电动汽车双电机复合驱动系统及其模式切换控制策略技术方案

本发明专利技术提供了一种电动汽车双电机复合驱动系统及其模式切换控制策略，涉及电动汽车驱动技术领域，所述驱动系统包括第一电动机、第二电动机和动力输出机构；所述第一电动机通过第一输入轴与齿圈连接；所述齿圈与前排行星齿轮和后排行星齿轮相啮合，所述第二电动机通过第二输入轴与前行星排行星架相连，所述动力输出机构同轴连接在后排行星架的输出端，用于将双排复合行星轮系机构输出的动力传输至半轴用以驱动整车；本发明专利技术提出动态控制策略实现基于双电机复合行星轮系驱动系统的模式切换，实现跟踪驾驶员所期望的理想车速并完成了该驱动系统的驱动模式的无动力中断切换，且避免了模式切换中较大的冲击度。模式切换中较大的冲击度。模式切换中较大的冲击度。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车双电机复合驱动系统及其模式切换控制策略


[0001]本专利技术涉及电动汽车驱动
，具体而言，尤其涉及一种电动汽车 双电机复合驱动系统及其模式切换控制策略。

技术介绍

[0002]电动汽车使用电能作为汽车的动力源，清洁环保，行驶噪声小，且加速 性能良好，但电池储能有限导致电动汽车续航能力较弱。
[0003]目前，电动汽车的驱动系统多采用单电机配合固定传动比的减速器的驱 动形式。然而单电机加固定传动比的减速器的驱动系统无法在满足动力性的 要求下兼顾经济性。在单电机结构中，在模式切换或档位切换期间，由于电 机必须断电，以帮助同步器机构在换挡过程中分离，所以产生了扭矩中断的 现象，并且冲击度较大。因此越来越多的厂商开始研究双电机配合多变速器 的系统。电动汽车匹配多速变速器或应用多动力源驱动系统可有效提高整体 效率，从而增加行驶里程。研究表明，双电机与多速变速箱相结合在改善综 合性能方面有巨大的潜力。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种电动汽车双电机复合驱动系统及 其模式切换控制策略，以解决现有电动汽车的驱动系统在切换模式过程中会 导致扭矩中断，并且冲击度较大的技术问题。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种电动汽车双电机复合驱动系统，包括：第一电动机、第二电动机和 动力输出机构；
[0007]所述第一电动机通过第一输入轴与齿圈连接；所述齿圈与前排行星齿轮 和后排行星齿轮相啮合，所述第二电动机通过第二输入轴与前行星排行星架 相连，所述前排行星齿轮和后排行星齿轮与固联的前后排太阳轮相连接；所 述固联的前后排太阳轮与制动器相连，所述动力输出机构同轴连接在后排行 星架的输出端，用于将双排复合行星轮系机构输出的动力传输至半轴用以驱 动整车；
[0008]所述动力输出机构包括主减速器输入齿轮、差速器和主减速器输出齿轮； 所述后排行星架与主减速器输入齿轮连接；所述主减速器输入齿轮与主减速 器输出齿轮啮合，所述主减速器输出齿轮与差速器连接，将动力传输至差速 器，进而输出给半轴与车轮用于驱动整车。
[0009]本专利技术还提供了一种电动汽车双电机复合驱动系统的模式切换控制策略， 基于上述复合驱动系统实现，所述策略包括如下步骤：
[0010]建立双电机复合行星轮系驱动系统的简化的动力学模型；
[0011]根据所述简化的动力学模型得出不同模式的切换控制方法；
[0012]根据制动器的工作状态选择相对应模式的切换控制方法，所述策略的控 制目标
为在模式切换期间保持变速器的输出扭矩不变；
[0013]通过所述切换控制方法对所述第一电机和第二电机的扭矩和速度进行控 制，使所述第一电机和第二电机达到规定的工作状态。
[0014]进一步地，所述简化的动力学模型中，变速箱内的所有元件为刚性，所 有连杆只有一个旋转自由度，齿轮没有间隙，轴承没有间隙，轮胎为线性刚 度和阻尼模型。
[0015]进一步地，建立双电机复合行星轮系驱动系统的简化的动力学模型包括 如下步骤：
[0016]通过基点法对复合行星轮系的加速度分析，得出：
[0017]α
S
＝a1α
R
+b1α
C1
[0018]α
PG1
＝a2α
R
+b2α
C1
[0019]α
C2
＝a3α
R
+b3α
C1
[0020]α
PG2
＝a4α
R
+b4α
C1
[0021]其中，其中，α
S
为太阳轮的角加速度；α
R
为齿 圈的角加速度；α
c1
为前排行星架的角加速度；α
C2
为后排行星架的角加速度； α
PG1
为前排行星轮的角加速度；α
PG2
为后排行星轮的角加速度；r
SG1
为前排太 阳轮的半径；r
SG2
为后排太阳轮的半径；r
R
为齿圈的半径；r
PG1
为前排行星轮 的半径；r
PG2
为后排行星轮的半径；
[0022]通过牛顿第二定律对所述复合驱动系统进行受力分析：
