一种半分布式前后多电机驱动系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及半分布式前后多电机驱动系统及控制方法，所述驱动系统包括驱动电机（14）、自动机械式变速箱（16）、第三电机控制单元（15）、车辆左前驱动轮（1）、车辆右前驱动轮（7）、第一辅助动力电机（6）、第二辅助动力电机（2）、第一电机控制单元（5）、第二电机控制单元（3），驱动电机（14）与自动机械式变速箱（16）相连，第三电机控制单元（15）与驱动电机（14）相连，第一辅助动力电机（6）与车辆右前驱动轮（7）相连，第二辅助动力电机（2）与车辆左前驱动轮（1）相连，第一电机控制单元（5）与第一辅助动力电机（6）相连，第二电机控制单元（3）与第二辅助动力电机（2）相连。本发明专利技术结构紧凑、控制简单，实现全时四驱。

A semi distributed front and back multi motor drive system and control method

The present invention relates to a distributed before and after the multi motor driving system and control method, the drive system includes a drive motor (14), automatic mechanical transmission (16), third motor control unit (15), the vehicle left the front driving wheel (1), the right front of the vehicle driving wheel (7), the first auxiliary power the motor (6), second auxiliary power motor (2), the first motor control unit (5), second motor control unit (3), the drive motor (14) and automatic mechanical transmission (16) connected to the third motor control unit (15) and a drive motor (14) is connected with the first auxiliary power the motor (6) and the right front of the vehicle driving wheel (7) connected to the second auxiliary power motor (2) and the vehicle left the front driving wheel (1) connected to the first motor control unit (5) and the first auxiliary power motor (6) connected to the second motor control The unit (3) is connected to the second auxiliary power motor (2). The invention has the advantages of compact structure, simple control, and full time four drive.

【技术实现步骤摘要】
一种半分布式前后多电机驱动系统及控制方法
本专利技术涉及纯电动客车的电机驱动系统及控制方法，尤其涉及一种半分布式前后多电机驱动系统及控制方法。
技术介绍
