CN116198328A - 多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法及系统 - Google Patents

多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法及系统 Download PDF

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CN116198328A CN202310285015.6A CN202310285015A CN116198328A CN 116198328 A CN116198328 A CN 116198328A CN 202310285015 A CN202310285015 A CN 202310285015A CN 116198328 A CN116198328 A CN 116198328A
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Abstract

本发明公开了一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，涉及车辆设计技术领域，该方法首先分别计算保护电池允许的驱动系统的最大驱动功率、驱动系统最大驱动扭矩、驱动系统外特性扭矩、前/后各轴驱动系统当前允许的最大驱动功率和驱动扭矩、不同驱动需求扭矩‑车速‑分配系数时的电驱动系统的功率损失特性；然后在驾驶需求扭矩模块解析出驾驶需求扭矩后，扭矩分配前进行驱动系统总扭矩保护、分配过程中进行前、后轴驱动扭矩保护和驱动总功率保护。实现在分配前和分配过程中的系统能力保护，无需二次分配，保证在电驱动系统能力范围内进行前后轴扭矩分配，进而实现经济性或动力性的提升。

Description

多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆设计技术领域，具体涉及一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法及系统。
背景技术
电动汽车为了避免因电池系统过放、过热、压差过大等造成的动力电池故障或寿命衰减、因电驱动系统持续超功率运行导致的电机和电机控制器过热故障或寿命衰减，通常需要进行电池和电驱动系统的能力估计和系统保护。
对于单电机驱动系统，只需将驾驶需求扭矩和电池系统能力限值、电机能力限制进行比较取小值，即可实现对电池和电驱动系统的保护；然而，对于多电机驱动的电动车辆，基于经济性或稳定性考虑，在车辆驱动控制中经常需要将驾驶需求扭矩在不同电机间进行扭矩分配，由于不同分配比例导致的电驱动系统效率不同，导致无法在分配前通过限制驾驶需求总扭矩实现对电池许用功率的保护，如果在分配后进行保护又改变了基于经济性或稳定性考虑的扭矩分配比例，无法达到经济性或稳定性提升的控制效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法及系统，旨在解决现有技术中在电动汽车的驱动扭矩解析和分配过程中，无法兼顾动力电池电功功率和多个驱动电机扭矩保护的问题。
本发明的第一方面在于提供一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，所述方法包括：
计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩；
对汽车当前接收到的驾驶信号进行解析，计算当前车辆状态下的驾驶需求总扭矩；
根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率；
根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失；
根据所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩、所述驱动系统允许的功率损失计算扭矩分配系数的取值范围；
在所述扭矩分配系数的取值范围内，根据当前车辆状态计算性能目标函数寻找性能最优的目标分配系数，并根据所述目标分配系数计算前后驱轴输出扭矩。
根据上述技术方案的一方面，所述计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩的步骤，具体包括：
根据前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线与效率特性曲线，分别计算驱动系统的峰值扭矩特性与峰值功率特性；
根据所述前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线、前驱轴减速器速比与后驱轴减速器速比，选取不同的驱动扭矩、车速、前驱轴分配系数与后驱轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性；
整车控制器根据电池管理模块发出的电池允许最大放电功率、DCDC/PTC/AC/PTC的功率请求，分配驱动系统允许的最大驱动功率限值；
