CN113580956A - 纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法 - Google Patents

纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆领域，公开了一种纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法，本发明提供的纯电动汽车系统，第一电机和第二电机为轮毂电机，轮毂电机相比其他电机而言，轮毂电机进行电能回收的效率更高，更加有利于降低整车电能消耗；可以通过调节离合器的状态，实现两驱控制和四驱控制的切换；本发明提供的纯电动汽车控制方法，车辆行驶时，若离合器使第三电机与第二车轮连接，可以实现轮毂电机和集中式电机共同控制车辆行驶；若离合器使第三电机与第二车轮断开连接，可以实现轮毂电机单独控制车辆行驶，实现两驱控制和四驱控制的切换，便于根据实际需求选择两驱或四驱控制，以避免长期采用四驱控制时耗能损失较大的问题。

Description

纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法
技术领域
本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法。
背景技术
传统的纯电动汽车采用永磁同步电机作为动力，永磁同步电机在随转工况下的反拖扭矩较大，而且为了防止反电动势过高，高速行驶时的弱磁电流较大，导致消耗的电能较大，从而使采用永磁同步电机作为动力的四驱车电耗较高，整车续航里程较短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车动力系统、纯电动汽车及控制方法，能够降低整车耗能，延长整车续航里程。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
纯电动汽车动力系统，纯电动汽车包括两个第一车轮和两个第二车轮，所述第一车轮和所述第二车轮中的一个为前轮，另一个为后轮；所述纯电动汽车动力系统包括：
第一电机，所述第一电机的输出端与其中一个所述第一车轮直接相连；
第二电机，所述第二电机的输出端与另一个所述第一车轮直接相连；
第三电机，所述第三电机的输出端通过传动单元、主减速器与两个所述第二车轮传动连接，所述第三电机通过离合器与所述传动单元传动连接，或所述传动单元通过离合器与所述主减速器传动连接，或所述主减速器通过离合器与两个所述第二车轮传动连接；
所述第一电机和所述第二电机为轮毂电机，所述第三电机为集中式电机。
作为上述纯电动汽车动力系统的一种优选技术方案，所述离合器为单向离合器。
作为上述纯电动汽车动力系统的一种优选技术方案，所述离合器为双向离合器。
作为上述纯电动汽车动力系统的一种优选技术方案，所述传动单元为换挡变速器。
本发明还提供了一种纯电动汽车，包括上述的纯电动汽车动力系统。
本发明还提供了一种纯电动汽车控制方法，应用于上述的纯电动汽车，包括以下步骤：
车辆处于行驶状态时，计算车辆行驶所需的行驶扭矩；
若所述行驶扭矩大于所述第一电机和所述第二电机到轮端所能产生的最大扭矩之和，则由所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机共同驱动车辆行驶；
若所述行驶扭矩不大于所述第一电机和所述第二电机到轮端所能产生的最大扭矩之和，则由所述第一电机和所述第二电机驱动车辆行驶。
作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案，
车辆处于制动状态时，计算车辆制动所需的制动扭矩；
若所述制动扭矩不大于所述第一电机和所述第二电机到轮端所能产生的最大负扭矩之和，则由所述第一电机和所述第二电机提供负扭矩对车辆进行制动。
作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案，若所述制动扭矩大于所述第一电机和所述第二电机到轮端所能产生的最大负扭矩之和且所述离合器为单向离合器，则由所述第一电机和所述第二电机提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。
作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案，若所述离合器为双向离合器，且所述制动扭矩大于所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机到轮端所能产生的最大负扭矩之和，则由所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机提供负扭矩及液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动；
若所述离合器均为双向离合器，且所述制动扭矩不大于所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机到轮端所能产生的最大负扭矩之和，且所述制动扭矩大于所述第一电机和所述第二电机到轮端所能产生的最大负扭矩之和，则由所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机提供负扭矩对车辆进行制动。
