CN110014868A - 三电机汽车动力系统及其控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三电机汽车动力系统及其控制方法和装置，该三电机汽车动力系统包括通过设置于前后车轴中一个车轴上的第一电机和第二电机以及设置于另一车轴上的第三电机，由于第一电机、第三电机可与第二电机实现共同驱动，因此，也就避免了第二电机档位切换时出现的动力中断问题；利用多电机联合驱动和单电机驱动相比提高了汽车的动力性；最后，由于同步器是根据控制器指令选择性地与第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组进行结合、离合器也是根据控制器指令开启或断开，因此，这也就实现了三个电机之间的最优的扭矩分配，提高了经济性。

Description

三电机汽车动力系统及其控制方法和装置

技术领域

本发明涉及纯电动汽车技术领域，更具体地说，涉及三电机汽车动力系 统及其控制方法和装置。

背景技术

当前纯电动汽车多是以单电机结合一档或者两档的变速箱动力系统形式 进行驱动行驶。

目前，单电机的峰值扭矩、功率特性等直接限制了纯电动汽车的动力性 表现；单档位的传动系统由于只能传递一个传动比，因此汽车经济优化空间 并不大，而双档位的传动系统虽然存在系统动力性和经济性有优化的可能， 但是却会产生动力中断等问题，从而影响驾驶性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三电机汽车动力系统及其控制方法和装置， 以解决目前单档位经济优化空间并不大，双档位产生动力中断等问题，从而 影响驾驶性的问题。技术方案如下：

一种三电机汽车动力系统，包括：

分别设置于前后车轴中一个车轴上的第一电机和第二电机，设置于所述 前后车轴中另一车轴上的第三电机，与所述第一电机相连的第一齿轮组，与 所述第二电机相连的第二电机输入轴齿轮组，控制器，与所述第三电机相连 第二齿轮组，以及设置于所述第三电机和所述第二齿轮组之间的离合器，其 中，所述第二电机输入轴齿轮组由同步器和两个齿轮组构成；

所述控制器控制所述同步器与所述第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮 组结合，以及所述离合器的开启或断开；

所述第一电机带动所述第一齿轮组转动，所述第二电机带动与所述同步 器结合的一个齿轮组，并且，当所述离合器处于开启状态时，所述第三电机 带动所述第二齿轮组转动，以共同驱动分别与所述第一齿轮组、所述第二电 机输入轴齿轮组和所述第二齿轮组相连的驱动轮工作。

优选的，所述第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组为所述第一齿轮组。

一种三电机汽车动力系统控制方法，应用于上述技术方案任意一项所述 的三电机汽车动力系统中的控制器，所述系统还包括分别设置于前后车轴中 一个车轴上的第一电机和第二电机，设置于所述前后车轴中另一车轴上的第 三电机，与所述第一电机相连的第一齿轮组，与所述第二电机相连的第二电 机输入轴齿轮组，与所述第三电机相连第二齿轮组，以及设置于所述第三电 机和所述第二齿轮组之间的离合器，其中，所述第二电机输入轴齿轮组由同 步器和两个齿轮组构成，所述方法包括：

分别生成所述第一电机的全部第一工作点、所述第二电机的全部第二工 作点以及所述第三电机的全部第三工作点，所述第一工作点包括所述第一电 机的当前转速值以及相应扭矩值，所述第二工作点包括所述第二电机在各档 位下的当前转速值以及相应扭矩值，所述第三工作点包括所述第三电机的当 前转速值和扭矩值；

选取至少一个工作点组，并计算所述工作点组的动力系统综合效率，所 述工作点组包括一个所述第一工作点、一个所述第二工作点和一个所述第三 工作点；

判断最大动力系统综合效率是否大于所述三电机汽车动力系统的上一历 史动力系统综合效率；

若是，利用所述动力系统综合效率及其对应的工作点组，对所述三电机 汽车动力系统的所述上一历史动力系统综合效率及其对应的上一历史工作点 组进行更新，并按照更新的所述工作点组控制所述同步器与所述第二电机输 入轴齿轮组中的一个齿轮组结合，以及所述离合器的开启或断开，以使得所 述第一电机带动所述第一齿轮组转动，所述第二电机带动与所述同步器结合 的一个齿轮组，并且，当所述离合器处于开启状态时，所述第三电机带动所 述第二齿轮组转动，以共同驱动分别与所述第一齿轮组、所述第二电机输入 轴齿轮组和所述第二齿轮组相连的驱动轮工作。

优选的，所述分别生成所述第一电机的全部第一工作点、所述第二电机 的全部第二工作点以及所述第三电机的全部第三工作点，包括：

遍历所述第一电机的全部第一工作点；

对于每一个所述第一工作点，根据该第一工作点对应的当前转速值以及 扭矩值，计算相应所述第一电机的轮端扭矩值；

计算各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值；

判断所述第三电机的当前转速值是否处于预设第三电机转速限制范围；

当所述第三电机的当前转速值不处于所述预设第三电机转速限制范围 时，按照第一预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对应的整车轮端 需求扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的 第三工作点；

当所述第三电机的当前转速值处于所述预设第三电机转速限制范围时， 按照第二预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对应的整车轮端需求 扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的第三 工作点。

优选的，所述计算各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，包 括：

对于每一个所述第一工作点，判断该第一工作点对应的扭矩值是否为零；

当该第一工作点对应的扭矩值为零时，根据该第一工作点对应的当前转 速值确定需求扭矩补偿值；

当该第一工作点对应的扭矩值不为零时，将需求扭矩补偿值确定为零；

根据检测到的加速踏板深度值、制动踏板深度值以及当前车速值，确定 轮端扭矩需求值；

根据所述需求扭矩补偿值和所述轮端扭矩需求值计算该第一工作点对应 的整车轮端需求扭矩值。

优选的，所述按照第一预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对 应的整车轮端需求扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所 述第三电机的第三工作点，包括：将所述第三电机的当前转速值和扭矩值确 定为零，并生成所述第三电机的第三工作点；

