CN117227513A - 一种对开路面双模耦合驱动系统、驱动方法及电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种对开路面双模耦合驱动系统、驱动方法及电动汽车，属于纯电动汽车技术领域，包括驱动控制器，第一传感组件，第二传感组件和传动总成；所述传动总成包括电动汽车驱动系统及变模系统；本发明的双模耦合驱动系统当遇到对开路面时可将驱动模式切换为耦合式驱动，低附路面侧电机为集中式驱动，高附路面侧电机为分布式驱动，这样低附路面侧电机转矩的一半可以转移到高附路面侧路面的车轮，在不增加电机功率的前提下极大提高车辆在对开路面的动力性，可节约整车成本，提高整车的动力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动汽车技术领域，特别是涉及一种对开路面双模耦合驱动系统、驱动方法及电动汽车。
背景技术
发展新能源汽车已经成为汽车产业可持续发展的主要途径，电驱动系统被认为是未来汽车驱动系统的主要形式。由于电动汽车取消了发动机，驱动系统的可选配置和布局变得非常灵活，可以使用两个或四个车轮的集中式或分布式驱动，这为动力学控制创造了有利条件。特别是遇到恶劣路况时，车辆更应具备良好的动力学控制能力。而现实生活中最常见的恶劣路况是对开路面，在对开路面上的动力性是检测车辆动力学的重要标准。按照驱动轮的动力来源划分，电驱动系统可以分为集中式驱动和分布式驱动两种。
目前，大多数电动汽车使用集中式驱动系统。然而，配备有对称行星齿轮差速器的集中式驱动电动车要进行驱动防滑需要制动系统辅助控制，这将失去部分驱动力。扭矩矢量分配差速器可以将驱动扭矩按要求分布在驱动轮两侧，但它们非常复杂和昂贵，很难将其装备在普通车辆上。分布式驱动系统可以单独控制每个驱动轮的扭矩，但在低附路面上驱动轮的大部分动力无法充分利用，导致车辆的爬坡能力受限。若要保证车辆在对开路面上具有足够的动力性，需要配备大功率的电机，这无疑将导致成本大大增加。如果能将被低附路面限制的车轮转矩转移到高附路面的车轮，这将在不增加电机功率的前提下实现车辆动力性的极大提高，为纯电动汽车提供更大的发展空间。
因此，亟需设计一种对开路面双模耦合驱动系统、驱动方法及电动汽车。
发明内容
本发明的目的是提供一种对开路面双模耦合驱动系统、驱动方法及电动汽车，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种对开路面双模耦合驱动系统，用于电动汽车，包括：
驱动控制器，用于综合解析所述电动汽车活动意图及计算所述电动汽车与路面数据，并同步操控传动总成；
电池组，通过转换器向所述驱动控制器供能；
第一传感组件，用于监测所述电动汽车的活动意图数据并向所述驱动控制器反馈；
第二传感组件，用于监测路面附着系数识别和滑转率计算并向所述驱动控制器反馈；
所述传动总成包括电动汽车驱动系统及变模系统；所述变模系统通过所述驱动控制器反馈控制所述电动汽车摘挡/挂挡；
所述电动汽车驱动系统包括驱动电机Ⅰ和驱动电机Ⅱ；所述驱动电机和驱动电机Ⅱ分别与车轮Ⅰ和车轮Ⅱ同侧设置；所述驱动电机Ⅰ/驱动电机Ⅱ的输出轴上安装有同步器Ⅰ/同步器Ⅱ，所述同步器/同步器Ⅱ与分布式减速器Ⅰ/分布式减速器Ⅱ或集中式减速器Ⅰ/集中式减速器Ⅱ接合；所述车轮Ⅰ/车轮Ⅱ安装于半轴Ⅰ/半轴Ⅱ的端部；所述半轴Ⅰ/半轴Ⅱ另一端接合有二级减速器Ⅰ/二级减速器Ⅱ所述二级减速器Ⅰ/二级减速器Ⅱ与分布式减速器Ⅰ/分布式减速器Ⅱ传动连接；或所述二级减速器Ⅰ和二级减速器Ⅱ通过差速器与集中式减速器Ⅰ/集中式减速器Ⅱ传动连接；
所述驱动电机Ⅰ具有可切换的第一驱动状态和第二驱动状态，在所述第一驱动状态时，所述同步器Ⅰ与分布式减速器Ⅰ接合，所述分布式减速器Ⅰ通过与二级减速器Ⅰ传动连接带动所述车轮Ⅰ；
由第一驱动状态切换至第二驱动状态时，所述同步器Ⅰ与集中式减速器Ⅰ接合，所述集中式减速器Ⅰ通过差速器与所述二级减速器Ⅰ和二级减速器Ⅱ同步传动连接，带动所述车轮Ⅰ和车轮Ⅱ；
所述驱动电机Ⅱ具有可切换的第三驱动状态和第四驱动状态，在所述第三驱动状态时，所述同步器Ⅱ与分布式减速器Ⅱ接合，所述分布式减速器Ⅱ通过与二级减速器Ⅱ传动连接带动所述车轮Ⅱ；