作为上述纯电动汽车控制方法的一种优选技术方案，在通过电机提供负扭矩对车辆进行制动时，将提供负扭矩的电机产生的制动能量形成电能存储至动力电池中。
本发明的有益效果：本发明提供的纯电动汽车动力系统，第一电机和第二电机为轮毂电机，第三电机为集中式电机；车辆行驶时，若离合器使第三电机与第二车轮连接，可以实现轮毂电机和集中式电机共同控制车辆行驶；若离合器使第三电机与第二车轮断开连接，可以实现轮毂电机单独控制车辆行驶，实现两驱控制和四驱控制的切换，便于根据实际需求选择两驱或四驱控制，以避免长期采用四驱控制时耗能损失较大的问题。而且轮毂电机相比其他电机而言，轮毂电机进行电能回收的效率更高，更加有利于降低整车电能消耗。
本发明提供的纯电动汽车及其控制方法，根据车辆行驶所需的行驶扭矩选择性地控制第一电机、第二电机和第三电机共同驱动车辆行驶，或控制第一电机和第二电机共同驱动车辆行驶，由于第一电机和第二电机为轮毂电机，在利用轮毂电机驱动车辆行驶时，第三电机处于静止状态，即第三电机均不工作，不会产生阻力，依靠轮毂电机驱动车辆行驶时的车辆阻力更小，整车耗电量小，车辆的续航里程更长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图2是本发明其他实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图3是本发明实施例一提供的纯电动汽车动力系统控制方法中关于车辆行驶控制的流程图；
图4是本发明提供的采用实施例一中的纯电动汽车控制系统时车速与第三电机输出至轮端的行驶扭矩的关系曲线图；
图5是本发明实施例一提供的纯电动汽车动力系统控制方法中关于车辆制动控制的流程图；
图6是本发明提供的采用实施例一中的纯电动汽车控制系统时车速与第三电机输出至轮端的制动扭矩的关系曲线图；
图7是本发明实施例二提供的纯电动汽车动力系统控制方法中关于车辆制动控制的流程图；
图8是本发明实施例三提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图9是本发明其他实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图10是本发明实施例四提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图11是本发明其他实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图12是本发明实施例五提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图13是本发明实施例五提供的车速与第三电机输出到轮端的行驶扭矩的关系曲线图；
图14是本发明实施例五提供的车速与第三电机输出到轮端的制动扭矩的关系曲线图；
图15是本发明其他实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图16是本发明实施例六提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图17是本发明其他实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图18是本发明实施例七提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图；
图19是本发明其他实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图。
图中：
11、第一电机；
21、第二电机；
31、第三电机；32、离合器；33、主减速器；34、传动单元；
41、前轮；42、后轮。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
实施例一
图1是本实施例提供的纯电动汽车动力系统的结构原理图，如图1所示，本实施例提供了一种纯电动汽车动力系统及纯电动汽车，其中纯电动汽车包括上述的纯电动汽车动力系统、两个第一车轮和两个第二车轮，第一车轮和第二车轮中的一个为前轮41，另一个为后轮42，本实施例以第一车轮为前轮41，第二车轮为后轮42为例。于其他实施例中，如图2所示，还可以将第一车轮设置为后轮42，将第二车轮设置为前轮41。
本实施例提供的纯电动汽车动力系统包括第一电机11、第二电机21和第三电机31，其中，第一电机11的输出端与其中一个第一车轮直接相连；第二电机21的输出端与另一个第一车轮直接相连；第三电机31的输出端通过传动单元34、主减速器33与两个第二车轮传动连接，第三电机31通过离合器32与传动单元34传动连接。
上述第一电机11和第二电机21为轮毂电机，第三电机31为集中式电机，通过离合器32使第三电机31和第二车轮传动连接时，实现轮毂电机和集中式电机共同控制车辆行驶或制动。通过离合器32使第三电机31和第二车轮断开连接时，实现轮毂电机单独控制车辆行驶，及选择性地配合车辆的液压制动系统进行制动。
采用本实施例提供的纯电动汽车系统可以实现两驱控制和四驱控制的切换，便于根据实际需求选择两驱或四驱控制，以避免长期采用四驱控制时耗能损失较大的问题。
本实施例中，离合器32采用单向离合器，需要说明的是，单向离合器仅有一种默认状态，不存在分离或者结合状态，也不需要控制器进行控制，单向离合器仅能将动力从一个方向传递到另外一个方向，不能反向传递动力。