对于每一个所述第一工作点，根据该第一工作点对应的所述整车轮端需 求扭矩值以及所述第一电机的轮端扭矩值，计算相应所述第二电机的轮端扭 矩值；

根据所述第二电机的轮端扭矩值、所述第二电机在各档位下的当前转速 值以及上一历史扭矩值，计算所述第二电机在相应档位下的扭矩值；

生成所述第二电机在各档位下全部第二工作点。

优选的，所述按照第二预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对 应的整车轮端需求扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所 述第三电机的第三工作点，包括：遍历所述第二电机在各档位下全部第二工 作点；

对于各档位下每一个所述第二工作点，根据该第二工作点对应的当前转 速值以及相应扭矩值，计算相应所述第二电机的轮端扭矩值；

对于各个第一工作点以及该第一工作点对应的各档位下每一个第二工作 点，根据该第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值、该第一工作点对应的所 述第一电机的轮端扭矩值以及该第二工作点对应的所述第二电机的轮端扭矩 值，计算相应第三电机的需求扭矩值；

根据所述第三电机的当前转速值和相应所述第三电机的需求扭矩值，计 算相应所述第三电机的扭矩值；

生成所述第三电机的全部第三工作点。

优选的，所述根据所述第三电机的当前转速值和相应所述第三电机的需 求扭矩值，计算相应所述第三电机的扭矩值，包括：

根据所述第三电机的当前转速值和相应所述第三电机的上一历史扭矩 值，确定相应所述第三电机的路传动效率；

根据相应所述第三电机的需求扭矩值以及相应所述第三电机的路传动效 率和预设第三电机路传动比，计算相应所述第三电机的扭矩值。

优选的，所述计算所述工作点组的动力系统综合效率，包括：

根据所述工作点组分别计算所述第一电机、第二电机和第三电机的机械 效率；

分别确定所述第一电机、所述第二电机以及所述第三电机的电机运行状 态；

依据机械效率、当前转速值、扭矩值和电机运行状态分别计算所述第一 电机、所述第二电机和所述第三电机的电功率；

根据所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的机械功率、电功率 以及电机运行状态，分别计算动力系统输出效率和动力系统输入效率；

根据所述动力系统输出效率和所述动力系统输入效率计算所述工作点组 的动力系统综合效率。

一种三电机汽车动力系统控制装置，包括：工作点生成模块、选取计算 模块、判断模块、更新控制模块；

所述工作点生成模块，用于分别生成所述第一电机的全部第一工作点、 所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的全部第三工作点，所述 第一工作点包括所述第一电机的当前转速值以及相应扭矩值，所述第二工作 点包括所述第二电机在各档位下的当前转速值以及相应扭矩值，所述第三工 作点包括所述第三电机的当前转速值和扭矩值；

所述选取计算模块，用于选取至少一个工作点组，并计算所述工作点组 的动力系统综合效率，所述工作点组包括一个所述第一工作点、一个所述第 二工作点和一个所述第三工作点；

所述判断模块，用于判断最大动力系统综合效率是否大于所述三电机汽 车动力系统的上一历史动力系统综合效率；若是，则执行所述更新控制模块；

所述更新控制模块，用于利用所述动力系统综合效率及其对应的工作点 组，对所述三电机汽车动力系统的所述上一历史动力系统综合效率及其对应 的上一历史工作点组进行更新，并按照更新的所述工作点组控制所述同步器 与所述第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组结合，以及所述离合器的开启 或断开，以使得所述第一电机带动所述第一齿轮组转动，所述第二电机带动 与所述同步器结合的一个齿轮组，并且，当所述离合器处于开启状态时，所 述第三电机带动所述第二齿轮组转动，以共同驱动分别与所述第一齿轮组、 所述第二电机输入轴齿轮组和所述第二齿轮组相连的驱动轮工作。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

以上本发明提供一种三电机汽车动力系统及其控制方法和装置，该三电 机汽车动力系统包括通过设置于前后车轴中一个车轴上的第一电机和第二电 机以及设置于另一车轴上的第三电机，由于第一电机可与第二实现共同驱动， 因此，也就避免了第二电机档位切换时出现的动力中断问题；进一步，利用 第三电机联合驱动提高了汽车的动力性；最后，由于同步器是根据控制器指 令选择性地与第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组进行结合、离合器也是 根据控制器指令开启或断开，因此，这也就实现了三个电机之间的最优的扭 矩分配，提高了经济性。

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 施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的另一三电机汽车动力系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的又一三电机汽车动力系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的再一三电机汽车动力系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法的部分方法流 程图；

图7为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法的另一部分方 法流程图；

图8为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法的又一部分方 法流程图；

图9为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法的再一部分方 法流程图；

图10为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法的再一部分方 法流程图；

图11为本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制装置的结构示意 图。

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。

本发明实施例提供一种三电机汽车动力系统，该三电机汽车动力系统包 括：分别设置于前后车轴中一个车轴上的第一电机10和第二电机20，设置于 前后车轴中另一车轴上的第三电机30，与第一电机10相连的第一齿轮组40， 与第二电机20相连的第二电机输入轴齿轮组50，控制器(图中未示出)，与 第三电机30相连第二齿轮组60，以及设置于第三电机30和第二齿轮组60之 间的离合器70，其中，第二电机输入轴齿轮组50由同步器501和两个齿轮组 构成；