前驱轴微控单元根据电池分配驱动系统允许的前驱轴最大驱动电功率与前电驱系统的前电驱状态数据，计算前驱轴电机当前允许输出的前驱轴电机最大功率限值与当前允许的前驱轴电机最大驱动扭矩；
后驱轴微控单元根据电池分配驱动系统允许的后驱轴最大驱动电功率与后电驱系统的后电驱状态数据，计算后驱轴电机当后允许输出的后驱轴电机最大功率限值与当前允许输出的后驱轴电机最大驱动扭矩；
所述电压控制单元根据前驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩，以及根据后驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩；
所述电压控制单元根据驱动系统允许最大驱动功率、前驱轴电机当前可用功率与后驱轴电机可用功率之和、前驱轴驱动功率外特性取小计算前驱系统当前允许的最大驱动功率。
根据上述技术方案的一方面，所述根据所述前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线、前驱轴减速器速比与后驱轴减速器速比，选取不同的驱动扭矩、车速、前驱轴分配系数与后驱轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性的步骤中：
根据前后驱动系统效率特性曲线、前后轴减速器速比、选取不同的驱动扭矩、车速和前后轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性MAP，计算公式为：
Figure SMS_1
设前轴扭矩分配系数k，按照下式分配前后轴分配扭矩，计算公式为：
Figure SMS_2
则有：
Figure SMS_3
其中，
Figure SMS_6
为前轴最大扭矩限值，/>
Figure SMS_9
为范围0-1扭矩分配系数（/>
Figure SMS_11
为前轴最大扭矩限值的使用比例，），/>
Figure SMS_5
为前轴减速度速比，/>
Figure SMS_8
为后轴减速器速比，/>
Figure SMS_12
为车速，
Figure SMS_13
为驱动系统需求总扭矩，/>
Figure SMS_4
为车轮滚动半径，/>
Figure SMS_7
为根据前轴电机分配扭矩和转速查表获得的前驱系统效率，/>
Figure SMS_10
为根据后轴电机分配扭矩和转速查表获得的后驱系统效率，/>
Figure SMS_14
为传动轴机械传动效率。
根据上述技术方案的一方面，所述电压控制单元根据前驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩，以及根据后驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的步骤中：
前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的计算公式为：
Figure SMS_15
后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的计算公式为：
Figure SMS_16
式中，
Figure SMS_17
为前轴电机当前允许最大驱动扭矩，/>
Figure SMS_18
为后轴电机当前允许最大驱动扭矩，/>
Figure SMS_19
为前轴减速度速比，/>
Figure SMS_20
为后轴减速器速比。
根据上述技术方案的一方面，所述电压控制单元根据驱动系统允许最大驱动功率、前驱轴电机当前可用功率与后驱轴电机可用功率之和、前驱轴驱动功率外特性取小计算前驱系统当前允许的最大驱动功率的步骤中：
所述前驱系统当前允许的最大驱动功率
Figure SMS_21
的计算公式为：
Figure SMS_22
式中，
Figure SMS_23
为驱动系统允许的最大驱动功率限值，/>
Figure SMS_24
为前驱轴电机当前可用功率，/>
Figure SMS_25
为后驱轴电机当前可用功率，/>
Figure SMS_26
为前后驱电机驱动功率外特性峰值功率。
根据上述技术方案的一方面，所述根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率的步骤中：
所述驱动系统需求总扭矩的计算公式为：
Figure SMS_27
式中，
Figure SMS_28
为预设的电驱动系统电能向机械能转换的效率；
需求总机械功率的计算公式为：
Figure SMS_29
式中，
Figure SMS_30
为驱动系统需求总扭矩，/>
Figure SMS_31
为当前车速，/>
Figure SMS_32
为轮胎滚动半径。
根据上述技术方案的一方面，所述根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失的步骤中：
允许的功率损失
Figure SMS_33
的计算公式为：
Figure SMS_34
。
根据上述技术方案的一方面，所述电压控制单元根据驱动系统允许最大驱动功率、前驱轴电机当前可用功率与后驱轴电机可用功率之和、前驱轴驱动功率外特性取小计算前驱系统当前允许的最大驱动功率的步骤中：
扭矩分配系数
Figure SMS_35
的取值范围的计算公式为：
