CN107696913A - 一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法 - Google Patents

Abstract

一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法，其特征在于通过对驱动电机、非驱动电机及离合器进行合理的控制，解决非驱动永磁电机拖转对整车性能造成的不利影响。本发明属于电动车辆动力控制领域，所涉及的技术方案为：滑行工况下，通过离合器的分离与结合控制，可解决非驱动永磁电机拖转对行车舒适性及安全性造成的不利影响；单个励磁电机驱动模式下，依据车辆工况，通过对驱动电机、非驱动电机及离合器进行多种模式控制，可解决非驱动永磁电机拖转对整车经济性造成的不利影响，改善整车驱动效率，延长车辆续驶里程。

Description

一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法

技术领域

本发明属于电动车辆动力控制领域，涉及一种用于双电机双驱轴电动车动力***的控制方法。

背景技术

目前，发展高效、安全电动汽车已成为我国汽车工业战略取向。双电机双驱轴电动车由于具有良好的动力性、经济性及操稳性等优势，已成为电动汽车行业新兴研究热点。对于一类匹配永磁电机与励磁电机的双电机双驱轴电动车，可依据车辆工况控制车辆分别运行于单个永磁电机、单个励磁电机及双电机四轮驱动模式，充分发挥不同类型电机高效驱动优势。不过，实际工况下，车辆运行于单个励磁电机驱动模式时，非驱动永磁电机会被车辆拖转运行，拖转速度较低时，其所产生的拖转阻力会影响整车经济性；拖转速度较高时，其会运行于非可控再生制动模式，影响整车安全性。此外，车辆由驱动切换到滑行工况时，若滑行车速较高，非驱动永磁电机内部产生的非可控再生制动力会影响行车舒适性及安全性。

在永磁电机和变速***间匹配离合器，通过离合器结合和分离控制，是解决非驱动永磁电机拖转问题的有效方法之一。不过，不同工况下，上述技术方案所涉及的离合器动作控制、非驱动永磁电机空转/拖转控制、驱动励磁电机转矩控制仍不明确。因此，对于一类匹配永磁电机与励磁电机的双电机双驱轴电动车，设计合理的控制方法，解决非驱动永磁电机拖转问题，是保证整车高效、安全、舒适运行的关键。为此，本发明提出了一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提出一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法，解决单个励磁电机驱动及滑行工况模式下，非驱动永磁电机拖转对整车经济性、安全性及舒适性造成的不利影响问题。

本发明的技术方案是: 一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法，实现该控制算法的控制***包括整车控制器、前轴电机控制器、后轴电机控制器及离合器控制器。整车控制器运行双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法，依据车辆工况特征，输出与之相适应的控制指令；前、后电机控制器及离合器控制器接受、执行整车控制器发送的控制指令，并反馈部件相关状态信息参数。其中，双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法的特征在于：

（1）控制方法主程序设计用于检测车辆是否要运行于单个励磁电机驱动模式或滑行工况模式，若检测到车辆要运行于单个励磁电机驱动模式，则调用子程序2，以解决非驱动永磁电机拖转对车辆经济性造成的不利影响；若检测到车辆要运行于滑行工作模式，则调用子程序1，以解决非驱动永磁电机拖转对行车舒适性及安全性造成的影响。

（2）控制方法子程序1首先依据滑行车速的大小选择不同的控制方式，当滑行车速不大于设定的车速限值1时，非驱动永磁电机不会运行于非可控再生制动力，较小的拖转阻力对行车舒适性及安全性影响很小；在此基础上，进一步检测离合器是否处于结合状态，若是，则发送离合器状态保持、励磁电机转矩为0及永磁电机转矩为0的控制指令，以避免离合器频繁的分离与结合动作，延长离合器使用寿命；若离合器处于分离状态，为保证车辆由滑行状态切换到驱动状态时的驱动力快速介入，或车辆由滑行状态切换到制动状态时的再生制力快速介入，子程序1会进一步检测滑行车速是否不大行设定的限值2（车速限值1大于车速限值2），若是，则提前结合离合器；若不是，则保持离合器当前状态。