控制器控制同步器501与第二电机输入轴齿轮组50中的一个齿轮组结 合，以及离合器70的开启或断开；

第一电机10带动第一齿轮组40转动，第二电机20带动与同步器501结 合的一个齿轮组，并且，当离合器70处于开启状态时，第三电机30带动第 二齿轮组60转动，以共同驱动分别与第一齿轮组40、第二电机输入轴齿轮组 50和第二齿轮组60相连的驱动轮工作。

优选的，第二电机输入轴齿轮组50中的一个齿轮组为第一齿轮组40(另 一个齿轮组为502)，也就是第一电机和第二电机共用一个第一齿轮组；这就 实现了第二电机的一个路传动比与第一电机的路传动比相同，从而使得三电 机汽车动力系统结构简单，成本更低。

当然，第二电机输入轴齿轮组50中还可包括与第一齿轮组40不同的第 三齿轮组502和第四齿轮组503，也就是第一电机和第二电机没有共用的齿轮 组；这就实现了第二电机的两个路传动比均与第一电机的路传动比不同，从 而产生更多速比组合，有更大的速比优化空间。

图1和图2中箭头所指方向为汽车前进方向，第二电机输入轴齿轮组50(图 中未示出)包括第三齿轮组502和第四齿轮组503，图1中第一电机10和第二电 机20设置于前轴上，第三电机30设置于后轴上，图2中第一电机10和第二电机 20设置于后轴上，第三电机30设置于前轴上。

图3和图4中箭头所指方向为汽车前进方向，第二电机输入轴齿轮组50(图 中未示出)包括第一齿轮组40和另一齿轮组502，图3中第一电机10和第二电 机20设置于前轴上，第三电机30设置于后轴上，图4中第一电机10和第二电机 20设置于后轴上，第三电机30设置于前轴上。

本发明实施例提供的三电机汽车动力系统，由于第一电机可与第二实现 共同驱动，因此，也就避免了第二电机档位切换时出现的动力中断问题；进 一步，利用第三电机联合驱动提高了汽车的动力性；最后，由于同步器是根 据控制器指令选择性地与第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组进行结合、 离合器也是根据控制器指令开启或断开，因此，这也就实现了三个电机之间 的最优的扭矩分配，提高了经济性。

基于上述实施例提供的三电机汽车动力系统，本发明实施例公开一种三 电机汽车动力系统控制方法，该方法应用于上述任意三电机汽车动力系统中 的控制器，方法流程图如图5所示，包括如下步骤：

S10，分别生成第一电机的全部第一工作点、第二电机的全部第二工作点 以及第三电机的全部第三工作点；

所述第一工作点包括第一电机的当前转速值以及相应扭矩值，所述第二 工作点包括第二电机在各档位下的当前转速值以及相应扭矩值，所述第三工 作点包括第三电机的当前转速值和扭矩值；

在执行步骤S10的过程中，是否可根据换挡曲线确定第二电机的档位直 接影响该方法的复杂程度和执行时长，如以车速和加速踏板深度等为变量的 第二电机换挡曲线预先确定，则在一定车速和加速踏板深度等的条件下，第 二电机的档位已经确定，也就是第二电机输入轴齿轮组中与同步器结合的齿 轮组已经确定，则直接确定该档位下的第二电机的第二工作点，当然，如果 第二电机换挡曲线未预先确定，则第二电机档位也为一个优化变量。

在具体实现过程中，步骤S10“分别生成第一电机的全部第一工作点、第 二电机的全部第二工作点以及第三电机的全部第三工作点”可以具体采用以 下步骤，方法流程图如图6所示：

S101，遍历第一电机的全部第一工作点；

在执行步骤S101的过程中，根据第一电机的当前转速值确定第一电机的 电动峰值扭矩值和发电峰值扭矩值，其中电动峰值扭矩值为正数，发电峰值 扭矩值为负数，进一步，按照预设遍历扭矩步长从电动峰值扭矩依次递减， 直至遍历得到的扭矩值小于发电峰值扭矩，当然，还可按照预设遍历扭矩步 长从发电峰值扭矩值依次递增，直至遍历得到的扭矩值大于发电峰值扭矩， 这样就得到第一电机的全部第一工作点，第一工作点包括第一电机的当前转 速织以及遍历得到的扭矩值。

S102，对于每一个第一工作点，根据该第一工作点对应的当前转速值以 及扭矩值，计算相应第一电机的轮端扭矩值；

在执行步骤S102的过程中，首先根据该第一工作点对应的当前转速值和 扭矩值，确定相应第一电机的路传动效率；进而按照如下公式(1)计算相应 第一电机的轮端扭矩值：

Trq_EM1atwheel＝Trq_EM1×GR_EM1×Effi_EM1GB(Spd_EM1，Trq_EM1) (1)

其中，Trq_EM1atwheel为第一电机的轮端扭矩值，Trq_EM1为该第一工作点对应 的扭矩值，GR_EM1为预设第一电机路传动比，Effi_EM1GB为第一电机的路传动效 率，其中，Spd_EM1为第一工作点对应的当前转速值，Trq_EM1为第一工作点对应 的扭矩值，第一电机在第一工作点的路传动效率Effi_EM1GB是由第一工作点对 应的当前转速值Spd_EM1和第一工作点对应的扭矩值Trq_EM1决定的。

