CN103552481B - 一种双电机构型电动汽车动力控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种双电机构型电动汽车动力控制系统及控制方法，属于电动汽车动力系统构型及控制技术领域，具体涉及一种电动汽车动力系统构型及控制方法。本发明解决了现有电动汽车动力系统不能工作在高效率区而造成的电动汽车的能效性差的问题，本发明采用车速传感器检测到的车速，油门传感器检测到的油门踏板开度，整车控制器根据电动汽车车速、油门和制动踏板开度计算整车的功率需求，根据需求功率判断两个电机的工作状态，对电机的输出功率进行控制，使电机工作在高效率区，本发明适用于控制电动汽车动力系统。

Description

一种双电机构型电动汽车动力控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车动力系统构型及控制技术领域，具体涉及一种电动汽车动力系统构型及控制方法。

背景技术

现代电动汽车动力系统的构型中，大部分是以单电机作为主要系统构型。这种设计结构简单，控制容易，但是不能使电动机工作在高效率区，造成了电动汽车的能效性差。

发明内容

本发明为了解决现有电动汽车动力系统不能工作在高效率区而造成的电动汽车的能效性差的问题，提出了一种双电机构型电动汽车动力系统。

本发明所述一种双电机构型电动汽车动力系统，该系统包括一号电机、磁粉离合器、二号电机、传动装置、左侧车轮、右侧车轮、二号驱动控制器、离合控制器、一号驱动控制器、整车控制器、车速传感器、油门传感器、制动踏板传感器、电池管理系统和电池；

一号电机的动力输出轴与磁粉离合器的输入轴连接，磁粉离合器的输出轴与二号电机的动力输入轴连接，二号电机的动力输出轴与传动装置连接，传动装置直接驱动左侧车轮和右侧车轮，一号电机的驱动信号输入端与一号驱动控制器的驱动控制信号输出端连接，二号电机的驱动信号输入端连接二号驱动控制器的驱动控制信号输出端，磁粉离合器的控制信号输入端连接离合控制器的控制信号输出端，离合控制器的控制信号输入端连接整车控制器的离合控制信号输出端，整车控制器的油门开度信号输入端连接油门传感器的油门开度信号输出端，整车控制器的车速信号输入端连接车速传感器的车速信号输出端，整车控制器的制动踏板开度信号输入端连接制动踏板传感器的制动踏板开度信号输出端，整车控制器的电池荷电状态信号输入端连接电池管理系统的电池荷电状态信号输出端；电池管理系统的电池荷电状态信号输入端连接电池；

电池用于为一号电机和二号电机提供直流电源。

采用上述双电机构型电动汽车动力系统实现汽车动力的控制方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、车速传感器检测车速，油门传感器检测油门踏板开度、制动踏板传感器检测制动踏板开度、电池管理系统对电池的荷电状态进行检测；并将检测获得的信息发送给整车控制器；

步骤二、整车控制器判断电池的荷电状态是否低于电池荷电状态的最小阈值点，如果判断结果为是，则离合控制器控制磁粉离合器断开，将一号电机和二号电机的目标功率设置为0，返回步骤一，否则，执行步骤三；

步骤三、整车控制器判断所述制动踏板开度是否大于0，如果判断结果为是，则执行步骤四；否则，执行步骤五；

步骤四、整车控制器判断车速传感器检测到的车速是否大于0，如果判断结果为是，则根据制动踏板传感器检测到的制动踏板开度和车速计算汽车的制动功率，对制动能量进行回收；否则，磁粉离合器断开，将一号电机和二号电机的目标功率设置为0，返回步骤一；

步骤五、整车控制器判断油门传感器检测到的油门踏板开度是否大于0，如果判断结构为是，则根据油门踏板开度和车速计算整车需求功率，并执行步骤六；否则，返回步骤一；

步骤六、整车控制器判断整车需求功率是否大于一号电机高效区的最大功率，如果判断结果为是，则离合器控制一号电机和二号电机输出整车目标功率并返回步骤一；否则，离合器断开，一号电机输出整车目标功率，二号电机不工作并返回步骤一；