当滑行车速大于设定的车速限值1时，由于拖转速度较高，非驱动永磁电机内部会产生非可控再生制动力，此时，为了避免较大的不可控制动力对行车舒适性、安全性及驾驶员滑行距离判断造成不利影响，需进一步检测离合器当前状态，若是结合状态，子程序1向离合器发送离合器分离的控制指令；若是分离状态，子程序1向离合器发送状态保持控制指令；此外，当离合器处于分离状态时，为保证车辆由滑行切换到驱动状态时的驱动力快速介入，或车辆由滑行切换到制动状态时的再生制动力快速介入，子程序1会进一步检测滑行车速是否不大行设定的限值3（车速限值1大于车速限值3），若是，则提前结合离合器；若不是，则保持离合器当前状态。

（3）控制方法子程序2首先查表并读取当前工况下的驶员需求驱动转矩T1、非驱动永磁电机拖转阻力矩T2，用于计算驱动励磁电机转矩大小；进一步，逐步计算三种模式下的双电机***损耗，分别为：模式1，离合器结合、非驱动永磁电机空转及驱动电机转矩T1模式下的双电机***损耗；模式2，离合器分离、非驱动永磁电机转矩0及驱动电机转矩T1模式下的双电机***损耗；模式3，离合器结合、非驱动永磁转矩0及驱动电机转矩（T1+T2）模式下的双电机***损耗；进一步，程序判断拖转速度是否小于所设定的速度限值1，若是，说明非驱动永磁电机不会运行于非可控的再生制动模式，调用子程序3；若不是，说明非驱动永磁电机会运行于非可控的再生制动模式，调用子程序4。

（4）子程序3首先判断离合器当前工作状态，若是分离状态，为了避免离合器频繁的分离与结合控制，控制离合器保持当前状态；若不是，从驱动经济性层面，需比较不同模式下的双电机***损耗，选择经济性最优的控制方式；若模式1可实现最优驱动经济性，程序发送离合器状态保持、非驱动电机空转及驱动电机转矩T1控制指令；若模式2下双电机***损耗小，程序则发送离合器分离、非驱动永磁电机转矩0及驱动电机转矩T1控制指令；若模式3下双电机***损耗最小，为保证驱动电机安全可靠运行，程序需判断驱动电机输出转矩是否小于最大允许值，若是，程序则发送离合器状态保持、非驱动电机正常拖转及驱动电机转矩（T1+T2）控制指令；若不是，则从模式1和模式2中选择***损耗最小的控制方式。

（5）程序进入子程序3，说明拖转车速较高，非驱动永磁电机内部会产生不可控再生制动力，此时，程序优先考虑整车安全性，因此，子程序3判断离合器是否为分离状态，若是，则发送离合器状态保持、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩T1控制指令；若不是，则发送离合器分离、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩T1控制指令。

本发明的优点在于：

1、本发明所提出的控制方法，可解决滑行工况下非驱动永磁电机拖转对整车平顺性及安全性造成的不可预期负面影响，提升行车平顺性与安全性；

2、本发明所提出的控制方法，可解决单励磁电机驱动模式下，非驱动永磁电机拖转对整车经济性造成的负面影响，提高整车驱动效率，延长车辆续驶里程；

3、本发明所提出的控制方法，能够避免离合器频繁的分离与结合动作，延长离合器使用寿命；

4、本发明所提出的控制方法，能够实现滑行工况下电机驱动力或制动力的快速介入，优化车辆动力性及再生制动经济性。

附图说明

图1为一种双电机双驱轴电动车控制***结构示意图；

图2为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法主程序；

图3为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法子程序1；

图4为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法子程序2；

图5为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法子程序3；

图6为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法子程序4。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

图1的一种双电机双驱轴电动车整车控制***包括: 整车控制器、电池管理***、前电机控制器、后电机控制器及离合器控制器。其中，整车控制器用于收集车辆及关键部件状态参数，控制车辆运行于不同的滑行及单个励磁电机驱动模式；前、后电机控制器及离合器控制器，接收、执行整车控制器控制指令，并反馈部件相关状态参数。

图2为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法的主程序，其特征在于：

首先，主程序步骤S01检测车辆是否要运行于单个电机驱动模式；若不是，则执行步骤S03，检测车辆是否要运行于滑行工作模式，若是，则执行步骤S04，调用子程序1，若不是，则跳到步骤S01；如果检测到车辆要运行于单电机驱动模式，步骤S02会进一步判断非驱动电机是否为永磁电机，若是，则执行步骤S05；如不是，则跳到步骤S01，继续检测车辆是否要运行于滑行工作模式。

