CN107985119B - 一种飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆驱动控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆驱动控制方法属于电动汽车驱动控制领域，其特征在于能够根据行车工况、部件状态、驾驶员需求驱动转矩等，控制电机1、电机2、飞轮及副动力电池运行于合理的工作模式。低驱动转矩需求工况下，该控制方法控制车辆运行于单电机2驱动模式，以优化驱动电机负荷率，改善驱动经济性；中、高驱动转矩需求工况下，该控制方法控制车辆运行于“电机1+电机2”、“电机2+飞轮”或“电机1+电机2+飞轮”工作模式，借助飞轮瞬时大功率输出优势，减少车辆对电机驱动***的转矩需求，在保证整车动力性的同时，能够有效提升整车驱动经济性；借助双轴四轮驱动优势，可以保证车辆具有动力性与越野性优势。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车驱动控制方法，特别是一种飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆驱动控制方法。
背景技术
电动汽车由于具有零污染、零排放的技术优势，对于解决石油能源危机与空气污染具有重要的现实意义，并已受到汽车界的广泛关注。其中，双电机四轮驱动电动车由于具有良好的动力性、经济性及越野性等优势，已受到世界各大汽车厂商及研究机构的广泛关注。尤其是一类匹配飞轮储能装置的飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆，借助飞轮瞬时大功率输出优势，可降低车辆对电机驱动***的功率需求，在保证整车动力性的同时，提升整车驱动经济性。不过，目前针对常规双电机四轮驱动电动车所设计的驱动控制策略，无法适用于飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明提供一种飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆驱动控制方法，利用飞轮瞬时大功率输出优势，解决常规双电机四轮驱动车辆驱动效率低的问题。
本发明技术方案是: 提供一种飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆驱动控制方法，实现上述控制方法所依赖的通讯与控制部件包括：CAN总线、整车控制器、主动力电池管理***、副动力电池管理***、电机1控制器、电机2控制器、离合器1控制器及离合器2控制器。其中：
CAN总线设计用于实现各控制单元间的信号传输；
整车控制器，设计用于采集电池管理***、电机控制器、离合器控制器的状态信号，并依据内置控制策略，向上述各子控制单元输出相关控制指令；
主动力电池管理***，设计用于监测并向整车控制器发送主动力电池运行状态，接收并执行整车控制器输出的安全保护控制指令；
副动力电池管理***，设计用于监测并向整车控制器发送主动力电池运行状态，接收并执行整车控制器输出的上电与下电控制指令；
电机1控制器，设计用于监测并向整车控制器发送电机1运行状态，接收并执行整车控制器输出的转矩、转速控制指令；
电机2控制器，设计用于监测并向整车控制器发送电机2运行状态，接收并执行整车控制器输出的转矩控制指令；
离合器1控制器，设计用于监测并向整车控制器发送离合器1及飞轮运行状态，接收并执行整车控制器输出的离合结合、分离控制指令，以实现飞轮能量的存储与释放；
离合器2控制器，设计用于监测并向整车控制器发送离合器2运行状态，接收并执行整车控制器输出的离合结合、分离控制指令，以实时电机1的驱动、调速控制。
本发明的优点在于：
1、本发明通过适时地控制飞轮功率的释放，借助飞轮可以瞬时释放较大功率的优势，能够降低车辆对驱动电机的功率要求，在保证车辆动力性前提下，能够有效提升整车驱动效率，有利于改善车辆经济性，延长车辆续驶里程；
2、本发明通过适时地控制飞轮与副动力电池功率的释放，能够降低车辆对主电池放电功率的要求，有利于延长主电池使用寿命。
附图说明
图1为飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆平面示意图；
图2为本发明的控制主程序图；
图3为本发明的控制子程序1图；
图4为本发明的控制子程序2图；
图5为本发明的控制子程序3图；
图6为本发明的控制子程序4图；
