TWI523772B - 雙動力源電動車之動力分配方法 - Google Patents

雙動力源電動車之動力分配方法 Download PDF

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陳漢偉
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Description

雙動力源電動車之動力分配方法
本發明係關於一種雙動力源電動車之動力分配方法，尤其是針對具有變速器之雙馬達驅動電動車的動力分配方法。
目前市售車輛大多仍以燃油作為主要動力來源，然而為了因應全球面臨的石油短缺問題，近年來，各界均對替代能源車輛及混合動力車輛的研究投注大量心力，以做好淘汰傳統內燃機車輛的準備，試圖將石油短缺對於車輛市場的不良影響降到最低。其中，各車廠無不極積思考以電力代替石油作為車輛動力來源，進而開發出各式電動車與混合動力車等產品，逐步捨棄汽油，成功改採電力作為動力來源，漸漸在市場中嶄露頭角。
順應此波趨勢，電動車產業蓬勃發展，卻也因為電動車改用馬達驅動，與傳統車輛使用內燃機驅動的機制大相逕庭，衍伸出許多亟需解決的技術問題。對電動車輛而言，電動馬達為了同時符合在車輛低速輸出極高的扭力，以及在車輛高速時達到極高轉速的要求，必須配置一變速器，然而，若使產品欲具備市場競爭力，該變速器必須具備高效率以及低成本的需求。
習用電動車變速器種類包含有無段變速箱、手排變速箱、以及自動手排變速箱等。其中，無段變速因為換檔過程之滑差，存在傳動效率過低的問題；手排變速箱的傳動效率最高，但是有駕駛人容易疲勞及使 用便利性不佳等缺點；因此，自動手排變速箱為一較佳的選擇，但是，習用的自動手排變速箱的成本較高，而且因為變速箱的檔位為有限，換檔過程中所造成的扭力空洞將造成駕駛人有不舒適感。
為了解決上述問題，請參照第1圖所示，中華民國公開第201242804號「一種雙源的電動車驅動裝置」專利申請案係揭示一種習用雙動力源電動車1，包含一第一馬達11、一第二馬達12及一變速器13，該變速器13為無離合器自動變速箱(clutchless automatic manual transmission,CLAMT)。該第一馬達11的動力直接傳遞至一傳動軸14，該第二馬達2的動力則經由該變速器13變速後，再將動力傳遞至該傳動軸14。該傳動軸14所獲得的動力為該第一馬達11及該第二馬達12之輸出動力的總和，使得整車所需要的總功率分別由該第一馬達11及該第二馬達12分擔。該變速器13包含自動換檔機構，當一整車控制器15整車控制器(vehicle control unit,VCU)下達換檔命令時，首先執行電子調速，由該第二馬達12之一馬達驅動器121控制該第二馬達12的轉速，使得該變速器13之主動齒輪與被動齒輪之轉速同步動作，並且由一換檔驅動器131驅動一換檔致動器132推動換檔機構而進行自動換檔。
藉此，因為該雙動力源電動車1具備電子調速功能，該變速器13不需要傳統的離合器(Clutch)，能夠節省大量成本與設置空間。再者，由於配置有該第一馬達1以分擔部分動力，在該第二馬達2換檔過程中沒有動力輸出時，該第一馬達1可以增加動力輸出，填補該第二馬達2的扭力空洞(Torque hole)，使得換檔過程中整車的動力輸出平順而增加駕駛的舒適性。
然而受限於環保規範與節能需求，許多國家的電動車市場規定微型電動車(Micro electric vehicle)或低速電動車(Low speed electric vehicle)之動力源總功率必須低於4千瓦，但符合該規範的多人座的電動 車，仍然需要設計在承受龐大荷重的條件下，能夠行駛於各種坡度，且於平路(level road)行駛時極速達至少45km/hr。據此，該雙動力源電動車1之第一馬達1與第二馬達2的動力輸出如何分配，使得該雙動力源電動車1在總功率受限的情況下，能夠使該第一馬達1與第二馬達2操作於最佳效率之操作點，以及如何即時依據車輛負載狀況操作該變速器13之進行換檔動作，進而節省能源消耗並確實達成上述設計規格，乃習用雙動力源電動車開發過程亟需解決之難題。
綜上所述，亟需提供一種雙動力源電動車之動力分配方法，以將習用雙動力源電動車之各個動力源的動力輸出適當調配，使得各該動力源得以操作於最佳效率之操作點，有效提升習用雙動力源電動車之升運作效率，同時能夠依據車輛負載狀況控制該變速器之檔位，讓車輛在有限之動力源功率之下，低速擁有高輸出扭矩並符合極速需求，進而達成總動力有限之情況下，提升該雙動力源電動車之爬坡性能、載重能力、操作便利性與舒適性。
本發明之一目的係提供一種雙動力源電動車之動力分配方法，藉由一整車控制器執行一第一動力分配律，該第一動力分配律係依據該雙動力源電動車之車速、需求功率及一變速器的目前檔位來設定一分配比率，並依據該分配比率調整一第一馬達及一第二馬達所與輸出之動力的比例，使得該第一馬達及該第二馬達能夠操作於最佳效率之操作點，具有提升該雙動力源電動車的運作效率之功效。