图3为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法的子程序1，其特征在于：

（1）步骤S11判断滑行车速是否不大于设定限值1，若是，则执行步骤S12，否则，执行步骤S17；

（2）步骤S12是在滑行车速不大于设定车速限值1的基础上，进一步判断离合器是否为分离状态，若不是，则执行步骤S13，程序输出离合器状态保持、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令；若是，则执行步骤S14，程序进一步判断滑行车速是否不大于设定的车速限值2，若是，为保证车辆由滑行向驱动或制动状态切换时动力***的响应速度，执行步骤S15，程序发送离合器结合、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令；若不是，执行步骤S16，程序发送离合器状态保持、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令；

（3）步骤S17是在滑行车速大于设定车速限值1的前提下，判断离合器是否为分离状态，若不是，执行步骤S112；若是，执行步骤S18，程序发送离合器状态保持、非驱动永磁电机转矩0及驱动励磁电机转矩0的控制指令；进一步，为保证车辆由滑行向驱动或制动状态切换时动力***的响应速度，程序执行步骤S19，检测滑行车速是否不大于设定的限值3，若是，执行步骤S110，程序发送离合器结合、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令；若不是，执行步骤S111，程序输出离合器状态保持、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令；

（4）步骤S112是在滑行车速大于设定限值1且离合器结合状态下，所执行的控制步骤，即发送离合器分离、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令；进一步，为保证车辆由滑行向驱动或制动状态切换时动力***的响应速度，程序执行步骤S113，检测滑行车速是否不大于设定的限值3，若是，执行步骤S114，程序发送离合器结合、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令；若不是，执行步骤S115，程序输出离合器状态保持、永磁电机转矩0及励磁电机转矩0的控制指令。

图4为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法的子程序2，其特征在于：

（1）首先，步骤S21、S22分别读取驾驶员需求驱动转矩T1及非驱动永磁电机拖转阻力矩T2；进一步，步骤S23、S24及S25分别计算模式1（离合器结合、非驱动永磁电机空转及驱动电机转矩T1）、模式2（离合器分离、非驱动永磁电机转矩0及驱动电机转矩T1）及模式3（离合器结合、非驱动永磁电机转矩0及驱动电机转矩（T1+T2））下的双电机***损耗P1、P2及P3；

（2）进一步，步骤S26判断单励磁电机驱动模式下，拖转车速是否小于设定的限值1，若是，则执行步骤S27，调用子程序3；若不是，则执行步骤S28，调用子程序4。

图5为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法的子程序3，其特征在于：

（1）首先，步骤S31判断离合器是否为分离状态，若是，则执行步骤S32，发送离合器状态保持、非驱动永磁电机转矩0及驱动励磁电机转矩T1的控制指令；若不是，则执行步骤S33；

（2）步骤S33判断模式1下的双电机***损耗是否不大于模式2下的双电机***损耗，若是，执行步骤S34；否则执行步骤S39；

（3）步骤S34进一步判断模式1下的双电机***损耗是否不大于模式3下的双电机***损耗，若是，说明模式1下的双电机***损耗最小，执行步骤S35，发送离合器状态保持、非驱动永磁电机空转、驱动励磁电机转矩T1控制指令；若不是，则执行步骤S36，进一步判断驱动电机输出转矩是否小于最大允许值，若是，则执行步骤S37，输出离合器状态保持、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩（T1+T2）的控制指令；若不是，则执行步骤S38，发送离合器状态保持、非驱动电机空转及驱动电机转矩T1的控制指令；

（4）步骤S39是在模式1双电机***损耗不大于模式2双电机***损耗成立的前提下，进一步判断模式2双电机***损耗是否不大于模式3双电机***损耗，若是，则说明模式2可实现最小驱动损耗，执行步骤S310，程序发送离合器分离、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩T1的控制指令；若不是，为保证驱动电机安全可靠运行，执行步骤S311，判断驱动电机输出转矩是否小于最大允许值，若是，则执行步骤S312，输出离合器状态保持、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩（T1+T2）的控制指令；若不是，则执行步骤S313，发送离合器分离、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩T1控制指令。

