基于组合电动机驱动的电动汽车系统及其驱动控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于组合电动机驱动的电动汽车系统及其驱动控制方法。该系统包括整车控制器、组合电动机、与所述整车控制器连接且用于控制组合电动机运行的组合电动机驱动控制器、用于为整个驱动控制系统供电的动力电池组及其控制器，所述整车控制器还连接有加速踏板角度传感器、制动踏板角度传感器、以及轮速传感器，所述组合电动机驱动控制器还连接有组合电动机电压传感器、组合电动机电流传感器、组合电动机转速传感器、组合电动机转矩传感器、组合电动机制动器。本发明专利技术将根据电动汽车的驾驶意图，自动选择组合电动机中的一台或几台电动机为动力实行电动汽车依平稳原理驱动，从而实现电动汽车节能、续驶里程长、动力学性能好、电动汽车及零部件寿命长，具有重要的应用前景。

Electric vehicle system based on combined motor drive and driving control method thereof

The invention relates to an electric vehicle system based on a combined motor drive and its driving control method. The system includes vehicle controller, motor, combined with the vehicle controller connection and combination for motor control motor drive controller, combined operation for the entire drive power battery and power supply control system, the vehicle controller is also connected with the accelerator pedal, brake pedal angle sensor and angle sensor, wheel speed sensor. The combined motor drive controller is also connected with the combination of motor voltage sensor, current sensor, motor combination combination motor speed sensor, torque sensor, motor combination combination motor brake. The invention will be based on the electric vehicle driving intention, automatic selection of combination motor in one or several motor powered electric vehicles in accordance with the principle of smooth implementation of driving, so as to realize the electric vehicle energy saving, long driving range, dynamic performance, electric vehicles and parts of long service life, has important application prospect.

【技术实现步骤摘要】
基于组合电动机驱动的电动汽车系统及其驱动控制方法
本专利技术涉及一种基于组合电动机驱动的电动汽车系统及其驱动控制方法。
技术介绍
迄今国内外已经陆续对电动汽车进行了众多的研发及生产活动，并取得了不错的成果，然而由于电动汽车电动机及整车控制器有待进一步提高等，因此还是存在一定的局限性，而现有众多不同类型的电动机，虽也能较好地应用于各行各业，但如何更好地应用于电动汽车上，还有待更多的研究，为此，人们对电动机在电动汽车上的应用提出了更多更高的要求。针对上述问题，本专利技术研究了一种新型结构的组合电动机的电动汽车驱动控制系统。该技术它有助于电动汽车驱动更节能、电动车续驶里程延长、动力学性能更好、电动汽车相关总成及零件工作寿命更长，将促进电动汽车驱动技术和电动汽车技术的进步，有助于研发出性能更好更可靠的电动汽车驱动系统及其控制技术，从而促进我国电动汽车更好地发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于组合电动机驱动的电动汽车系统及其驱动控制方法，有助于电动汽车驱动更节能、电动车续驶里程延长、动力学性能更好、电动汽车相关总成及零件工作寿命更长，有助于研发出性能更好更可靠的电动汽车驱动系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于组合电动机驱动的电动汽车系统如图1所示，包括用于控制电动汽车运行的整车控制器、组合电动机、与所述整车控制器连接且用于控制组合电动机运行的组合电动机驱动控制器、用于为整个驱动控制系统供电的动力电池组及其控制器，所述整车控制器还连接有用于采集电动汽车加速踏板角度的加速踏板角度传感器、用于采集电动汽车制动踏板角度的制动踏板角度传感器、以及用于采集电动汽车各个轮速的轮速传感器组，所述组合电动机驱动控制器还连接有用于采集组合电动机电压的组合电动机电压传感器、用于采集组合电动机电流的组合电动机电流传感器、用于采集组合电动机转速的组合电动机转速传感器、用于采集组合电动机转矩的组合电动机转矩传感器、用于控制组合电动机制动的组合电动机制动器。