本發明之另一目的係提供一種雙動力源電動車之動力分配方法，由該整車控制器利用一車輛負載估測計算該雙動力源電動車之一行駛阻力，並依據該行駛阻力選定一換檔規則，藉以透過該換檔規則、該雙動力源電動車之車速及油門訊號來判斷連接於該第二馬達之一變速器的目 標檔位，能夠使該變速器維持於最適檔位，進而使該第二馬達能夠持續操作於最佳效率以輸出適當動力，降低該雙動力源電動車所消耗能量，具有增進操作便利性之功效。
本發明之再一目的係提供一種雙動力源電動車之動力分配方法，係於該變速器換檔前根據一第二動力分配律進行動力分配，由該第一馬達提供該雙動力源電動車所需之總動力，能夠確保該雙動力源電動車不會在換檔過程中出現扭力空洞而維持車速，以提升換檔平順性能，且該整車控制器將執行電子同步使該第二馬達之轉速誤差快速降至一範圍內，有效縮短切換檔位所需時間以提升換檔效率，讓該雙動力源電動車在換檔過程中具有平順的動力輸出而達成增加駕駛的舒適性之功效。
為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：一種雙動力源電動車之動力分配方法，係包含：以一整車控制器分別驅動一第一馬達及一第二馬達運轉，由該第一馬達及該第二馬達同時輸出動力以施加於該雙動力源電動車之一傳動軸；該整車控制器分別接收一車速及一油門訊號，用以計算該雙動力源電動車之需求扭力，由該需求扭力決定該雙動力源電動車之需求功率，並執行一第一動力分配律，該第一動力分配律依據該車速、連接於該第二馬達之一變速器的目前檔位及該需求功率，自一分配比率資料庫中擷取一分配比率，再依據該分配比率調整一第一馬達及一第二馬達所與輸出之動力的比例；該整車控制器執行一車輛負載估測以計算該雙動力源電動車之一行駛阻力，並根據該行駛阻力由複數個換檔規則中選定一換檔規則，再透過該換檔規則、該車速及該油門訊號來判斷該變速器的目標檔位；該整車控制器判斷該目標檔位是否等於該變速器之目前檔位，若該目標檔位與該目前檔位相同，將繼續執行該第一動力分配律並持續偵測該變速器應使用的目標檔位；若該目標檔位與該目前檔位不同，該整車控制器係經由一換檔驅動器執行切換檔位的 動作，以將該變速器切換至該目標檔位。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器利用該油門訊號決定該雙動力源電動車所需之需求扭力，該需求扭力與該油門訊號之關係如下式所示：Td=f(α)×Tmax(V)其中，Td為該需求扭力，α為該油門訊號，V為該車速；f(α)為該油門訊號α之一多項式函數，其範圍值落在0~1之間，Tmax(V)為該雙動力源電動車對應於一車速下，所能獲取的最大扭力。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，由該需求扭力決定該雙動力源電動車之需求功率的方式如下式所示：Pd=Td×ωw其中，Pd為該需求功率，Td為該需求扭力，ωw為該雙動力源電動車之驅動輪的轉速，由該車速推算得出。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該需求功率與該第一馬達及該第二馬達所與輸出之動力間的關係如下式所示：Pd=PM1+PM2其中，Pd為該需求功率，PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率，該第一馬達及該第二馬達所輸出之動力的總和等於該需求功率。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第一動力分配律則如下式所示：PM1=a×Pd,PM2=(1-a)×Pd其中，Pd為該雙動力源電動車之需求功率；PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率；a為該分配比率，其範圍值落在0~1之間。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第一馬 達之輸出功率及該第二馬達之輸出功率分別表示如下式：PM1=TM1×ω1,PM2=TM2×ω2其中，PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率；TM1為該第一馬達的輸出扭力，TM2為該第二馬達的輸出扭力；ω1為該第一馬達的轉速，經由該車速推算得出；ω2為該第二馬達的轉速，經由該車速推算得出。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第一馬達及該第二馬達實際消耗之功率總和表示如下式所式：Pconsum=TM1×ω1/ηM1+TM2×ω2/ηM2其中，Pconsum為該功率總和；TM1為該第一馬達的輸出扭力，TM2為該第二馬達的輸出扭力；ω1為該第一馬達的轉速，ω2為該第二馬達的轉速；ηM1為該第一馬達處在上式之輸出扭力TM1及轉速ω1之操作點時的運轉效率；ηM2為該第二馬達處在上式之輸出扭力TM2及轉速ω2之操作點時的運轉效率。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，預先求取對應於各種車速、該變速器之各個檔位以及不同之需求功率下，能夠將該功率總和最小化的數據分配比率，並儲存於該整車控制器中以形成該分配比率資料庫。