本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車，特別是指電動(dòng)汽車動(dòng)力總成。

背景技術(shù)：

隨著高能電池技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，燃料傳統(tǒng)汽車逐漸被新型電動(dòng)汽車所代替。

現(xiàn)代永磁同步電機(jī)具有低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)，非常適用于驅(qū)動(dòng)汽車。但是，在高轉(zhuǎn)速時(shí)，一般需要對電機(jī)進(jìn)行弱磁控制，而電機(jī)的弱磁能力有限，且長期高速運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械系統(tǒng)可靠性差。因此，對于電動(dòng)汽車而言，滿足加速能力爬坡能力與滿足高速運(yùn)行是相互矛盾。現(xiàn)在市場上銷售的電動(dòng)汽車最高車速一般是100km/h，這與傳統(tǒng)汽車相差甚遠(yuǎn)，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)，不利于電動(dòng)汽車的市場化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了提高電動(dòng)汽車的爬坡能力加速能力同時(shí)滿足電動(dòng)汽車高速運(yùn)行需求，我們開發(fā)一種新型電動(dòng)汽車動(dòng)力總成及其控制方法，可以根據(jù)路況及駕駛需求，自動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，滿足電動(dòng)汽車加速能力爬坡能力和高速行駛需求，大大提高系統(tǒng)可靠性。

本實(shí)用新型提供了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成，其可向汽車提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，其特征在于包括：整機(jī)控制器、電機(jī)控制器和分別與其電連接的高速電機(jī)和低速電機(jī)，整機(jī)控制器向電機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令，所述電機(jī)控制器根據(jù)車速和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機(jī)或低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較低或在爬坡時(shí)，電機(jī)控制器切換接通低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較高時(shí)，電機(jī)控制器切換接通高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛。

優(yōu)選地，當(dāng)前速度小于或等于基速時(shí)，所述電機(jī)控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，發(fā)送目標(biāo)直軸電流I_d信號(hào)，驅(qū)動(dòng)低速電機(jī)發(fā)送目標(biāo)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號(hào)；當(dāng)前速度大于基速時(shí)，所述電機(jī)控制器采用弱磁控制，發(fā)送交流電流I_q信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)發(fā)送目標(biāo)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號(hào)，采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制進(jìn)行控制PWM輸出以控制電機(jī)。

其中，當(dāng)電機(jī)控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制時(shí)，通過轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)給定的q軸電流I_q，所述目標(biāo)直軸電流Id為：

當(dāng)時(shí)，若I_q≤I_qmax1成立，則反之，若I_q≤I_qmax1不成立，則

其中，當(dāng)電機(jī)控制器采用弱磁控制時(shí)，所述目標(biāo)交流電流Iq為：

當(dāng)時(shí)，輸出和值；當(dāng)時(shí)， 若 成立，則若 不成立，則 輸出I_d^＊和I_q^＊值。

所述基速為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)坡度大于5％且加速度大于0.1m/s²，切換到低速電機(jī)工作。

優(yōu)選地，所述整車控制器與油門、制動(dòng)、儀表盤、座椅、電機(jī)控制器電連接，其采集加速信號(hào)、剎車信號(hào)、車速數(shù)據(jù)、人機(jī)環(huán)境信號(hào)，加速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入信號(hào)是油門開度信號(hào)和車速信號(hào)，輸出是當(dāng)前目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；減速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入信號(hào)是制動(dòng)踏板開度信號(hào)和車速信號(hào)，輸出是當(dāng)前目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；通過人機(jī)環(huán)境信號(hào)判斷是選擇加速還是減速轉(zhuǎn)矩抉擇表，對于加速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，油門開度信號(hào)越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大；對于減速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，制動(dòng)踏板開度信號(hào)越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大。當(dāng)電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，若整車控制器采集到座椅加速度大于設(shè)定值，則調(diào)高整車控制器輸出的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，反之，則調(diào)低轉(zhuǎn)矩信號(hào)。

優(yōu)選地，所述人機(jī)環(huán)境信號(hào)包括座椅加速度信號(hào)，所述座椅加速度信號(hào)包括座椅縱向加速度信號(hào)和座椅垂向加速度信號(hào)。

優(yōu)選地，所述信號(hào)的優(yōu)先等級依次為駕駛員駕駛狀態(tài)、座椅加速度、制動(dòng)/油門踏板。

本實(shí)用新型還提供了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成控制方法，其包括以下步驟：