S103，计算各个第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值；

在具体实现过程中，步骤S103“计算各个第一工作点对应的整车轮端需 求扭矩值”可以具体采用以下步骤，方法流程图如图7所示：

S1031，对于每一个第一工作点，判断该第一工作点对应的扭矩值是否为 零；当该第一工作点对应的扭矩值为零时，则执行步骤S1032；当该第一工作 点对应的扭矩值不为零时，则执行步骤S1033；

S1032，根据该第一工作点对应的当前转速值确定需求扭矩补偿值；

在执行步骤S1032的过程中，可根据预先设置的转速和需求扭矩补偿之 间的映射关系，确定当前转速值对应的需求扭矩补偿值，当然，还可按照实 际需要具体设置需求扭矩补偿值，例如，将需求扭矩补偿值设为定值。

S1033，将需求扭矩补偿值确定为零；

S1034，根据检测到的加速踏板深度值、加速踏板深度值以及当前车速值， 确定轮端扭矩需求值；

在执行步骤S1034的过程中，可根据预先设置的加速踏板深度、加速踏 板深度、车速与轮端扭矩需求之间的映射关系，确定加速踏板深度值、加速 踏板深度值以及当前车速值对应的需求扭矩补偿值。

S1035，根据需求扭矩补偿值和轮端扭矩需求值计算该第一工作点对应的 整车轮端需求扭矩值；

在执行步骤S1035的过程中，可按照如下公式(2)计算整车轮端需求扭 矩值：

Trq_{vehreqatwheel}＝Trq_{vehreqatwheel1}+Trq_{vehreqatwheel2} (2)

其中，Trq_{vehreqatwheel}为整车轮端需求扭矩值，Trq_{vehreqatwheel1}为需求扭矩补 偿值，Trq_{vehreqatwheel2}为轮端扭矩需求值。

S104，判断第三电机的当前转速值是否处于预设第三电机转速限制范围； 当第三电机的当前转速值不处于预设第三电机转速限制范围时，则执行步骤 S105；当第三电机的当前转速值处于预设第三电机转速限制范围时，则执行 步骤S106；

S105，按照第一预设工作点生成规则以及各个第一工作点对应的整车轮 端需求扭矩值，分别生成第二电机的全部第二工作点以及第三电机的第三工 作点；

在具体实现过程中，步骤S105“按照第一预设工作点生成规则以及各个 第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分别生成第二电机的全部第二工作 点以及第三电机的第三工作点”可以具体采用以下步骤，方法流程图如图8 所示：

S1051，将第三电机的当前转速值和扭矩值确定为零，并生成第三电机的 第三工作点；

在执行步骤S1051的过程中，第三电机的第三工作点为(0，0)。

S1052，对于每一个第一工作点，根据该第一工作点对应的整车轮端需求 扭矩值以及第一电机的轮端扭矩值，计算相应第二电机的轮端扭矩值；

在执行步骤S1052的过程中，可按照如下公式(3)计算相应第二电机的 轮端扭矩值：

Trq_EM2atwheel＝Trq_{vehreqatwheel}-Trq_EM1atwheel (3)

其中，Trq_EM2atwheel为相应第二电机的轮端扭矩值。

S1053，根据第二电机的轮端扭矩值、第二电机在各档位下的当前转速值 以及上一历史扭矩值，计算第二电机在相应档位下的扭矩值；

在执行步骤S1053的过程中，可按照如下公式(4)计算第二电机在第一 档位下的扭矩值：

Trq_EM21＝Trq_EM2atwheel/GR1_EM2/Effi_EM2GB1(Spd_EM21，Trq_{EM2上一时刻}1) (4)

其中，Trq_EM21为第二电机在第一档位下的扭矩值，GR1_EM2为预设第二电 机在第一档位下的路传动比，Effi_EM2GB1为第二电机在第一档位下的路传动效 率，其中，Spd_EM21为第二电机在第一档位下的当前转速值，Trq_{EM2上一时刻}1为 第二电机在第一档位下的上一历史扭矩值，第二电机在第一档位下的路传动 效率Effi_EM2GB1是由第二电机在第一档位下的当前转速值Spd_EM21和第二电机 在第一档位下的上一历史扭矩值Trq_{EM2上一时刻}1决定的。

当然，可按照如下公式(5)计算第二电机在第二档位下的扭矩值：

Trq_EM22＝Trq_EM2atwheel/GR2_EM2/Effi_EM2GB2(Spd_EM22，Trq_{EM2上一时刻}2) (5)

其中，Trq_EM22为第二电机在第二档位下的扭矩值，GR2_EM2为预设第二电 机在第二档位下的路传动比，Effi_EM2GB2为第二电机在第二档位下的路传动效 率，其中，Spd_EM22为第二电机在第二档位下的当前转速值，Trq_{EM2上一时刻}2为 第二电机在第二档位下的上一历史扭矩值，第二电机在第二档位下的路传动 效率Effi_EM2GB2是由第二电机在第二档位下的当前转速值Spd_EM22和第二电机 在第二档位下的上一历史扭矩值Trq_{EM2上一时刻}2决定的。

S1054，生成第二电机在各档位下全部第二工作点。

在执行步骤S1054的过程中，生成的第二工作点包括第二电机在第一档 位下的全部第二工作点，也包括第二电机在第二档位下的全部第二工作点；

需求说明的是，在生成第二电机在各档位下全部第二工作点之前，还可 判断第二电机在各档位下的当前转速值是否处于预设第二电机转速限制范 围；并且，只有在处于预设第二电机转速限制范围时，才可生成第二电机在 相应档位下的全部第二工作点。