电机的高效区，是指电机的工作效率达到80%以上时的输出功率。

本发明采用整车控制器根据电动汽车车速、油门和制动踏板开度计算整车的功率需求，根据需求功率判断两个电机的工作状态，对电机的输出功率进行控制，使电机工作在高效率区，提高了电动汽车的能效，且与现有电动汽车动力系统相比电动汽车的能效性提高了10%左右。

附图说明

图1为本发明所述双电机构型电动汽车动力控制系统电气结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种双电机构型电动汽车动力系统，该系统包括一号电机1、磁粉离合器2、二号电机3、传动装置4、左侧车轮5、右侧车轮6、二号驱动控制器7、离合控制器8、一号驱动控制器9、整车控制器10、车速传感器11、油门传感器12、制动踏板传感器13、电池管理系统14和电池15；

一号电机1的动力输出轴与磁粉离合器2的输入轴连接，磁粉离合器2的输出轴与二号电机3的动力输入轴连接，二号电机3的动力输出轴与传动装置4连接，传动装置4直接驱动左侧车轮5和右侧车轮6，一号电机1的驱动信号输入端与一号驱动控制器9的驱动控制信号输出端连接，二号电机3的驱动信号输入端连接二号驱动控制器7的驱动控制信号输出端，磁粉离合器2的控制信号输入端连接离合控制器8的控制信号输出端，离合控制器8的控制信号输入端连接整车控制器10的离合控制信号输出端，整车控制器10的油门开度信号输入端连接油门传感器12的油门开度信号输出端，整车控制器10的车速信号输入端连接车速传感器11的车速信号输出端，整车控制器10的制动踏板开度信号输入端连接制动踏板传感器13的制动踏板开度信号输出端，整车控制器10的电池荷电状态信号输入端连接电池管理系统14的电池荷电状态信号输出端；电池管理系统14的电池荷电状态信号输入端连接电池15；

电池15用于为一号电机1和二号电机3提供直流电源。

具体实施方式二、本实施方式是采用具体实施方式一所述的一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、车速传感器11检测车速，油门传感器12检测油门踏板开度、制动踏板传感器13检测制动踏板开度、电池管理系统14对电池的荷电状态进行检测；并将检测获得的信息发送给整车控制器10；

步骤二、整车控制器10判断电池的荷电状态是否低于电池荷电状态的最小阈值点，如果判断结果为是，则离合控制器8控制磁粉离合器2断开，将一号电机1和二号电机3的目标功率设置为0，返回步骤一，否则，执行步骤三；

步骤三、整车控制器10判断所述制动踏板开度是否大于0，如果判断结果为是，则执行步骤四；否则，执行步骤五；

步骤四、整车控制器10判断车速传感器11检测到的车速是否大于0，如果判断结果为是，则根据制动踏板传感器13检测到的制动踏板开度和车速计算汽车的制动功率，对制动能量进行回收；否则，磁粉离合器断开，将一号电机1和二号电机3的目标功率设置为0，返回步骤一；

步骤五、整车控制器10判断油门传感器12检测到的油门踏板开度是否大于0，如果判断结构为是，则根据油门踏板开度和车速计算整车需求功率，并执行步骤六；否则，返回步骤一；

步骤六、整车控制器10判断整车需求功率是否大于一号电机1高效区的最大功率，如果判断结果为是，则离合器控制一号电机1和二号电机3输出整车目标功率并返回步骤一；否则，离合器断开，一号电机1输出整车目标功率，二号电机3不工作并返回步骤一；

电机的高效区，是指电机的工作效率达到80%以上时的输出功率。

具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式二所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法的进一步说明，步骤四中对制动能量进行回收的方法为：

步骤一、整车控制器10判断电池15的荷电状态是否达到最高阀值，如果判断为是，则一号电机1和二号电机3的目标功率设为0，继续对车速，油门踏板开度、制动踏板开度、电池的荷电状态进行检测；否则，执行步骤二；

