现驱动系统在整车上的应用。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种多动力耦合驱动控制装置及方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种多动力耦合驱动控制装置，包括：电机驱动系统、电机控制系统、信号采集系统、驱动控制中心和动力电池；所述电机驱动系统、电机控制系统和信号采集系统分别通过整车CAN总线与驱动控制中心连接；所述电机驱动系统包括：设置在同一传动轴上的高速电机、高速电机离合器、辅助电机、辅助电机离合器、低速电机和动力电池；

所述高速电机用于速度较高时进行驱动；所述辅助电机用于调整电机功率或辅助驱动；所述低速电机用于速度较低时进行驱动；所述高速电机离合器用于控制高速电机的开关；所述辅助电机离合器用于控制辅助电机的开关和工作状态。

进一步的，所述信号采集系统包括：整车仪表、加速踏板和制动踏板；

所述加速踏板和制动踏板用于感知速度的变化；

所述整车仪表用于监控车辆速度和低速电机的速度限制。

进一步的，所述电机控制系统包括：高速电机控制器、高速电机离合器控制器、辅助电机控制器、辅助电机离合器控制器和低速电机控制器，所述高速电机控制器与高速电机通过动力信号线连接；所述低速电机控制器与低速电机通过动力信号线连接；辅助电机控制器与辅助电机通过动力信号线连接；高速电机离合器控制器与高速电机离合器通过动力信号线连接；辅助电机离合器控制器与辅助电机离合器通过动力信号线连接。

第二方面，本发明提供一种多动力耦合驱动控制方法，包括：

获取低速电机的低速限值，并监控车辆的电机实时转速以及踏板加速、制动情况；

将电机实时转速分别与所述低速限值对比；

根据对比情况以及踏板加速、制动情况选择进入的电机驱动模式，所述电机驱动模式包括：低速驱动模式、高速驱动模式和速度转换模式。

进一步的，所述根据对比情况以及踏板加速、制动情况选择进入的电机驱动模式，包括：

若踏板加速或者制动，则进入速度转换模式；

若电机实时转速低于低速限值，则进入低速驱动模式；

若电机实时转速高于低速限值，则进入高速驱动模式。

进一步的，在进入低速驱动模式后，所述方法包括：

开启低速电机独立为整车提供驱动力；

判断低速电机是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机为动力电池发电，从而调整低速电机的功率；

检测电机的动力是否满足扭矩需求：若否，则开启辅助电机为整车提供驱动力。

进一步的，进入速度转换模式后，所述方法包括：

开启辅助电机为整车提供驱动力并判断是加速转换还是减速转换：

若加速转换，则开启高速电机，并控制高速电机跟随低速电机的输出扭矩；

若减速转换，则开启低速电机，则控制低速电机跟随高速电机的输出扭矩。

进一步的，进入高速驱动模式后，所述方法包括：

开启高速电机独立为整车提供驱动力；

判断高速电机功率是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机为动力电池发电，从而调整高速电机的功率；

检测电机的动力是否满足扭矩需求：若否，则开启辅助电机为整车提供驱动力。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的一种多动力耦合驱动控制装置及方法，可以根据整车实际行驶工况，实现对车辆的动力电机选择、车辆动力电机平顺切换控制、车辆独立驱动和辅助驱动、车辆滑行和制动能量回收、降低传动系统转动惯量等模式的控制，可以有效提高整车平顺性、车辆传动系统效率、整车动力性，降低整车能量消耗率。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的装置的拓扑结构示意图；

图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程框图；

图3是本发明一个实施例的方法的流程框图；

其中，1、整车仪表；2、加速踏板；3、制动踏板；4、驱动控制中心；5、高速电机控制器；6、高速电机离合器控制器；7、辅助电机控制器；8、动力电池；9、辅助电机离合器控制器；10、低速电机控制器；11、高速电机；12、高速电机离合器；13、辅助电机；14、辅助电机离合器；15、传动轴；16、低速电机；17、整车CAN总线；18、动力信号线。

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中的技术方案，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。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，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例提供一种多动力耦合驱动控制装置，包括：驱动控制中心4，以及与驱动控制中心4通过整车CAN总线17连接的整车仪表1、加速踏板2、制动踏板3、高速电机控制器5、高速电机离合器控制器6、辅助电机控制器7、辅助电机离合器控制器9和低速电机控制器10，以及设置在同一传动轴15上的高速电机11、高速电机离合器12、辅助电机13、辅助电机离合器14和低速电机16。

所述高速电机控制器5与高速电机11通过动力信号线18连接；所述低速电机控制器10与低速电机16通过动力信号线18连接；辅助电机控制器7与辅助电机13通过动力信号线18连接；高速电机离合器控制器6与高速电机离合器12通过动力信号线18连接；辅助电机离合器控制器9与辅助电机13离合器通过动力信号线18连接。