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，當該雙動力源電動車由靜止狀態開始加速時，該分配比率隨該車速之增加而遞增。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，當該車速為零時，該雙動力源電動車之動力完全由該第二馬達所提供，使該分配比率為零；該分配比率隨著該車速而遞增，逐步提升該第一馬達輸出之動力所占的比例。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，車輛負載 估測所計算之行駛阻力包含滾動阻力、風阻及坡度阻力，可以表示為下式所示： 其中，m為全車質量；μ為滾動阻力係數，假設為固定常數；g為重力加速度；θ為路面坡度；ρ為空氣密度；A為車輛迎風面積；而Cd為風阻係數。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該雙動力源電動車之加速度、施加於該雙動力源電動車之驅動輪的驅動力及該行駛阻力之關係如下式所示： 其中，為該加速度；Ft為該驅動力；；，該雙動力源電動車之全車質量及所行駛之路面坡度可以對上式套用演算法來估測。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該演算法為遞迴最小平方差法。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器係依據該雙動力源電動車在不同坡度下的行駛阻力隨著該車速變化的情形劃分複數個負載區間，並且利用該第二馬達在該變速器處於不同檔位下所能輸出之驅動力以設計對應每一負載區間之換檔規則。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該換檔規則係該雙動力源電動車之車速及需求扭力與該變速器之目標檔位的對照表。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控 制器經由車輛負載估測運算產生該雙動力源電動車之行駛阻力後，依據該行駛阻力所屬之負載區間選擇對應該負載區間之換檔規則。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器切換該變速器之檔位時，根據一第二動力分配律進行動力分配，由該第一馬達提供該雙動力源電動車所需之需求扭力。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第二動力分配律係將該雙動力源電動車之需求功率調整為完全由該第一馬達提供，如下式所示：PM1=Pd,PM2=0其中，Pd為該雙動力源電動車之需求功率；PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器完成執行該第二動力分配律後，係透過該換檔驅動器驅動一換檔致動器，進而將該變速器之目前檔位的齒輪退回空檔位置，並且進行電子同步使該第二馬達之轉速達到一目標轉速，再透過該換檔驅動器驅動該換檔致動器，進而將該變速器切換至該目標檔位。
本發明之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該電子同步過程係依據該第一馬達將動力傳遞至該傳動軸之齒比，以及該變速器在該目標檔位下，該第二馬達經過該變速器將動力傳遞至該傳動軸之齒比間的比例，將該第一馬達之轉速換算為該目標轉速，並且由該整車控制器將該第二馬達調整至該目標轉速。
〔本發明〕
G1‧‧‧一檔
G2‧‧‧二檔
G3‧‧‧三檔
S1‧‧‧坡度
S2‧‧‧坡度
S3‧‧‧坡度
A1‧‧‧負載區間
A2‧‧‧負載區間
A3‧‧‧負載區間
A4‧‧‧負載區間
Pd‧‧‧需求功率
PM1‧‧‧第一馬達之輸出功率
PM2‧‧‧第二馬達之輸出功率
Pconsum‧‧‧功率總和
ηM1‧‧‧第一馬達的運轉效率
ηM2‧‧‧第二馬達的運轉效率
α‧‧‧油門訊號
V‧‧‧車速
V1‧‧‧臨界速度
a‧‧‧分配比率
L‧‧‧行駛阻力
m‧‧‧全車質量
μ‧‧‧滾動阻力係數
g‧‧‧重力加速度
θ‧‧‧路面坡度
ρ‧‧‧空氣密度
A‧‧‧車輛迎風面積
Cd‧‧‧風阻係數
‧‧‧加速度
Ft‧‧‧驅動力
T‧‧‧扭力
Tmax‧‧‧最大扭力
Td‧‧‧需求扭力
f(α)‧‧‧多項式函數
TM1‧‧‧第一馬達的輸出扭力
TM1,max‧‧‧第一馬達最大輸出扭力
TM2‧‧‧第二馬達的輸出扭力
TM2,max‧‧‧第二馬達最大輸出扭力
rg1‧‧‧第一馬達之齒比
rg2‧‧‧第二馬達之齒比
rf‧‧‧最終傳動齒輪比
η‧‧‧變速器的傳動效率
rw‧‧‧驅動輪半徑
i‧‧‧電流
Kt‧‧‧馬達扭力常數
ufb‧‧‧回授控制量
uff‧‧‧前饋控制量
ω‧‧‧轉速
ω 1‧‧‧第一馬達之轉速
ω 2‧‧‧第二馬達之轉速
ω d‧‧‧目標轉速
ωw‧‧‧驅動輪之轉速
kp‧‧‧比例控制參數
ki‧‧‧積分控制參數
kd‧‧‧微分控制參數
J‧‧‧第二馬達的等效慣量
B‧‧‧第二馬達的阻尼
〔習知〕
1‧‧‧雙動力源電動車
11‧‧‧第一馬達