图7为本发明的控制子程序5图。
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为飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆平面结构示意图，该动力与控制***包括：CAN总线、整车控制器、主动力电池及其管理***、副动力电池及其管理***、电机1及其控制器、电机2及其控制器、离合器1及其控制器、离合器2及其控制器、行星齿轮机构、轴1减速差速机构及轴2减速差速机构。
图2为本发明的控制主程序，该程序首先采集并检测驱动踏板信号是否正常，若不正常，则输出驱动踏板故障信号，并终止驱动控制程序，以保证车辆安全运行；若正常，则进一步检测驱动踏板开度是否大于0，若是，则调用子程序1；否则，持续检测驱动踏板开度是否大于0。
图3为本发明的控制子程序1，该程序首先依据所检测到的驱动踏板开度计算驾驶员需求的驱动转矩Td；然后，读取主动力电池状态信号，并计算主动力电池最大允许放电转矩Tb1；进一步，对比Td与a倍Tb1的大小，若Td≤a Tb1成立，其中a为可标定值，说明主动力电池可以满足整车驱动要求，此时，需向副动力电池管理***发送下电控制指令，并调用子程序3；若Td≤aTb1不成立，说明主动力电池无法满足整车驱动要求，此时需调用子程序2与子程序3。
图4为本发明的控制子程序2，该程序首先读取副动力电池状态信号，并计算副动力电池最大允许放电转矩Tb2；然后，判断Td≤（aTb1+eTb2）是否成立，其中e为可标定值；若Td≤（aTb1+eTb2）成立，说明主动力电池加上副动力电池可满足整车驱动需求，此时，程序则向副动力电池管理***发送上电控制指令；若Td≤（aTb1+eTb2）不成立，说明当前主、副动力电池无法满足整车驱动要求，此时需要进一步读取飞轮转速信号nf；若nf≤nl成立，其中nl为可标定值，说明飞轮转速偏低，无法参与整车驱动控制，此时，程序修订Td为（aTb1+eTb2），并向副动力电池管理***发送上电控制指令；若nf≤nl不成立，说明飞轮可参与整车驱动，此时需计算飞轮最大允许释放转矩Tf；进一步，判断Td≤（aTb1+eTb2+Tf）是否成立，若成立，程序则向副动力电池管理***发送上电控制指令；若不成立，程序修订Td为（aTb1+eTb2+ Tf），并向副动力电池管理***发送上电控制指令。
图5为本发明的控制子程序3，该程序首先读取电机2状态信号，并计算电机最大允许输出驱动转矩Tm2；进一步，判断Td与b倍Tm2的大小，其中b为可标定值，若Td≤bTm2成立，说明电机2可满足整车驱动要求，此时车辆运行于单电机2驱动模式，程序向电机2控制器发送Td转矩指令，向电机1控制器发送转矩0控制指令，向离合器1、离合器2控制器均发送分离控制指令；若Td≤bTm2不成立，说明单电机2无法满足整车驱动要求，需要其它动力源介入驱动，此时，程序读取飞轮转速信号nf，并判断nf与限定值nl大小，若nf≤nl成立，说明飞轮无法参与整车驱动，此时，调用子程序4；若nf≤nl不成立，说明飞轮可以参与整车驱动，此时，调用子程序5。
图6为本发明的控制子程序4，首先程序读取电机1状态信号，并计算电机1最大允许输出驱动转矩Tm1；然后，读取与行星齿轮机构端相连的离合器2转速信号nc2；进一步，判断Td≤（bTm2+cTm1）是否成立，其中c为可标定值；若Td≤（bTm2+cTm1）成立，说明电机2加上电机1可以满足整车驱动要求，此时，程序向电机2控制器发送bTm2转矩指令，向电机1控制器发送（Td- bTm2）转矩控制指令及nc2转速控制指令，向离合器1控制器发送分离控制指令，向离合器2控制器发送结合控制指令；若Td≤（bTm2+cTm1）不成立，说明电机2加上电机1不足以满足整车驱动要求，为保证电机寿命，程序向电机2控制器发送bTm2转矩指令，向电机1控制器发送cTm1转矩控制指令及nc2转速控制指令，向离合器1控制器发送分离控制指令，向离合器2控制器发送结合控制指令。
