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CN107985120A - 一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统 - Google Patents

一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统 Download PDF

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孙宾宾
高松
李鹏程
于文琪
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Abstract

一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统包括：整车控制器，轴1的行星齿轮机构、电机及其控制器、飞轮机构、双离合器及其控制器、减速及差速机构，轴2的电机及其控制器、减速及差速机构，主、副动力电池及其管理系统；整车控制器通过控制轴1电机控制器、双离合器控制器，可实现电机1的驱动与再生制动、飞轮机构的驱动与再生制动控制；整车控制器通过控制轴2电机控制器，可实现电机2的驱动与再生制动控制；整车控制器通过控制主、副电池管理系统，可实现主电池安全运行控制及副电池的额外能量存储与额外功率补偿控制。本发明借助飞轮混动与双电机四轮驱动/制动优势，能够提升整车驱动效率及制动能量回收效率，延长电动车续驶里程。

Description

一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统
技术领域
本发明涉及四轮驱动电动汽车动力系统，特别是一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统。
背景技术
电动汽车由于具有零污染、零排放的技术优势，对于解决石油能源危机与环境污染具有重要的现实意义，并已受到汽车界的广泛关注。其中，单电机由于具有开发成本低的优势，已受到世界各大汽车厂商及研究机构的广泛关注。不过，从能量源层面分析，现有的单电机驱动电动汽车普遍以化学电池为车辆能量源，受电池属性的限制，车辆的制动能量回收效率低。从动力源层面分析，现有的单电机驱动电动汽车为保证车辆的短时加速性能，需匹配功率偏大的电机，车辆驱动效率偏低。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明提供一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统，利用飞轮瞬时大能量充放的优势，解决现有常规电动汽车制动能量回收效率、驱动效率低的问题。
本发明技术方案是: 提供一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统，包括CAN总线，设计用于实现整车控制器与其他控制单元间的信号传输；整车控制器，设计用于采集主、副电池管理系统、轴2电机2控制器、轴1电机1控制器、轴1离合器1控制器及轴1离合器2控制器输出的部件状态信号，并向各控制单元发送相关控制指令；主动力电池及其管理系统，设计为车辆主要能量源，用于为轴1、轴2电机提供驱动能量并回收存储车辆制动能量；轴2电机及其控制器，设计用于为轴2提供驱动力及再生制动力；轴1、轴2减速及差速机构，设计用于实现轴1、轴2内驱动力与制动力的传递；
作为对本发明的改进，还包括轴1行星齿轮机构，设计用于实现飞轮与电机1的动力耦合、飞轮与轴1减速机构的速度耦合；
作为对本发明的改进，还包括轴1飞轮、离合器1及其控制器，设计用于实现制动工况下的车辆制动能量回收与存储及驱动工况下的车辆驱动功率补偿；
作为对本发明的改进，还包括轴1电机及其控制器、离合器2及其控制器，设计用于实现对飞轮机构的调速控制及为轴1提供驱动力及再生制动力；
作为对本发明的改进，还包括副动力电池及其管理系统，当飞轮能量较大时，该副动力电池及其管理系统存储飞轮部分能量；当主动力电池无法满足电机1、电机2驱动能量或功率要求时，提供能量或功率补偿；此外，该副动力电池及其管理系统还可回收部分电机1、电机2再生制动能量。
本发明的优点在于：
1、本发明由于采用飞轮储能技术，借助飞轮可以瞬时存储能量的优势，能够有效提升整车制动能量回收效率，有利于改善车辆经济性，延长车辆续驶里程；借助飞轮瞬时大功率动力输出优势，能够降低车辆对驱动电机的功率要求，整车可以匹配更小功率的电机，在保证车辆动力性前提下，能够有效提升整车驱动效率，有利于改善车辆经济性，延长车辆续驶里程；
2、本发明由于采用飞轮储能技术与副电池设计方案，借助飞轮及副电池在瞬时能量存储与释放方面的优势，能够降低车辆对主电池放电功率的要求，有利于延长主电池使用寿命；此外，在主电池及其管理系统出现故障的情况下，飞轮及副电池系统仍可为车辆提供能量源。
附图说明
图1为本发明的平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
整车控制器采集车辆状态、部件状态及驾驶员动作等信号，依据内部存储的控制策略，借助CAN总线，向电机1控制器、电机2控制器、离合器1控制器、离合器2控制器、主电池管理系统及副电池管理系统发送相关控制信号，以控制车辆安全、高效运行。
主电池管理系统一方面向整车控制器发送电池状态信号；另一方面，接收整车控制器发出的控制指令，控制主电池运行于安全工作模式。
副电池管理系统一方面向整车控制器发送电池状态信号；另一方面，接收整车控制器发出的控制指令，并执行飞轮额外能量存储、主电池额外功率补偿、备用电池模式启动等控制指令。
电机2控制器一方面向整车控制器发送电机2状态信号；另一方面，接收整车控制器发出的控制指令，控制电机2输出整车控制器所要求的转矩控制指令，并通过轴2减速及差速机构，向轴2车轮传递转矩。
电机1控制器一方面向整车控制器发送电机1状态信号；另一方面，接收整车控制器发出的控制指令，并结合离合器2及其控制器，控制电机1输出整车控制器所要求的转速、转矩控制指令，完成飞轮机构的调速控制、轴1的驱动与制动控制。
离合器1一方面向整车控制器发送离合器1状态信号；另一方面，接收整车控制器控制指令，通过控制离合的结合与分离，控制飞轮机构的能量回收与释放，实现飞轮再生制动与驱动。

Claims (1)

1.一种飞轮混动四轮驱动电动车辆动力及其控制系统，包括：整车控制器，轴1的行星齿轮机构、电机及其控制器、飞轮机构、双离合器及其控制器、减速及差速机构，轴2的电机及其控制器、减速及差速机构，主动力电池及其管理系统，副动力电池及其管理系统；
（1）轴1的电机控制器、双离合器控制器通过接收整车控制器控制信号，控制电机1运行于驱动、再生制动、调速控制模式，控制飞轮机构运行于能量回收、能量释放控制模式；
（2）轴2的电机控制器通过接收整车控制器控制信号，控制电机2运行于驱动、再生制动控制模式；
（3）副动力电池管理系统通过接收整车控制器控制信号，控制副动力电池运行于回收飞轮能量、功率补偿工作模式；
（4）主动力电池管理系统通过接收整车控制器控制信号，控制主动力电池运行于安全工作模式。
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