S106，按照第二预设工作点生成规则以及各个第一工作点对应的整车轮 端需求扭矩值，分别生成第二电机的全部第二工作点以及第三电机的第三工 作点；

在具体实现过程中，步骤S106“按照第二预设工作点生成规则以及各个 第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分别生成第二电机的全部第二工作 点以及第三电机的第三工作点”可以具体采用以下步骤，方法流程图如图9 所示：

S1061，遍历第二电机在各档位下全部第二工作点；

在执行步骤S1061的过程中，根据第二电机在各档位下的当前转速值确 定第二电机在各档位下的电动峰值扭矩值和发电峰值扭矩值，其中电动峰值 扭矩值为正数，发电峰值扭矩值为负数，进一步，按照预设遍历扭矩步长从 电动峰值扭矩依次递减，直至遍历得到的扭矩值小于发电峰值扭矩，当然， 还可按照预设遍历扭矩步长从发电峰值扭矩值依次递增，直至遍历得到的扭 矩值大于发电峰值扭矩，这样就得到第二电机在各档位下的全部第二工作点， 第二工作点包括第二电机在各档位下的当前转速织以及遍历得到的扭矩值。

S1062，对于各档位下每一个第二工作点，根据该第二工作点对应的当前 转速值以及相应扭矩值，计算相应第二电机的轮端扭矩值；

在执行步骤S1062的过程中，根据该第二工作点对应的当前转速值和扭 矩值，确定相应第二电机的路传动效率；进而按照如下公式(6)计算相应第 二电机的轮端扭矩值：

Trq_EM2atwheel＝Trq_EM2×GR1_EM2×Effi_EM2GB(Spd_EM2，Trq_EM2) (6)

其中，Trq_EM2atwheel为相应第二电机的轮端扭矩值，Trq_EM2为该第二工作点 对应的当前转速值，GR1_EM2为第二电机在该第二工作点对应的预设路传动比， Effi_EM2GB为第二电机的路传动效率，其中，Spd_EM2为第二电机在该第二工作点 对应的当前转速值，Trq_EM2为第二电机在该第二工作点对应的扭矩值。

S1063，对于各个第一工作点以及该第一工作点对应的各档位下每一个第 二工作点，根据该第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值、该第一工作点对 应的第一电机的轮端扭矩值以及该第二工作点对应的第二电机的轮端扭矩 值，计算相应第三电机的需求扭矩值；

在执行步骤S1063的过程中，可按照如下公式(7)计算相应第三电机的 需求扭矩值：

Trq_EM3atwheel＝Trq_{vehreqatwheel}-Trq_EM1atwheel-Trq_EM2atwheel (7)

其中，Trq_EM3atwheel为相应第三电机的需求扭矩值，Trq_{vehreqatwheel}为该第一 工作点对应的整车轮端需求扭矩值，Trq_EM1atwheel为该第一工作点对应的第一电 机的轮端扭矩值，Trq_EM2atwheel为该第二工作点对应的第二电机的轮端扭矩值。

S1064，根据第三电机的当前转速值和相应第三电机的需求扭矩值，计算 相应第三电机的扭矩值；

在执行步骤S1064的过程中，可按照如下公式(8)计算相应第三电机的 扭矩值：

Trq_EM3＝Trq_EM3atwheel/GR_EM3/Effi_EM3GB(Spd_EM3，Trq_{EM3上一时刻}) (8)

其中，Trq_EM3为相应第三电机的扭矩值，GR_EM3为预设第三电机路传动比， Effi_EM3GB为第三电机的路传动效率，其中，Spd_EM3为第三电机的当前转速值， Trq_{EM3上一时刻}为第三电机的上一历史扭矩值，第三电机的路传动效率Effi_EM3GB是由第三电机的当前转速值Spd_EM3和第三电机的上一历史扭矩值Trq_{EM3上一时刻} 决定的。

S1065，生成第三电机的全部第三工作点。

S20，选取至少一个工作点组，计算工作点组的动力系统综合效率，所述 工作点组包括一个第一工作点、一个第二工作点和一个第三工作点；

在具体实现过程中，步骤S20中“计算工作点组的动力系统综合效率” 可以具体采用以下步骤，方法流程图如图10所示：

S201，根据工作点组分别计算第一电机、第二电机和第三电机的机械效 率；

在执行步骤S201的过程中，可按照如下公式(8)计算工作点组中第一 电机的机械效率：

PwrM_EM1＝Trq_EM1×Spd_EM1 (8)

其中，PwrM_EM1为第一电机的机械效率，Trq_EM1为工作点组中第一工作点 所包含的扭矩值，Spd_EM1为工作点组中第一工作点所包含的当前转速值；

PwrM_EM2＝Trq_EM2×Spd_EM2 (9)

其中，PwrM_EM2为第二电机的机械效率，Trq_EM2为工作点组中第二工作点 所包含的扭矩值，Spd_EM2为工作点组中第二工作点所包含的当前转速值；

PwrM_EM3＝Trq_EM3×Spd_EM3 (10)

其中，PwrM_EM3为第三电机的机械效率，Trq_EM3为工作点组中第三工作点 所包含的扭矩值，Spd_EM3为工作点组中第三工作点所包含的当前转速值。

S202，分别确定第一电机、第二电机以及第三电机的电机运行状态；

在执行步骤S202的过程中，根据工作点组中第一工作点所包含的当前扭 矩值的正负确定第一电机的电机运行状态，当为正时，第一电机处于电动状 态，当为负时，第一电机处于发电状态；