111‧‧‧馬達驅動器
12‧‧‧第二馬達
121‧‧‧馬達驅動器
13‧‧‧變速器
131‧‧‧換檔驅動器
132‧‧‧換檔致動器
14‧‧‧傳動軸
15‧‧‧整車控制器
16‧‧‧驅動輪
第1圖係一種習用雙動力源電動車之架構示意圖。
第2圖係本發明較佳實施例之控制流程圖。
第3圖係本發明較佳實施立之馬達特性曲線示意圖。
第4圖係本發明較佳實施例之馬達最大輸出扭力示意圖。
第5a圖係本發明較佳實施例之馬達最大輸出扭力示意圖。
第5b圖係本發明較佳實施例之馬達最大輸出扭力示意圖。
第6圖係本發明較佳實施例之油門訊號與需求扭力關係示意圖。
第7圖係本發明較佳實施例之負載區間示意圖。
第8圖係本發明較佳實施例之換檔規則示意圖。
第9圖係本發明較佳實施例之換檔規則示意圖。
第10圖係本發明較佳實施例之換檔規則示意圖。
第11圖係本發明較佳實施例之換檔規則示意圖。
第12圖係本發明較佳實施例切換檔位之流程圖。
第13圖係本發明較佳實施例電子同步控制示意圖。
為讓本發明之上述及其它目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請續參照第1圖所示，本發明較佳實施例雙動力源電動車之動力分配方法可以應用於該雙動力源電動車1，該雙動力源電動車1使用一第一馬達11及一第二馬達12驅動，且該第二馬達12係連接一變速器13，該變速器13為自動變速箱，在本實施例當中，該變速器13以配置有三個檔位(一檔G1、二檔G2及三檔G3)之無離合器自動變速箱為例。惟，本發明並不以此為限，該較佳實施例之雙動力源電動車之動力分配方法亦適用於混合動力車輛等其它形式之習用雙動力源電動車。
請一併參照第2圖所示，係本發明較佳實施例雙動力源電動 車之動力分配方法之控制流程圖。當該雙動力源電動車1被啟動後，係進入一行駛模式，一整車控制器15經由一馬達驅動器111以驅動該第一馬達11運轉，並經由另一馬達驅動器121以驅動該第二馬達12運轉，使得該第一馬達11及該第二馬達12同時輸出動力以施加於該雙動力源電動車1之一傳動軸14上。同時，該整車控制器15將接收該雙動力源電動車1之一車速V訊號，據以即時調整該第一馬達11及該第二馬達12所輸出之動力的比例。
詳言之，本發明較佳實施例雙動力源電動車之動力分配方法中，需預先測試該第一馬達11及該第二馬達12之特性曲線(characteristic curve)，以獲得該第一馬達11及該第二馬達12分別操作在不同的任務比(duty cycle)下，對應於各種轉速ω所輸出之扭力T。該第一馬達11及該第二馬達12可以為相同或者不同之馬達，所以針對該第一馬達11所測得之特性曲線可以和針對該第二馬達12所測得之特性曲線呈相同或不同，係本發明所述技術領域中具有通常知識者可以輕易理解。舉例來說，請參照第3圖所示，係該第一馬達11分別操作在任務比為〝40%〞、〝70%〞及〝100%〞下之特性曲線，當該第一馬達11操作在任務比全開(100%)時的輸出曲線，即代表該第一馬達11之最大輸出。其中，馬達操作於一轉速ω下並輸出一扭力T時，稱作該馬達之一操作點，該第一馬達11及該第二馬達12之特性曲線係顯示其各個操作點。注意到，在同樣的轉速ω下，馬達輸出的扭力T越大，代表馬達運轉效率越高，因此，利用該第一馬達11及該第二馬達12之特性曲線，可以分別推算出該第一馬達11及該第二馬達12對應於各個操作點時所具有之運轉效率。
請參照第4圖所示，根據該第一馬達11將動力傳遞至該傳動軸14之齒比(gear ratio)，可以由該第一馬達11之特性曲線計算獲得該第一馬達11對應於各種車速V下之的最大輸出扭力TM1,max；同理，請參照 第5a圖所示，根據該第二馬達12將動力傳遞至該傳動軸14之齒比，可以由該第二馬達12之特性曲線計算獲得該第二馬達12在不同車速V下所能輸出的最大扭力，惟該第二馬達12係連接具有三個檔位G1、G2、G3之變速器13，因此該第二馬達12對應該變速器13之三個檔位G1、G2、G3分別能夠輸出不同之最大扭力，透過合併該第二馬達12在該三個檔位G1、G2、G3下所能輸出的最大扭力即可獲得該第二馬達12對應於各種車速V下之的最大輸出扭力TM2,max，如第5b圖所示。據此，該雙動力源電動車1對應於各種車速V下，所能獲取的最大扭力Tmax如下式(1)所示：Tmax(V)=[TM1,max(V)×rg1+TM2,max(V)×rg2]×rf (1)其中，rg1為該第一馬達11將動力傳遞至該傳動軸14之齒比，rg2為該第二馬達12經過該變速器13將動力傳遞至該傳動軸14之齒比；rf為經由該傳動軸14將扭力傳輸至該雙動力源電動車1之驅動輪16所具有之最終傳動齒輪比(final gear ratio)。
該整車控制器15調整該第一馬達11及該第二馬達12所輸出之動力的比例時，首先係計算該雙動力源電動車1之需求扭力Td，該需求扭力Td由一油門訊號α決定，該油門訊號α可以經由一習用油門開關(例如：油門踏板或油門把手)來產生並輸入該整車控制器15。該需求扭力Td與該油門訊號α之關係如下式(2)所示：Td=f(α)×Tmax(V) (2)其中f(α)為該油門訊號α之一多項式函數(polynomial function)，其範圍為：0≦f(α)≦1，經由調校該多項式函數f(α)可以改變駕駛者對該雙動力源電動車1的操縱感覺，如第6圖所示即為該多項式函數f(α)一種實施範例的曲線，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者所能理解實施。
