CN107433880B - 一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法及*** - Google Patents

一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法及***，所述方法确认车辆载荷状态，并根据载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送起步控制指令，并在行车状态达到特定要求后发送调整控制指令；所述起步控制指令及调整控制指令根据车辆载荷状态进行发布，用于调整轮边离合器是否将驱动单元和车轮接合以及对应驱动单元是否工作；所述***包括整车控制器、轮边离合器、驱动单元以及用户驾驶控制单元，所述整车控制器用于根据驾驶控制单元的信号控制轮边离合器的开合以及驱动单元的工作状态；所述轮边离合器用于根据控制指令将驱动单元传动轴和车轮进行结合或脱开，所述驱动单元用于驱动电机带动传动轴转动。

Description

一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法及***
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，更具体地，涉及一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法及***。
背景技术
随着现代交通的日益发达，汽车已经成为人们出行的重要选择，而因汽车的尾气排放而影响空气和生活环境成了又一个亟需解决的问题；为了响应节能减排的号召，近年来兴起了使用可重复充电的动力电池代替燃油作为汽车能源的电动汽车；电动汽车的出现很大程度上提供了一个解决汽车尾气排放的办法和方向，但现有的电动汽车，基本沿用了常规汽车的动力传动***，即无论车辆处于哪种行驶状态，各传动***部件(如半轴、差速器、主减速器、轴及齿轮以及电机转子)都在旋转，在电动汽车将电能转化为用于车轮转动的机械能时，该动力传动***的一些部件的转动消耗了一部分能量，这些能量并没有最终转换为用于车轮转动的机械能，为了提高能量的有效利用率，需对传统的动力传动***以及相应的驱动控制方法进行改进。
发明内容
为了解决背景技术存在的现有电动汽车能量有效利用率低的问题，本发明提供了一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法及***，所述方法和***基于对轮边离合器的控制，提出了在不同载荷状态下控制前、后轮驱动单元参与工作的方法，在动力充足情况下，使用单驱动单元工作，不工作的驱动单元也不会转动消耗能量，以达到降低能耗的目的；
所述一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法包括：
步骤1，车辆根据用户驾驶控制指令起步，整车控制器确认车辆载荷状态；所述车辆载荷状态包括轻载荷状态、中载荷状态及重载荷状态；
步骤2，整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送起步控制指令；所述轮边离合器包括前轮轮边离合器以及后轮轮边离合器；所述驱动单元包括前轮驱动单元以及后轮驱动单元；
步骤3，当车辆行驶速度超过M且时间T内瞬时速度方差小于N时，整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送调整控制指令，其中M≥S，T、N为设定常数，S为设定的车速阈值。
进一步的，所述载荷状态主要由车辆起步时用户驾驶控制信号及车辆瞬时加速度确定，车辆起步时车辆瞬时加速度在所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间内时，确定车辆载荷状态为中载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度高于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为轻载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度低于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为重载荷状态；所述用户驾驶控制单元信号包括加速踏板输出信号以及档位器输出信号；
进一步的，车辆载荷状态为轻载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的起步控制指令为后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器脱开，后轮驱动单元工作、前轮驱动单元不工作；车辆载荷状态为中载荷状态或重载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的起步控制指令为前、后轮轮边离合器均接合，前、后轮驱动单元均工作；
进一步的，车辆载荷状态为轻载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为后轮轮边离合器脱开、前轮轮边离合器接合，后轮驱动单元不工作、前轮驱动单元工作；车辆载荷状态为中载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器脱开，后轮驱动单元工作、前轮驱动单元不工作；车辆载荷状态为重载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为前、后轮轮边离合器接合，前、后轮驱动单元均工作；
进一步的，轮边离合器接合或脱开是指轮边离合器使车轮与传动轴接合或分开，当轮边离合器接合时，车轮随传动轴同轴转动；当轮边离合器分开时，车轮靠与地面的摩擦力独立转动；
进一步的，所述前轮轮边离合器包括左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器，整车控制器对左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；所述后轮轮边离合器包括左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器，整车控制器对左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；