同理，根据工作点组中第二工作点所包含的当前扭矩值的正负确定第二 电机的电机运行状态，当为正时，第二电机处于电动状态，当为负时，第二 电机处于发电状态；

同理，按照上述方法确定第三电机的电机运行状态。

S203，依据机械效率、当前转速值、扭矩值和电机运行状态分别计算第 一电机、第二电机和第三电机的电功率；

在执行步骤S203的过程中，当电机处于电动状态时，可采用如下公式(11) 计算电功率，当电机处于发电状态时，可采用如下公式(12)计算电功率：

PwrE_EM*mot＝PwrM_EM*/Effi_EM*mot(Spd_EM*，Trq_EM*) (11)

其中，PwrE_EM*mot为处于电动状态的电机的电效率，PwrM_EM*为电机的 机械功率，Effi_EM*mot为电机的电动效率，Spd_EM*为电机的当前转速值，Trq_EM*为电机的扭矩值，“*”由于泛指电机，当为“1”时，计算的是第一电机的 电效率，当为“2”时，计算的是第二电机的电效率，当为“3”时，计算的 是第三电机的电效率；

PwrE_EM*gen＝PwrM_EM*×Effi_EM*gen(Spd_EM*，Trq_EM*) (12)

其中，PwrE_EM*gen为处于发电状态的电机的电效率，PwrM_EM*为电机的机 械功率，Effi_EM*gen为电机的电动效率，Spd_EM*为电机的当前转速值，Trq_EM*为 电机的扭矩值，“*”由于泛指电机，当为“1”时，计算的是第一电机的电 效率，当为“2”时，计算的是第二电机的电效率，当为“3”时，计算的是 第三电机的电效率。

S204，根据第一电机、第二电机和第三电机的机械功率、电功率以及电 机运行状态，分别计算动力系统输出效率和动力系统输入效率；

在执行步骤S204的过程中，首先分别确定第一电机、第二电机以及第三 电机各自的电机运行状态，进一步，结合电机的机械功率和电功率采用如下 公式(13)(15)(17)(19)(21)(23)(25)(27)计算动力系统输 入功率，采用如下公式(14)(16)(18)(20)(22)(24)(26)(28) 计算动力系统输出功率：

当第一电机、第二电机和第三电机均处于电动状态时：

Pwr_input＝PwrE_EM1mot+PwrE_EM2mot+PwrE_EM3mot (13)

Pwr_output＝PwrM_EM1+PwrM_EM2+PwrM_EM3 (14)

其中，Pwr_input为动力系统输入功率，Pwr_output为动力系统输出功率；

当第一电机、第二电机和第三电机均处于发电状态时：

Pwr_input＝PwrM_EM1+PwrM_EM2+PwrM_EM3 (15)

Pwr_output＝PwrE_EM1gen+PwrE_EM2gen+PwrE_EM3gen (16)

当第一电机处于电动状态，第二电机和第三电机处于发电状态时：

Pwr_input＝PwrE_EM1mot+PwrM_EM2+PwrM_EM3 (17)

Pwr_output＝PwrM_EM1+PwrE_EM2gen+PwrE_EM3gen (18)

当第一电机和第三电机处于电动状态，第二电机处于发电状态时：

Pwr_input＝PwrE_EM1mot+PwrM_EM2+PwrE_EM3mot (19)

Pwr_output＝PwrM_EM1+PwrE_EM2gen+PwrM_EM3 (20)

当第一电机和第二电机处于电动状态，第三电机处于发电状态时：

Pwr_input＝PwrE_EM1mot+PwrE_EM2mot+PwrM_EM3 (21)

Pwr_output＝PwrM_EM1+PwrM_EM2+PwrE_EM3gen (22)

当第一电机处于发电状态，第二电机和第三电机处于电动状态时：

Pwr_input＝PwrM_EM1+PwrE_EM2mot+PwrE_EM3mot (23)

Pwr_output＝PwrE_EM1gen+PwrM_EM2+PwrM_EM3 (24)

当第一电机和第三电机处于发电状态，第二电机处于电动状态时：

Pwr_input＝PwrM_EM1+PwrE_EM2mot+PwrM_EM3 (25)

Pwr_output＝PwrE_EM1gen+PwrM_EM2+PwrE_EM3gen (26)

当第一电机和第二电机处于发电状态，第三电机处于电动状态时：

Pwr_input＝PwrM_EM1+PwrM_EM2+PwrE_EM3mot (27)

Pwr_output＝PwrE_EM1gen+PwrE_EM2gen+PwrM_EM3 (28)。

S205，根据动力系统输出效率和动力系统输入效率计算工作点组的动力 系统综合效率；

在执行步骤S205的过程中，可按照如下公式(29)计算工作点组的动力 系统综合效率：

Effi_system＝Pwr_output/Pwr_input (29)

其中，Effi_system为工作点组的动力系统综合效率。

S30，判断最大动力系统综合效率是否大于三电机汽车动力系统的上一历 史动力系统综合效率；若是，则执行步骤S40；

S40，利用动力系统综合效率及其对应的工作点组，对三电机汽车动力系 统的上一历史动力系统综合效率及其对应的上一历史工作点组进行更新，并 按照更新的工作点组控制同步器与第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组结 合，以及离合器的开启或断开，以使得第一电机带动第一齿轮组转动，第二 电机带动与同步器结合的一个齿轮组，并且，当离合器处于开启状态时，第 三电机带动第二齿轮组转动，以共同驱动分别与第一齿轮组、第二电机输入 轴齿轮组和第二齿轮组相连的驱动轮工作。

以上步骤S101～步骤S106仅仅是本申请实施例公开的步骤S10“分别生成 第一电机的全部第一工作点、第二电机的全部第二工作点以及第三电机的全 部第三工作点”过程的一种优选的实现方式，有关此过程的具体实现方式可 根据自己的需求任意设置，在此不做限定。