決定了該雙動力源電動車1之需求扭力Td後，便可根據該第一馬達11之最大輸出扭力TM1,max及該第二馬達12之最大輸出扭力 TM2,max，適當分配該第一馬達11及該第二馬達12所輸出之動力的比例，以便使該第一馬達11及該第二馬達12輸出扭力總和滿足該需求扭力Td。更詳言之，該雙動力源電動車1之需求功率Pd如下式(3)所示：Pd=Td×ωw (3)其中，ωw為該驅動輪16之轉速，可以由該車速V推算得出。當該雙動力源電動車1以一車速V行駛，且該變速器13處於一固定檔位下時，該需求功率Pd與該第一馬達11之輸出功率PM1及該第二馬達12之輸出功率PM2間的關係如下式(4)所示：Pd=PM1+PM2 (4)亦即，該第一馬達11及該第二馬達12所輸出之輸出功率PM1、PM2的總和應等於該需求功率Pd。根據該需求功率Pd，該整車控制器15可以執行一第一動力分配律，以分配該第一馬達11之輸出功率PM1及該第二馬達12之輸出功率PM2，該第一動力分配律如下式(5)所示：PM1=a×Pd,PM2=(1-a)×Pd (5)其中，a為一分配比率，其範圍為：0≦a≦1。此外，該第一馬達11之輸出功率PM1及該第二馬達12之輸出功率PM2可以分別表示如下式(6)、(7)：
其中，TM1為該第一馬達11的輸出扭力，TM2為該第二馬達12的輸出扭力；ω1為該第一馬達11的轉速，可以經由該車速V及該第一馬達11與該傳動軸14間的齒比rg1推算得出；ω2為該第二馬達12的轉速，可以經由該車速V及該第二馬達12與該傳動軸14間的齒比rg2推算得出。因此，依照該第一馬達11之輸出功率PM1及該第二馬達12之輸出功率PM2的數值，可以分別計算出該第一馬達11的輸出扭力TM1及該第二馬達12的輸出扭力TM2。
然而，該第一馬達11及該第二馬達12實際消耗之功率總和Pconsum可以表示如下式(8)所式：Pconsum=TM1×ω1/ηM1+TM2×ω2/ηM2 (8)其中，ηM1為該第一馬達11在該輸出扭力TM1及該轉速ω1之操作點下的運轉效率，可以由該第一馬達11之特性曲線推算得出；ηM2為該第二馬達12在該輸出扭力TM2及該轉速ω2之操作點下的運轉效率，可以由該第二馬達12之特性曲線推算得出。
由於根據該第一動力分配律以調整該分配比率a的數值，將使該第一馬達11之輸出扭力TM1及該第二馬達12之輸出扭力TM1同時改變，進而影響該第一馬達11及該第二馬達12所消耗之功率總和Pconsum。據此，該分配比率a之選定原則係選擇一最佳的a值，使該雙動力源電動車1之消耗功率總和Pconsum呈最低。根據上式(5)、(6)、(7)及(8)，可以利用預先測得之該第一馬達11及該第二馬達12的特性曲線，預先求取對應於各種車速V、該變速器13之各個檔位以及不同之需求功率Pd下最佳之分配比率a(亦即能夠將該功率總和Pconsum最小化)的數據，並儲存於該整車控制器15中以形成一分配比率資料庫。藉此於實際應用時，即可由該整車控制器15直接依據該雙動力源電動車1之車速V、需求功率Pd及該變速器13之目前檔位等條件，參照該分配比率資料庫以習知查表法配合內插法以求取合適之分配比率a的數值。
決定該分配比率a後，依照該第一馬達11之輸出功率PM1及該第二馬達12之輸出功率PM2的數值，可以分別計算出該第一馬達11的輸出扭力TM1及該第二馬達12的輸出扭力TM2，且該第一馬達11的轉速ω1及該第二馬達12的轉速ω2均可由該車速V推算得出，因此該整車控制器15可以分別經由該馬達驅動器111、112以驅動該第一馬達11及該第二馬達12運作於上述扭力及轉速條件之工作點，即為該第一馬達11及該 第二馬達12能夠滿足該雙動力源電動車1之需求扭力Td且運轉效率最高的工作點，完成該第一馬達11及該第二馬達12所輸出之動力的比例調整。
必須注意的是，考量不同種類馬達之效率，該雙動力源電動車1之第一馬達1及該第二馬達2較佳選用為直流無刷馬達(Brushless DC motor,BLDC)。然而，直流無刷馬達在低轉速時有明顯的扭力連波(torque ripple)問題，該扭力連波經由各級傳動齒輪之齒隙放大，將產生噪音，由於轉速越低且輸出扭矩越大時，該噪音將越趨明顯。再者，該第一馬達11係直接將動力傳遞至該傳動軸14，具有的固定之齒比rg1，該第二馬達12則經由該變速器13來傳遞動力，具有能夠藉由換檔調整之齒比rg2。因此透過將該變速器13切換至低速檔位，該第二馬達12可以獲得相較該第一馬達11的齒比rg1為大之齒比rg2。據此，分別利用該第一馬達11及該第二馬達12驅動車輛以相同速度前進時，該第一馬達11之轉速將低於該第二馬達12之轉速，使得低車速時，該第一馬達11所產生之運轉噪音將比該第二馬達12更為明顯，且在低車速下該第二馬達12之動力輸出效率將明顯高於利用固定齒比輸出動力之第一馬達11。因此為了降低該直流無刷馬達低速時之扭力漣波所造成的噪音問題，該整車控制器15所執行之第一動力分配律較佳限制低速時該第一馬達11之動力輸出。