步骤二、整车控制器10判断制动功率是否大于一号电机1高效区的最大制动功率，如果判断结果为是，则一号电机1和二号电机3共同输出目标制动功率，并继续对车速，油门踏板开度、制动踏板开度、电池的荷电状态进行检测；否则，一号电机1输出目标制动功率，二号电机3不工作，继续对车速，油门踏板开度，制动踏板开度和电池的荷电状态进行检测。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式二所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法的进一步说明，步骤五中根据油门踏板开度和车速计算整车需求功率P₁通过公式：

T_qd=T_qdmaxα

P₁=T_qdω

获得，式中T_qd为电机目标驱动转矩，T_qdmax为电机最大驱动转矩，α为油门踏板开度，P₁为汽车行驶需求功率，ω为电机实际转速即车速值。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式二所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法的进一步说明，步骤四中根据制动踏板传感器13检测到的制动踏板开度和车速计算汽车的制动功率P₂通过公式：

T_qb=T_qbmaxf_brk(β)

$f_{\mathrm{brk}}=\left\{\begin{array}{c}0,\mathrm{\&beta;}<{\mathrm{\&beta;}}_1\\ \frac{\mathrm{\&beta;}-{\mathrm{\&beta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_2-{\mathrm{\&beta;}}_1},{\mathrm{\&beta;}}_1\&le;\mathrm{\&beta;}<{\mathrm{\&beta;}}_2\\ 1,{\mathrm{\&beta;}}_2\&le;\mathrm{\&beta;}\&le;{\mathrm{\&beta;}}_3\end{array}\right.$

P₂=T_qbω

式中，T_qb为电机目标制动转矩，T_qbmax为电机最大制动转矩，β为制动踏板开度，0<β₁≤0.05，0.05<β₂≤0.3，0.3<β₃≤1，P₂为汽车制动需求功率，ω为电机实际转速即车速值。

本实施方式在β₁=0.05，β₂=0.1，β₃=1时即可获得整车需求功率。

具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式二所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法的进一步说明，步骤二中所述电池荷电状态的最小阈值点的为电池荷电状态最高值的20%至30%之间。

具体实施方式七、本实施方式是对具体实施方式三所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法的进一步说明，电池15的荷电状态的最高阀值为电池的电荷最大值的80%～90%之间。

Claims (7)

1.一种双电机构型电动汽车动力控制系统，其特征在于，该系统包括一号电机(1)、磁粉离合器(2)、二号电机(3)、传动装置(4)、左侧车轮(5)、右侧车轮(6)、二号驱动控制器(7)、离合控制器(8)、一号驱动控制器(9)、整车控制器(10)、车速传感器(11)、油门传感器(12)、制动踏板传感器(13)、电池管理系统(14)和电池(15)；

一号电机(1)的动力输出轴与磁粉离合器(2)的输入轴连接，磁粉离合器(2)的输出轴与二号电机(3)的动力输入轴连接，二号电机(3)的动力输出轴与传动装置(4)连接，传动装置(4)直接驱动左侧车轮(5)和右侧车轮(6)，一号电机(1)的驱动信号输入端与一号驱动控制器(9)的驱动控制信号输出端连接，二号电机(3)的驱动信号输入端连接二号驱动控制器(7)的驱动控制信号输出端，磁粉离合器(2)的控制信号输入端连接离合控制器(8)的控制信号输出端，离合控制器(8)的控制信号输入端连接整车控制器(10)的离合控制信号输出端，整车控制器(10)的油门开度信号输入端连接油门传感器(12)的油门开度信号输出端，整车控制器(10)的车速信号输入端连接车速传感器(11)的车速信号输出端，整车控制器(10)的制动踏板开度信号输入端连接制动踏板传感器(13)的制动踏板开度信号输出端，整车控制器(10)的电池荷电状态信号输入端连接电池管理系统(14)的电池荷电状态信号输出端；电池管理系统(14)的电池荷电状态信号输入端连接电池(15)；

电池(15)用于为一号电机(1)和二号电机(3)提供直流电源。

2.采用权利要求1所述的一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、车速传感器(11)检测车速，油门传感器(12)检测油门踏板开度、制动踏板传感器(13)检测制动踏板开度、电池管理系统(14)对电池的荷电状态进行检测；并将检测获得的信息发送给整车控制器(10)；