由第三驱动状态切换至第四驱动状态时，所述同步器Ⅱ与集中式减速器Ⅱ接合，所述集中式减速器Ⅱ通过差速器与所述二级减速器Ⅰ和二级减速器Ⅱ同步传动连接，带动所述车轮Ⅰ和车轮Ⅱ。
优选的，所述变模系统包括变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ；所述变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ分别通过变模电机控制器Ⅰ和变模电机控制器Ⅱ与所述驱动控制器电性连接；所述变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ分别传动连接有变模机构Ⅰ和变模机构Ⅱ；所述变模机构Ⅰ和变模机构Ⅱ分别与所述驱动电机Ⅰ和驱动电机Ⅱ位置对应；所述变模机构Ⅰ用于所述驱动电机Ⅰ在第一驱动状态时与第二驱动状态切换时的摘挡/挂挡调节；所述变模机构Ⅱ用于所述驱动电机Ⅱ在第三驱动状态时与第四驱动状态切换时的摘挡/挂挡调节。
优选的，所述第一传感组件包括挡位传感器、加速踏板位移传感器、制动踏板位移传感器、方向盘转角传感器和方向盘转矩传感器；通过上述检测数据变化反馈至所述驱动控制器，所述驱动控制器预测所述电动汽车的活动意图数据，并控制所述变模系统及电动汽车驱动系统做出响应调节。
优选的，所述第二传感组件包括车身运动姿态传感器、轮胎六分力传感器、轮速传感器和变模机构角位移传感器；通过上述检测数据变化反馈至所述驱动控制器，所述驱动控制器计算得出路面附着系数及车轮滑转率计算，并控制所述变模系统及电动汽车驱动系统做出响应调节。
优选的，所述驱动电机Ⅰ和驱动电机Ⅱ分别电性连接有驱动电机控制器Ⅰ和驱动电机控制器Ⅱ；所述驱动电机控制器Ⅰ和驱动电机控制器Ⅱ均与所述电池组电性连接，且与所述驱动控制器信息交互。
一种对开路面双模耦合驱动系统驱动方法，包括以下步骤；
通过传感组件进行数据采集，确定电动汽车活动意图及路面附着系数识别和滑转率计算；
驶入对开路面，将电动汽车驱动系统切换为耦合式模式，并进行驱动防滑；所述耦合式模式包括第一耦合式驱动模式和第二耦合式模式；当处于第一耦合式驱动模式时，对开路面状况为车轮Ⅰ侧高且车轮Ⅱ侧低；切换驱动电机Ⅰ至第一驱动状态，切换驱动电机Ⅱ至第四驱动状态；变模机构Ⅰ驱动驱动电机Ⅰ进行调速，完成变模控制；确定所述驱动电机Ⅰ恢复扭矩控制后，驱动电机Ⅱ控制所述车轮Ⅱ进行驱动防滑控制，将驱动电机Ⅱ的驱动力转移至车轮Ⅰ上；
当处于第二耦合模式时，对开路面为车轮Ⅰ侧低且车轮Ⅱ侧高；切换驱动电机Ⅰ至第二驱动状态，切换驱动电机Ⅱ至第三驱动状态；变模机构Ⅱ驱动驱动电机Ⅱ进行调速，完成变模控制；确定所述驱动电机Ⅱ恢复扭矩控制后，驱动电机Ⅰ控制所述车轮进行驱动防滑控制，将驱动电机Ⅰ的驱动力转移至车轮Ⅱ上；
驶出对开路面，将电动汽车驱动系统切换为单一模式。
在所述第一耦合式驱动模式时，变模控制为将所述驱动电机Ⅰ扭矩输出降为0；所述变模电机Ⅰ控制变模机构Ⅰ进行摘挡，控制所述驱动电机Ⅰ降速；当所述驱动电机Ⅰ调速完成后，所述驱动电机Ⅰ进入自由状态，将驱动电机Ⅰ扭矩输出再次降为零，所述变模电机Ⅰ驱动变模机构Ⅰ进行挂挡。
所述驱动电机Ⅰ降速需调速至转速满足|n1-n01i2|<Δn；
其中n1为驱动电机Ⅰ的当前转速，n2为驱动电机Ⅱ的当前转速，n01为车轮Ⅰ当前转速，n02为车轮Ⅱ当前转速，i1为集中式齿轮到车轮的传动比，i2为分布式齿轮到车轮的传动比，Δn为设定的转速差门限值。
所述单一模式包括全集中驱动模式和全分布驱动模式，当处于全集中驱动模式时，驱动电机Ⅰ处于第二驱动状态，驱动电机Ⅱ处于第四驱动状态；
当处于全分布驱动模式时，驱动电机Ⅰ处于第一驱动状态，驱动电机Ⅱ处于第三驱动状态；
判断驶出对开路面后车速与车速阈值大小，当当前车速小于车速阈值时，切换至全集中驱动模式，反之切换至全分布驱动模式。
一种电动汽车，包括上述的对开路面双模耦合驱动系统。
本发明公开了以下技术效果：本发明的双模耦合驱动系统当遇到对开路面时可将驱动模式切换为耦合式驱动，低附路面侧电机为集中式驱动，高附路面侧电机为分布式驱动，这样低附路面侧电机转矩的一半可以转移到高附路面侧路面的车轮，在不增加电机功率的前提下极大提高车辆在对开路面的动力性，可节约整车成本，提高整车的动力学性能。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种纯电动汽车对开路面双模耦合驱动系统的原理图；