进一步的，整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器发送调整控制指令的前提为当车辆行驶速度超过M且时间T内加速度的绝对值不大于P，其中M≥S，T、P为设定常数，S为设定的车速阈值。
所述一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的***包括：
整车控制器，所述整车控制器用于确定车辆载荷状态，并根据载荷状态控制轮边离合器的接合或脱开；所述整车控制器接收用于驾驶控制信号，并根据指令向驱动单元发出控制指令；
轮边离合器，所述轮边离合器包括前轮轮边离合器以及后轮轮边离合器，用于控制车轮与驱动单元传动轴是否接合，所述轮边离合器接合时，车轮与驱动单元传动轴同轴转动；
驱动单元，所述驱动单元包括前轮驱动单元以及后轮驱动单元，用于根据整车控制器指令驱动电机带动传动轴进行转动；
用户驾驶控制单元，所述用户驾驶控制单元用于接收用户驾驶时发出的驾驶控制信号，并将驾驶控制信号发送至整车控制器，所述驾驶控制信号包括加速踏板输出信号、制动踏板输出信号以及档位器输出信号；
进一步的，所述载荷状态主要由车辆起步时用户驾驶控制信号及车辆瞬时加速度确定，车辆起步时车辆瞬时加速度在所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间内时，确定车辆载荷状态为中载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度高于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为轻载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度低于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为重载荷状态；所述用户驾驶控制单元信号包括加速踏板输出信号以及档位器输出信号；
进一步的，所述驱动单元包括电机控制器、驱动电机、自动变速器以及传动轴；所述电机控制器接收整机控制器的控制信号，控制驱动电机及自动变速器带动传动轴转动；当轮边离合器接合时，传动轴带动车轮转动；
进一步的，所述前轮轮边离合器包括左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器，整车控制器对左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；所述后轮轮边离合器包括左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器，整车控制器对左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；
进一步的，当整车控制器控制后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器分开时，前轮驱动单元除车轮外其他部分不做旋转运动；当整车控制器控制前后轮轮边离合器均接合时，整车控制器根据用户驾驶控制指令向前轮驱动单元以及后轮驱动单元发出相同控制指令，车辆处于四轮驱动状态。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法及***，所述方法及***根据载荷状态及车辆驾驶状态控制轮边离合器是否接合以及对应驱动单元工作状态，根据实际路况及驾驶需求优化对驱动单元的驱动，减少无用转动消耗的能量，进而提高电动汽车能量有效利用率。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法的流程图；
图2为本发明具体实施方式的一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的***的结构图；
图3为本发明具体实施方式的一种根据载荷状态进行驱动控制的电动汽车***结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法的流程图；根据所述流程图所示的方法步骤，依照载荷状态对电动汽车进行驱动控制，在动力充足情况下切换驱动单元使用情况，降低能量损耗；所述方法包括：
步骤101，车辆根据用户驾驶控制指令起步，整车控制器确认车辆载荷状态；所述车辆载荷状态包括轻载荷状态、中载荷状态及重载荷状态；
所述载荷状态主要由车辆起步时用户驾驶控制信号及车辆瞬时加速度确定，根据车辆性能预先设定当中载荷状态下不同的档位状态下加速踏板输出信号与车辆瞬时加速度的关系，当档位固定下加速踏板输出信号对应一个车辆瞬时加速度的区间为预期瞬时加速度区间，所述预期瞬时加速度区间与用户驾驶控制信号的输出相对应；所述用户驾驶控制单元信号包括加速踏板输出信号以及档位器输出信号；
车辆起步时车辆瞬时加速度在所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间内时，确定车辆载荷状态为中载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度高于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为轻载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度低于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为重载荷状态；
步骤102，整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送起步控制指令；所述轮边离合器包括前轮轮边离合器以及后轮轮边离合器；所述驱动单元包括前轮驱动单元以及后轮驱动单元；
车辆载荷状态为轻载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的起步控制指令为后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器脱开，后轮驱动单元工作、前轮驱动单元不工作；此时后轮驱动单元传动轴通过后轮轮边离合器与后车轮接合，驱动单元工作时，带动传动轴及车轮同轴转动；前轮驱动单元内各部分不转动、不工作，前车轮不与传动轴连接、依靠地面的摩擦力转动；
车辆载荷状态为中载荷状态或重载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的起步控制指令为前、后轮轮边离合器均接合，前、后轮驱动单元均工作；此时前、后轮驱动单元传动轴通过对应的轮边离合器与对应的车轮接合，驱动单元工作时，带动对应的传动轴及车轮同轴转动；