目前，能源危机和环境污染问题日益严重，发展新能源汽车已经成为汽车领域的重要研究方向之一。纯电动车辆尤其是纯电动城市客车的工作特性能够良好地适应城市工况的实际需要，同时可以较好地实现节能减排。在现有技术中，纯电动客车比较成熟的驱动方式是集中式驱动，其中以单电机直驱或者单电机匹配自动机械式变速箱（AutomatedMechanicalTransmission，AMT）为主。该驱动构型一般将动力系统布置于整车后桥，动力由电机依次经变速装置、传动轴、差速器、半轴最终传递至驱动轮，以实现向整车提供驱动力。该驱动构型可以实现整车行驶的一般需要，但其存在固有的技术缺陷，这将导致在实际驱动过程中无法实现更为优越的性能，其主要技术缺陷包括以下几个方面：1）该驱动构型使用单电机时，由于需要提供整车所需的全部动力，因而电机功率和峰值扭矩较大，这将导致电机的设计尺寸较大，不利于整车的合理布局；2）该驱动构型采用单个大功率电机时，成本较高且制造难度较大；3）该驱动构型使用的单电机一旦发生故障，由于没有备用功率源，此时车辆只能被迫停驶。基于上述技术问题，人们提出了一种双电机耦合驱动构型，该耦合驱动构型虽然较好解决了上述技术问题，但其仍是将两个动力源均布置于整车后桥，因此无法考虑各个前后桥轴载荷转移、整车载荷分布、各个驱动轮附着力、滑移率等方面的问题，同时也无法合理分配爬坡、加速过程中的前后驱动力分配、紧急制动时的前后制动能量回收以及制动力分配，因而该耦合驱动构型既无法发挥出整车应有的动力性潜能，也不利于综合进行节能管理。相应地，现有纯电动客车的一种分布式驱动技术能够较好解决上述集中式驱动存在的技术问题。该驱动构型一般采用轮边电机或者轮毂电机技术，将各个电机直接布置在各个车轮旁侧，直接向各个车轮提供动力，最大程度地简化了传动系。分布式驱动构型能够充分考虑各个驱动轮的附着率、滑移率以及整车动力学状态，能够灵活地控制整车运行状态，提高车辆的动力性能和操作稳定性能。但是，该技术方案对电机设计具有较高要求，不仅需要电机外径尺寸及体积足够小，还须匹配小体积、大速比的轮边减速器。同时，由于车辆驱动轮侧的工作环境恶劣，需要综合考虑电磁场、热场和机械振动的耦合作用，这显然不利于电机的稳定工作，整体驱动系统的故障率也较高。此外，由于轮边的布置空间有限，因此一般无法配置额外的变速装置或只能配置速比较小且固定的减速器，即各个电机转速只能被动地与车速保持一致，其所能提供的峰值扭矩也是固定值，无法通过成熟的变速装置改善整车的最大驱动力性能和能耗性能。可见，现有的分布式驱动构型技术并不成熟，无法在短期内快速推广应用。在现有技术中还存在一种较为成熟的前后双电机驱动构型技术方案，其在一些新能源车辆上也得到了应用，如特斯拉的P85D车型。该驱动构型能够以最直接的方式实现全时四驱以及前后桥驱动力的分配。但该驱动构型如直接应用于纯电动客车时则存在如下较大的技术缺陷：因采用前后双电机布置，故需要同时在前后桥上布置主减速器及差速器，这将直接导致前桥及后桥处的底盘高度均会被迫提高，从而在乘客舱内形成凸起，进而使纯电动城市客车的低地板面积及低地板连续面积大幅降低，因此该驱动构型实用性较差。基于上述现有技术存在的技术问题，亟待设计出一种兼具集中式驱动的灵活变速且易于实现的特点以及分布式驱动能够调节前后桥动力分配且提高整车稳定性的驱动构型，以便实现既能向整车提供更好的驱动特性又不对现有客车底盘结构产生重大影响的驱动构型。专利号为ZL201210520862.8的中国专利技术专利公开了一种多模式双电机驱动系统及其驱动方式，包括：所述第一电动机的输出轴与所述变速箱的第一输入轴连接，第二电动机的输出轴与所述变速箱的第二输入轴连接，所述变速箱的第一输入轴与变速箱的第二输入轴之间通过一离合器连接，所述变速箱内设有4档结构，1档齿轮组与3档齿轮组设于变速箱的第二输入轴上，2档齿轮组与4档齿轮组设于变速箱的第一输入轴上，所述1档齿轮组与3档齿轮组之间设有奇数档同步器，2档齿轮组与4档齿轮组之间设有偶数档同步器。通过上述方式，该专利技术结构简单，可实现多模式的换档，易于实现，通过两个电机的驱动组合控制，即可实现动力性和经济性的优化组合；且换档通过双电机切换控制实现，无动力中断，舒适性好。但该专利技术需要同时在前后桥上布置主减速器及差速器，这将直接导致前桥及后桥处的底盘高度均会被迫提高，从而在乘客舱内形成凸起，进而使纯电动城市客车的低地板面积及低地板连续面积大幅降低，因此该驱动构型实用性较差，亟待改进。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种实用性强、功能集成度高、可靠性好、驱动外特性丰富的纯电动车用半分布式前后多电机驱动系统及其控制方法。纯电动客车在行驶过程中，电驱动系统需要综合考虑整车加速性能、爬坡性能、前后桥驱动力分配特性、制动时能量回收性能、前后桥制动力分配特性、操纵稳定性等诸多因素，其调控整车状态的基本控制方法均可通过合理分配各个驱动桥或者驱动轮上的主动扭矩来实现。