图2为本发明所述的一种双模耦合驱动系统的结构图；
图3为本发明所述的一种双模耦合驱动系统的全集中式驱动模式示意图；
图4为本发明所述的一种双模耦合驱动系统的全分布式驱动模式示意图；
图5为本发明所述的一种双模耦合驱动系统的第一耦合式驱动模式示意图；
图6为本发明所述的一种双模耦合驱动系统的第二耦合式驱动模式示意图；
图7为本发明所述的一种双模耦合驱动纯电动汽车的整车控制流程图；
图8为本发明所述的一种双模耦合驱动纯电动汽车由第一耦合式驱动模式流程图；
图9为本发明所述的一种双模耦合驱动纯电动汽车第二耦合式驱动模式流程图；
图10为本发明所述的一种双模耦合驱动纯电动汽车由第一耦合式驱动模式至全集中式/全分布式驱动模式控制流程图；
图11为本发明所述的一种双模耦合驱动纯电动汽车由第二耦合式驱动模式切换至全集中式/全分布式驱动模式控制流程图。
其中，1、驱动电机Ⅰ；2、分布式减速器Ⅰ；3、同步器Ⅰ；4、集中式减速器Ⅰ；5、集中式减速器Ⅱ；6、同步器Ⅱ；7、分布式减速器Ⅱ；8、驱动电机Ⅱ；9、车轮Ⅰ；10、半轴Ⅰ；11、二级减速器Ⅰ；12、二级减速器Ⅱ；13、半轴Ⅱ；14、车轮Ⅱ；15、差速器；101、挡位传感器；102、加速踏板位移传感器；103、制动踏板位移传感器；104、方向盘转角传感器；105、方向盘转矩传感器；106、车身运动姿态传感器；107、轮胎六分力传感器；108、轮速传感器；109、变模机构角位移传感器。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
下面基于附图1-附图11，描述本发明提供的对开路面双模耦合驱动系统及其控制方法；
本发明的一种实施例，提供一种对开路面双模耦合驱动系统，用于电动汽车，包括：
驱动控制器，用于综合解析电动汽车活动意图及计算电动汽车与路面数据，并同步操控传动总成；
电池组，通过转换器向驱动控制器供能；
第一传感组件，用于监测电动汽车的活动意图数据并向驱动控制器反馈；
第二传感组件，用于监测路面附着系数识别和滑转率计算并向驱动控制器反馈；
传动总成包括电动汽车驱动系统及变模系统；变模系统通过驱动控制器反馈控制电动汽车摘挡/挂挡；
电动汽车驱动系统包括驱动电机Ⅰ1和驱动电机Ⅱ8；驱动电机1和驱动电机Ⅱ8分别与车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14同侧设置；驱动电机Ⅰ1/驱动电机Ⅱ8的输出轴上安装有同步器Ⅰ3/同步器Ⅱ6，同步器3/同步器Ⅱ6与分布式减速器Ⅰ2/分布式减速器Ⅱ7或集中式减速器Ⅰ4/集中式减速器Ⅱ5接合；车轮Ⅰ9/车轮Ⅱ14安装于半轴Ⅰ10/半轴Ⅱ13的端部；半轴Ⅰ10/半轴Ⅱ13另一端接合有二级减速器Ⅰ11/二级减速器Ⅱ12二级减速器Ⅰ11/二级减速器Ⅱ12与分布式减速器Ⅰ2/分布式减速器Ⅱ7传动连接；或二级减速器Ⅰ11和二级减速器Ⅱ12通过差速器15与集中式减速器Ⅰ4/集中式减速器Ⅱ5传动连接；
驱动电机Ⅰ1具有可切换的第一驱动状态和第二驱动状态，在第一驱动状态时，同步器Ⅰ3与分布式减速器Ⅰ2接合，分布式减速器Ⅰ2通过与二级减速器Ⅰ11传动连接带动车轮Ⅰ9；
由第一驱动状态切换至第二驱动状态时，同步器Ⅰ3与集中式减速器Ⅰ4接合，集中式减速器Ⅰ4通过差速器15与二级减速器Ⅰ11和二级减速器Ⅱ12同步传动连接，带动车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14；
驱动电机Ⅱ8具有可切换的第三驱动状态和第四驱动状态，在第三驱动状态时，同步器Ⅱ6与分布式减速器Ⅱ7接合，分布式减速器Ⅱ7通过与二级减速器Ⅱ12传动连接带动车轮Ⅱ14；
由第三驱动状态切换至第四驱动状态时，同步器Ⅱ6与集中式减速器Ⅱ5接合，集中式减速器Ⅱ5通过差速器15与二级减速器Ⅰ11和二级减速器Ⅱ12同步传动连接，带动车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14。