示例如下：在离合器32为单向离合器时，第三电机31的驱动力可以通过离合器32传递到传动单元34，再由传动单元34将动力传递至主减速器33和第二车轮，从而驱动车辆向前行驶，但不能驱动车辆倒推；而且车辆向前行驶过程中，遇到制动工况减速时，由于单向离合器传递力的单向性，第三电机31不会产生一个阻碍车辆前行的阻力，同样第三电机31也无法实现制动能量回收功能，即离合器32采用单向离合器时无法通过控制第三电机31发电产生一个负力矩对车辆进行制动且同时回馈电能储存到动力电池中。
进一步地，电动汽车动力系统还包括整车控制器(VCU)，及与整车控制器电连接的ESP、第一电机控制器(MCU1)、第二电机控制器(MCU2)、第三电机控制器(MCU3)、动力电池和电池管理系统(BMS)。
其中，电池管理系统与动力电池电性连接，电池管理系统能够检测动力电池的剩余电量(SOC)、动力电池的温度、动力电池的充放电功率及动力电池的故障状态等，并能够将检测信号传递至整车控制器。
第一电机控制器与第一电机11电性连接，第一电机控制器能够检测第一电机11的扭矩、转速、功率、温度和故障状态等，并能够将检测信号传递至整车控制器。第二电机控制器与第二电机21电性连接，第二电机控制器能够检测第二电机21的扭矩、转速、功率、温度和故障状态等，并能够将检测信号传递至整车控制器。第三电机控制器与第三电机31电性连接，第三电机控制器能够检测第三电机31的扭矩、转速、功率、温度和故障状态等，并能够将检测信号传递至整车控制器。
整车控制器能够发送电机扭矩、转速的控制命令给第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器，第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机31能够按照上述控制命令控制第一电机11、第二电机21和第三电机31按照指令运行。
本实施例还提供了一种纯电动汽车控制方法，应用于前述的纯电动汽车。车辆具有行驶状态和制动状态，基于车辆状态，本实施例将该控制方法可以分为行驶状态下的控制方法和制动状态下的控制方法，先判断车辆是否处于行驶状态，若是，则执行行驶状态下的控制方法，若否，则说明车辆处于制动状态，执行制动状态下的控制方法。
如图3所示，行驶状态下的控制方法包括以下步骤：
S111、计算车辆行驶所需的行驶扭矩。
车辆行驶时，整车控制器根据油门踏板开度、制动踏板状态及车速信号，计算轮端所需求的行驶扭矩T_driver，即车辆行驶所需的行驶扭矩。上述计算车辆行驶所需的行驶扭矩的方法为汽车行业的现有技术，在此不再详细赘叙。
S112、判断行驶扭矩是否大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和，若是，则执行S113，若否，则执行S114。
第一电机11到轮端所能产生的最大扭矩的方法如下：第一电机控制器根据第一电机11的状态上报第一电机11的最大可用扭矩T1_drivermax，第一电机11到轮端所能产生的最大扭矩即为T1_drivermax。
第二电机控制器根据第二电机21的状态上报第二电机21的最大可用扭矩T2_drivermax，第二电机21到轮端能够产生的最大扭矩即为T2_drivermax。
因此，第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和等于T1_drivermax+T2_drivermax。
S1113、由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。
在行驶扭矩大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，说明此时车辆在大负荷工况下行驶，例如车辆急加速行驶、上大坡和高速超车等，单独依靠第一电机11和第二电机21已经无法满足车辆行驶的动力需求，因此由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。
由于本实施例中的离合器32为单向离合器，因此无需控制离合器32，该种情况下需要对第一电机11、第二电机21和第三电机31进行扭矩分配，具体方法如下。
第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩的计算方法如下：第三电机控制器根据第三电机31的状态上报第三电机31的最大可用扭矩为T3_drivermax，第三电机31到轮端能够产生的最大扭矩为T3_drivermax×i11，i11为传动单元34的速比和主减速器33的速比之积。
第一电机11和第二电机21输出至轮端的行驶扭矩总和为T1_driver+T2_driver，第三电机31输出至轮端的行驶扭矩为T3_driver；需要说明的是，T1_driver≤T1_drivermax，T2_driver≤T2_drivermax，T3_driver≤T3_drivermax。
其中，T1_driver+T2_driver＝y2×T_driver，T3_driver＝y1×T_driver，y1+y2＝1，y1和y2根据整车需求及最佳性能确定。示例性地，T1_driver＝T2_driver,y1＝y2＝1/2。需要说明的，y1和y2的具体取值并不仅限于上述限定，T1_driver和T2_driver还可以不相等。
S114、由第一电机11和第二电机21驱动车辆行驶。