步骤3，当车辆行驶速度超过M且时间T内瞬时速度方差小于N时，整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送调整控制指令，其中M≥S，T、N为设定常数，S为设定的车速阈值，本实施例中，S取20m/s；
本实施例中，取M＝30m/s，T＝1mi n，当车辆驾驶速度超过30m/s时，且在1mi n的时间内，每5s对瞬时速度进行一次采样，得到20组瞬时速度值的方差小于N时，即确认需要整车控制器发送调整控制指令；整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送调整控制指令；
车辆载荷状态为轻载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为后轮轮边离合器脱开、前轮轮边离合器接合，后轮驱动单元不工作、前轮驱动单元工作；车辆载荷状态为中载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器脱开，后轮驱动单元工作、前轮驱动单元不工作；车辆载荷状态为重载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为前、后轮轮边离合器接合，前、后轮驱动单元均工作；
进一步的，步骤103可以替换为整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器发送调整控制指令的前提为当车辆行驶速度超过M且时间T内加速度的绝对值不大于P，其中M≥S，T、P为设定常数，S为设定的车速阈值，本实施例中，S取20m/s；在此情况下，当速度超过M时，根据时间T内加速度的绝对值不大于P来确认车辆行驶平稳，进而使整车控制器发出调整控制指令，所述调整控制指令如上所述；
进一步的，所述前轮轮边离合器包括左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器，整车控制器对左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；所述后轮轮边离合器包括左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器，整车控制器对左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器发出的控制指令是相同的。
图2为本发明具体实施方式的一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的***的结构图；图3为电动汽车***结构图，所述图3所示的电动汽车即为图2所述根据载荷状态来进行驱动控制的***所实施的电动汽车；
所述一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的***包括：
整车控制器201，所述整车控制器201用于确定车辆载荷状态，并根据载荷状态控制轮边离合器的接合或脱开；所述整车控制器201接收用于驾驶控制信号，并根据指令向驱动单元发出控制指令；
轮边离合器202，所述轮边离合器202包括前轮轮边离合器以及后轮轮边离合器，用于控制车轮与驱动单元传动轴是否接合，所述轮边离合器202接合时，车轮与驱动单元传动轴同轴转动；
驱动单元203，所述驱动单元203包括前轮驱动单元以及后轮驱动单元，用于根据整车控制器指令驱动电机带动传动轴进行转动；
用户驾驶控制单元204，所述用户驾驶控制单元204用于接收用户驾驶时发出的驾驶控制信号，并将驾驶控制信号发送至整车控制器，所述驾驶控制信号包括加速踏板输出信号、制动踏板输出信号以及档位器输出信号；
进一步的，所述载荷状态主要由车辆起步时用户驾驶控制信号及车辆瞬时加速度确定，车辆起步时车辆瞬时加速度在所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间内时，确定车辆载荷状态为中载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度高于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为轻载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度低于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为重载荷状态；所述用户驾驶控制单元信号包括加速踏板输出信号以及档位器输出信号；
进一步的，所述驱动单元包括电机控制器、驱动电机、自动变速器以及传动轴；所述电机控制器接收整机控制器的控制信号，控制驱动电机及自动变速器带动传动轴转动；当轮边离合器接合时，传动轴带动车轮转动；
进一步的，所述前轮轮边离合器包括左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器，整车控制器对左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；所述后轮轮边离合器包括左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器，整车控制器对左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；
进一步的，当整车控制器控制后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器分开时，前轮驱动单元除车轮外其他部分不做旋转运动；当整车控制器控制前后轮轮边离合器均接合时，整车控制器根据用户驾驶控制指令向前轮驱动单元以及后轮驱动单元发出相同控制指令，车辆处于四轮驱动状态。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种根据载荷状态对电动汽车进行驱动控制的方法，所述方法包括：