驱动控制中心4通过整车CAN总线17接收整车仪表1的车速信号、加速踏板2的动作信号、制动踏板3的动作信号，驱动控制中心4通过CAN通讯和控制线束17对高速电机11、辅助电机13、低速电机16进行状态监测，对高速电机控制器5、辅助电机控制器7、低速电机控制器10、高速电机离合器控制器6、辅助电机离合器控制器9进行控制。

当车辆速度较低，未达到低速电机16转速限值时，此时车辆在进行行驶、爬坡、加速、频繁起停、低速滑行或制动等动作时，由低速电机16独立为整车提供驱动力。如果车辆对动力系统扭矩需求较低，影响低速电机16运行效率时，则控制辅助电机离合器14闭合，同时控制辅助电机13工作在发电状态，提高低速电机16的负债率，调节低速电机16到高效率区运行，辅助电机13发出的能量储存到动力电池8中。如果车辆急加速时，则控制辅助电机16工作在驱动状态，提供辅助驱动力，以提升整车动力性。

当车辆速度提升，临近低速电机16转速上限时，驱动控制中心4需要控制整车动力源之间进行平顺切换。首先控制高速电机11跟随低速电机16的输出扭矩T，再控制高速电机离合器12闭合，使高速电机11逐渐切入到整车传动系统15中，进而控制低速电机16输出扭矩降低至零，此时由高速电机11独立为整车提供驱动力，低速电机16的转子在传动轴15中空转。此时如果车辆对动力系统扭矩需求较低，影响高速电机11运行效率时，则控制辅助电机离合器14闭合，同时控制辅助电机13工作在发电状态，提高高速电机11的负债率，调节高速电机11到高效率区运行，辅助电机13发出的能量储存到动力电池8中。当车辆加速或出现高速电机功率不足时，则控制辅助电机13工作在驱动状态，提供辅助驱动力，提升整车动力性。

当车辆不需要高速电机11或辅助电机13介入时，驱动控制中心4控制高速电机离合器12和辅助电机离合器14断开，将高速电机11和辅助电机13从传动轴15中切出，以减小传动轴15的转动惯量，提高整车传动轴效率。

图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图2执行主体可以为一种多动力耦合驱动控制装置。

如图1所示，该方法100包括：

步骤110，获取低速电机的低速限值，并监控车辆的电机实时转速以及踏板加速、制动情况；

步骤120，将电机实时转速分别与所述低速限值对比；

步骤130，根据对比情况以及踏板加速、制动情况选择进入的电机驱动模式，所述电机驱动模式包括：低速驱动模式、高速驱动模式和速度转换模式。

可选地，作为本发明一个实施例，所述根据对比情况以及踏板加速、制动情况选择进入的电机驱动模式，包括：

若踏板加速或者制动，则进入速度转换模式；

若电机实时转速低于低速限值，则进入低速驱动模式；

若电机实时转速高于低速限值，则进入高速驱动模式。

可选地，作为本发明一个实施例，在进入低速驱动模式后，所述方法包括：

开启低速电机独立为整车提供驱动力；

判断低速电机是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机为动力电池发电，从而调整低速电机的功率；

检测电机的动力是否满足扭矩需求：若否，则开启辅助电机为整车提供驱动力。

可选地，作为本发明一个实施例，进入速度转换模式后，所述方法包括：

开启辅助电机为整车提供驱动力并判断是加速转换还是减速转换：

若加速转换，则开启高速电机，并控制高速电机跟随低速电机的输出扭矩；

若减速转换，则开启低速电机，并控制低速电机跟随高速电机的输出扭矩。

可选地，作为本发明一个实施例，进入高速驱动模式后，所述方法包括：

开启高速电机独立为整车提供驱动力；

判断高速电机功率是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机为动力电池发电，从而调整高速电机的功率；

检测电机的动力是否满足扭矩需求：若否，则开启辅助电机为整车提供驱动力。

为了便于对本发明的理解，下面以本发明多动力耦合驱动控制方法的原理，结合实施例中对多动力耦合驱动电机进行切换的过程，对本发明提供的一种多动力耦合驱动控制方法做进一步的描述。

如图3所示，具体的，本实施例从车辆启动开始进一步阐述本方法的实施过程，所述一种多动力耦合驱动控制方法包括：

S1、从整车仪表获取低速电机的低速限值；所述低速限值为低速电机转速的最高限制，车辆开始启动后，速度开始提升，此时开始监控电机实时转速以及踏板加速、制动情况；

S2、一开始车速较低，由低速电机独立为整车提供驱动力，且在未达到低速电机转速限值之前，仅有低速电机独立为整车提供驱动力；此时如果车辆对动力系统扭矩需求较低，影响低速电机运行效率时，判断低速电机是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机并控制辅助电机工作在发电状态，从而提高低速电机的负债率，调节低速电机到高效率区运行，辅助电机发出的能量储存到动力电池中；当车辆加速时，此时的电机动力不能满足扭矩需求则控制辅助电机工作在驱动状态，为整车提供驱动力，以提升整车动力性；此阶段为低速驱动模式；