在行驶扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，说明此时车辆在低负荷工况下行驶，例如车辆起步、平稳加速和高速稳定行驶等，依靠第一电机11和第二电机21已经能够满足车辆行驶的动力需求，因此由第一电机11和第二电机21驱动车辆行驶即可。
图4是本实施例提供的车速与行驶扭矩的关系曲线图，参照图4所示，在行驶扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，处于图4中所示的A区域，控制第一电机11和第二电机21按照行驶扭矩输出动力，第三电机31处于静止状态不输出扭矩。
在行驶扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，行驶扭矩＝第一电机11输出到轮端的扭矩+第二电机21输出至轮端的扭矩，即T2_driver＝T1_driver+T2_driver，优选采用T1_driver＝T2_driver。
由于第三电机31不工作，而第一电机11和第二电机21为轮毂电机，因此采用轮毂电机驱动车辆行驶，相比采用其他电机控制车辆行驶，轮毂电机工作时的耗电量小；而且采用两驱控制行驶，相比第一电机11、第二电机21和第三电机31全部工作时的四驱控制而言，两驱控制的耗电量更小；而且第三电机31配设的单向离合器，即使第三电机31不工作，也不会产生行车阻力，车辆的续航里程更长。
如图5所示，车辆制动时，制动状态下的控制方法包括以下步骤：
S121、计算车辆制动所需的制动扭矩。
整车控制器根据驾驶员制动主缸的压力大小、油门踏板状态等计算轮端所需求的制动力矩T_brake，即为车辆制动所需的制动扭矩。上述计算车辆制动所需的制动扭矩的方法为汽车行业的现有技术，在此不再详细赘叙。
S122、判断制动扭矩是否大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和，若是，则执行S123，若否，则执行S124。
第一电机11自身许用的最大制动力矩为T1_brakemax，第一电机11到轮端所能产生的最大负扭矩即为T1_brakemax。
第二电机21自身许用的最大制动力矩为T2_brakemax，第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩即为T2_brakemax。
第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和等于T1_brakemax+T2_brakemax。
S123、由第一电机11和第二电机21提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。
在制动扭矩大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，则说明此时为紧急制动，驾驶员重踩制动踏板，制动扭矩的需求较大，由第一电机11和第二电机21提供负扭矩进行制动无法满足制动扭矩需求，由于本实施例中的离合器32为单向离合器，使第三电机31无法提供负扭矩，因此，该种情况下控制第三电机31不工作，并由第一电机11和第二电机21提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。
在制动扭矩大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，第一电机11和第二电机21到轮端所产生的负扭矩之和为T1_brakemax+T2_brakemax，液压制动系统提供的用于制动的扭矩记为T_brake’。
T_brake’＝T_brake－T1_brakemax-T2_brakemax，以使第一电机11和第二电机21产生最大的制动能量，便于将第一电机11和第二电机21产生的制动能量形成电能存储至动力电池中，实现能量回收利用。
S124、由第一电机11和第二电机21提供负扭矩对车辆进行制动。
在制动扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，则说明由第一电机11和第二电机21提供负扭矩进行制动已经能够满足制动扭矩需求，整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器，由第一电机11和第二电机21提供负扭矩对车辆进行制动，第三电机31静止不工作，既不输出制动扭矩，也不进行电能回收，同样也不会消耗电能，依靠轮毂电机驱动车辆行驶时的车辆阻力更小，整车耗电量小，车辆的续航里程更长。
在制动扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，制动扭矩＝第一电机11输出到轮端的负扭矩+第二电机21输出至轮端的负扭矩，即T_brake＝T1_brake+T2_brake，优选采用T1_brake＝T2_brake。