Figure SMS_36
。
本发明的第二方面在于提供一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制系统，所述系统包括：
第一计算模块，用于计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩；
第二计算模块，用于对汽车当前接收到的驾驶信号进行解析，计算当前车辆状态下的驾驶需求总扭矩；
第三计算模块，用于根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率；
第四计算模块，用于根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失；
第五计算模块，用于根据所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩、所述驱动系统允许的功率损失计算扭矩分配系数的取值范围；
第六计算模块，用于在所述扭矩分配系数的取值范围内，根据当前车辆状态计算性能目标函数寻找性能最优的目标分配系数，并根据所述目标分配系数计算前后驱轴输出扭矩。
与现有技术相比，采用本发明所示的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法及系统，有益效果在于：
通过分别计算保护电池允许的驱动系统的最大驱动功率、驱动系统最大驱动扭矩、驱动系统外特性扭矩、前/后各轴驱动系统当前允许的最大驱动功率和驱动扭矩、不同驱动需求扭矩-车速-分配系数时的电驱动系统的功率损失特性；然后在驾驶需求扭矩模块解析出驾驶需求扭矩后，扭矩分配前进行驱动系统总扭矩保护、分配过程中进行前、后轴驱动扭矩保护和驱动总功率保护。实现在分配前和分配过程中的系统能力保护，无需二次分配，保证在电驱动系统能力范围内进行前后轴扭矩分配，进而实现经济性或动力性的提升。
附图说明
本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
图1为本发明第一实施例当中多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法的流程示意图；
图2为本发明第一实施例当中驱动系统峰值扭矩外特性和峰值功率外特性曲线的示意图；
图3为本发明第一实施例当中不同扭矩分配系数下驱动系统功率损失特性MAP的示意图；
图4为本发明第二实施例当中多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例一
请参阅图1，本发明的第一实施例提供了一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，所述方法包括步骤S1-S6：
步骤S1，计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩；
步骤S2，对汽车当前接收到的驾驶信号进行解析，计算当前车辆状态下的驾驶需求总扭矩；
步骤S3，根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率；
步骤S4，根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失；
步骤S5，根据所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩、所述驱动系统允许的功率损失计算扭矩分配系数的取值范围；
步骤S6，在所述扭矩分配系数的取值范围内，根据当前车辆状态计算性能目标函数寻找性能最优的目标分配系数，并根据所述目标分配系数计算前后驱轴输出扭矩。
在本实施例当中，所述计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩的步骤，具体包括步骤S11-S17：
步骤S11，根据前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线与效率特性曲线，分别计算驱动系统的峰值扭矩特性与峰值功率特性；
步骤S12，根据所述前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线、前驱轴减速器速比与后驱轴减速器速比，选取不同的驱动扭矩、车速、前驱轴分配系数与后驱轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性；
步骤S13，整车控制器根据电池管理模块发出的电池允许最大放电功率、DCDC/PTC/AC/PTC的功率请求，分配驱动系统允许的最大驱动功率限值；
步骤S14，前驱轴微控单元根据电池分配驱动系统允许的前驱轴最大驱动电功率与前电驱系统的前电驱状态数据，计算前驱轴电机当前允许输出的前驱轴电机最大功率限值与当前允许的前驱轴电机最大驱动扭矩；
步骤S15，后驱轴微控单元根据电池分配驱动系统允许的后驱轴最大驱动电功率与后电驱系统的后电驱状态数据，计算后驱轴电机当后允许输出的后驱轴电机最大功率限值与当前允许输出的后驱轴电机最大驱动扭矩；