在本专利技术一实施例中，采用了图2所示组合电动机，它由可各自独立或组合驱动的第一至第三电动机组成，所述第一至第三电动机共同采用一电动机转轴。所述组合电动机转轴直接作为电动汽车的驱动轴，或作为主减速器的输入轴并通过主减速器的输出轴驱动车轮、或作为变速器的输入轴并通过变速器和主减速器后驱动车轮。本专利技术还提供了一种采用上述所述的电动汽车系统的驱动控制方法，包括如下步骤，（1）电动汽车加速或加载过程：（1.1）当监测发现电动汽车驱动钥匙已经插入到位、汽车驻车制动器已经完全松开、且汽车处于启动加速状态时，整车控制器在得到加速踏板角度传感器数值大小并经计算判断，加速踏板角度α增大且处于0<α<=α1、即对应组合电动机转轴的转速ω增大且小于等于阈值ω1s、或组合电动机转轴的驱动转矩m增大且小于等于m1s时，立即通过组合电动机驱动控制器和动力电池组控制器，使组合电动机中的第一电动机通电，然后使第一电动机的驱动电流或驱动电压从零开始逐渐增大，并通过第一电动机使组合电动机转轴连同第一电动机、第二电动机和第三电动机的所有转子或电枢一起加速回转，使电动汽车依照平稳加速曲线（按图4所示）加速，直至电动汽车车速达到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变、即保持第一电动机的驱动电流或驱动电压大小不变；在增加电动汽车车速的过程中，一旦计算判断，加速踏板角度α增为α1、且组合电动机转轴的转速达到阈值ω1s、或组合电动机转轴的的驱动转矩达到阈值m1s时，保持此时第一电动机的驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α1为第一角度阈值，且α1>0；（1.2）当监测并计算发现电动汽车加速踏板的角度α增大且处于α1<α<=α2、即对应的组合电动机转轴的转速ω增大且处于超过阈值ω1s但小于等于阈值ω2s、或要求组合电动机转轴的驱动转矩m增大且处于超过阈值m1s但小于等于阈值m2s时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器和动力电池组控制器、立刻让第二电动机和第三电动机通电、且让它们同时从零开始逐渐增加各自的驱动电流大小或驱动电压大小，与此同时，减少第一电动机的驱动电流或驱动电压大小，在此过程，始终保证组合电动机转轴平稳增加其转速或转矩，实现电动汽车按平稳加速曲线增加车速；该加速过程一直进行，直至加速踏板的角度α增大至α2、第一电动机的驱动电流大小或驱动电压大小减为零、且组合电动机转轴的转速达到阈值ω2s或组合电动机转轴的的驱动转矩达到阈值m2s时，切断第一电动机的动力电源、保持第二电动机和第三电动机的各自驱动电流大小或驱动电压大小不变；此处，α2为第二角度阈值，且α1<α2；（1.3）当监测并计算发现电动汽车加速踏板的角度α增大且处于α2<α<=α3、即对应的组合电动机转轴的转速ω增大且处于大于阈值ω2s但小于等于阈值ω3s、或组合电动机转轴的驱动转矩m增大且处于大于阈值m2s但小于等于阈值m3s时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器继续增加第二电动机和第三电动机各自的驱动电流或驱动电压，使组合电动机转轴的转速或转矩平稳增长，促使电动汽车的车速按平稳加速曲线增加、直至电动汽车车速达到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变、即保持第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；在电动汽车加速过程中，当监测计算发现，加速踏板的角度α增大至α3、且组合电动机转轴的转速达到阈值ω3s或转矩达到阈值m3s，保持第二电动机和第三电动机各自的驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α3为第三角度阈值，且α2<α3；（1.4）当监测并计算发现电动汽车加速踏板的角度α增大且处于α3<α<=α4、即对应的组合电动机转轴的转速ω增大且处于大于阈值ω3s小于等于阈值ω4s、或组合电动机转轴的驱动载荷m增大且处于大于阈值m3s小于等于阈值m4s时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器，在保持第二电动机和第三电动机的各自的驱动电流或驱动电压大小不变的情况下，使第一电动机通电并不断增加其驱动电流或驱动电压大小，在使组合电动机转轴的