图6是本实施例提供的车速与制动扭矩的关系曲线图，参照图6所示，在制动扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，处于图6中所示的A1区域，控制第一电机11和第二电机21按照制动扭矩输出动力。由于第一电机11和第二电机21为轮毂电机，轮毂电机相比其他电机而言，轮毂电机进行电能回收的效率更高，更加有利于降低整车电能消耗。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，离合器32采用双向离合器，本实施例提供的纯电动汽车动力系统还包括离合器控制器，离合器控制器与整车控制器(TCU)电性连接，离合器控制器与离合器32电性连接，离合器控制器能够检测离合器32的状态，并将检测信号传递至整车控制器；整车控制器能够通过离合器控制器调节离合器32的状态。
需要说明的是，双向离合器有三种状态，分别为分离状态、结合状态及滑磨状态，能够通过整车控制器发送控制指令至离合器控制器以调节双向离合器的状态。当双向离合器处于分离状态时，双向离合器两端的部件无法进行动力传递；当双向离合器处于结合状态时，双向离合器两端的部件能够正常传递动力；当双向离合器处于滑磨状态时，双向离合器能够传递一部分动力。结合图1示例如下：离合器32处于结合状态时，第三电机31能够将驱动力传递到后轮42驱动车辆行驶；车辆制动过程中，也可以控制第三电机31发电，产生负力矩对车辆进行制动，同时对制动能量进行回收。当离合器32处于分离状态时第三电机31无法驱动车辆，也无法对制动能量进行回收，同样第三电机31也不会对车辆产生一个阻力。
由于本实施例所采用的离合器32的类型与实施例一不同，上述纯电动汽车动力系统的控制方法也有所不同。下面基于本实施例提供的纯电动汽车动力系统，对采用上述纯电动汽车动力系统的动力汽车的控制方法进行详细介绍。
行驶状态下的控制方法包括以下步骤：
S211、计算车辆行驶所需的行驶扭矩。
车辆行驶时，整车控制器根据油门踏板开度、制动踏板状态及车速信号，计算轮端所需求的行驶扭矩T_driver，即车辆行驶所需的行驶扭矩。上述计算车辆行驶所需的行驶扭矩的方法为汽车行业的现有技术，在此不再详细赘叙。
S212、判断行驶扭矩是否大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和，若是，则执行S213，若否，则执行S214。
第一电机控制器根据第一电机11的状态上报第一电机11的最大可用扭矩T1_drivermax，第一电机11到轮端所能产生的最大扭矩即为T1_drivermax。
第二电机控制器根据第二电机21的状态上报第二电机21的最大可用扭矩T2_drivermax，第二电机21到轮端能够产生的最大扭矩即为T2_drivermax。
因此，第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和等于T1_drivermax+T2_drivermax。
S213、由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。
在行驶扭矩大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，说明依靠第一电机11和第二电机21已经无法满足车辆行驶的动力需求。
由于本实施例中的离合器32为双向离合器，因此在行驶扭矩大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，整车控制器发送指令至离合器控制器，以将离合器32切换至结合状态，实现由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同驱动车辆行驶。该种情况下需要对第一电机11、第二电机21和第三电机31进行扭矩分配，具体方法如下。
第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩的方法如下：第三电机控制器根据第三电机31的状态上报第三电机31的最大可用扭矩T3_drivermax，第三电机31到轮端所能产生的最大扭矩为T3_drivermax×i11，i11为传动单元34的速比和主减速器33的速比之积。
第一电机11和第二电机21输出至轮端的行驶扭矩总和为T1_driver+T2_driver，第三电机31输出至轮端的行驶扭矩为T3_driver。需要说明的是，T1_driver≤T1_drivermax，T2_driver≤T2_drivermax，T3_driver≤T3_drivermax×i11。
T3_driver＝y1×T_driver，T1_driver+T2_driver＝y2×T_driver，y1+y2＝1，y1和y2根据整车需求及最佳性能确定。示例性地，T1_driver＝T2_driver,y1＝y2＝1/2。需要说明的，y1和y2的具体取值并不仅限于上述限定，T1_driver和T2_driver还可以不相等。
S214、由第一电机11和第二电机21驱动车辆行驶。
在行驶扭矩不大于第一电机11和第二电机21驱动到轮端所能产生的最大扭矩之和时，说明依靠第一电机11和第二电机21驱动已经能够满足车辆行驶的动力需求，整车控制器根据行驶扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器，以将离合器32切换至分离状态，第三电机31静止不工作，由第一电机11和第二电机21驱动车辆行驶。参照实施例一中的图4所示，在行驶扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，处于图4中所示的A区域，控制第一电机11和第二电机21按照行驶扭矩输出动力，第三电机31处于静止状态不输出扭矩。
