CN112009261A - 基于ev前后驱智能协调驱动系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于EV前后驱智能协调驱动系统的控制方法,通过分别与前驱装置和后驱装置相连的MCU分别向前驱装置和后驱装置中的继电器输出对应指令以控制电机实现前驱行驶、后驱行驶、四驱行驶、倒挡行驶和制动控制的智能协调;本发明既可实现前驱的驾驶性和平顺性,也可实现后驱的动力性,同时还能实现四驱驱动,保证整车的驾驶性和安全性。

Description

基于EV前后驱智能协调驱动系统的控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种电动汽车领域的技术,具体涉及一种基于EV前后驱智能协调驱动系统的控制方法。
背景技术
现有的EV四驱系统大都采用双电机控制系统分别驱动前后轴,为整车提供动力,各自需要两套独立的电机驱动系统,成本较高。此外,EV采用固定的前驱系统或后驱系统,不能进行动态的协调和转换,影响车辆的通过性和驾驶性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种基于EV前后驱智能协调驱动系统的控制方法,既可实现前驱的驾驶性和平顺性,也可实现后驱的动力性,同时还能实现四驱驱动,保证整车的驾驶性和安全性。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明通过分别与前驱装置和后驱装置相连的车载微控制器(MCU)分别向前驱装置和后驱装置中的继电器输出对应指令以控制电机实现前驱行驶、后驱行驶、四驱行驶、倒挡行驶和制动控制的智能协调。
所述的智能协调是指:通过MCU实时获得四个轮子的滑移率和车速判断车辆当前是否发生滑移,且当发生滑移时:
①当车辆处于前轮驱动模式,并且前轮发生滑移,MCU将自动切换到后轮驱动,避免车辆进一步出现滑移,提高车辆的通过性;
②当车辆处于后轮驱动模式,并且后轮发生滑移,MCU将自动切换到前轮驱动避免车辆进一步出现滑移,提高车辆的通过性;
③当车辆处于前、后轮驱动的四驱模式,并且发生滑移,MCU将会降低车辆的前后驱扭矩,降低车辆的滑移率,提高车辆的通过性。
所述的前驱行驶是指:MCU控制前驱继电器闭合且后驱继电器断开,MCU控制前驱电机通过前驱主动齿轮和前驱从动齿轮驱动整车,MCU正向扭矩使车辆前进、负向扭矩使车辆后退。
所述的后驱行驶是指:MCU控制后驱继电器闭合且前驱继电器断开,MCU控制后驱电机通过后驱主动齿轮和后驱从动齿轮驱动整车,MCU正向扭矩使车辆前进、负向扭矩使车辆后退。
所述的四驱行驶是指:MCU控制前、后驱继电器均闭合,电机正向扭矩通过前驱传动齿轮和正向扭矩电机通过后驱传动齿轮驱动整车,使车辆四驱前进,电机负向扭矩通过前驱传动齿轮和负向扭矩电机通过后驱传动齿轮驱动车辆四驱后退。
所述的制动控制是指:在刹车踏板工作时,MCU根据此时继电器的状态和行驶的挡位计算MCU的电制动扭矩且不进行继电器的切换。
所述的前驱装置和后驱装置均包括:依次连接的继电器、电机、输入轴和差速器,其中:继电器的输入端通过三相接口与MCU的输出端相连并接收电机控制器MCU三相交流电到继电器,继电器的输出端通过三相接口与电机的输入端相连并传输三相交流电流到E_Motor,电机通过花键与输入轴相连,输入轴通过主动齿轮与从动齿轮啮合将动力传递至差速器。
所述的MCU包括:智能驱动决策模块、驱动模式切换模块、驾驶方向决策模块、扭矩计算模块、输出模块和输入模块,其中:输入模块将车速、滑移率、加速踏板开度、换挡杆信号、两个继电器的当前状态输入智能驱动决策模块,智能驱动决策模块与驱动模式切换模块相连,驱动模式切换模块分别将两个电机的目标扭矩、两个继电器的目标状态输入驾驶方向决策模块,将两个继电器的目标状态输出至输出模块,驾驶方向决策模块计算得到优化的工作模式和扭矩正负并输出至扭矩计算模块,扭矩计算模块将最终得到的两个电机的目标扭矩以及工作模式输入至输出模块。
技术效果