步骤S16，所述电压控制单元根据前驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩，以及根据后驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩；
步骤S17，所述电压控制单元根据驱动系统允许最大驱动功率、前驱轴电机当前可用功率与后驱轴电机可用功率之和、前驱轴驱动功率外特性取小计算前驱系统当前允许的最大驱动功率。
其中，在步骤S12中，根据前后驱动系统效率特性曲线、前后轴减速器速比、选取不同的驱动扭矩、车速和前后轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性MAP，计算公式为：
Figure SMS_37
设前轴扭矩分配系数
Figure SMS_38
，按照下式分配前后轴分配扭矩，计算公式为：
Figure SMS_39
则有：
Figure SMS_40
其中，
Figure SMS_43
为前轴最大扭矩限值，/>
Figure SMS_45
为范围0-1扭矩分配系数（/>
Figure SMS_49
为前轴最大扭矩限值的使用比例），/>
Figure SMS_41
为前轴减速度速比，/>
Figure SMS_44
为后轴减速器速比，/>
Figure SMS_47
为车速，/>
Figure SMS_50
为驱动系统需求总扭矩，/>
Figure SMS_42
为车轮滚动半径，/>
Figure SMS_46
为根据前轴电机分配扭矩和转速查表获得的前驱系统效率，/>
Figure SMS_48
为根据后轴电机分配扭矩和转速查表获得的后驱系统效率，/>
Figure SMS_51
为传动轴机械传动效率。
在步骤S16中，前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的计算公式为：
Figure SMS_52
后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的计算公式为：
Figure SMS_53
式中，
Figure SMS_54
为前轴电机当前允许最大驱动扭矩，/>
Figure SMS_55
为后轴电机当前允许最大驱动扭矩，/>
Figure SMS_56
为前轴减速度速比，/>
Figure SMS_57
为后轴减速器速比。
在步骤S17中，所述前驱系统当前允许的最大驱动功率
Figure SMS_58
的计算公式为：
Figure SMS_59
式中，
Figure SMS_60
为驱动系统允许的最大驱动功率限值，/>
Figure SMS_61
为前驱轴电机当前可用功率，/>
Figure SMS_62
为后驱轴电机当前可用功率，/>
Figure SMS_63
为前后驱电机驱动功率外特性峰值功率。
并且，扭矩分配系数
Figure SMS_64
的取值范围的计算公式为：/>
Figure SMS_65
另外，在本实施例的步骤S3中，所述驱动系统需求总扭矩的计算公式为：
Figure SMS_66
式中，
Figure SMS_67
为预设的电驱动系统电能向机械能转换的效率；
需求总机械功率的计算公式为：
Figure SMS_68
式中，
Figure SMS_69
为驱动系统需求总扭矩，/>
Figure SMS_70
为当前车速，/>
Figure SMS_71
为轮胎滚动半径。
在本实施例的步骤S4中，允许的功率损失
Figure SMS_72
的计算公式为：
Figure SMS_73
。
作为本发明的一个优选实施例，该方法包括步骤S1-S7：
其中，步骤S1包括步骤S11-S17，具体而言：
步骤S11，根据前后驱动系统扭矩外特性曲线、效率特性曲线分别计算驱动系统的扭矩外特性曲线和功率外特性曲线，如图2所示。
如图2所示，依据该扭矩外特性曲线，对应每个车速点，均可查出驱动系统当前可提供的峰值扭矩
Figure SMS_74
和峰值功率/>
Figure SMS_75
；例如，车速60kw/h时，/>
Figure SMS_76
=6000Nm，/>
Figure SMS_77
=250kw。
步骤S12，根据前后驱动系统效率特性曲线、前后轴减速器速比、选取不同的驱动扭矩、车速和前后轴分配系数，计算不同的扭矩/车速工作点和分配系数下对应电驱动系统功率损失特性
Figure SMS_78
，如图3所示。
计算公式为：
Figure SMS_79
。
步骤S13，整车控制器根据电池管理模块发出的电池允许最大放电功率、DCDC/PTC/AC的功率请求，分配驱动系统的最大驱动功率限值
Figure SMS_80
。
例如电池允许最大放电功率为200kw，考虑DCDC/PTC/AC的预留功率10kw，则分配给驱动系统的最大驱动功率限值
Figure SMS_81
为190kw。
步骤S14，前轴电机控制器FMCU根据步骤S13计算的电池分配驱动系统允许的最大驱动功率
Figure SMS_82
和前电驱动系统自身状态，计算前驱系统当前允许输出最大功率限值/>
Figure SMS_83
、和前驱系统当前允许的最大驱动扭矩/>
Figure SMS_84
。