优选的，变模系统包括变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ；变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ分别通过变模电机控制器Ⅰ和变模电机控制器Ⅱ与驱动控制器电性连接；变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ分别传动连接有变模机构Ⅰ和变模机构Ⅱ；变模机构Ⅰ和变模机构Ⅱ分别与驱动电机Ⅰ1和驱动电机Ⅱ8位置对应；变模机构Ⅰ用于驱动电机Ⅰ1在第一驱动状态时与第二驱动状态切换时的摘挡/挂挡调节；变模机构Ⅱ用于驱动电机Ⅱ8在第三驱动状态时与第四驱动状态切换时的摘挡/挂挡调节。
在本发明的一个实施例中，车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14不限于一个，为电动汽车同侧的所有车轮。
优选的，如图1所示，第一传感组件包括挡位传感器101、加速踏板位移传感器102、制动踏板位移传感器103、方向盘转角传感器104和方向盘转矩传感器105；通过上述检测数据变化反馈至驱动控制器，驱动控制器预测电动汽车的活动意图数据，并控制变模系统及电动汽车驱动系统做出响应调节。
优选的，第二传感组件包括车身运动姿态传感器106、轮胎六分力传感器107、轮速传感器108和变模机构角位移传感器109；通过上述检测数据变化反馈至驱动控制器，驱动控制器计算得出路面附着系数及车轮滑转率计算，并控制变模系统及电动汽车驱动系统做出响应调节。
优选的，驱动电机Ⅰ1和驱动电机Ⅱ8分别电性连接有驱动电机控制器Ⅰ和驱动电机控制器Ⅱ；驱动电机控制器Ⅰ和驱动电机控制器Ⅱ均与电池组电性连接，且与驱动控制器信息交互。
一种对开路面双模耦合驱动系统驱动方法，包括以下步骤；
通过传感组件进行数据采集，确定电动汽车活动意图及路面附着系数识别和滑转率计算；
驶入对开路面，将电动汽车驱动系统切换为耦合式模式，并进行驱动防滑；耦合式模式包括第一耦合式驱动模式和第二耦合式模式；当处于第一耦合式驱动模式时，对开路面状况为车轮Ⅰ9侧高且车轮Ⅱ14侧低；切换驱动电机Ⅰ1至第一驱动状态，切换驱动电机Ⅱ8至第四驱动状态；变模机构Ⅰ驱动驱动电机Ⅰ1进行调速，完成变模控制；确定驱动电机Ⅰ1恢复扭矩控制后，驱动电机Ⅱ8控制车轮Ⅱ14进行驱动防滑控制，将驱动电机Ⅱ8的驱动力转移至车轮Ⅰ9上；
在本发明的一个实施例中，驱动电机Ⅱ8控制车轮Ⅱ14进行驱动防滑控制，驱动电机Ⅱ8的产生的驱动力为TⅡ，传递到车轮Ⅱ14上的驱动力矩为(TⅡi1η1)/2，i1为集中式齿轮到车轮的传动比，η1集中式齿轮到车轮的机械效率，传递到车轮Ⅰ9上驱动力矩为(TⅡi1η1)/2。
当处于第二耦合模式时，对开路面为车轮Ⅰ9侧低且车轮Ⅱ14侧高；切换驱动电机Ⅰ1至第二驱动状态，切换驱动电机Ⅱ8至第三驱动状态；变模机构Ⅱ驱动驱动电机Ⅱ8进行调速，完成变模控制；确定驱动电机Ⅱ8恢复扭矩控制后，驱动电机Ⅰ1控制车轮19进行驱动防滑控制，将驱动电机Ⅰ1的驱动力转移至车轮Ⅱ14上；
驶出对开路面，将电动汽车驱动系统切换为单一模式。
在第一耦合式驱动模式时，变模控制为将驱动电机Ⅰ1扭矩输出降为0；变模电机Ⅰ控制变模机构Ⅰ进行摘挡，控制驱动电机Ⅰ1降速；当驱动电机Ⅰ1调速完成后，驱动电机Ⅰ1进入自由状态，将驱动电机Ⅰ1扭矩输出再次降为零，变模电机Ⅰ驱动变模机构Ⅰ进行挂挡。
驱动电机Ⅰ1降速需调速至转速满足|n1-n01i2|<Δn；
其中n1为驱动电机Ⅰ的当前转速，n2为驱动电机Ⅱ的当前转速，n01为车轮Ⅰ当前转速，n02为车轮Ⅱ当前转速，i1为集中式齿轮到车轮的传动比，i2为分布式齿轮到车轮的传动比，Δn为设定的转速差门限值。
单一模式包括全集中驱动模式和全分布驱动模式，当处于全集中驱动模式时，驱动电机Ⅰ1处于第二驱动状态，驱动电机Ⅱ8处于第四驱动状态；
当处于全分布驱动模式时，驱动电机Ⅰ1处于第一驱动状态，驱动电机Ⅱ8处于第三驱动状态；
判断驶出对开路面后车速与车速阈值大小，当当前车速小于车速阈值时，切换至全集中驱动模式，反之切换至全分布驱动模式。
