CN110303948B - 汽车驱动***、其控制策略及新能源汽车 - Google Patents

汽车驱动***、其控制策略及新能源汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车驱动***、新能源汽车及其控制策略。所述汽车驱动***包括：前轴，所述前轴由第一电机驱动，所述第一电机由第一电池供电；以及后轴，所述后轴由第二电机驱动，所述第二电机由第二电池供电。

Description

汽车驱动***、其控制策略及新能源汽车
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域；具体地说，本发明涉及汽车驱动***、其控制策略及新能源汽车。
背景技术
燃料电池汽车采用清洁能源，将有可能成为新能源交通工具的又一选择。
相对于动力电池而言，燃料电池依然有三点不足：第一、功率密度较低；第二、在小型乘用车上由于空间较小燃料电池直输电压较低；第三、燃料电池响应速度相对较慢。
燃料电池汽车拥有良好的续航里程，然而在功率密度方面依然存在一定的短板。目前小型乘用车上布置的燃料电池输出在100kW左右而且动态反映慢，无法满足用户对性能方面的追求。
另一方面，对于单电机布置的燃料电池小型乘用车来说，电机的高效区间与燃料电池经济区间重叠较少，无法有效发挥整个***的最高效率。
图1示意性地示出了燃料电池的极化曲线。可以看出，在高功率输出区域燃料电池的效率偏低，减少燃料电池在此区间的输出时间能有效提高整车效率。
图2示意性地示出了电动机的功率与效率的对应关系。图中实线表示效率，虚线表示功率因数；效率随功率因数增长而提高。对于电动机而言，其经济区域在高负载区域，当针对高性能需求来选型电动机时往往会发生电动机大部分时间并没有运行在效率较高的区间。
因此，当车辆配备单电机时必须在性能与燃料经济性上做出一定的妥协。当使用高功率电机以保证车辆的性能时，势必会在中低载荷的运行效率上有所损失。
发明内容
本发明的一方面的目的包括提供改进的汽车驱动***。
本发明的其它方面的目的包括提供改进的汽车驱动***的控制策略及新能源汽车。
为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种汽车驱动***，其中，所述汽车驱动***包括：
前轴，所述前轴由第一电机驱动，所述第一电机由第一电池供电；以及
后轴，所述后轴由第二电机驱动，所述第二电机由第二电池供电。
可选地，在如前所述的汽车驱动***中，所述第一电池为燃料电池，所述第二电池为动力电池。
可选地，在如前所述的汽车驱动***中，所述燃料电池连接所述动力电池，适于向所述动力电池充电。
可选地，在如前所述的汽车驱动***中，所述第二电机的额定功率大于所述第一电机的额定功率。
可选地，在如前所述的汽车驱动***中，所述第二电池通过离合器连接至并驱动所述后轴。
为了实现前述目的，本发明的第二方面提供了一种用于如前述第二方面中所述的汽车驱动***的控制策略，其中，
在以日常时速行驶时、在辅助加速时以及在车速稳定时，仅所述第一电机驱动；
在加速时、在超高速巡航时以及在弯道行驶时，所述第二电机介入工作。
可选地，在如前所述的控制策略中，在时速低于5 km/h时，所述第一电池对所述第二电池充电。
可选地，在如前所述的控制策略中，所述日常速度为高于5 km/h并且低于140 km/h的速度。
可选地，在如前所述的控制策略中，所述超高速巡航指以时速高于140 km/h行驶。
为了实现前述目的，本发明的第三方面提供了一种新能源汽车，所述新能源汽车具有如前述第一方面中任一项所述的汽车驱动***，或者采用了如前述第二方面中任一项所述的控制策略。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示意性地示出了燃料电池的极化曲线；
图2示意性地示出了电动机的功率与效率的对应关系；以及
图3是根据本发明的一种实施方式的汽车驱动***的示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的技术特征。
图3是根据本发明的一种实施方式的汽车驱动***的示意图。
从图中可以看出，该汽车驱动***可以包括有前轴1、后轴2、第一电机3、第二电机4、第一电池5、第二电池6等。图中的空心箭头示出了汽车的前后方向。在图示实施方式中，第一电池5的输出端可以布置有升压（稳压）器7，可以分别连接至第一电机3和第二电池6。
如图所示，前轴1的两端布置有两个前车轮8，后轴2的两端布置有两个后车轮9。前轴1由第一电机3驱动，第一电机3由第一电池5供电。后轴2由第二电机4驱动，第二电机4由第二电池6供电。前轴1和后轴2上可以分别装有差速器10。