以上步骤S1031～步骤S1035仅仅是本申请实施例公开的步骤S103“计算各 个第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值”过程的一种优选的实现方式，有 关此过程的具体实现方式可根据自己的需求任意设置，在此不做限定。

以上步骤S1051～步骤S1054仅仅是本申请实施例公开的步骤S105“按照第 一预设工作点生成规则以及各个第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分 别生成第二电机的全部第二工作点以及第三电机的第三工作点”过程的一种 优选的实现方式，有关此过程的具体实现方式可根据自己的需求任意设置， 在此不做限定。

以上步骤S1061～步骤S1065仅仅是本申请实施例公开的步骤S106“按照第 二预设工作点生成规则以及各个第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分 别生成第二电机的全部第二工作点以及第三电机的第三工作点”过程的一种 优选的实现方式，有关此过程的具体实现方式可根据自己的需求任意设置， 在此不做限定。

以上步骤S201～步骤S205仅仅是本申请实施例公开的步骤S20中“计算工 作点组的动力系统综合效率”过程的一种优选的实现方式，有关此过程的具 体实现方式可根据自己的需求任意设置，在此不做限定。

本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法，以最优动力系统综 合效率控制同步器选择性地与第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组进行结 合、控制离合器开启或断开，这就实现了三个电机之间的最优的扭矩分配， 提高了经济性。

基于上述实施例提供的三电机汽车动力系统控制方法，本发明实施例公 开一种三电机汽车动力系统控制装置，如图11所示，包括：工作点生成模块 101、选取计算模块102、判断模块103、更新控制模块104；

工作点生成模块101，用于分别生成第一电机的全部第一工作点、第二电 机的全部第二工作点以及第三电机的全部第三工作点，所述第一工作点包括 第一电机的当前转速值以及相应扭矩值，所述第二工作点包括第二电机在各 档位下的当前转速值以及相应扭矩值，所述第三工作点包括第三电机的当前 转速值和扭矩值；

选取计算模块102，用于选取至少一个工作点组，并计算工作点组的动力 系统综合效率，所述工作点组包括一个第一工作点、一个第二工作点和一个 第三工作点；

判断模块103，用于判断最大动力系统综合效率是否大于三电机汽车动力 系统的上一历史动力系统综合效率；若是，则执行更新控制模块40；

更新控制模块104，用于利用动力系统综合效率及其对应的工作点组，对 三电机汽车动力系统的上一历史动力系统综合效率及其对应的上一历史工作 点组进行更新，并按照更新的工作点组控制同步器与第二电机输入轴齿轮组 中的一个齿轮组结合，以及离合器的开启或断开，以使得第一电机带动第一 齿轮组转动，第二电机带动与同步器结合的一个齿轮组，并且，当离合器处 于开启状态时，第三电机带动第二齿轮组转动，以共同驱动分别与第一齿轮 组、第二电机输入轴齿轮组和第二齿轮组相连的驱动轮工作。

本发明实施例提供的三电机汽车动力系统控制装置，以最优动力系统综 合效率控制同步器选择性地与第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组进行结 合、控制离合器开启或断开，这就实现了三个电机之间的最优的扭矩分配， 提高了经济性。

以上对本发明所提供的三电机汽车动力系统及其控制方法和装置进行了 详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对 于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围 上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个 实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似 的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的 方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用 来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗 示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要 素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、 方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括 一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设 备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三电机汽车动力系统，其特征在于，包括：

分别设置于前后车轴中一个车轴上的第一电机和第二电机，设置于所述前后车轴中另一车轴上的第三电机，与所述第一电机相连的第一齿轮组，与所述第二电机相连的第二电机输入轴齿轮组，控制器，与所述第三电机相连第二齿轮组，以及设置于所述第三电机和所述第二齿轮组之间的离合器，其中，所述第二电机输入轴齿轮组由同步器和两个齿轮组构成；

所述控制器控制所述同步器与所述第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组结合，以及所述离合器的开启或断开；

所述第一电机带动所述第一齿轮组转动，所述第二电机带动与所述同步器结合的一个齿轮组，并且，当所述离合器处于闭合状态时，所述第三电机带动所述第二齿轮组转动，以共同驱动分别与所述第一齿轮组、所述第二电机输入轴齿轮组和所述第二齿轮组相连的驱动轮工作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组为所述第一齿轮组。

3.一种三电机汽车动力系统控制方法，其特征在于，应用于权利要求1～2任意一项所述的三电机汽车动力系统中的控制器，所述系统还包括分别设置于前后车轴中一个车轴上的第一电机和第二电机，设置于所述前后车轴中另一车轴上的第三电机，与所述第一电机相连的第一齿轮组，与所述第二电机相连的第二电机输入轴齿轮组，与所述第三电机相连第二齿轮组，以及设置于所述第三电机和所述第二齿轮组之间的离合器，其中，所述第二电机输入轴齿轮组由同步器和两个齿轮组构成，所述方法包括：

分别生成所述第一电机的全部第一工作点、所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的全部第三工作点，所述第一工作点包括所述第一电机的当前转速值以及相应扭矩值，所述第二工作点包括所述第二电机在各档位下的当前转速值以及相应扭矩值，所述第三工作点包括所述第三电机的当前转速值和扭矩值；