在本发明的一个实施例中，全集中驱动模式如图3所示：同步器Ⅰ3与集中式减速器Ⅰ4接合，同步器Ⅱ6与集中式减速器Ⅱ5接合；驱动电机Ⅰ1输出的动力经过同步器Ⅰ3传递给集中式减速器Ⅰ4，又经过差速器15分别传递给半轴Ⅰ10和半轴Ⅱ13，最后动力分别传递给车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14，驱动电机Ⅱ8输出的动力经过同步器Ⅱ6传递给集中式减速器Ⅱ5，又经过差速器15分别传递给半轴Ⅰ10和半轴Ⅱ13，最后动力分别传递给车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14，驱动车辆正常行驶；
在本发明的一个实施例中，全分布驱动模式如图4所示：同步器Ⅰ3与分布式减速器Ⅰ2接合，同步器Ⅱ6与分布式减速器Ⅱ7接合；驱动电机Ⅰ1输出的动力经过同步器Ⅰ3传递给分布式减速器Ⅰ2，又经过二级减速器Ⅰ11传递给半轴Ⅰ10，最后动力传递给车轮Ⅰ9，驱动电机Ⅱ8输出的动力经过同步器Ⅱ6传递给分布式减速器Ⅱ7，又经过二级减速器Ⅱ12传递给半轴Ⅱ13，最后动力传递给车轮Ⅱ14，驱动车辆正常行驶。
在本发明的一个实施例中，第一耦合式驱动模式如图5所示：同步器Ⅰ3与分布式减速器Ⅰ2接合，同步器Ⅱ6与集中式减速器Ⅱ5接合；驱动电机Ⅰ1输出的动力经过同步器Ⅰ3传递给分布式减速器Ⅰ2，又经过二级减速器Ⅰ11传递给半轴Ⅰ10，最后动力传递给车轮Ⅰ9，驱动电机Ⅱ8输出的动力经过同步器Ⅱ6传递给集中式减速器Ⅱ5，又经过差速器15分别传递给半轴Ⅰ10和半轴Ⅱ13，最后动力分别传递给车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14，驱动车辆正常行驶；这样车轮Ⅰ9不仅可以得到驱动电机Ⅰ1的全部驱动扭矩，还可以得到驱动电机Ⅱ8一半的驱动扭矩，车轮Ⅱ14仅可以得到驱动电机Ⅱ8一半的驱动扭矩，这样的耦合式驱动模式在驱动电机Ⅰ1侧为高附路面且驱动电机Ⅱ8侧为低附路面的对开路面时，可以在不增加电机成本的前提下，将驱动电机Ⅱ8的一半扭矩转移到处于高附路面的车轮Ⅰ9，极大提高动力性。
在本发明的一个实施例中，第二耦合式模式如图6所示：同步器Ⅰ3与集中式减速器Ⅰ4接合，同步器Ⅱ6与分布式减速器Ⅱ7接合；驱动电机Ⅰ1输出的动力经过同步器Ⅰ3传递给集中式减速器Ⅰ4，又经过差速器15分别传递给半轴Ⅰ10和半轴Ⅱ13，最后动力分别传递给车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14，驱动电机Ⅱ8输出的动力经过同步器Ⅱ6传递给集中式减速器Ⅱ5，又经过差速器15分别传递给半轴Ⅰ10和半轴Ⅱ13，最后动力分别传递给车轮Ⅰ9和车轮Ⅱ14，驱动车辆正常行驶；这样车轮Ⅱ14不仅可以得到驱动电机Ⅱ8的全部驱动扭矩，还可以得到驱驱动电机Ⅰ1一半的驱动扭矩，车轮Ⅰ9仅可以得到驱动电机Ⅰ1一半的驱动扭矩，这样的耦合式驱动模式在驱动电机Ⅰ1侧为低附路面且驱动电机Ⅱ8侧为高附路面的对开路面时，可以在不增加电机成本的前提下，将驱动电机Ⅰ1的一半扭矩转移到处于高附路面的车轮Ⅱ14，极大提高动力性。
在本发明的一个实施例中，图7所示为本发明的整车控制流程图，整车控制的流程为：首先，通过与各传感器通讯来获取各子系统的信息201，实现驾驶意图解析、路面附着系数识别和滑转率计算202；接着，进入对开路面后203，切换为耦合式驱动模式，同时进行驱动防滑204；最后，驶出对开路面后205，切换至全集中式/全分布式驱动模式206。