例如，驱动系统的最大驱动功率限值为190kw；前驱电机由于温度过高，自身状态允许的输入电功率为100kw；则FMCU计算的前驱系统当前允许最大电功率
Figure SMS_85
为100kw，并根据当前车速和允许输出的最大功率/>
Figure SMS_86
计算前电机当前允许的最大驱动扭矩/>
Figure SMS_87
为200Nm。
步骤S15,与步骤S14类似的，后轴电机控制器计算后驱系统允许的最大电功率为120kw，后电机允许的最大驱动扭矩
Figure SMS_88
为300Nm。
步骤S16,整车控制器计算前后轴驱动系统可提供最大扭矩。
其中，前驱系统可提供的最大扭矩限值：
Figure SMS_89
，后驱系统可提供的最大扭矩限值：/>
Figure SMS_90
。
步骤S17，计算驱动系统当前允许的最大驱动功率。
计算式为：
Figure SMS_91
步骤S2，驾驶需求解析，根据油门开度和车速通过查表解析驾驶需求总扭矩
Figure SMS_92
，并依据驾驶需求总扭矩和当前车速计算驾驶需求机械功率/>
Figure SMS_93
。
例如驾驶员在车速60km/h时踩下80%油门，解析出驾驶加速需求总扭矩为5000Nm。
步骤S3，驾驶需求扭矩限制：根据驾驶需求总扭矩
Figure SMS_94
、驱动系统外特性总扭矩/>
Figure SMS_95
、前驱系统许用扭矩/>
Figure SMS_96
、后驱系统许用扭矩/>
Figure SMS_97
、驱动系统最大驱动功率限值/>
Figure SMS_98
，计算驱动系统需求总扭矩。
计算式为：
Figure SMS_99
其中，/>
Figure SMS_100
为可标定的电驱动系统系统平均效率。
并根据驱动系统需求总扭矩
Figure SMS_101
计算驱动系统需求总机械功率。
计算式为：
Figure SMS_102
。
步骤S4，电池系统功率保护：根据电池允许驱动系统最大驱动功率
Figure SMS_103
和驾驶需求机械功率/>
Figure SMS_104
，计算允许的功率损失/>
Figure SMS_105
。
计算式为：
Figure SMS_106
。
步骤S5，电驱系统能力保护（含扭矩保护和功率保护）：根据前驱系统许用扭矩
Figure SMS_107
、后驱系统许用扭矩/>
Figure SMS_108
、驱动系统允许的功率损失/>
Figure SMS_109
计算分配系数k可选择范围。
分配前轴扭矩：
Figure SMS_110
；/>
分配后轴扭矩：
Figure SMS_111
驱动系统功率损失：
Figure SMS_112
。
根据以下2个公式，代入步骤S11-S17以及步骤S2-S4计算的
Figure SMS_113
、/>
Figure SMS_114
、
Figure SMS_115
、和/>
Figure SMS_116
，计算分配系数/>
Figure SMS_117
可选范围：
Figure SMS_118
根据上式计算得扭矩分配系数
Figure SMS_119
的取值范围：/>
Figure SMS_120
。
步骤S6，在扭矩分配系数
Figure SMS_121
的范围内，根据当前车辆状态计算性能目标函数
Figure SMS_122
寻找性能最优的分配系数/>
Figure SMS_123
，并根据此分配系数计算前后轴输出扭矩。
例如，可以在[0.13，0.26]的范围内选取
Figure SMS_124
最小的/>
Figure SMS_125
值，使得整车经济性最优；又如，当车辆前后轴的轴荷比发生变化时，可以在[0.13，0.26]范围内，根据前后轴荷比选择合适的分配系数，使得整车获得较好的加速性能。
另外，需要说明的是，本实施例当中仅对电动汽车中两个电机的情况进行说明，本领域技术人员还可以将该方法运用至三电机、四电机或者是更多电机的动力分配，实现经济性与动力性的提升。
综上，采用本发明所示的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，可解决在驱动扭矩解析和分配过程中无法兼顾动力电池电功功率和多个驱动电机扭矩保护的问题。具体是：通过分别计算保护电池允许的驱动系统的最大驱动功率、驱动系统最大驱动扭矩、驱动系统外特性扭矩、前/后各轴驱动系统当前允许的最大驱动功率和驱动扭矩、不同驱动需求扭矩-车速-分配系数时的电驱动系统的功率损失特性；然后在驾驶需求扭矩模块解析出驾驶需求扭矩后，扭矩分配前进行驱动系统总扭矩保护、分配过程中进行前、后轴驱动扭矩保护和驱动总功率保护。实现在分配前和分配过程中的系统能力保护，无需二次分配，保证在电驱动系统能力范围内进行前后轴扭矩分配，进而实现经济性或动力性的提升。
实施例二
请参阅图4，本发明的第二实施例提供了一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制系统，所述系统包括：第一计算模块10、第二计算模块20、第三计算模块30、第四计算模块40、第五计算模块50与第六计算模块60。
第一计算模块10，用于计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩；
第二计算模块20，用于对汽车当前接收到的驾驶信号进行解析，计算当前车辆状态下的驾驶需求总扭矩；