图7为本发明的控制子程序5，该程序首先读取飞轮转速nf，并计算飞轮机构最大允许释放驱动转矩Tf；然后，读取与行星齿轮机构端相连接的离合器1转速nc1，并结合飞轮转速nf与行星齿轮机构速比，计算电机1调速信号nx；进一步，判断Td≤（bTm2+Tf）是否成立，若成立，说明电机2加上飞轮机构可以满足整车驱动要求，此时，程序向电机2控制器发送bTm2转矩指令，向电机1控制器发送0转矩控制指令及nx转速控制指令，向离合器1控制器发送结合控制指令，向离合器2控制器发送结合控制指令；若Td≤（bTm2+Tf）不成立，说明电机2加上飞轮机构无法满足整车驱动要求，此时，需要电机1介入驱动控制，为此，程序读取电机1状态信号，并计算电机1最大允许输出转矩Tm1；进一步判断Td≤（bTm2+Tf+cTm1）是否成立，若成立，说明上述三个动力源可以满足整车驱动要求，此时，程序向电机2控制器发送bTm2转矩指令，向电机1控制器发送（Td- bTm2-Tf）转矩控制指令及nx转速控制指令，向离合器1控制器发送结合控制指令，向离合器2控制器发送结合控制指令；若Td≤（bTm2+Tf+cTm1）不成立，说明上述三个动力源无法满足整车驱动要求，此时，程序需限制电机1与电机2输出转矩，以保证动力***安全与使用寿命，为此，程序向电机2控制器发送bTm2转矩指令，向电机1控制器发送cTm1转矩控制指令及nx转速控制指令，向离合器1控制器发送结合控制指令，向离合器2控制器发送结合控制指令。
Claims (1)
1.一种飞轮混动双电机四轮驱动电动车辆驱动控制方法，其特征在于能够根据行车工况、部件状态、驾驶员需求驱动转矩，控制电机1、电机2、飞轮、副动力电池运行于合理的工作模式，具体实现步骤为：
（1）主程序控制步骤为：
步骤S01用于检测驱动踏板信号是否正常，是则，执行步骤S04；否则，执行步骤S02，输出驱动踏板故障信号，及步骤S03，结束驱动控制程序；
步骤S04用于检测驱动踏板开度是否大于0，是则，执行步骤S06，调用子程序1；否则，执行步骤S05，继续检测驱动踏板开度是否大于0；
（2）子程序1步骤为：
步骤S11执行计算驾驶员需求驱动转矩的任务；
步骤S12执行读取主动力电池状态参数的任务；
步骤S13执行计算主动力电池最大允许放电转矩的任务；
步骤S14判断驾驶员需求驱动转矩与a倍主动力电池最大允许放电转矩的大小，其中a为可标定参数，若驾驶员需求驱动转矩不大于a倍主动力电池最大允许放电转矩，执行步骤S15，向副动力电池发送下电控制信号，及步骤S16；否则，执行步骤S17；
步骤S16执行调用子程序3的任务；
步骤S17执行调用子程序2的任务；
步骤S18执行调用子程序3的任务；
（3）子程序2步骤为：
步骤S21执行读取副动力电池状态参数的任务；
步骤S22执行计算副动力电池最大允许输出转矩的任务；
步骤S23判断驾驶员需求驱动转矩与a倍主动力电池最大允许放电转矩加上e倍副动力电池最大允许放电转矩之和的大小，其中e为可标定参数，若驾驶员需求驱动转矩不大于a倍主动力电池最大允许放电转矩加上e倍副动力电池最大允许放电转矩之和，执行步骤S24，程序向副动力电池管理***发送上电控制指令；否则，执行步骤S25；
步骤S25执行读取飞轮转速的任务；
步骤S26判断飞轮转速是否不大于给定的且可标定的转速值，若是，执行步骤S27，程序向副动力电池管理***发送上电控制指令、将驾驶员需求驱动转矩修正为a倍主动力电池最大允许放电转矩加上e倍副动力电池最大允许放电转矩之和；否则，执行步骤S28；
步骤S28执行计算飞轮最大允许驱动转矩的任务；
步骤S29判断驾驶员需求驱动转矩与a倍主动力电池最大允许放电转矩加上e倍副动力电池最大允许放电转矩加上飞轮最大允许驱动转矩之和的大小，若驾驶员需求驱动转矩不大于a倍主动力电池最大允许放电转矩加上e倍副动力电池最大允许放电转矩加上飞轮最大允许驱动转矩之和，则执行步骤S210，程序向副动力电池管理***发送上电控制指令；否则执行步骤S211，程序向副动力电池管理***发送上电控制指令、将驾驶员需求驱动转矩修正为a倍主动力电池最大允许放电转矩加上e倍副动力电池最大允许放电转矩加上飞轮最大允许驱动转矩之和；
（4）子程序3步骤为：
步骤S31执行读取电机2状态参数的任务；
步骤S32执行计算电机2最大允许输出驱动转矩的任务；
步骤S33判断驾驶员需求驱动转矩与b倍电机2最大允许输出驱动转矩的大小，其中b为可标定参数，若驾驶员需求驱动转矩不大于b倍电机2最大允许输出转矩，执行步骤S34，程序向电机2控制器发送驾驶员需求驱动转矩控制指令、向电机1控制器发送转矩0控制指令、向离合器1控制器发送分离控制指令、向离合器2控制器发送分离控制指令；否则，执行步骤S35；
步骤S35执行读取飞轮转速的任务；
步骤S36判断飞轮转速是否不大于给定的转速值，若是，执行步骤S37，调用子程序4；否则，执行步骤S38，调用子程序5；
（5）子程序4步骤为：
步骤S41执行读取电机1状态参数的任务；