在本发明的一个实施例中，图8为第一耦合驱动模式流程图，车辆由良好路面驶入左侧高附、右侧低附的对开路面，车辆初始状态为集中式驱动模式301，经过传感器采集数据302检测到驶入左侧高附、右侧低附的对开路面后303，则需将驱动模式切换为驱动电机Ⅰ分布式、驱动电机Ⅱ集中式驱动的耦合式驱动模式304，则主动将驱动电机Ⅰ的扭矩输出降为零305，若降扭未完成，则继续降扭，若降扭完成306，则变模电机Ⅰ快速控制变模机构Ⅰ进行摘挡307，在摘挡动作完成后308，控制驱动电机Ⅰ主动调速309，当驱动电机Ⅰ转速满足|n1-n01i2|<Δn时310，判断为调速完成311，其中n1为驱动电机Ⅰ的当前转速，n2为驱动电机Ⅱ的当前转速，n01为车轮Ⅰ当前转速，n02为车轮Ⅱ当前转速，i1为集中式齿轮到车轮的传动比，i2为分布式齿轮到车轮的传动比，Δn为设定的转速差门限值，Δn在设计中设定为30r/min；当确定调速完成后，驱动电机Ⅰ退出转速控制模式并进入自由状态，将驱动电机Ⅰ扭矩输出降为零312，此后变模电机Ⅰ驱动变模机构Ⅰ进行挂挡313；挂挡完成后314，完成变模控制；驱动电机Ⅰ控制器控制驱动电机Ⅰ逐渐恢复扭矩控制315，根据加速踏板开度指令正常驱动，驱动电机Ⅱ控制器控制驱动电机Ⅱ进行驱动防滑控制316；这样在控制车轮Ⅱ的滑转率的同时，还可将驱动电机Ⅱ的一半驱动力转移到车轮Ⅰ，极大提高车辆整体驱动力。
在本发明的一个实施例中，图9为第二耦合驱动模式流程图，车辆由良好路面驶入左侧低附、右侧高附的对开路面，车辆初始状态为集中式驱动模式401，经过传感器采集数据402检测到驶入左侧高附、右侧低附的对开路面后403，则需将驱动模式切换为驱动电机Ⅰ集中式、驱动电机Ⅱ分布式驱动的耦合式驱动模式404，则主动将驱动电机Ⅱ的扭矩输出降为零405，若降扭未完成，则继续降扭，若降扭完成406，则变模电机Ⅱ快速控制变模机构Ⅱ进行摘挡407，在摘挡动作完成后408，控制驱动电机Ⅱ主动调速409，当驱动电机Ⅱ转速满足|n2-n02i2|<Δn时410，判断为调速完成411；当确定调速完成后，驱动电机Ⅱ退出转速控制模式并进入自由状态，将驱动电机Ⅱ扭矩输出降为零412，此后变模电机Ⅱ驱动变模机构Ⅱ进行挂挡413；挂挡完成后414，完成变模控制；驱动电机Ⅱ控制器控制驱动电机Ⅱ逐渐恢复扭矩控制415，根据加速踏板开度指令正常驱动，驱动电机Ⅰ控制器控制驱动电机Ⅰ进行驱动防滑控制416；这样在控制车轮Ⅰ的滑转率的同时，还可将驱动电机Ⅰ的一半驱动力转移到车轮Ⅱ，极大提高车辆整体驱动力。
在本发明的一个实施例中，图10为汽车由第一耦合驱动模式切换为全集中式/全分布式驱动模式流程图，车辆由左侧高附、右侧低附的对开路面驶入良好路面，当前为左侧电机分布式、右侧电机集中式驱动的耦合式驱动模式501，检测到驶出对开路面后502，根据姿态传感器信息获取车速信息，若车速vx≤vxth503，vxth为车速阈值，则需将耦合式驱动模式切换至集中式驱动模式504，将驱动电机Ⅰ的扭矩输出降为零505，若降扭未完成，则继续降扭，若降扭完成506，则变模电机Ⅰ快速控制变模机构Ⅰ进行摘挡507，在摘挡动作完成后508，控制驱动电机Ⅰ主动调速509，当驱动电机Ⅰ转速满足|n1-n01i1|<Δn时510，判断为调速完成511；当确定调速完成后，驱动电机Ⅰ退出转速控制模式并进入自由状态，将驱动电机Ⅰ力矩输出降为零512，此后变模电机Ⅰ驱动变模机构Ⅰ进行挂挡513；挂挡完成后514，完成变模控制；驱动电机Ⅰ控制器控制驱动电机Ⅰ逐渐恢复扭矩控制515，驱动电机Ⅰ根据加速踏板开度指令正常驱动516；若车速vx>vxth503，则需将耦合式驱动模式切换至分布式驱动模式517，将驱动电机Ⅱ的扭矩输出降为零518，若降扭未完成，则继续降扭，若降扭完成519，则变模电机Ⅱ快速控制变模机构Ⅱ进行摘挡520，在摘挡动作完成后521，控制驱动电机Ⅱ主动调速522，当驱动电机Ⅱ转速满足|n2-n02i2|<Δn时523，判断为调速完成524；当确定调速完成后，驱动电机Ⅱ退出转速控制模式并进入自由状态，将驱动电机Ⅱ力矩输出降为零525，此后变模电机Ⅱ驱动变模机构Ⅱ进行挂挡526；挂挡完成后527，完成变模控制；驱动电机Ⅱ控制器控制驱动电机Ⅱ逐渐恢复扭矩控制528，驱动电机Ⅱ根据加速踏板开度指令正常驱动529。