換言之，本發明之第一動力分配律的設計特點為：當該雙動力源電動車1由靜止狀態開始加速時，該分配比率a可以隨該車速V之增加而遞增，且當該車速V為零準備起步時，該雙動力源電動車1之動力較佳完全由該第二馬達12所提供，使該分配比率a為零；該分配比率a可以隨著該車速V增加而遞增，逐步提升該第一馬達11輸出之動力所占的比例。當該車速V達到一臨界速度V1時，才允許該第一馬達11輸出全額的扭力。該臨界速度V1值由實驗測試而得，如第4圖所示即為依據該第一馬達11之特性曲線所設定之一臨界速度V1，惟該臨界速度V1將受該第 一馬達11之特性曲線及該第一馬達11之齒比rg1影響而有所差異，故本發明並不加以限制。
藉由上述步驟，當該雙動力源電動車1被啟動後，該整車控制器15開始接收該油門訊號α與車速訊號V，並依據上式(1)及(2)計算該雙動力源電動車1之需求扭力Td，由該需求扭力Td決定該雙動力源電動車1之需求功率Pd，再透過該第一動力分配律，據由該雙動力源電動車1之車速V及該變速器13的目前檔位，自該分配比率資料庫找出對應的分配比率a，並依照該分配比率a及該需求功率Pd來決定該第一馬達11所輸出之輸出功率PM1及該第二馬達12所輸出之輸出功率PM2，進而將該第一馬達11及該第二馬達12分別操作於運轉效率最高的工作點。藉由適當規劃該分配比率，使得該車速V較低時，該雙動力源電動車以該第二馬達12作為主要動力輸出，能夠有效避免該第一馬達11在低速運轉時所產生的噪音問題。且該藉由該分配比率a的應用，使得該第一馬達11及該第二馬達12操作於運轉效率最佳之操作點，能夠將該雙動力源電動車1之消耗功率總和Pconsum最小化，有效提升該雙動力源電動車1之動力輸出效率。
該雙動力源電動車1在行駛過程中，將持續偵測該變速器13應使用的目標檔位，該目標檔位係根據一車輛負載估測之結果選定一換檔規則(Shifting map)，再依據該換檔規則、該雙動力源電動車1之車速V及需求扭力Td來判斷該目標檔位。更詳言之，該車輛負載估測係計算該雙動力源電動車1之一行駛阻力L，該行駛阻力L受到包含滾動阻力(rolling resistance)、風阻(drag resistance)及坡度阻力(gradient resistance)等成分的影響，可以表示為下式(9)所示： 其中，m為全車質量；μ為滾動阻力係數，假設為固定常數；g為重力加速 度；θ為路面坡度；ρ為空氣密度；A為車輛迎風面積；而Cd為風阻係數。由於該滾動阻力係數μ、該重力加速度g、該空氣密度ρ、該車輛迎風面積A及該風阻係數Cd對同一雙動力源電動車1而言均可視為定值，因此僅需估算該全車質量m及該路面坡度θ即可計算該行駛阻力L。
該車輛負載估測運算產生該行駛阻力L之原理詳述如下，該雙動力源電動車1之加速度、施加於該雙動力源電動車1之驅動輪的驅動力Ft(tractive force)及該行駛阻力L之關係如下式(10)所示： 該驅動力Ft為該雙動力源電動車1之驅動輪16在對地面無打滑(without slip)情況下所獲得之推進力量，可以由該第一馬達11及該第二馬達12之馬達扭矩合力計算而得，如下式(11)所示： 其中，TM1為該第一馬達11的輸出扭力，TM2為該第二馬達12的輸出扭力；rg1為該第一馬達11將動力傳遞至該傳動軸14之齒比，rg2為該第二馬達12經過該變速器13將動力傳遞至該傳動軸14之齒比，η為該變速器13的傳動效率，rf為終傳比(final gear ratio)，rw為該雙動力源電動車1的驅動輪16半徑。
上式(11)中的參數除了該第一馬達11的輸出扭力TM1及該第二馬達12的輸出扭力TM2以外均為已知，注意到，習用馬達所輸出之扭力與電流成正比關係，於馬達轉速接近額定轉速(rating speed)時，利用電流感測器量測馬達驅動器之輸入電流i，以及馬達扭力常數Kt，即可計算馬達之輸出扭力；亦即，T=Kt×i。因此，該第一馬達11及該第二馬達12的輸出扭力TM1、TM2可以分別透過量測該馬達驅動器111、112之馬達電流i1、i2以計算產生，使得該驅動力Ft可以利用上式(11)來估算獲得。
據此，上式(10)可以整理如下式(12)所示： 其中，，在該雙動力源電動車1之車速V已知的條件下，可以輕易計算產生；，於相同之路面材質(例如：柏油)下係為一定值。因此，根據上式(12)，該雙動力源電動車1之全車質量m及所行駛之路面坡度θ可以利用遞迴最小平方差法(Recursive Least-square Error Method,RLSE)或其它習用參數估測演算法，於該整車控制器15中建立一線上(on-line)參數估測器來估測。舉例而言，假設下式(13)之條件： 則上式(12)可以寫成下式(14)：y=CX (14)其中，X為待估測的參數。則根據遞迴最小平方差法的線上參數估測法則，假設目前在第k個時間取樣點，令參數估測的誤差量ε(k)如下式(15)所示： 該參數X的估測值可以表示為下式(16)： 其中γ(k)為一矩陣，其維度由上式(16)中的下標表示，根據遞迴最小平方差法的線上參數估測法則，其計算方程式如下式(17)所示： 將上述估測方程式將預先撰寫儲存於該整車控制器15內，該整車控制器15接收該車速V及該二馬達驅動器111、112之馬達電流i1、i2後，換算上式(13)之y與C等參數後，即可逐筆進行即時線上參數估測，以產生該參數X的估測值。由於該雙動力源電動車1在行進間所行駛之路面坡度θ會隨路面狀況不同而改變，因此在估測方程式中必須避免所估測之參數估測值停止修正，所以在上述遞迴最小平方差法的估測方程式中已加入一遺忘因子λ(forgetting factor)。