在行驶扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大扭矩之和时，行驶扭矩＝第一电机11输出到轮端的扭矩+第二电机21输出至轮端的扭矩，即T2_driver＝T1_driver+T2_driver，优选采用T1_driver＝T2_driver。
由于第三电机31不工作，而第一电机11和第二电机21为轮毂电机，因此采用轮毂电机驱动车辆行驶，相比采用其他电机控制车辆行驶，轮毂电机工作时的耗电量小；而且采用两驱控制行驶，相比第一电机11、第二电机21和第三电机31全部工作时的四驱控制而言，两驱控制的耗电量更小。
如图7所示，车辆制动时，制动状态下的控制方法包括以下步骤：
S221、计算车辆制动所需的制动扭矩。
整车控制器根据驾驶员制动主缸的压力大小、油门踏板状态等计算轮端所需求的制动力矩T_brake，即为车辆制动所需的制动扭矩。上述计算车辆制动所需的制动扭矩的方法为汽车行业的现有技术，在此不再详细赘叙。
S222、判断制动扭矩是否大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和，若是，则执行S223，若否，则执行S224。
第一电机11自身许用的最大制动力矩为T1_brakemax，第一电机11到轮端所能产生的最大负扭矩即为T1_brakemax。第二电机21自身许用的最大制动力矩即为T2_brakemax，第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩为T2_brakemax。第三电机31自身许用的最大制动力矩为T3_brakemax，第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩为T3_brakemax×i11，i11为传动单元34的速比和主减速器33的速比之积。
第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和等于T1_brakemax+T2_brakemax+T3_brakemax×i1。
S223、由第一电机11、第二电机21和第三电机31提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。
在制动扭矩大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，则说明此时为紧急制动，驾驶员重踩制动踏板，制动扭矩的需求非常大。虽然本实施例中的离合器32为双向离合器，使第三电机31能够提供负扭矩，但由第一电机11、第二电机21和第三电机31共同提供负扭矩进行制动仍无法满足制动扭矩需求，因此，由第一电机11、第二电机21和第三电机31提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。
在制动扭矩大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器，使第一电机11、第二电机21和第三电机31均产生负扭矩。
第一电机11输出到轮端的负扭矩为T1_brakemax，第二电机21输出到轮端的负扭矩为T2_brakemax，第三电机31输出到轮端的负扭矩为T3_brakemax×i11，液压制动系统提供的用于制动的扭矩为T_brake’。
T_brake’＝T_brake－T1_brakemax－T2_brakemax－T3_brakemax×i31，以使第一电机11、第二电机21和第三电机31均产生最大的制动能量，便于将第一电机11、第二电机21和第三电机31产生的制动能量形成电能存储至动力电池中，实现能量回收利用，能够回收大部分的能量，从而降低整个系统的电能消耗。
S224、判断制动扭矩是否大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和，若是，则执行S225，若否，则执行S226。
S225、第一电机11、第二电机21和第三电机31提供负扭矩共车辆进行制动。
在制动扭矩不大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和，且制动扭矩大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，说明此时驾驶员中踩制动踏板，制动需求相对较大，依靠第一电机11和第二电机21提供负扭矩无法满足制动扭矩需求，由于离合器32为双向离合器，使第一电机11和第二电机21能够提供负扭矩，依靠第一电机11、第二电机21和第三电机31共同提供负扭矩进行制动即可满足制动扭矩需求。
在制动扭矩不大于第一电机11、第二电机21和第三电机31到轮端所能产生的最大负扭矩之和，且制动扭矩大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器，使离合器32结合，从而使第一电机11、第二电机21和第三电机31均产生负扭矩，以用于对车辆进行制动，同时将第一电机11、第二电机21和第三电机31产生的制动能量形成电能存储至动力电池中，实现能量回收利用，从而降低整个系统的电能消耗。
第一电机11和第二电机21输出至轮端的制动扭矩总和为T1_brake+T2_brake，第三电机31输出至轮端的制动扭矩为T3_brake。