转速或转矩增大的同时，使电动汽车车速按平稳加速曲线增加，直至加速踏板的角度α增大至α4、且组合电动机转轴的转速ω增大至阈值ω4s、或组合电动机转轴的转矩m增大至阈值m4s时，保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变，即保持第一电动机、第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α4为第四角度阈值，且α3<α4；（1.5）在步骤（1.1）至步骤（1.4）中，每隔一段时间τ1，整车控制器通过组合电动机驱动控制器检测一次第一电动机、第二电动机和第三电动机的驱动电流或驱动电压大小；一旦发现第一电动机、第二电动机和第三电动机中的任一电动机的驱动电流或驱动电压大小即将要超过其对应的额定电流和额定电压时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器或动力电池组控制器，立即调整该电动机的驱动电流或驱动电压大小并使它们不超过其额定值，并保持该值不变，同时将该电动机已处于额定工作状态的信息保存并显示出来；当检测并判断加速踏板的角度增大、且需要组合电动机转轴增速或增矩时，整车控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于组合电动机驱动的电动汽车系统，其特征在于：包括用于控制电动汽车运行的整车控制器、组合电动机、与所述整车控制器连接且用于控制组合电动机运行的组合电动机驱动控制器、用于为整个驱动控制系统供电的动力电池组及其控制器，所述整车控制器还连接有用于采集电动汽车加速踏板角度的加速踏板角度传感器、用于采集电动汽车制动踏板角度的制动踏板角度传感器、以及用于采集电动汽车各个轮速的轮速传感器组，所述组合电动机驱动控制器还连接有用于采集组合电动机电压的组合电动机电压传感器、用于采集组合电动机电流的组合电动机电流传感器、用于采集组合电动机转速的组合电动机转速传感器、用于采集组合电动机转矩的组合电动机转矩传感器、用于控制组合电动机制动的组合电动机制动器；所述组合电动机由可独立或组合驱动的第一至第三电动机组成，所述第一至第三电动机共同采用一电动机转轴，所述组合电动机转轴直接作为电动汽车的驱动轴，或作为主减速器的输入轴并通过主减速器的输出轴驱动车轮、或作为变速器的输入轴并通过变速器和主减速器后驱动车轮。

【技术特征摘要】
1.一种基于组合电动机驱动的电动汽车系统，其特征在于：包括用于控制电动汽车运行的整车控制器、组合电动机、与所述整车控制器连接且用于控制组合电动机运行的组合电动机驱动控制器、用于为整个驱动控制系统供电的动力电池组及其控制器，所述整车控制器还连接有用于采集电动汽车加速踏板角度的加速踏板角度传感器、用于采集电动汽车制动踏板角度的制动踏板角度传感器、以及用于采集电动汽车各个轮速的轮速传感器组，所述组合电动机驱动控制器还连接有用于采集组合电动机电压的组合电动机电压传感器、用于采集组合电动机电流的组合电动机电流传感器、用于采集组合电动机转速的组合电动机转速传感器、用于采集组合电动机转矩的组合电动机转矩传感器、用于控制组合电动机制动的组合电动机制动器；所述组合电动机由可独立或组合驱动的第一至第三电动机组成，所述第一至第三电动机共同采用一电动机转轴，所述组合电动机转轴直接作为电动汽车的驱动轴，或作为主减速器的输入轴并通过主减速器的输出轴驱动车轮、或作为变速器的输入轴并通过变速器和主减速器后驱动车轮。2.一种基于组合电动机驱动的电动汽车系统，其特征在于：包括用于控制电动汽车运行的整车控制器、组合电动机、与所述整车控制器连接且用于控制组合电动机运行的组合电动机驱动控制器、用于为整个驱动控制系统供电的动力电池组及其控制器，所述整车控制器还连接有用于采集电动汽车加速踏板角度的加速踏板角度传感器、用于采集电动汽车制动踏板角度的制动踏板角度传感器、以及用于采集电动汽车各个轮速的轮速传感器组，所述组合电动机驱动控制器还连接有用于采集组合电动机电压的组合电动机电压传感器、用于采集组合电动机电流的组合电动机电流传感器、用于采集组合电动机转速的组合电动机转速传感器、用于采集组合电动机转矩的组合电动机转矩传感器、用于控制组合电动机制动的组合电动机制动器；所述组合电动机由可独立或组合驱动的第一至第五电动机组成，所述第一至第五电动机共同采用一电动机转轴，所述组合电动机转轴直接作为电动汽车的驱动轴，或作为主减速器的输入轴并通过主减速器的输出轴驱动车轮、或作为变速器的输入轴并通过变速器和主减速器后驱动车轮。3.