1)上電初始化，整機(jī)控制器和電機(jī)控制器自檢，若自檢正常，進(jìn)入步驟2)，若自檢故障，報(bào)警警示；

2)檢測電機(jī)是否正常，若自檢正常，進(jìn)入步驟3)，若自檢故障，報(bào)警警示；

3)整車控制器采集加速信號(hào)、剎車信號(hào)、車速數(shù)據(jù)、人機(jī)環(huán)境信號(hào)，通過邏輯運(yùn)算獲得最佳轉(zhuǎn)矩信號(hào)，傳輸至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車速數(shù)據(jù)和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機(jī)或低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較低或在爬坡時(shí)，電機(jī)控制器切換接通低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較高時(shí)，電機(jī)控制器切換接通高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成及其控制方法，通過設(shè)計(jì)雙電機(jī)電動(dòng)力總成，采用電機(jī)控制器根據(jù)加速信息、車速信息、剎車信號(hào)、車速數(shù)據(jù)、人機(jī)環(huán)境信號(hào)等，通過綜合各信號(hào)數(shù)據(jù)，控制輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，切換電機(jī)工作，當(dāng)車速低于基速時(shí)，或在爬坡狀態(tài)時(shí)，切換至低速電機(jī)工作，反之，當(dāng)車速高于基速時(shí)，切換至高速電機(jī)工作，這樣，根據(jù)路況和駕駛需求，自動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，電機(jī)工作模式與車速相互關(guān)聯(lián)，在不同狀況下，自動(dòng)切換選擇合適的電機(jī)，滿足電動(dòng)汽車加速能力、爬坡能力和高速行駛需求，大大提高了系統(tǒng)可靠性和駕駛員的駕駛體驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成的模塊框圖；

圖2為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成控制方法的工作流程圖。

圖3為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成控制方法的目標(biāo)直軸電流Id

流程圖。

圖4為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成控制方法的目標(biāo)交流電流Iq流程圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1-2所示，本實(shí)用新型提供了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成，其可向汽車提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，其包括：整機(jī)控制器1、電機(jī)控制器2和分別與其電連接的高速電機(jī)3和低速電機(jī)4，整機(jī)控制器1向電機(jī)控制器2發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令，所述電機(jī)控制器2根據(jù)車速和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機(jī)3或低速電機(jī)4驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較低或在爬坡時(shí)，電機(jī)控制器2切換接通低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較高時(shí)，電機(jī)控制器切換接通高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛。

所述整機(jī)控制器1用于控制電動(dòng)汽車的整體驅(qū)動(dòng)控制；電機(jī)控制器2與整機(jī)控制器1電連接，其根據(jù)車速和路面狀況切換控制高速電機(jī)3和低速電機(jī)4，高速電機(jī)3和低速電機(jī)4的轉(zhuǎn)速基數(shù)不同。假設(shè)設(shè)定電動(dòng)汽車在常規(guī)狀態(tài)下的行駛基速為40Km/s,當(dāng)前速度小于或等于基速時(shí)，所述電機(jī)控制器2采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，發(fā)送目標(biāo)直軸電流I_d信號(hào)，驅(qū)動(dòng)低速電機(jī)4發(fā)送目標(biāo)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號(hào)；當(dāng)前速度大于基速時(shí)，所述電機(jī)控制器2采用弱磁控制，發(fā)送交流電流I_q信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)3發(fā)送目標(biāo)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號(hào)，采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制進(jìn)行控制PWM輸出以控制電機(jī)。所述基速為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)坡度大于5％且加速度大于0.1m/s²，切換到低速電機(jī)工作。

當(dāng)電機(jī)控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制時(shí)，所述目標(biāo)直軸電流I_d為，根據(jù)計(jì)算獲得的I_d值，發(fā)送目標(biāo)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制低速電機(jī)采用合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，提高低速電機(jī)的穩(wěn)定性，如圖3。

當(dāng)電機(jī)控制器采用弱磁控制時(shí)，所述目標(biāo)交流電流I_q為，根據(jù)計(jì)算獲得的I_q值，發(fā)送目標(biāo)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制高速電機(jī)采用合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，提高高速電機(jī)的穩(wěn)定性，如圖4。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，電機(jī)運(yùn)行于恒轉(zhuǎn)矩模式，根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩電流比曲線計(jì)算出目標(biāo)直軸電流I_d和交軸電流I_q，經(jīng)過坐標(biāo)變換成三相電流施加給電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)。此方法只需要最小的定子電流，從而使損耗下降，有利于變流器開關(guān)器件工作，提高了效率。

當(dāng)電機(jī)在升速的過程中，隨著電機(jī)電壓逐漸接近系統(tǒng)最大能輸出值，此時(shí)電機(jī)端電壓與給定電壓進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，自動(dòng)輸出一個(gè)負(fù)的直軸電流I_d，并與原來的I_d電流疊加，從而進(jìn)行弱磁控制。實(shí)現(xiàn)升高電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