其中，T1_brake+T2_brake＝x2×T_brake，T3_brake＝x1×T_brake，x1+x2＝1，x1和x2根据轮毂电机和集中式电机的制动性能确定。示例性地，x1＝x2＝1/2，T1_brake＝T2_brake。需要说明的，x1和x2的具体取值并不仅限于上述限定，T1_brake和T2_brake还可以不相等。
S226、由第一电机11和第二电机21提供负扭矩对车辆进行制动。
在制动扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，则说明由第一电机11和第二电机21提供负扭矩进行制动已经能够满足制动扭矩需求，因此由第一电机11和第二电机21提供负扭矩对车辆进行制动即可。虽然离合器32为双向离合器使第三电机31能够提供制动扭矩，但由于轮毂电机相比集中式电机的电能回收效率更高，更加有利于降低整车电能消耗，因此该种情况下选用第三电机31提供负扭矩对车辆进行制动。
在制动扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩时，整车控制器根据制动扭矩发送控制指令至离合器控制器、第一电机控制器、第二电机控制器和第三电机控制器，使离合器32切换至分离状态，第三电机31静止不工作，第一电机11和第二电机21产生负扭矩。参照实施例一中的图6所示，在制动扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，处于图6中所示的A1区域，控制第一电机11和第二电机21按照制动扭矩输出动力，第三电机31处于静止状态不输出扭矩。
在制动扭矩不大于第一电机11和第二电机21到轮端所能产生的最大负扭矩之和时，制动扭矩＝第一电机11输出到轮端的负扭矩+第二电机21输出至轮端的负扭矩，即T_brake＝T1_brake+T2_brake，优选采用T1_brake＝T2_brake。
由于第一电机11和第二电机21为轮毂电机，第三电机31为集中式电机，轮毂电机相比集中式电机而言，轮毂电机进行电能回收的效率更高，更加有利于降低整车电能消耗。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，如图8所示，将离合器32设于传动单元34和主减速器33之间。
本实施例提供的纯电动汽车控制方法，根据离合器32的类型分别参见实施例一、实施例二，在此不再重复赘叙。
于其他一些实施例中，如图9所示，还可以将第一车轮为后轮42，第二车轮为前轮41。
实施例四
本实施例与实施例一的区别在于，如图10所示，将离合器32设于主减速器33与两个第二车轮之间。
本实施例提供的纯电动汽车控制方法，根据离合器32的类型分别参见实施例一、实施例二，在此不再重复赘叙。
于其他一些实施例中，如图11所示，还可以将第一车轮为后轮42，第二车轮为前轮41。
实施例五
如图12所示，本实施例在实施例二的基础上进一步限定传动单元34为换档变速器，本实施例以换挡变速器为双挡变速器为例。
为了实现自动换挡，上述纯电动汽车动力系统还包括换挡控制器，换挡控制器与整车控制器电性连接，换挡控制器能够发送控制指令至双挡变速器，以使双挡变速器的换挡执行机构进行摘挡或挂挡。在采用本实施例提供的纯电动汽车控制系统的纯电动汽车控制方法根据离合器32的类型参考实施例一和实施例二，在此不再重复赘叙。
双挡变速器为一挡时，双挡变速器的速比和主减速器33的速比乘积记为一挡速比i11，对应的最大车速为V11；双挡变速器为二挡时，双挡变速器的速比和主减速器33的速比乘积记为二挡速比i12，对应的最大车速为V12。
图13是本实施例提供的车速与第三电机输出到轮端的行驶扭矩之间的关系曲线图，本实施例提供的换挡策略如下：车辆处于行驶状态下，若车速和分配至第三电机31的行驶扭矩均处于图13中B区域，换挡变速器优选为二挡；若车速和分配至第三电机31的行驶扭矩处于图13中的C区域，换挡变速器优选为一挡。若车速和分配至第三电机31的行驶扭矩处于图13中的A区域，则依据车速、一挡速比计算换挡变速器以一挡工作对应的电机转速N1，并依据车速、二挡速比计算换挡变速器以二挡工作对应的电机转速N2，根据电机效率图计算N1对应的扭矩T1，N2对应的扭矩T2，若T1大于T2，则换挡变速器优选为一挡，若T1小于T2，则换挡变速器优选为二挡。需要说明的是，电机效率图指的是电机转速和电机扭矩之间的关系曲线图，该关系曲线图为现有技术，在此不再详细赘叙。
在一挡升二挡时，将离合器32调节至分离状态，控制换挡执行机构摘挡，将第三电机31的转速调节至二挡目标转速，最后控制换挡执行机构挂挡，再将离合器32调节至结合状态，实现将换挡变速器切换至二挡。其中，二挡目标转速＝换挡前电机转速×二挡速比/一挡速比。
在二挡降一挡时，将离合器32调节至分离状态，控制换挡执行机构摘挡，将第三电机31的转速调节至一挡目标转速，最后控制换挡执行机构挂挡，再将离合器32调节至结合状态，实现将换挡变速器切换至一挡。其中，一挡目标转速＝换挡前电机转速×一挡速比/二挡速比。
纯电动汽车行驶时采用上述换挡控制策略进行换挡时的控制方法如下：
S51、获取车速；
S52、根据车速确定目标挡位；
目标挡位的获取方法详见前述的换挡策略。
S53、将换挡变速器切换至目标挡位。
需要说明的是，本实施例提供的控制换挡策略仅适用于将离合器32设于第三电机31和换挡变速器之间且离合器32为双向离合器的纯电动汽车。