一种采用权利要求1所述的电动汽车系统的驱动控制方法，其特征在于：包括如下步骤，（1）电动汽车加速或加载过程：（1.1）当监测发现电动汽车驱动钥匙已经插入到位、汽车驻车制动器已经完全松开、且汽车处于启动加速状态时，整车控制器在得到加速踏板角度传感器数值大小并经计算判断，加速踏板角度α增大且处于0<α<=α1、即对应组合电动机转轴的转速ω增大且小于等于阈值ω1s、或组合电动机转轴的驱动转矩m增大且小于等于m1s时，立即通过组合电动机驱动控制器和动力电池组控制器，使组合电动机中的第一电动机通电，然后使第一电动机的驱动电流或驱动电压从零开始逐渐增大，并通过第一电动机使电动机转轴连同第一电动机、第二电动机和第三电动机的所有转子或电枢一起加速回转，使电动汽车依照平稳加速曲线加速，直至电动汽车车速达到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变、即保持第一电动机的驱动电流或驱动电压大小不变；在增加电动汽车车速的过程中，一旦计算判断，加速踏板角度α增为α1、且组合电动机转轴的转速达到阈值ω1s、或电动机转轴的的驱动转矩达到阈值m1s时，保持此时第一电动机的驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α1为第一角度阈值，且α1>0；（1.2）当监测并计算发现电动汽车加速踏板的角度α增大且处于α1<α<=α2、即对应的组合电动机转轴的转速ω增大且处于大于ω1s但小于等于阈值ω2s、或要求组合电动机转轴的驱动转矩m增大且处于大于m1s但小于等于阈值m2s时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器和动力电池组控制器、立刻让第二电动机和第三电动机通电、且让它们同时从零开始逐渐增加各自的驱动电流大小或驱动电压大小，与此同时，减少第一电动机的驱动电流或驱动电压大小，在此过程，始终保证组合电动机转轴平稳增加其转速或转矩，实现电动汽车按平稳加速曲线增加车速；该加速过程一直这样进行，直至加速踏板的角度α增大为α2、第一电动机的驱动电流大小或驱动电压大小减为零、且组合电动机转轴的转速达到阈值ω2s或组合电动机转轴的的驱动转矩达到阈值m2s时，切断第一电动机的动力电源，保持第二电动机和第三电动机的各自驱动电流大小或驱动电压大小不变；此处，α2为第二角度阈值，且α1<α2；（1.3）当监测并计算发现电动汽车加速踏板的角度α增大且处于α2<α<=α3、即对应的组合电动机转轴的转速ω增大且处于大于阈值ω2s但小于等于阈值ω3s、或组合电动机转轴的驱动转矩m增大且处于大于阈值m2s但小于等于阈值m3s时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器继续增加第二电动机和第三电动机各自的驱动电流或驱动电压，使组合电动机转轴的转速或转矩平稳增长，促使电动汽车的车速按平稳加速曲线增加、直至电动汽车车速达到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变、即保持第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；在电动汽车加速过程中，当监测计算发现，加速踏板的角度α增大为α3、且组合电动机转轴的转速达到阈值ω3s或转矩达到阈值m3s，保持第二电动机和第三电动机各自的驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α3为第三角度阈值，且α2<α3；（1.4）当监测并计算发现电动汽车加速踏板的角度α增大且处于α3<α<=α4、即对应的组合电动机转轴的转速ω增大且处于大于阈值ω3s小于等于阈值ω4s、或组合电动机转轴的驱动载荷m增大且处于大于阈值m3s小于等于阈值m4s时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器，在保持第二电动机和第三电动机的各自的驱动电流或驱动电压大小不变的情况下，使第一电动机通电并不断增加其驱动电流或驱动电压大小，在使组合电动机转轴的转速或转矩增大的同时，使电动汽车车速按平稳加速曲线增加，满足加速踏板角度对应的车速要求，直至加速踏板的角度α增大为α4、且对应的组合电动机转轴的转速ω增大为ω4s、或组合电动机转轴的转矩m增大为m4s时，保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变，即保持第一电动机、第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α4为第四角度阈值，且α3<α4；（1.5）在步骤（1.1）至步骤（1.4）中，每隔一段时间τ1，整车控制器通过组合电动机驱动控制器检测一次第一电动机、第二电动机和第三电动机的驱动电流或驱动电压大小；一旦发现第一电动机、第二电动机和第三电动机中的任一电动机的驱动电流或驱动电压大小即将要超过其对应的额定电流和额定电压时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器或动力电池组控制器，立即调整该电动机的驱动电流或驱动电压大小并使它们不超过其额定值，并保持该值不变，同时将该电动机已处于额定工作状态的信息保存并显示出来；当检测并判断加速踏板的角度增大、且需要组合电动机转轴增速或增矩时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器，保持已达到额定工作状态的那台电动机的驱动电流或驱动电压不变；若3台电动机的驱动电流或电压均达到各自的额定值，则整车控制器不再下达调整组合电动机驱动电流或驱动电压的指令，不管加速踏板的角度继续增大到多少；（2）电动汽车减速或减载过程：（2.1）当监测及计算发现电动汽车