S3、当车辆速度提升，超过低速电机转速限制时，进入驱动转换模式，需要实现低速电机和高速电机之间的平顺切换；首先以低功率开启高速电机，并控制高速电机跟随低速电机的输出扭矩，再控制高速电机离合器闭合，使高速电机逐渐切入到整车传动系统中，进而控制低速电机输出扭矩降低至关闭，直到实现高速电机独立为整车提供驱动力；

S4、当高速电机独立为整车提供驱动力时，车辆进入高速驱动模式，随着车速的提升，车辆对电机动力的扭矩需求提高，高速电机运行效率需要提升，判断高速电机是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机并控制辅助电机工作在发电状态，从而提高高速电机的负债率，调节高速电机到高效率区运行，辅助电机发出的能量储存到动力电池中。

S5、当车辆减速时，则开启低速电机，并控制低速电机跟随高速电机的输出扭矩，此时不需要高速电机或辅助电机介入时，驱动控制器控制高速电机离合器和辅助电机离合器断开，提高整车传动系统效率，避免能源浪费。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种多动力耦合驱动控制装置，其特征在于，包括：电机驱动系统、电机控制系统、信号采集系统、驱动控制中心和动力电池；所述电机驱动系统、电机控制系统和信号采集系统分别通过整车CAN总线与驱动控制中心连接；所述电机驱动系统包括：设置在同一传动轴上的高速电机、高速电机离合器、辅助电机、辅助电机离合器、低速电机和动力电池；

所述高速电机用于速度较高时进行驱动；所述辅助电机用于调整电机功率或辅助驱动；所述低速电机用于速度较低时进行驱动；所述高速电机离合器用于控制高速电机的开关；所述辅助电机离合器用于控制辅助电机的开关和工作状态；

所述信号采集系统包括：整车仪表、加速踏板和制动踏板；

所述加速踏板和制动踏板用于感知速度的变化；

所述整车仪表用于监控车辆速度和低速电机的速度限制；

所述电机控制系统包括：高速电机控制器、高速电机离合器控制器、辅助电机控制器、辅助电机离合器控制器和低速电机控制器，所述高速电机控制器与高速电机通过动力信号线连接；所述低速电机控制器与低速电机通过动力信号线连接；辅助电机控制器与辅助电机通过动力信号线连接；高速电机离合器控制器与高速电机离合器通过动力信号线连接；辅助电机离合器控制器与辅助电机离合器通过动力信号线连接；

驱动控制中心通过整车CAN总线接收整车仪表的车速信号、加速踏板的动作信号、制动踏板的动作信号，驱动控制中心通过CAN通讯和控制线束对高速电机、辅助电机、低速电机进行状态监测，对高速电机控制器、辅助电机控制器、低速电机控制器、高速电机离合器控制器、辅助电机离合器控制器进行控制；

当车辆速度较低，未达到低速电机转速限值时，此时车辆在进行行驶、爬坡、加速、频繁起停、低速滑行或制动等动作时，由低速电机独立为整车提供驱动力；如果车辆对动力系统扭矩需求较低，影响低速电机运行效率时，则控制辅助电机离合器闭合，同时控制辅助电机工作在发电状态，提高低速电机的负载 率，调节低速电机到高效率区运行，辅助电机发出的能量储存到动力电池中；如果车辆急加速时，则控制辅助电机工作在驱动状态，提供辅助驱动力，以提升整车动力性。

2.一种多动力耦合驱动控制方法，其特征在于，包括：

获取低速电机的低速限值，并监控车辆的电机实时转速以及踏板加速、制动情况；

将电机实时转速分别与所述低速限值对比；

根据对比情况以及踏板加速、制动情况选择进入的电机驱动模式，所述电机驱动模式包括：低速驱动模式、高速驱动模式和速度转换模式；

所述根据对比情况以及踏板加速、制动情况选择进入的电机驱动模式，包括：

若踏板加速或者制动，则进入速度转换模式；

若电机实时转速低于低速限值，则进入低速驱动模式；在进入低速驱动模式后，所述方法包括：

开启低速电机独立为整车提供驱动力；

判断低速电机是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机为动力电池发电，从而调整低速电机的功率；

检测电机的动力是否满足扭矩需求：若否，则开启辅助电机为整车提供驱动力；

若电机实时转速高于低速限值，则进入高速驱动模式。

3.根据权利要求2所述的一种多动力耦合驱动控制方法，其特征在于，进入速度转换模式后，所述方法包括：

开启辅助电机为整车提供驱动力并判断是加速转换还是减速转换：

若加速转换，则开启高速电机，并控制高速电机跟随低速电机的输出扭矩；

若减速转换，则开启低速电机，并控制低速电机跟随高速电机的输出扭矩。

4.根据权利要求2所述的一种多动力耦合驱动控制方法，其特征在于，进入高速驱动模式后，所述方法包括：

开启高速电机独立为整车提供驱动力；

判断高速电机功率是否达到额定功率：若否，则开启辅助电机为动力电池发电，从而调整高速电机的功率；

检测电机的动力是否满足扭矩需求：若否，则开启辅助电机为整车提供驱动力。

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