步骤1，车辆根据用户驾驶控制指令起步，整车控制器确认车辆载荷状态；所述车辆载荷状态包括轻载荷状态、中载荷状态及重载荷状态；所述载荷状态主要由车辆起步时用户驾驶控制信号及车辆瞬时加速度确定，车辆起步时车辆瞬时加速度在所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间内时，确定车辆载荷状态为中载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度高于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为轻载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度低于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为重载荷状态；所述用户驾驶控制单元信号包括加速踏板输出信号以及档位器输出信号；
步骤2，整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送起步控制指令；所述轮边离合器包括前轮轮边离合器以及后轮轮边离合器；所述驱动单元包括前轮驱动单元以及后轮驱动单元；
步骤3，当车辆行驶速度超过M且时间T内瞬时速度方差小于N、加速度的绝对值不大于P时，整车控制器根据车辆载荷状态向轮边离合器及对应驱动单元发送调整控制指令，其中M≥S，T、P、N为设定常数，S为设定的车速阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：车辆载荷状态为轻载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的起步控制指令为后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器脱开，后轮驱动单元工作、前轮驱动单元不工作；车辆载荷状态为中载荷状态或重载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的起步控制指令为前、后轮轮边离合器均接合，前、后轮驱动单元均工作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：车辆载荷状态为轻载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为后轮轮边离合器脱开、前轮轮边离合器接合，后轮驱动单元不工作、前轮驱动单元工作；车辆载荷状态为中载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器脱开，后轮驱动单元工作、前轮驱动单元不工作；车辆载荷状态为重载荷状态时，所述整车控制器向轮边离合器发送的调整控制指令为前、后轮轮边离合器接合，前、后轮驱动单元均工作。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：轮边离合器接合或脱开是指轮边离合器使车轮与传动轴接合或分开，当轮边离合器接合时，车轮随传动轴同轴转动；当轮边离合器分开时，车轮靠与地面的摩擦力独立转动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述前轮轮边离合器包括左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器，整车控制器对左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；所述后轮轮边离合器包括左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器，整车控制器对左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器发出的控制指令是相同的。
6.一种用于实现权利要求1所述方法的***，所述***包括：
整车控制器，所述整车控制器用于确定车辆载荷状态，并根据载荷状态控制轮边离合器的接合或脱开；所述整车控制器接收用于驾驶控制信号，并根据指令向驱动单元发出控制指令；所述载荷状态主要由车辆起步时用户驾驶控制信号及车辆瞬时加速度确定，车辆起步时车辆瞬时加速度在所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间内时，确定车辆载荷状态为中载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度高于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为轻载荷状态；车辆起步时车辆瞬时加速度低于所述用户驾驶控制信号对应的预期瞬时加速度区间时，确定车辆载荷状态为重载荷状态；所述用户驾驶控制单元信号包括加速踏板输出信号以及档位器输出信号；
轮边离合器，所述轮边离合器包括前轮轮边离合器以及后轮轮边离合器，用于控制车轮与驱动单元传动轴是否接合，所述轮边离合器接合时，车轮与驱动单元传动轴同轴转动；
驱动单元，所述驱动单元包括前轮驱动单元以及后轮驱动单元，用于根据整车控制器指令驱动电机带动传动轴进行转动；
用户驾驶控制单元，所述用户驾驶控制单元用于接收用户驾驶时发出的驾驶控制信号，并将驾驶控制信号发送至整车控制器，所述驾驶控制信号包括加速踏板输出信号、制动踏板输出信号以及档位器输出信号。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于：所述驱动单元包括电机控制器、驱动电机、自动变速器以及传动轴；所述电机控制器接收整车控制器的控制信号，控制驱动电机及自动变速器带动传动轴转动；当轮边离合器接合时，传动轴带动车轮转动。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于：所述前轮轮边离合器包括左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器，整车控制器对左前轮轮边离合器及右前轮轮边离合器发出的控制指令是相同的；所述后轮轮边离合器包括左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器，整车控制器对左后轮轮边离合器及右后轮轮边离合器发出的控制指令是相同的。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于：当整车控制器控制后轮轮边离合器接合、前轮轮边离合器分开时，前轮驱动单元除车轮外其他部分不做旋转运动；当整车控制器控制前后轮轮边离合器均接合时，整车控制器根据用户驾驶控制指令向前轮驱动单元以及后轮驱动单元发出相同控制指令，车辆处于四轮驱动状态。
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