选取至少一个工作点组，并计算所述工作点组的动力系统综合效率，所述工作点组包括一个所述第一工作点、一个所述第二工作点和一个所述第三工作点；

判断最大动力系统综合效率是否大于所述三电机汽车动力系统的上一历史动力系统综合效率；

若是，利用所述动力系统综合效率及其对应的工作点组，对所述三电机汽车动力系统的所述上一历史动力系统综合效率及其对应的上一历史工作点组进行更新，并按照更新的所述工作点组控制所述同步器与所述第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组结合，以及所述离合器的开启或断开，以使得所述第一电机带动所述第一齿轮组转动，所述第二电机带动与所述同步器结合的一个齿轮组，并且，当所述离合器处于开启状态时，所述第三电机带动所述第二齿轮组转动，以共同驱动分别与所述第一齿轮组、所述第二电机输入轴齿轮组和所述第二齿轮组相连的驱动轮工作。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别生成所述第一电机的全部第一工作点、所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的全部第三工作点，包括：

遍历所述第一电机的全部第一工作点；

对于每一个所述第一工作点，根据该第一工作点对应的当前转速值以及扭矩值，计算相应所述第一电机的轮端扭矩值；

计算各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值；

判断所述第三电机的当前转速值是否处于预设第三电机转速限制范围；

当所述第三电机的当前转速值不处于所述预设第三电机转速限制范围时，按照第一预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的第三工作点；

当所述第三电机的当前转速值处于所述预设第三电机转速限制范围时，按照第二预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的第三工作点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，包括：

对于每一个所述第一工作点，判断该第一工作点对应的扭矩值是否为零；

当该第一工作点对应的扭矩值为零时，根据该第一工作点对应的当前转速值确定需求扭矩补偿值；

当该第一工作点对应的扭矩值不为零时，将需求扭矩补偿值确定为零；

根据检测到的加速踏板深度值、制动踏板深度值以及当前车速值，确定轮端扭矩需求值；

根据所述需求扭矩补偿值和所述轮端扭矩需求值计算该第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按照第一预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的第三工作点，包括：将所述第三电机的当前转速值和扭矩值确定为零，并生成所述第三电机的第三工作点；

对于每一个所述第一工作点，根据该第一工作点对应的所述整车轮端需求扭矩值以及所述第一电机的轮端扭矩值，计算相应所述第二电机的轮端扭矩值；

根据所述第二电机的轮端扭矩值、所述第二电机在各档位下的当前转速值以及上一历史扭矩值，计算所述第二电机在相应档位下的扭矩值；

生成所述第二电机在各档位下全部第二工作点。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按照第二预设工作点生成规则以及各个所述第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值，分别生成所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的第三工作点，包括：遍历所述第二电机在各档位下全部第二工作点；

对于各档位下每一个所述第二工作点，根据该第二工作点对应的当前转速值以及相应扭矩值，计算相应所述第二电机的轮端扭矩值；

对于各个第一工作点以及该第一工作点对应的各档位下每一个第二工作点，根据该第一工作点对应的整车轮端需求扭矩值、该第一工作点对应的所述第一电机的轮端扭矩值以及该第二工作点对应的所述第二电机的轮端扭矩值，计算相应第三电机的需求扭矩值；

根据所述第三电机的当前转速值和相应所述第三电机的需求扭矩值，计算相应所述第三电机的扭矩值；

生成所述第三电机的全部第三工作点。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三电机的当前转速值和相应所述第三电机的需求扭矩值，计算相应所述第三电机的扭矩值，包括：根据所述第三电机的当前转速值和相应所述第三电机的上一历史扭矩值，确定相应所述第三电机的路传动效率；

根据相应所述第三电机的需求扭矩值以及相应所述第三电机的路传动效率和预设第三电机路传动比，计算相应所述第三电机的扭矩值。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述工作点组的动力系统综合效率，包括：

根据所述工作点组分别计算所述第一电机、第二电机和第三电机的机械效率；

分别确定所述第一电机、所述第二电机以及所述第三电机的电机运行状态；

依据机械效率、当前转速值、扭矩值和电机运行状态分别计算所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的电功率；

根据所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机的机械功率、电功率以及电机运行状态，分别计算动力系统输出效率和动力系统输入效率；

根据所述动力系统输出效率和所述动力系统输入效率计算所述工作点组的动力系统综合效率。

10.一种三电机汽车动力系统控制装置，其特征在于，包括：工作点生成模块、选取计算模块、判断模块、更新控制模块；

所述工作点生成模块，用于分别生成所述第一电机的全部第一工作点、所述第二电机的全部第二工作点以及所述第三电机的全部第三工作点，所述第一工作点包括所述第一电机的当前转速值以及相应扭矩值，所述第二工作点包括所述第二电机在各档位下的当前转速值以及相应扭矩值，所述第三工作点包括所述第三电机的当前转速值和扭矩值；

所述选取计算模块，用于选取至少一个工作点组，并计算所述工作点组的动力系统综合效率，所述工作点组包括一个所述第一工作点、一个所述第二工作点和一个所述第三工作点；

所述判断模块，用于判断最大动力系统综合效率是否大于所述三电机汽车动力系统的上一历史动力系统综合效率；若是，则执行所述更新控制模块；

所述更新控制模块，用于利用所述动力系统综合效率及其对应的工作点组，对所述三电机汽车动力系统的所述上一历史动力系统综合效率及其对应的上一历史工作点组进行更新，并按照更新的所述工作点组控制所述同步器与所述第二电机输入轴齿轮组中的一个齿轮组结合，以及所述离合器的开启或断开，以使得所述第一电机带动所述第一齿轮组转动，所述第二电机带动与所述同步器结合的一个齿轮组，并且，当所述离合器处于开启状态时，所述第三电机带动所述第二齿轮组转动，以共同驱动分别与所述第一齿轮组、所述第二电机输入轴齿轮组和所述第二齿轮组相连的驱动轮工作。