为了实现上述专利技术目的以及解决现有多模式双电机驱动系统及其驱动方式存在的上述技术缺陷，本专利技术的半分布式前后多电机驱动系统采用的技术方案如下：一种半分布式前后多电机驱动系统，包括驱动电机、自动机械式变速箱、第三电机控制单元、车辆左前驱动轮、车辆右前驱动轮，所述驱动电机与所述自动机械式变速箱相连接并布置于车辆后桥，所述第三电机控制单元与所述驱动电机相连接，还包括第一辅助动力电机、第二辅助动力电机、第一电机控制单元、第二电机控制单元，所述第一辅助动力电机与所述车辆右前驱动轮相连接，所述第二辅助动力电机与所述车辆左前驱动轮相连接，所述第一电机控制单元与所述第一辅助动力电机相连接，所述第二电机控制单元与所述第二辅助动力电机相连接。优选的是，包括动力CAN通讯网络和变速控制单元，所述变速控制单元与所述自动机械式变速箱相连接，所述动力CAN通讯网络分别与所述第一电机控制单元、第二电机控制单元、第三电机控制单元和变速控制单元相连接。在上述任一方案中优选的是，包括仪表控制单元和整车控制单元，所述动力CAN通讯网络分别与所述仪表控制单元和整车控制单元相连接。在上述任一方案中优选的是，包括车辆主减速器及差速器总成，所述车辆主减速器及差速器总成与所述自动机械式变速箱相连接。在上述任一方案中优选的是，包括整车CAN通讯网络和整车其它模块，所述整车CAN通讯网络分别与所述仪表控制单元、整车控制单元和整车其它模块相连接。在上述任一方案中优选的是，包括动力电池和电池管理系统，所述动力电池和所述电池管理系统相连接，所述电池管理系统与所述整车CAN通讯网络相连接，所述动力电池分别与所述第一电机控制单元、第二电机控制单元和第三电机控制单元相连接。在上述任一方案中优选的是，所述第一辅助动力电机和第二辅助动力电机采用轮边电机布置结构。在上述任一方案中优选的是，所述第一辅助动力电机和第二辅助动力电机采用轮毂电机布置结构。在上述任一方案中优选的是，所述第一辅助动力电机和第二辅助动力电机内均集成有相应的减速器。在上述任一方案中优选的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半分布式前后多电机驱动系统，包括驱动电机（14）、自动机械式变速箱（16）、第三电机控制单元（15）、车辆左前驱动轮（1）、车辆右前驱动轮（7），驱动电机（14）与自动机械式变速箱（16）相连接并布置于车辆后桥，第三电机控制单元（15）与驱动电机（14）相连接，其特征在于，还包括第一辅助动力电机（6）、第二辅助动力电机（2）、第一电机控制单元（5）、第二电机控制单元（3），第一辅助动力电机（6）与车辆右前驱动轮（7）相连接，第二辅助动力电机（2）与车辆左前驱动轮（1）相连接，第一电机控制单元（5）与第一辅助动力电机（6）相连接，第二电机控制单元（3）与第二辅助动力电机（2）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种半分布式前后多电机驱动系统，包括驱动电机（14）、自动机械式变速箱（16）、第三电机控制单元（15）、车辆左前驱动轮（1）、车辆右前驱动轮（7），驱动电机（14）与自动机械式变速箱（16）相连接并布置于车辆后桥，第三电机控制单元（15）与驱动电机（14）相连接，其特征在于，还包括第一辅助动力电机（6）、第二辅助动力电机（2）、第一电机控制单元（5）、第二电机控制单元（3），第一辅助动力电机（6）与车辆右前驱动轮（7）相连接，第二辅助动力电机（2）与车辆左前驱动轮（1）相连接，第一电机控制单元（5）与第一辅助动力电机（6）相连接，第二电机控制单元（3）与第二辅助动力电机（2）相连接。2.如权利要求1所述的半分布式前后多电机驱动系统，其特征在于，包括动力CAN通讯网络（4）和变速控制单元（13），变速控制单元（13）与自动机械式变速箱（16）相连接，动力CAN通讯网络（4）分别与第一电机控制单元（5）、第二电机控制单元（3）、第三电机控制单元（15）和变速控制单元（13）相连接。3.如权利要求2所述的半分布式前后多电机驱动系统，其特征在于，包括仪表控制单元（9）和整车控制单元（10），动力CAN通讯网络（4）分别与仪表控制单元（9）和整车控制单元（10）相连接。4.如权利要求2所述的半分布式前后多电机驱动系统，其特征在于，包括车辆主减速器及差速器总成（12），车辆主减速器及差速器总成（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林程，赵明杰，邵帅，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11