第三计算模块30，用于根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率；
第四计算模块40，用于根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失；
第五计算模块50，用于根据所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩、所述驱动系统允许的功率损失计算扭矩分配系数的取值范围；
第六计算模块60，用于在所述扭矩分配系数的取值范围内，根据当前车辆状态计算性能目标函数寻找性能最优的目标分配系数，并根据所述目标分配系数计算前后驱轴输出扭矩。
与现有技术相比，采用本发明所示的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制系统，有益效果在于：
通过分别计算保护电池允许的驱动系统的最大驱动功率、驱动系统最大驱动扭矩、驱动系统外特性扭矩、前/后各轴驱动系统当前允许的最大驱动功率和驱动扭矩、不同驱动需求扭矩-车速-分配系数时的电驱动系统的功率损失特性；然后在驾驶需求扭矩模块解析出驾驶需求扭矩后，扭矩分配前进行驱动系统总扭矩保护、分配过程中进行前、后轴驱动扭矩保护和驱动总功率保护。实现在分配前和分配过程中的系统能力保护，无需二次分配，保证在电驱动系统能力范围内进行前后轴扭矩分配，进而实现经济性或动力性的提升。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述方法包括：
计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩；
对汽车当前接收到的驾驶信号进行解析，计算当前车辆状态下的驾驶需求总扭矩；
根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率；
根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失；
根据所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩、所述驱动系统允许的功率损失计算扭矩分配系数的取值范围；
在所述扭矩分配系数的取值范围内，根据当前车辆状态计算性能目标函数寻找性能最优的目标分配系数，并根据所述目标分配系数计算前后驱轴输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩的步骤，具体包括：
根据前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线与效率特性曲线，分别计算驱动系统的峰值扭矩特性与峰值功率特性；
根据所述前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线、前驱轴减速器速比与后驱轴减速器速比，选取不同的驱动扭矩、车速、前驱轴分配系数与后驱轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性；
整车控制器根据电池管理模块发出的电池允许最大放电功率、DCDC/PTC/AC/PTC的功率请求，分配驱动系统允许的最大驱动功率限值；
前驱轴微控单元根据电池分配驱动系统允许的前驱轴最大驱动电功率与前电驱系统的前电驱状态数据，计算前驱轴电机当前允许输出的前驱轴电机最大功率限值与当前允许的前驱轴电机最大驱动扭矩；
后驱轴微控单元根据电池分配驱动系统允许的后驱轴最大驱动电功率与后电驱系统的后电驱状态数据，计算后驱轴电机当后允许输出的后驱轴电机最大功率限值与当前允许输出的后驱轴电机最大驱动扭矩；
所述电压控制单元根据前驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩，以及根据后驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩；
所述电压控制单元根据驱动系统允许最大驱动功率、前驱轴电机当前可用功率与后驱轴电机可用功率之和、前驱轴驱动功率外特性取小计算前驱系统当前允许的最大驱动功率。
3.根据权利要求2所述的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述根据所述前驱系统扭矩外特性曲线、后驱系统扭矩外特性曲线、前驱轴减速器速比与后驱轴减速器速比，选取不同的驱动扭矩、车速、前驱轴分配系数与后驱轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性的步骤中：
根据前后驱动系统效率特性曲线、前后轴减速器速比、选取不同的驱动扭矩、车速和前后轴分配系数，计算对应的扭矩-车速-分配系数-电驱动系统功率损失特性MAP，计算公式为：
Figure QLYQS_1
设前轴扭矩分配系数k，按照下式分配前后轴分配扭矩，计算公式为：
Figure QLYQS_2
则有：
Figure QLYQS_3
其中，
Figure QLYQS_6
为前轴最大扭矩限值，/>
Figure QLYQS_7