透過於該整車控制器1中設置使用遞迴最小平方差法演算法的參數估測器，即可在該雙動力源電動車1的行駛過程中，由該整車控制器15讀取該車速V及該二馬達驅動器111、112之馬達電流i1、i2的資料，即時估測該全車質量m及該路面坡度θ，並根據上式(9)來計算該雙動力源電動車1之行駛阻力L，完成車輛負載估測。
請一併參照第7圖所示，係當該動力分配律a為零時，於該變速器13的三個檔位(一檔G1、二檔G2及三檔G3)下，該雙動力源電動車1之車速V與該第二馬達12所能輸出之驅動力Ft間的關係圖。第7圖另繪示該雙動力源電動車1在三種坡度S1、S2、S3下行駛時，該行駛阻力L隨著該車速V變化的情形。該雙動力源電動車1行駛時，於任一車速V下，該驅動力Ft必須大於該行駛阻力L，才能維持該車速V或者進行加速，因此該三個坡度S1、S2、S3下的行駛阻力L值共可劃分四個負載區間A1、A2、A3、A4，其中：該負載區間A1內只能使用該變速器13之一檔G1，否則，該驅動力Ft將小於該行駛阻力L而導致減速；該負載區間A2內可使用一檔G1或二檔G2；該負載區間A3、A4內該變速器13之一檔G1、二檔G2及三檔G3皆可使用。
根據該四個負載區間A1、A2、A3、A4可以分別設計四個換檔規則，該換檔規則係該雙動力源電動車之1車速V及需求扭力Td與該變速器13之目標檔位的對照表，用以供該整車控制器15依據該車速V及該需求扭力Td的變化來判斷該變速器13之目標檔位。對應該負載區間A1之換檔規則如第8圖所示，該變速器13除一檔G1外，均會導致該雙動力源電動車1之驅動力Ft明顯不足，所以其換檔規則僅考慮降檔時機；對應該負載區間A2之換檔規則如第9圖所示，該變速器13之一檔G1檔和二檔G2皆能有效運作，而三檔G3所輸出之驅動立Ft稍嫌不足，因此在該負載區間A2中，該換檔規則僅允許檔位在一檔G1檔和二檔G2間變動，若目前檔位為三檔G3，則以該車速V和該需求扭力Td作為降檔之依據；對應該負載區間A3之換檔規則如第10圖所示，該變速器13之各檔位都能正常操作，因此該換檔規則完整涵蓋該一檔G1、二檔G2及三檔G3之升檔與降檔時機；對應該負載區間A4之換檔規則如第11圖所示，由於該負載區間A4通常為下坡狀況，需要降低該變速器13的檔位，以控制該第二馬達12的轉速，提供適當的阻力來輔助提供煞車力道，因此該換檔規則定義該變速器13僅可降檔不能升檔。
值得注意的是，當該動力分配律a不為零時，該雙動力源電動車1之驅動力Ft係由該第一馬達11及該第二馬達12所共同提供，因此該換檔規則亦將因應該動力分配律a之不同而有所變化。劃分負載區間並制定換檔規則乃本領域中具有通常知識者所能輕易理解實施，上述換檔規則之設計僅為一較佳之實施方式，本發明不以此為限。
該整車控制器1經由車輛負載估測運算產生該雙動力源電動車1之行駛阻力L後，將進一步根據該行駛阻力L選則一換檔規則；換言之，該整車控制器1係依據該行駛阻力L所屬之負載區間，選定對應該負載區間之換檔規則作為該目標檔位的判斷依據。舉例而言，若該行駛阻 力L屬於該負載區間A1，則該整車控制器1將選擇如第8圖所示之換檔規則，並且依據該雙動力源電動車1之車速V及需求扭力Td來判定該變速器13之目標檔位。
該整車控制器15判定產生該目標檔位後，係進一步判斷該目標檔位是否等於該變速器13之目前檔位，若該目標檔位與該目前檔位相同，代表該變速器13並無換檔需求，該整車控制器15將繼續執行該第一動力分配律並持續偵測該變速器13應使用的目標檔位；反之，若該目標檔位與該目前檔位不同，代表該變速器13存在換檔需求，該整車控制器15將執行切換檔位的動作，以將該變速器13的檔位切換至該目標檔位。
請參照第12圖所示，該整車控制器15欲切換檔位時，首先係根據一第二動力分配律進行動力分配，該第二動力分配律係由該第一馬達11提供該雙動力源電動車1所需之需求扭力Td，亦即，就功率而言，該雙動力源電動車1所需之需求功率Pd與該第一馬達11之輸出功率PM1及該第二馬達12之輸出功率PM2間的關係如下式(18)所示：PM1=Pd,PM2=0 (18)藉此，該第二馬達12在換檔過程不輸出動力，該雙動力源電動車1之需求功率Pd完全由該第一馬達M1提供，使該雙動力源電動車1不會在換檔過程中出現扭力空洞而有效維持車速V，讓換檔過程因為該車速V變化小而能夠順利換檔，同時避免該車速V變動所造成的不舒適感以及整車的動能損失，使得該雙動力源電動車1在換檔過程中具有平順的動力輸出。
當該整車控制器15完成執行該第二動力分配律後，係透過一換檔驅動器131驅動一換檔致動器132，進而將該變速器13之目前檔位的齒輪退回空檔位置。更詳言之，當欲使該有限檔位之變速器13退回空檔時，該整車控制器51可令該變速器13內之該換檔致動器32作動，推動換檔撥叉，使目前檔位的齒輪組之主動齒輪與被動齒輪脫離，以退回空檔狀 態。