[0023][0024]δ1α
R
+δ2α
C1
＝T
M1
‑
T
M2
‑
T
B
‑
T
ef
[0025]对上述受力分析式进行求解，结合角度分析可得：
[0026]α
R
＝ε1T
M1
+ε2T
M2
+ε3T
B
+ε4T
VR
[0027]α
C1
＝ε5T
M1
+ε6T
M2
+ε7T
B
+ε8T
VR
[0028]其中：T
M1
为第一电动机的扭矩；T
M2
为第二电动机的扭矩；T
B
为制动器 的扭矩；T
VR
为汽车阻力矩；
[0029][0030]其中，m
V
为整车质量；g为重力加速度；α为道路的倾斜角；C
t
为滚动摩 擦系数；ρ为空气密度；C
d
为空气阻力系数；A
V
为车辆迎风面积。
[0031]进一步地，根据所述简化的动力学模型得出不同模式的切换控制方法包 括如下步骤：
[0032]通过基点法对所述复合驱动系统的加速度分析，得出太阳轮、前排行星 轮、后排行星架、后排行星轮与齿圈、前排行星架角加速度的关系；
[0033]通过对整个驱动系统的加速度分析和受力分析，得到第一电机扭矩和制 动器扭矩的斜率变化关系式和第二电机扭矩和制动器扭矩的斜率变化关系式。
[0034]进一步地，所述第一电机扭矩和制动器扭矩的斜率变化关系式为：
[0035][0036][0037]所述第二电机扭矩和制动器扭矩的斜率变化关系式为：
[0038][0039][0040]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0041]本专利技术通过获取第一电机扭矩和制动器扭矩的斜率变化关系和第二电机 扭矩和制动器扭矩的斜率变化关系，然后根据斜率变化关系协调控制双电机 的扭矩，当一个电机的输出扭矩变化时，另一个电机的输出扭矩会根据策略 进行协调变化，进而完成模式切换，从而解决了现有电动汽车的驱动系统在 切换模式过程中会导致扭矩中断的问题；
[0042]本策略通过保证在模式切换期间整个驱动系统输出转矩不变，使得车辆 加速度保持不变，进而使车辆的冲击度较小。
附图说明
[0043]为了更清楚地说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车双电机复合驱动系统，其特征在于，包括：第一电动机(3)、第二电动机(1)和动力输出机构；所述第一电动机(3)通过第一输入轴(4)与齿圈(5)连接；所述齿圈(5)与前排行星齿轮(6)和后排行星齿轮(7)相啮合，所述第二电动机(1)通过第二输入轴(2)与前行星排行星架(14)相连，所述前排行星齿轮(6)和后排行星齿轮(7)与固联的前后排太阳轮(13)相连接；所述固联的前后排太阳轮(13)与制动器(12)相连，所述动力输出机构同轴连接在后排行星架(11)的输出端，用于将双排复合行星轮系机构输出的动力传输至半轴用以驱动整车；所述动力输出机构包括主减速器输入齿轮(8)、差速器(9)和主减速器输出齿轮(10)；所述后排行星架(11)与主减速器输入齿轮(8)连接；所述主减速器输入齿轮(8)与主减速器输出齿轮(10)啮合，所述主减速器输出齿轮(10)与差速器(9)连接，将动力传输至差速器(9)，进而输出给半轴与车轮用于驱动整车。2.一种电动汽车双电机复合驱动系统的模式切换控制策略，基于权利要求1所述的复合驱动系统实现，其特征在于，所述策略包括如下步骤：建立双电机复合行星轮系驱动系统的简化的动力学模型；根据所述简化的动力学模型得出不同模式的切换控制方法；根据制动器的工作状态选择相对应模式的切换控制方法，所述策略的控制目标为在模式切换期间保持变速器的输出扭矩不变；通过所述切换控制方法对所述第一电机和第二电机的扭矩和速度进行控制，使所述第一电机和第二电机达到规定的工作状态。3.根据权利要求2所述的电动汽车双电机复合驱动系统的模式切换控制策略，其特征在于：所述简化的动力学模型中，变速箱内的所有元件为刚性，所有连杆只有一个旋转自由度，齿轮没有间隙，轴承没有间隙，轮胎为线性刚度和阻尼模型。4.根据权利要求2所述的电动汽车双电机复合驱动系统的模式切换控制策略，其特征在于，建立双电机复合行星轮系驱动系统的简化的动力学模型包括如下步骤：通过基点法对复合行星轮系的加速度分析，得出：α
S
＝a1α
R
+b1α
C1
α
PG1
＝a2α
R
+b2α
C1
α
C2
＝a3α
R
+b3α
C1
α
PG2
＝a4α
R
+b4α
C1
其中，其中，α
S
为太阳轮的角加速度；α
R
为齿圈的角加速度；α
c1
为前排行星架的角加速度；α
...

【专利技术属性】
技术研发人员：田阳，易冠宇，文桂林，李书强，仝博宇，赵印，姬晓宇，田晓润，王子豪，张亚辉，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：