在本发明的一个实施例中，图11为汽车由第二耦合驱动模式切换为全集中式/全分布式驱动模式流程图，车辆由左侧低附、右侧高附的对开路面驶入良好路面，当前为左侧电机分布式、右侧电机集中式驱动的耦合式驱动模式601，检测到驶出对开路面后602，根据姿态传感器信息获取车速信息，若车速vx>vxth603，则需将耦合式驱动模式切换至分布式驱动模式604，将驱动电机Ⅰ的扭矩输出降为零605，若降扭未完成，则继续降扭，若降扭完成606，则变模电机Ⅰ快速控制变模机构Ⅰ进行摘挡607，在摘挡动作完成后608，控制驱动电机Ⅰ主动调速609，当驱动电机Ⅰ转速满足|n1-n01i2|<Δn时610，判断为调速完成611；当确定调速完成后，驱动电机Ⅰ退出转速控制模式并进入自由状态，将驱动电机Ⅰ力矩输出降为零612，此后变模电机Ⅰ驱动变模机构Ⅰ进行挂挡613；挂挡完成后614，完成变模控制；驱动电机Ⅰ控制器控制驱动电机Ⅰ逐渐恢复扭矩控制615，驱动电机Ⅰ根据加速踏板开度指令正常驱动616；若车速vx≤vxth603，则需将耦合式驱动模式切换至集中式驱动模式617，将驱动电机Ⅱ的扭矩输出降为零618，若降扭未完成，则继续降扭，若降扭完成619，则变模电机Ⅱ快速控制变模机构Ⅱ进行摘挡620，在摘挡动作完成后621，控制驱动电机Ⅱ主动降速622，当驱动电机Ⅱ转速满足|n2-n02i2|<Δn时623，判断为调速完成624；当确定调速完成后，驱动电机Ⅱ退出转速控制模式并进入自由状态，将驱动电机Ⅱ力矩输出降为零625，此后变模电机Ⅱ驱动变模机构Ⅱ进行挂挡626；挂挡完成后627，完成变模控制；驱动电机Ⅱ控制器控制驱动电机Ⅱ逐渐恢复扭矩控制628，驱动电机Ⅱ根据加速踏板开度指令正常驱动629。
一种电动汽车，包括上述的对开路面双模耦合驱动系统。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种对开路面双模耦合驱动系统，其特征在于，包括：
驱动控制器，用于综合解析所述电动汽车活动意图数据及计算所述电动汽车与路面数据，并同步操控传动总成；
第一传感组件，用于监测所述电动汽车的活动意图数据并向所述驱动控制器反馈；
第二传感组件，用于监测路面附着系数识别和滑转率计算并向所述驱动控制器反馈；
所述传动总成包括电动汽车驱动系统及变模系统；所述变模系统通过所述驱动控制器反馈控制所述电动汽车摘挡/挂挡；
所述电动汽车驱动系统包括驱动电机Ⅰ(1)和驱动电机Ⅱ(8)；所述驱动电机(1)和驱动电机Ⅱ(8)分别与车轮Ⅰ(9)和车轮Ⅱ(14)同侧设置；所述驱动电机Ⅰ(1)/驱动电机Ⅱ(8)的输出轴上安装有同步器Ⅰ(3)/同步器Ⅱ(6)，所述同步器(3)/同步器Ⅱ(6)与分布式减速器Ⅰ(2)/分布式减速器Ⅱ(7)或集中式减速器Ⅰ(4)/集中式减速器Ⅱ(5)接合；所述车轮Ⅰ(9)/车轮Ⅱ(14)安装于半轴Ⅰ(10)/半轴Ⅱ(13)的端部；所述半轴Ⅰ(10)/半轴Ⅱ(13)另一端接合有二级减速器Ⅰ(11)/二级减速器Ⅱ(12)所述二级减速器Ⅰ(11)/二级减速器Ⅱ(12)与分布式减速器Ⅰ(2)/分布式减速器Ⅱ(7)传动连接；或所述二级减速器Ⅰ(11)和二级减速器Ⅱ(12)通过差速器(15)与集中式减速器Ⅰ(4)/集中式减速器Ⅱ(5)传动连接；
所述驱动电机Ⅰ(1)具有可切换的第一驱动状态和第二驱动状态，在所述第一驱动状态时，所述同步器Ⅰ(3)与分布式减速器Ⅰ(2)接合，所述分布式减速器Ⅰ(2)通过与二级减速器Ⅰ(11)传动连接带动所述车轮Ⅰ(9)；
在所述第二驱动状态时，所述同步器Ⅰ(3)与集中式减速器Ⅰ(4)接合，所述集中式减速器Ⅰ(4)通过差速器(15)与所述二级减速器Ⅰ(11)和二级减速器Ⅱ(12)同步传动连接，带动所述车轮Ⅰ(9)和车轮Ⅱ(14)；
所述驱动电机Ⅱ(8)具有可切换的第三驱动状态和第四驱动状态，在所述第三驱动状态时，所述同步器Ⅱ(6)与分布式减速器Ⅱ(7)接合，所述分布式减速器Ⅱ(7)通过与二级减速器Ⅱ(12)传动连接带动所述车轮Ⅱ(14)；
在所述第四驱动状态时，所述同步器Ⅱ(6)与集中式减速器Ⅱ(5)接合，所述集中式减速器Ⅱ(5)通过差速器(15)与所述二级减速器Ⅰ(11)和二级减速器Ⅱ(12)同步传动连接，带动所述车轮Ⅰ(9)和车轮Ⅱ(14)。
2.根据权利要求1所述的一种对开路面双模耦合驱动系统，其特征在于：所述变模系统包括变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ；所述变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ分别通过变模电机控制器Ⅰ和变模电机控制器Ⅱ与所述驱动控制器电性连接；所述变模电机Ⅰ和变模电机Ⅱ分别传动连接有变模机构Ⅰ和变模机构Ⅱ；所述变模机构Ⅰ和变模机构Ⅱ分别与所述驱动电机Ⅰ(1)和驱动电机Ⅱ(8)位置对应；所述变模机构Ⅰ用于所述驱动电机Ⅰ(1)在第一驱动状态时与第二驱动状态切换时的摘挡/挂挡调节；所述变模机构Ⅱ用于所述驱动电机Ⅱ(8)在第三驱动状态时与第四驱动状态切换时的摘挡/挂挡调节。