步骤二、整车控制器(10)判断电池的荷电状态是否低于电池荷电状态的最小阈值点，如果判断结果为是，则离合控制器(8)控制磁粉离合器(2)断开，将一号电机(1)和二号电机(3)的目标功率设置为0，返回步骤一，否则，执行步骤三；

步骤三、整车控制器(10)判断所述制动踏板开度是否大于0，如果判断结果为是，则执行步骤四；否则，执行步骤五；

步骤四、整车控制器(10)判断车速传感器(11)检测到的车速是否大于0，如果判断结果为是，则根据制动踏板传感器(13)检测到的制动踏板开度和车速计算汽车的制动功率，对制动能量进行回收；否则，磁粉离合器断开，将一号电机(1)和二号电机(3)的目标功率设置为0，返回步骤一；

步骤五、整车控制器(10)判断油门传感器(12)检测到的油门踏板开度是否大于0，如果判断结构为是，则根据油门踏板开度和车速计算整车需求功率，并执行步骤六；否则，返回步骤一；

步骤六、整车控制器(10)判断整车需求功率是否大于一号电机(1)高效区的最大功率，如果判断结果为是，则离合器控制一号电机(1)和二号电机(3)输出整车目标功率并返回步骤一；否则，离合器断开，一号电机(1)输出整车目标功率，二号电机(3)不工作并返回步骤一；

电机的高效区，是指电机的工作效率达到80％以上时的输出功率。

3.根据权利要求2所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法，其特征在于，步骤四中对制动能量进行回收的方法为：

步骤四一、整车控制器(10)判断电池(15)的荷电状态是否达到最高阀值，如果判断为是，则一号电机(1)和二号电机(3)的目标功率设为0，继续对车速，油门踏板开度、制动踏板开度、电池的荷电状态进行检测；否则，执行步骤四二；

步骤四二、整车控制器(10)判断制动功率是否大于一号电机(1)高效区的最大制动功率，如果判断结果为是，则一号电机(1)和二号电机(3)共同输出目标制动功率，并继续对车速，油门踏板开度、制动踏板开度、电池的荷电状态进行检测；否则，一号电机(1)输出目标制动功率，二号电机(3)不工作，继续对车速，油门踏板开度,制动踏板开度和电池的荷电状态进行检测。

4.根据权利要求2所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法，其特征在于，步骤五中根据油门踏板开度和车速计算整车需求功率P₁通过公式：

T_qd＝T_qdmaxα

P₁＝T_qdω

获得，式中，T_qd为电机目标驱动转矩，T_qdmax为电机最大驱动转矩，α为油门踏板开度，ω为电机实际转速即车速值。

5.根据权利要求2所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法，其特征在于，步骤四中根据制动踏板传感器(13)检测到的制动踏板开度和车速计算汽车的制动功率P₂通过公式：

T_qb＝T_qbmaxf_brk(β)

$f_{\mathrm{brk}}=\left\{\begin{array}{c}0,\mathrm{\&beta;}<{\mathrm{\&beta;}}_1\\ \frac{\mathrm{\&beta;}-{\mathrm{\&beta;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_2-{\mathrm{\&beta;}}_1},{\mathrm{\&beta;}}_1\&le;\mathrm{\&beta;}<{\mathrm{\&beta;}}_2\\ 1,{\mathrm{\&beta;}}_2\&le;\mathrm{\&beta;}\&le;{\mathrm{\&beta;}}_3\end{array}\right.$

P₂＝T_qbω

式中，T_qb为电机目标制动转矩，T_qbmax为电机最大制动转矩，β为制动踏板开度，0<β₁≤0.05，0.05<β₂≤0.3，0.3<β₃≤1，P₂为汽车制动需求功率，ω为电机实际转速即车速值。

6.根据权利要求2所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法，其特征在于，步骤二中所述电池荷电状态的最小阈值点的为电池荷电状态最高值的20％至30％之间。

7.根据权利要求3所述的采用一种双电机构型电动汽车动力控制系统实现汽车动力的控制方法，其特征在于，电池(15)的荷电状态的最高阀值为电池的电荷最大值的80％～90％之间。