与现有技术相比,本发明通过两个继电器组合转换,可以实现EV车辆同时实现四驱、前驱、后驱三种工作模式,增加车辆的通过性以及车辆的爬坡度。
与现有前纯电动技术和后纯电动技术相比,通过各自增加一套电机本体以及对应的继电器,即可实现前驱驱动、后驱驱动以及四驱驱动的功能,提升车辆的经济性和动力性。
当前存在纯电动四驱系统需要电机通过一个分动盘将输出扭矩分配到前、后输出轴上,本专利采用前轴电机直连、后轴电机直连的方式,可以实现前后扭矩实时可调、可分配并且因为传递链更短,所以扭矩效率更高。
本发明采用双继电器实现双电机直驱切换前驱和后驱的转换,实现EV四驱高效驱动以及EV四驱和前后驱模式之间的转换,使用较低低成本提高EV车辆的使用场景,推动EV车辆进一步普及。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图;
图2为车载微控制器示意图;
图中:车载微控制器MCU、前驱继电器K1、后驱继电器K2、前驱电机M1、后驱电机M2、前驱输入轴1、前驱主动齿轮2、前驱从动齿轮3、前驱差速器4、后驱输入轴5、后驱主动齿轮6、后驱从动齿轮7、后驱差速器8。
具体实施方式
如图1所示,本实施例包括:车载微控制器MCU、前驱继电器K1、后驱继电器K2、前驱电机M1、后驱电机M2、前驱输入轴1、前驱主动齿轮2、前驱从动齿轮3、前驱差速器4、后驱输入轴5、后驱主动齿轮6、后驱从动齿轮7和后驱差速器8,其中:车载微控制器MCU的输出端通过U、V和W三相接口分别与前驱继电器K1的输入端和后驱继电器K2的输入端相连,前驱继电器K1的输出端和后驱继电器K2的输出端各自通过U、V和W三相接口与对应的前驱电机M1的输入端和后驱电机M2的输入端相连,前驱电机M1的输出端通过花键与前驱输入轴1相连,前驱输入轴1通过前驱主动齿轮2与前驱从动齿轮3啮合将动力传递至前驱差速器4,后驱电机M2的输出端通过花键与后驱输入轴5相连,后驱输入轴5通过后驱主动齿轮6与后驱从动齿轮7啮合将动力传递至后驱差速器8。
本实施例涉及一种控制上述系统的方法,车载微控制器MCU通过继电器K1和K2控制电机M1和M2以实现前驱行驶、后驱行驶、四驱行驶、倒挡行驶和制动控制的智能协调。
所述的前驱继电器K1和后驱继电器K2状态通、断以切换前驱传递路径和后驱传递路径并实现动力传递输出。
所述的前驱传递路径是指:车载微控制器MCU输出U、V和W三相接口连接到前驱继电器K1,前驱继电器K1输出U、V和W连接到前驱电机M1输入接口上,前驱电机M1通过花键与前驱输入轴1连接,前驱输入轴1通过前驱主动齿轮2、前驱从动齿轮3传递到前驱差速器4,驱动整车行驶。
所述的前驱行驶是指:车载微控制器MCU控制前驱继电器K1闭合且后驱继电器K2断开,前驱继电器K1控制前驱电机M1通过前驱主动齿轮2和前驱从动齿轮3驱动整车,使车辆在D挡前进或R挡后退。
所述的后驱传递路径是指:车载微控制器MCU输出U、V和W三相接口连接到后驱继电器K2,后驱继电器K2输出U、V和W连接到后驱电机M2输入接口上,后驱电机M2通过花键与后驱输入轴5连接,后驱输入轴5通过后驱主动齿轮6、后驱从动齿轮7传递到后驱差速器8,驱动整车行驶。
所述的后驱行驶是指:当车载微控制器MCU检测到前驱动轮滑移率大于设定阈值A且前驱动轮打滑时,车载微控制器MCU控制前驱电机M1扭矩清零并断开前驱继电器K1且闭合后驱继电器K2实现后轮驱动整车。
所述的滑移率根据车速查表即可得到:
输入车速[10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,130],
输出滑移率[15%,15%,12%,12%,10%,10%,8%,8%,6%,6%,6%,6%,6%]。
当MCU根据轮速计算的滑移率大于查表设定数值,MCU将会通过切换继电器K1、K2的状态,切换当前的前驱(后驱)为后驱(前驱)。