加速踏板的角度α减小且处于α3<=α<α4、即对应要求组合电动机转轴的转速ω位于阈值ω3s和阈值ω4s间且减小时、或对应要求组合电动机转轴的驱动转矩m位于阈值m3s和阈值m4s间且减小时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器在保持第二电动机和第三电动机各自的驱动电流或驱动电压大小不变的情况下，逐渐减少第一电动机的驱动电流或驱动电压大小，使组合电动机转轴的转速或转矩逐渐减小，即使电动汽车车速按平稳减速曲线减速，直至电动汽车车速降到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变，即保持此时第一电动机、第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；在电动汽车降速过程，当监测判断发现，加速踏板角度α减小为α3、第一电动机的驱动电流或驱动电压大小降为零、且组合电动机转轴的转速ω降为ω3s、或组合电动机转轴的驱动转矩m降为m3s时，切断第一电动机的动力电源，保持第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α3、α4为分别为第三、第四角度阈值，且α3<α4；（2.2）当监测及计算发现电动汽车加速踏板的角度α减小且处于α2<=α<α3、即对应要求组合电动机转轴的转速ω位于阈值ω2s和阈值ω3s间且减小时、或对应要求组合电动机转轴4的驱动转矩m位于阈值m2s和阈值m3s间且减小时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器，让第二电动机和第三电动机的驱动电流或驱动电压减小，使组合电动机转轴的转速或驱动转矩减小，即使电动汽车按平稳减速曲线减速，直至电动汽车车速降到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变，即保持此时第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；在此减速过程，当监测发现，加速踏板的角度α减小为α2、且组合电动机转轴的转速降为ω2s、或组合电动机转轴的驱动转矩降为m2s时，保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变，即保持此时第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；此处，α2为第二角度阈值，且α2<α3；（2.3）当监测及计算发现电动汽车加速踏板的角度α减小且处于α1<=α<α2、即对应要求组合电动机转轴的转速ω位于阈值ω1s和阈值ω2s间且减小时、或对应要求组合电动机转轴的驱动转矩m位于阈值m1s和阈值m2s间且减小时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器，在让第二电动机和第三电动机的驱动电流或驱动电压继续减小的同时，接通第一电动机的驱动电流并使其驱动电流或驱动电压增减增加，在此过程，使组合电动机转轴的转速ω或转矩m减小，即使电动汽车按平稳减速曲线减速，直至电动汽车车速降到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变，即保持此时第一电动机、第二电动机和第三电动机的各自驱动电流或驱动电压大小不变；在该减速过程，当加速踏板的角度α减小为α1、第二电动机和第三电动机的驱动电流或驱动电压降为零，且组合电动机转轴4的转速降为ω1s或组合电动机转轴的驱动转矩降为m1s时，切断第二电动机和第三电动机的动力电源，保持此时第一电动机的驱动电流或驱动电压不变；此处，α1为第一角度阈值，且α1<α2；（2.4）当监测及计算发现电动汽车加速踏板的角度α减小且处于0<=α<α1、即对应要求组合电动机转轴的转速ω小于ω1s且减小时、或组合电动机转轴的驱动转矩m小于m1s且减小时，整车控制器通过组合电动机驱动控制器开始减小第一电动机的驱动电流或驱动电压，使组合电动机转轴的转速或驱动转矩减小，即使电动汽车按平稳减速曲线减速，直至电动汽车车速降到此时加速踏板对应的车速要求，然后保持此时组合电动机转轴的转速和驱动转矩大小不变，即保持此时第一电动机的驱动电流或驱动电压大小不变；当加速踏板的角度α减小为0、组合电动机转轴的转速降为零或转矩降为零、且电动汽车车速降为零时，切掉第一电动机的动力电源，对电动汽车实施制动，降速过程结束；此处，0<α1。4.一种采用权利要求2所述的电动汽车系统的驱动控制方法，其特征在于：包括如下步骤，（1）电动汽车加速或加载过程：（1.1）当监测发现电动汽车驱动钥匙已经插入到位、汽车驻车制动器已经完全松开、且汽车处于启动加速状态时，整车控制器在得到加速踏板角度传感器数值大小并经计算判断，加速踏板角度α处于0<α<=α1间增大时、即对应组合电动机转轴的转速ω小于等于阈值ω1s且增大时、或组合电动机转轴的驱动转矩m...

【专利技术属性】
技术研发人员：严世榕，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35