所述整車控制器1與油門、制動(dòng)、儀表盤、座椅、電機(jī)控制器2電連接，其采集加速信號(hào)、剎車信號(hào)、車速數(shù)據(jù)、人機(jī)環(huán)境信號(hào)，經(jīng)過大量的仿真計(jì)算和實(shí)車參數(shù)標(biāo)定，加速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入信號(hào)是油門開度信號(hào)和車速信號(hào)，輸出是當(dāng)前目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；減速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入 信號(hào)是制動(dòng)踏板開度信號(hào)和車速信號(hào)，輸出是當(dāng)前目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；通過人機(jī)環(huán)境信號(hào)判斷是選擇加速還是減速轉(zhuǎn)矩抉擇表，對于加速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，油門開度信號(hào)越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大；對于減速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，制動(dòng)踏板開度信號(hào)越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大。所述人機(jī)環(huán)境信號(hào)包括座椅加速度信號(hào)，所述座椅加速度信號(hào)包括座椅縱向加速度信號(hào)和座椅垂向加速度信號(hào)。當(dāng)電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，若整車控制器采集到座椅加速度大于設(shè)定值，則調(diào)高整車控制器輸出的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，反之，則調(diào)低轉(zhuǎn)矩信號(hào)。

所述信號(hào)的優(yōu)先等級依次為駕駛員駕駛狀態(tài)、座椅加速度、制動(dòng)/油門踏板。駕駛員狀態(tài)表示系統(tǒng)根據(jù)車速信號(hào)、加速度信號(hào)和制動(dòng)/油門踏板信號(hào)，判斷的駕駛員駕駛行為，分為正確操縱和誤操作。例如，當(dāng)采集到當(dāng)前時(shí)間段車速快速減小和此時(shí)刻的急加速信號(hào)，則系統(tǒng)判斷駕駛員是誤操作，把急加速指令修改為持續(xù)1s的零加速指令。座椅加速度、制動(dòng)/油門踏板信號(hào)是傳感器采集到的信號(hào)，駕駛員狀態(tài)則是由座椅加速度、制動(dòng)/油門踏板信號(hào)判斷得出。不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)沖突。

電壓空間矢量脈寬調(diào)制進(jìn)行控制PWM輸出控制電機(jī)的原理。當(dāng)電機(jī)通以三相對稱正弦電壓時(shí)，交流電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生圓形磁鏈，電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法是以此圓形磁鏈為基準(zhǔn)，利用逆變器功率器件的不同開關(guān)模式產(chǎn)生6路PWM。通過高壓直流電和6路PWM,逆變器產(chǎn)生三相互差120°電角度的接近正弦波的電流從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

參照圖2所示，本實(shí)用新型還提供了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成控制方法，其包括以下步驟：

1)上電初始化，整機(jī)控制器和電機(jī)控制器自檢，若自檢正常，進(jìn)入步驟2)，若自檢故障，報(bào)警警示；

2)檢測電機(jī)是否正常，若自檢正常，進(jìn)入步驟3)，若自檢故障，報(bào)警警示；

3)整車控制器采集加速信號(hào)、剎車信號(hào)、車速數(shù)據(jù)、人機(jī)環(huán)境信號(hào)，通過邏輯運(yùn)算獲得最佳轉(zhuǎn)矩信號(hào)，傳輸至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號(hào)、車速數(shù)據(jù)和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機(jī)或低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較低或在爬坡時(shí)，電機(jī)控制器切換接通低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)車速較高時(shí)，電機(jī)控制器切換接通高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛。

本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車動(dòng)力總成及其控制方法，通過設(shè)計(jì)雙電機(jī)電動(dòng)力總成，采用電機(jī)控制器根據(jù)加速信息、車速信息、剎車信號(hào)、車速數(shù)據(jù)、人機(jī)環(huán)境信號(hào)等，通過綜合各信號(hào)數(shù)據(jù)，控制輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，切換電機(jī)工作，當(dāng)車速低于基速時(shí)，或在爬坡狀態(tài)時(shí)，切換至低速電機(jī)工作，反之，當(dāng)車速高于基速時(shí)，切換至高速電機(jī)工作，這樣，根據(jù)路況和駕駛需求，自動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，電機(jī)工作模式與車速相互關(guān)聯(lián)，在不同狀況下，自動(dòng)切換選擇合適的電機(jī)，滿足電動(dòng)汽車加速能力、爬坡能力和高速行駛需求，大大提高了系統(tǒng)可靠性和駕駛員的駕駛體驗(yàn)。