所述的四驱传递路径是指:车载微控制器MCU通过三相接口依次连接前驱继电器K1和后驱继电器K2,前去电机M1通过前驱输入轴1连接前驱主动齿轮2、前驱从动齿轮3传递到前驱差速器4,后驱电机M2通过花键与后驱输入轴5连接,后驱输入轴5通过后驱主动齿轮6、后驱从动齿轮7传递到后驱差速器8,前驱电机M1和后驱电机M2共同驱动整车行驶。
所述的四驱行驶是指:当前驱电机M1的扭矩降低到设定阈值B,车载微控制器MCU控制后驱继电器K2闭合,当后驱电机M2的扭矩增加到设定阈值B,此时的前驱继电器K1仍处于闭合状态,前驱电机M1和后驱电机M2共同驱动整车行驶,保证在切换继电器K1和K2时,整车输出动力不中断。
所述的切换继电器K1和K2是指:当车载微控制器MCU控制后驱电机M2的扭矩增加到设定阈值B,此时车载微控制器MCU控制前驱继电器K1断开并增加后驱电机M2的输出扭矩,使后驱电机M2单独驱动整车行驶。
所述的阈值B=10±2NM。
所述的制动控制是指:在刹车踏板工作时,车载微控制器MCU根据此时继电器K1和K2的状态和行驶的挡位匹配电制动扭矩且不进行继电器K1和K2的切换。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整,本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限,在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (3)

1.一种基于EV前后驱智能协调驱动系统的控制方法,其特征在于,通过分别与前驱装置和后驱装置相连的MCU分别向前驱装置和后驱装置中的继电器输出对应指令以控制电机实现前驱行驶、后驱行驶、四驱行驶、倒挡行驶和制动控制的智能协调;
所述的前驱行驶是指:MCU控制前驱继电器闭合且后驱继电器断开,前驱继电器控制前驱电机通过前驱主动齿轮和前驱从动齿轮驱动整车,使车辆在挡前进或在挡后退;
所述的后驱行驶是指:MCU控制后驱继电器闭合且前驱继电器断开,后驱继电器控制后驱电机通过后驱主动齿轮和后驱从动齿轮驱动整车,使车辆在挡前进或在挡后退;
所述的四驱行驶是指:MCU控制前驱继电器闭合且后驱继电器闭合,后驱电机通过后,后驱主动齿轮、前驱从动齿轮和后驱从动齿轮驱动整车,使车辆在挡前进或在挡后退;
所述的制动控制是指:在刹车踏板工作时,MCU根据此时继电器的状态和行驶的挡位匹配电制动扭矩且不进行继电器的切换;
所述的智能协调是指:通过MCU实时获得四个轮子的滑移率和车速判断车辆当前是否发生滑移,且当发生滑移时:
①当当前车辆处于前轮驱动模式,并且前轮发生滑移,MCU将自动切换到后轮驱动;
②当当前车辆处于后轮驱动模式,并且后轮发生滑移,MCU将自动切换到前轮驱动;
③当当前车辆处于前、后轮驱动的四驱模式,并且发生滑移,MCU将会降低车辆的前后驱扭矩,降低车辆的滑移率。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的前驱装置和后驱装置均包括:依次连接的继电器、电机、输入轴和差速器,其中:继电器的输入端通过三相接口与MCU的输出端相连并接收电机控制器MCU三相交流电到继电器,继电器的输出端通过三相接口与电机的输入端相连并传输三相交流电流到E_Motor,电机通过花键与输入轴相连,输入轴通过主动齿轮与从动齿轮啮合将动力传递至差速器。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的MCU包括:智能驱动决策模块、驱动模式切换模块、驾驶方向决策模块、扭矩计算模块、输出模块和输入模块,其中:输入模块将车速、滑移率、加速踏板开度、换挡杆信号、两个继电器的当前状态输入智能驱动决策模块,智能驱动决策模块与驱动模式切换模块相连,驱动模式切换模块分别将两个电机的目标扭矩、两个继电器的目标状态输入驾驶方向决策模块,将两个继电器的目标状态输出至输出模块,驾驶方向决策模块计算得到优化的工作模式和扭矩正负并输出至扭矩计算模块,扭矩计算模块将最终得到的两个电机的目标扭矩以及工作模式输入至输出模块。
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