图14是本实施例提供的车速与第三电机输出到轮端的制动扭矩之间的关系曲线图，本实施例提供的换挡策略如下：车辆处于制动状态下，若车速和分配至第三电机31的制动扭矩均处于图13中B区域，换挡变速器优选为二挡；若车速和分配至第三电机31的制动扭矩处于图13中的C区域，换挡变速器优选为一挡。若车速和分配至第三电机31的制动扭矩处于图13中的A区域，则依据车速、一挡速比计算换挡变速器以一挡工作对应的电机转速N1，并依据车速、二挡速比计算换挡变速器以二挡工作对应的电机转速N2，根据电机效率图计算N1对应的扭矩T1，N2对应的扭矩T2，若T1大于T2，则换挡变速器优选为一挡，若T1小于T2，则换挡变速器优选为二挡。
于其他实施例中，如图15所示，还可以第一车轮设置为后轮42，将第二车轮设置为前轮41。
实施例六
本实施例与实施例五的区别在于，如图16所示，将离合器32设于传动单元34和主减速器33之间。
本实施例提供的纯电动汽车控制方法，根据离合器32的类型分别参见实施例五，在此不再重复赘叙。
于其他一些实施例中，如图17所示，还可以将第一车轮为后轮42，第二车轮为前轮41。
实施例七
本实施例与实施例五的区别在于，如图18所示，将离合器32设于主减速器33与两个第二车轮之间。
本实施例提供的纯电动汽车控制方法，根据离合器32的类型分别参见实施例五，在此不再重复赘叙。
于其他一些实施例中，如图19所示，还可以将第一车轮为后轮42，第二车轮为前轮41。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.纯电动汽车动力系统，纯电动汽车包括两个第一车轮和两个第二车轮，所述第一车轮和所述第二车轮中的一个为前轮(41)，另一个为后轮(42)；其特征在于，所述纯电动汽车动力系统包括：
第一电机(11)，所述第一电机(11)的输出端与其中一个所述第一车轮直接相连；
第二电机(21)，所述第二电机(21)的输出端与另一个所述第一车轮直接相连；
第三电机(31)，所述第三电机(31)的输出端通过传动单元(34)、主减速器(33)与两个所述第二车轮传动连接，所述第三电机(31)通过离合器(32)与所述传动单元(34)传动连接，或所述传动单元(34)通过离合器(32)与所述主减速器(33)传动连接，或所述主减速器(33)通过离合器(32)与两个所述第二车轮传动连接；
所述第一电机(11)和所述第二电机(21)为轮毂电机，所述第三电机(31)为集中式电机。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车动力系统，其特征在于，所述离合器(32)为单向离合器。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车动力系统，其特征在于，所述离合器(32)为双向离合器。
4.根据权利要求1所述的纯电动汽车动力系统，其特征在于，所述传动单元(34)为换挡变速器。
5.纯电动汽车，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的纯电动汽车动力系统。
6.纯电动汽车控制方法，应用于权利要求5所述的纯电动汽车，其特征在于，包括以下步骤：
车辆处于行驶状态时，计算车辆行驶所需的行驶扭矩；
若所述行驶扭矩大于所述第一电机(11)和所述第二电机(21)到轮端所能产生的最大扭矩之和，则由所述第一电机(11)、所述第二电机(21)和所述第三电机(31)共同驱动车辆行驶；
若所述行驶扭矩不大于所述第一电机(11)和所述第二电机(21)到轮端所能产生的最大扭矩之和，则由所述第一电机(11)和所述第二电机(21)驱动车辆行驶。
7.根据权利要求6所述的纯电动汽车控制方法，其特征在于，
车辆处于制动状态时，计算车辆制动所需的制动扭矩；
若所述制动扭矩不大于所述第一电机(11)和所述第二电机(21)到轮端所能产生的最大负扭矩之和，则由所述第一电机(11)和所述第二电机(21)提供负扭矩对车辆进行制动。
8.根据权利要求7所述的纯电动汽车控制方法，其特征在于，若所述制动扭矩大于所述第一电机(11)和所述第二电机(21)到轮端所能产生的最大负扭矩之和且所述离合器(32)为单向离合器，则由所述第一电机(11)和所述第二电机(21)提供负扭矩和车辆的液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动。
9.根据权利要求7所述的纯电动汽车控制方法，其特征在于，若所述离合器(32)为双向离合器，且所述制动扭矩大于所述第一电机(11)、所述第二电机(21)和所述第三电机(31)到轮端所能产生的最大负扭矩之和，则由所述第一电机(11)、所述第二电机(21)和所述第三电机(31)提供负扭矩及液压制动系统提供扭矩共同对车辆进行制动；
若所述离合器(32)均为双向离合器，且所述制动扭矩不大于所述第一电机(11)、所述第二电机(21)和所述第三电机(31)到轮端所能产生的最大负扭矩之和，且所述制动扭矩大于所述第一电机(11)和所述第二电机(21)到轮端所能产生的最大负扭矩之和，则由所述第一电机(11)、所述第二电机(21)和所述第三电机(31)提供负扭矩对车辆进行制动。
10.根据权利要求8或9所述的纯电动汽车控制方法，其特征在于，在通过电机提供负扭矩对车辆进行制动时，将提供负扭矩的电机产生的制动能量形成电能存储至动力电池中。
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