图6为一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法的子程序4，其特征在于：

（1）首先，步骤S41判断离合器是否为分离状态，若是，则无需对离合器进行动作控制，执行步骤S42，发送离合器状态保持、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩T1的控制指令；若不是，为了保证整车经济性及安全性，需分离离合器，程序执行步骤S43，发送离合器分离、非驱动电机转矩0及驱动电机转矩T1的控制指令。

Claims (1)

1.一种双电机双驱轴电动车非驱动永磁电机拖转控制方法：其特征在于，能够根据车辆工况，对励磁电机、永磁电机及其离合器进行不同的模式控制，解决车辆滑行及单励磁电机驱动模式下的非驱动永磁电机拖转对整车经济性、平顺性及安全性能造成的不利影响，具体控制步骤为：

（1）主程序控制步骤为：

步骤S01用于检测车辆是否要运行于单个电机驱动模式的控制指令，是则，执行步骤S02；否则，执行步骤S03；

步骤S03用于检测车辆是否要运行于滑行状态，是则，执行步骤S04，调用子程序1；否则，跳到步骤S01，继续检测车辆是否要运行于单个电机驱动模式；

步骤S02用于检测非驱动电机是否为永磁电机，是则，执行步骤S05，调用子程序2；否则，跳到步骤S01，继续检测车辆是否要运行于单个电机驱动模式；

（2）子程序1控制步骤为：

步骤S11判断滑行车速是否不大于设定的车速限值1，若是，执行步骤S12；否则，执行步骤S17；

步骤S12判断离合器是否为分离状态，若是，执行步骤S14；否则，执行步骤S13；

步骤S14判断滑行车速是否不大于设计的车速限值2，若是，执行步骤S15；否则，执行步骤S16；

步骤S17判断离合器是否为分离状态，若是，执行步骤S18；否则，执行步骤S112；

步骤S19判断滑行车速是否不大于设定的限值3，是则，执行步骤S110；否则，执行步骤S111；

步骤S113判断滑行车速是否不大于设定的车速限值3，是则，执行步骤S114；否则，执行步骤S115；

（3）子程序2控制步骤为：

步骤S21读取驾驶员需求驱动转矩T1；

步骤S22读取非驱动永磁电机拖转阻力矩T2；

步骤S23计算离合器结合、非驱动永磁电机空转及驱动电机转矩为T1模式下的双电机***损耗；

步骤S24计算离合器分离、非驱动永磁电机转矩为0及驱动电机转矩为T1模式下的双电机***损耗；

步骤S25计算离合器结合、非驱动永磁电机转矩为0及驱动永磁电机转矩为（T1+T2）模式下的双电机***损耗；

步骤S26判断拖转车速是否小于设定的车速限值1，是则，执行步骤S27，调用子程序3；否则，执行步骤S28，调用子程序4；

（4）子程序3控制步骤为：

步骤S31判断离合器是否为分离状态，若是，则执行步骤S32；否则执行步骤S33；

步骤S33判断离合器结合、非驱动永磁电机空转及驱动电机转矩为T1模式下的双电机***损耗是否不大于离合器分离、非驱动永磁电机转矩为0及驱动电机转矩为T1模式下的双电机***损耗，是则，执行步骤S34；否则，执行步骤S39；

步骤S34判断离合器结合、非驱动永磁电机空转及驱动电机转矩为T1模式下的双电机***损耗是否不大于离合器结合、非驱动永磁电机转矩为0及驱动永磁电机转矩为（T1+T2）模式下的双电机***损耗，是则，执行不是S35；否则执行步骤S36；

步骤S36判断驱动电机转矩是否小于其最大允许输出转矩，是则，执行步骤S37；否则执行步骤S38；

步骤S39判断离合器分离、非驱动永磁电机转矩为0及驱动电机转矩为T1模式下的双电机***损耗是否不大于离合器结合、非驱动永磁电机转矩为0及驱动永磁电机转矩为（T1+T2）模式下的双电机***损耗，是则，执行步骤S310；否则执行步骤S311；

步骤S311判断驱动电机转矩是否小于其最大允许输出转矩，是则，执行步骤S312；否则执行步骤S313；

（5）子程序4的控制步骤为：

步骤S41判断离合器是否为分离状态，若是，执行步骤S42；否则，执行步骤S43。