3.根据权利要求1所述的一种对开路面双模耦合驱动系统，其特征在于：所述第一传感组件包括挡位传感器(101)、加速踏板位移传感器(102)、制动踏板位移传感器(103)、方向盘转角传感器(104)和方向盘转矩传感器(105)；通过上述检测数据变化反馈至所述驱动控制器，所述驱动控制器预测所述电动汽车的活动意图数据，并控制所述变模系统及电动汽车驱动系统做出响应调节。
4.根据权利要求1所述的一种对开路面双模耦合驱动系统，其特征在于：所述第二传感组件包括车身运动姿态传感器(106)、轮胎六分力传感器(107)、轮速传感器(108)和变模机构角位移传感器(109)；通过上述检测数据变化反馈至所述驱动控制器，所述驱动控制器计算得出路面附着系数及车轮滑转率计算，并控制所述变模系统及电动汽车驱动系统做出响应调节。
5.根据权利要求4所述的一种对开路面双模耦合驱动系统，其特征在于：所述驱动电机Ⅰ(1)和驱动电机Ⅱ(8)分别电性连接有驱动电机控制器Ⅰ和驱动电机控制器Ⅱ；所述驱动电机控制器Ⅰ和驱动电机控制器Ⅱ均与所述电池组电性连接，且与所述驱动控制器信息交互。
6.一种对开路面双模耦合驱动系统驱动方法，包括上述权利要求1-5任一项所述的对开路面双模耦合驱动系统，其特征在于，包括以下步骤；
监测所述活动意图数据及所述路面数据；
驶入对开路面，将电动汽车驱动系统切换为耦合式模式，并进行驱动防滑；所述耦合式模式包括第一耦合式驱动模式和第二耦合式模式；当处于第一耦合式驱动模式时，对开路面状况为车轮Ⅰ(9)侧高且车轮Ⅱ(14)侧低；切换驱动电机Ⅰ(1)至第一驱动状态，切换驱动电机Ⅱ(8)至第四驱动状态；变模机构Ⅰ驱动驱动电机Ⅰ(1)进行调速，完成变模控制；确定所述驱动电机Ⅰ(1)恢复扭矩控制后，驱动电机Ⅱ(8)控制所述车轮Ⅱ(14)进行驱动防滑控制，将驱动电机Ⅱ(8)的驱动力转移至车轮Ⅰ(9)上；
当处于第二耦合模式时，对开路面为车轮Ⅰ(9)侧低且车轮Ⅱ(14)侧高；切换驱动电机Ⅰ(1)至第二驱动状态，切换驱动电机Ⅱ(8)至第三驱动状态；变模机构Ⅱ驱动驱动电机Ⅱ(8)进行调速，完成变模控制；确定所述驱动电机Ⅱ(8)恢复扭矩控制后，驱动电机Ⅰ(1)控制所述车轮Ⅰ(9)进行驱动防滑控制，将驱动电机Ⅰ(1)的驱动力转移至车轮Ⅱ(14)上；
驶出对开路面，将电动汽车驱动系统切换为单一模式。
7.根据权利要求6所述的一种对开路面双模耦合驱动系统驱动方法，其特征在于：在所述第一耦合式驱动模式时，变模控制为将所述驱动电机Ⅰ(1)扭矩输出降为0；所述变模电机Ⅰ控制变模机构Ⅰ进行摘挡，控制所述驱动电机Ⅰ(1)降速；当所述驱动电机Ⅰ(1)调速完成后，所述驱动电机Ⅰ(1)进入自由状态，将驱动电机Ⅰ(1)扭矩输出再次降为零，所述变模电机Ⅰ驱动变模机构Ⅰ进行挂挡。
8.根据权利要求7所述的一种对开路面双模耦合驱动系统驱动方法，其特征在于：所述驱动电机Ⅰ(1)降速需调速至转速满足|n1-n01i2|<Δn；
其中n1为驱动电机Ⅰ的当前转速，n01为车轮Ⅰ当前转速，i2为分布式齿轮到车轮的传动比，Δn为设定的转速差门限值。
9.根据权利要求6所述的一种对开路面双模耦合驱动系统驱动方法，其特征在于：所述单一模式包括全集中驱动模式和全分布驱动模式，当处于全集中驱动模式时，驱动电机Ⅰ(1)处于第二驱动状态，驱动电机Ⅱ(8)处于第四驱动状态；
当处于全分布驱动模式时，驱动电机Ⅰ(1)处于第一驱动状态，驱动电机Ⅱ(8)处于第三驱动状态；
判断驶出对开路面后车速与车速阈值大小，当当前车速小于车速阈值时，切换至全集中驱动模式，反之切换至全分布驱动模式。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的对开路面双模耦合驱动系统。
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