为范围0-1扭矩分配系数（/>
Figure QLYQS_10
为前轴最大扭矩限值的使用比例，），/>
Figure QLYQS_5
为前轴减速度速比，/>
Figure QLYQS_9
为后轴减速器速比，/>
Figure QLYQS_11
为车速，/>
Figure QLYQS_14
为驱动系统需求总扭矩，/>
Figure QLYQS_4
为车轮滚动半径，/>
Figure QLYQS_8
为根据前轴电机分配扭矩和转速查表获得的前驱系统效率，/>
Figure QLYQS_12
为根据后轴电机分配扭矩和转速查表获得的后驱系统效率，/>
Figure QLYQS_13
为传动轴机械传动效率。
4.根据权利要求2所述的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述电压控制单元根据前驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩，以及根据后驱轴电机当前允许输出的最大驱动扭矩计算后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的步骤中：
前驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的计算公式为：
Figure QLYQS_15
后驱轴系统当前允许输出的最大驱动扭矩的计算公式为：
Figure QLYQS_16
式中，
Figure QLYQS_17
为前轴电机当前允许最大驱动扭矩，/>
Figure QLYQS_18
为后轴电机当前允许最大驱动扭矩，/>
Figure QLYQS_19
为前轴减速度速比，/>
Figure QLYQS_20
为后轴减速器速比。
5.根据权利要求2所述的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述电压控制单元根据驱动系统允许最大驱动功率、前驱轴电机当前可用功率与后驱轴电机可用功率之和、前驱轴驱动功率外特性取小计算前驱系统当前允许的最大驱动功率的步骤中：
所述前驱系统当前允许的最大驱动功率
Figure QLYQS_21
的计算公式为：
Figure QLYQS_22
式中，
Figure QLYQS_23
为驱动系统允许的最大驱动功率限值，/>
Figure QLYQS_24
为前驱轴电机当前可用功率，/>
Figure QLYQS_25
为后驱轴电机当前可用功率，/>
Figure QLYQS_26
为前后驱电机驱动功率外特性峰值功率。/>
6.根据权利要求1所述的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率的步骤中：
所述驱动系统需求总扭矩的计算公式为：
Figure QLYQS_27
式中，
Figure QLYQS_28
为预设的电驱动系统电能向机械能转换的效率；
需求总机械功率的计算公式为：
Figure QLYQS_29
式中，
Figure QLYQS_30
为驱动系统需求总扭矩，/>
Figure QLYQS_31
为当前车速，/>
Figure QLYQS_32
为轮胎滚动半径。
7.根据权利要求1所述的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失的步骤中：
允许的功率损失
Figure QLYQS_33
的计算公式为：
Figure QLYQS_34
。
8.根据权利要求2所述的多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制方法，其特征在于，所述电压控制单元根据驱动系统允许最大驱动功率、前驱轴电机当前可用功率与后驱轴电机可用功率之和、前驱轴驱动功率外特性取小计算前驱系统当前允许的最大驱动功率的步骤中：
扭矩分配系数
Figure QLYQS_35
的取值范围的计算公式为：
Figure QLYQS_36
。
9.一种多电机驱动车辆系统能力估计和保护控制系统，其特征在于，所述系统包括：
第一计算模块，用于计算驱动系统许用总功率、驱动系统外特性总扭矩、前驱系统许用扭矩与后驱系统许用扭矩；
第二计算模块，用于对汽车当前接收到的驾驶信号进行解析，计算当前车辆状态下的驾驶需求总扭矩；
第三计算模块，用于根据所述驾驶需求总扭矩、所述驱动系统外特性总扭矩、所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩与驱动系统最大驱动功率限值，计算驱动系统需求总扭矩，并根据所述驱动系统需求总扭矩计算需求总机械功率；
第四计算模块，用于根据电池允许驱动系统最大驱动功率限值与所述需求总机械功率，计算驱动系统允许的功率损失；
第五计算模块，用于根据所述前驱系统许用扭矩、所述后驱系统许用扭矩、所述驱动系统允许的功率损失计算扭矩分配系数的取值范围；
第六计算模块，用于在所述扭矩分配系数的取值范围内，根据当前车辆状态计算性能目标函数寻找性能最优的目标分配系数，并根据所述目标分配系数计算前后驱轴输出扭矩。
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