依据图示的汽车驱动***，两个电机分别驱动前、后轴，后轴的第二电机由第二电池提供电能。在可选的实施方式中，后轴2的第二电机4与后轴2之间还可以由多片式离合器等离合器11相连，该离合器11可以根据需要选择性地接合或断开。该第二电机4与第二电池6可以都选用高功率输出型。前轴1的第一电机3以稳态运行为主，由第一电池5提供电能。第二电机4的额定功率大于第一电机3的额定功率。前轴的第一电机3的功率可以较后轴的第二电机4更低，以满足车辆巡航需求为主。本***以发挥各个***最高效率为目的，并保证车辆拥有优异的行驶性能。
可以了解，在低速阶段和急加速状态下可以将后轴2的多片式离合器11结合，给汽车提供部分驱动力。在稳态行驶状态下离合器将会断开，布置在前轴的第一电机与第一电池连接，在此工况下以第一电池为主要动力支持车辆行驶。第一电池功率在运行中不会剧烈变化，在滑行状态下，第一电池电能将分配给第二电池充电，并缓慢变化功率延长第一电池寿命。
在可选的实施方式中，第一电池可以为燃料电池，第二电池可以为动力电池。在其它实施方式也可以选用不同的或相反的设置方式。相应地，燃料电池可以连接动力电池，适于向动力电池充电。
下面结合所描述的汽车驱动***说明其控制策略。
根据本发明的实施方式的一个方面，在该汽车驱动***的控制策略中，在以日常时速行驶时、在辅助加速时以及在车速稳定时，可以仅第一电机驱动；在加速时、在超高速巡航时以及在弯道行驶时，第二电机可以介入工作。另外，在可选的实施方式中，在时速低于5 km/h时，第一电池可以对第二电池充电。前述的日常速度可以为高于5 km/h并且低于140 km/h的速度。超高速巡航可以指以时速高于140 km/h行驶。
根据本发明的教示可以了解，上述的日常速度、超高速巡航等速度的具体数值可以根据需要设定为其它的数值，而不局限于上述数值。
可以了解，依据如上描述，在第一电池为燃料电池、第二电池为动力电池的情况下，动力电池可以负责后轮的能量输出，加速和超高速巡航（例如，>140 km/h）时介入工作。在此工况下，多片式离合器结合，后轴的第二电机介入驱动，此时第二电机在较大负载区间能够在更高效的区间运行。同时，大功率的第二电机在后轴由于加速时车辆重心后移，可以提供更大的抓地力和更短的加速时间。前轴的第一电机针对时速高于5 km/h、辅助加速和车速较为稳定的工况。在低速行驶时（例如，<5km/h），为了防止对燃料电池的损害，燃料电池将在推动前轴的第一电机同时对动力电池进行充电。在加速和弯道中可以前后的第一电机和第二电机配合提供需要的适时四驱，提供更大的车辆稳定性。而在车速较为恒定的工况下后轴多片式离合器将断开连接，燃料电池可以提供乘用车行驶所需的能量（120km/h在50kW左右），因此前轴的第一电机可以选用功率更低的型号，保持其在多数时间内能在高效区间运行。
结合以上描述，本发明的一个方面还提供了一种新能源汽车，其可以具有如前任一实施方式中的汽车驱动***，或者采用了如前任一实施方式中的控制策略。
由以上可以了解，本发明提供了一种双电机分时四驱的汽车驱动***、包括其的汽车及其控制策略。该驱动***及控制策略不仅为行驶车辆提供了强大的加速性能、提供分时四驱方式来提高车辆稳定性同时也可以提供更优的燃料经济性，集合了目前燃料电池和动力电池的优势，配合相应的电机以实现分时四驱的同时尽量利用电机的高效率区间进行驱动，能够真正让用户在不妥协性能的前提下有一个清洁、便捷的出行方案。相应地，根据本发明的方面的汽车也将具有相应的优点。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种用于汽车驱动***的控制策略，所述汽车驱动***包括：
前轴，所述前轴由第一电机驱动，所述第一电机由第一电池供电；以及
后轴，所述后轴由第二电机驱动，所述第二电机由第二电池供电，
其特征在于，
在以日常时速行驶时、在辅助加速时以及在车速稳定时，仅所述第一电机驱动；
在加速时、在超高速巡航时以及在弯道行驶时，所述第二电机介入工作。
2.如权利要求1所述的控制策略，其中，在时速低于5 km/h时，所述第一电池对所述第二电池充电。
3.如权利要求1所述的控制策略，其中，所述日常时速 为高于5 km/h并且低于140 km/h的速度。
4.如权利要求1所述的控制策略，其中，所述超高速巡航指以时速高于140 km/h行驶。
5.如权利要求1所述的控制策略，其中，所述第一电池为燃料电池，所述第二电池为动力电池。
6.如权利要求5所述的控制策略，其中，所述燃料电池连接所述动力电池，适于向所述动力电池充电。
7.如权利要求1所述的控制策略，其中，所述第二电机的额定功率大于所述第一电机的额定功率。
8.如权利要求1所述的控制策略，其中，所述第二电池通过离合器连接至并驱动所述后轴。
9.一种新能源汽车，其特征在于，所述新能源汽车采用了如权利要求1至8中任一项所述的控制策略。
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