步骤S42执行计算电机1最大允许输出驱动转矩的任务；
步骤S43执行读取与行星齿轮机构端相连接的离合器2转速的任务；
步骤S44判断驾驶员需求驱动转矩与b倍电机2最大允许输出驱动转矩加上c倍电机1最大允许输出转矩之和的大小，其中c为可标定值，若驾驶员需求驱动转矩不大于b倍电机2最大允许输出转矩加上c倍电机1最大允许输出转矩之和，执行步骤S45，程序向电机2控制器发送b倍电机2最大允许输出驱动转矩控制指令、向电机1控制器发送c倍电机1最大允许输出转矩、向电机1控制器发送离合器2转速值大小的转速控制指令、向离合器1控制器发送分离控制指令、向离合器2控制器发送结合控制指令；否则，执行步骤S46，程序向电机2控制器发送b倍电机2最大允许输出驱动转矩控制指令、向电机1控制器发送驾驶员需求驱动转矩与b倍电机2最大允许输出驱动转矩之差的转矩控制指令、向电机1控制器发送离合器2转速值大小的转速控制指令、向离合器1控制器发送分离控制指令、向离合器2控制器发送结合控制指令；
（6）子程序5步骤为：
步骤S51执行读取飞轮转速的任务；
步骤S52执行计算飞轮最大允许驱动转矩的任务；
步骤S53执行读取与行星齿轮机构端相连接的离合器1转速的任务；
步骤S54执行计算电机1调速转速大小的任务；
步骤S55判断驾驶员需求驱动转矩与b倍电机2最大允许输出转矩加上飞轮最大允许驱动转矩之和的大小，若驾驶员需求驱动转矩不大于b倍电机2最大允许输出转矩加上飞轮最大允许驱动转矩之和，执行步骤S56，程序向电机2控制器发送b倍电机2最大允许输出驱动转矩控制指令、向电机1控制器发送0转矩、调速转速控制指令、向离合器1控制器发送结合控制指令、向离合器2控制器发送结合控制指令；否则，执行步骤S57；
步骤S57执行读取电机1状态参数的任务；
步骤S58执行计算电机1最大允许输出转矩的任务；
步骤S59判断驾驶员需求驱动转矩与b倍电机2最大允许输出转矩加上c倍电机1最大允许输出转矩加上飞轮最大允许驱动转矩之和的大小，若驾驶员需求驱动转矩不大于b倍电机2最大允许输出转矩加上c倍电机1最大允许输出转矩加上飞轮最大允许驱动转矩之和，执行步骤S510，程序向电机2控制器发送b倍电机2最大允许输出驱动转矩控制指令、向电机1控制器发送c倍电机1最大允许输出转矩、调速转速控制指令、向离合器1控制器发送结合控制指令、向离合器2控制器发送结合控制指令；否则，执行步骤S511，程序向电机2控制器发送b倍电机2最大允许输出驱动转矩控制指令、向电机1控制器发送驾驶员需求驱动转矩减去b倍电机2最大允许输出驱动转矩减去飞轮最大允许驱动转矩的转矩控制指令及调速转速控制指令、向离合器1控制器发送结合控制指令、向离合器2控制器发送结合控制指令。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Effective date of registration: 20210521 Address after: 255086 zone 1, 2066 Qixiang Road, high tech Zone, Zibo City, Shandong Province Patentee after: SHANDONG DEPUDA ELECTRIC MOTOR Co.,Ltd. Address before: Room 313, block a, high tech Industrial Development Zone, Zibo City, Shandong Province Patentee before: Shandong University of Technology |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: A Drive Control Method for Flywheel Hybrid Dual Motor Four Wheel Drive Electric Vehicles Effective date of registration: 20230519 Granted publication date: 20200811 Pledgee: Zibo Branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG DEPUDA ELECTRIC MOTOR Co.,Ltd. Registration number: Y2023980041085 |