該變速器13在再次入檔之前，必須先進行電子同步，將該變速器13之輸入軸與輸出軸(即為該雙動力源電動車1之傳動軸14)轉速控制於一較低的轉速差內，以便入檔過程能順利進行機械同步。該電子同步原理係依據該第一馬達11將動力傳遞至該傳動軸14之齒比rg1，以及該變速器13在該目標檔位下，該第二馬達12經過該變速器13將動力傳遞至該傳動軸14之齒比rg2間的比例(rg1：rg2)，將該第一馬達11之轉速ω 1換算為該第二馬達12之目標轉速ω d，並且利用該馬達驅動器121驅動該第二馬達12運轉，使該第二馬達12之轉速ω 2達到該目標轉速ω d。
請參照第10圖所示，為了能夠準確且快速地調整該第二馬達12之轉速，以加速電子同步的速率，在本實施例中，該整車控制器15較佳採習用比例-積分-微分回授控制器(proportional-integral-derivative controller,PID controller)搭配前饋控制(feedforward controller)機制以控制該第二馬達12的轉速，使該第二馬達12之轉速ω 2與該目標轉速ω d間的誤差ε快速降至一範圍(例如：±200rpm)內。其中，所述回授控制的控制量ufb及前饋控制的控制量uff可以分別如下式(19)及(20)所示：
其中kp、ki、kd分別為比例、積分、微分控制參數；J為該第二馬達12的等效慣量(Interia moment)；B為該第二馬達12的阻尼(damping)。在電子同步期間，該第二馬達12之所輸出之動力PM2係由該回授控制量ufb及該前饋控制量uff的總和決定。
注意到，該第二馬達12之轉速控制除了所述之比例-積分-微分回授控制器及前饋控制外，也可以為其它習用控制方式，本發明不加 以限制；再者，由於該變速器13於電子同步期間係處於空檔，因此該第二馬達12之所輸出之動力PM2僅用來調整該第二馬達12之轉速，並不會經由該變速器13輸出至該雙動力源電動車1之傳動軸14上。當電子同步完成(該誤差ε成功降至該範圍內)後，該第二馬達12之輸出之動力PM2將歸零以準備入檔。
當該整車控制器15完成電子同步後，係透過該換檔驅動器131驅動該換檔致動器132，進而將該變速器13切換至該目標檔位。更詳言之，當欲使該變速器13進入該目標檔位時，該整車控制器51可令該變速器13內之該換檔致動器32作動，推動換檔撥叉，透過該目標檔位齒輪組的同步機構，使該目標檔位之主動齒輪與被動齒輪接合，經過機械同步過程而逐漸入檔。
藉由上述切換檔位的過程，當該目標檔位與目前檔位不同時，該整車控制器15係能夠將該變速器13的檔位切換至該目標檔位。由於該變速器13之檔位變換後，該第二馬達12之動力輸出特性將連帶受到影響，該整車控制器15將依據該目標檔位所適用之第一動力分配律重新進行動力分配，以確保該第一馬達11及該第二馬達12持續操作於最佳效率之操作點。
綜上所述，本發明之一目的係提供一種雙動力源電動車之動力分配方法，藉由一整車控制器15執行一第一動力分配律，該第一動力分配律係依據該雙動力源電動車1之車速V、需求功率Pd及一變速器13的目前檔位來設定一分配比率a，並依據該分配比率a調整一第一馬達11及一第二馬達12所與輸出之動力PM1、PM2的比例，使得該第一馬達11及該第二馬達12能夠操作於最佳效率之操作點，同時避免免該第一馬達11在低速運轉時所產生的噪音問題，具有提升該雙動力源電動車1的運作效率之功效。
再者，本發明之雙動力源電動車之動力分配方法由該整車控制器15利用一車輛負載估測計算該雙動力源電動車1之一行駛阻力11，並依據該行駛阻力L選定一換檔規則，藉以透過該換檔規則、該雙動力源電動車1之車速V及需求扭力Td來判斷連接於該第二馬達12之一變速器13的目標檔位，能夠使該變速器13維持於最適檔位，進而使該第二馬達12能夠持續操作於最佳效率以輸出適當動力，降低該雙動力源電動車所1消耗能量，讓使用者毋須自行判斷並變換該變速器13檔位，確實具有增進操作便利性之功效。
此外，本發明之動力源電動車之動力分配方法係於該變速器13換檔前根據一第二動力分配律進行動力分配，由該第一馬達11提供該雙動力源電動車1所需之總動力Pd，能夠確保該雙動力源電動車1不會在換檔過程中出現扭力空洞而維持車速V，以提升換檔平順性能，且該整車控制器15將執行電子同步使該第二馬達12之轉速ω 2與一目標轉速ω d間的誤差快速ε降至一範圍內，有效縮短切換檔位所需時間以提升換檔效率，讓該雙動力源電動車1在換檔過程中具有平順的動力輸出而達成增加駕駛的舒適性之功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
V‧‧‧車速
Td‧‧‧需求扭力
α‧‧‧油門訊號
i1‧‧‧馬達電流
i2‧‧‧馬達電流

Claims (20)

  1. 一種雙動力源電動車之動力分配方法，包含：以一整車控制器分別驅動一第一馬達及一第二馬達運轉，由該第一馬達及該第二馬達同時輸出動力以施加於該雙動力源電動車之一傳動軸；該整車控制器分別接收一車速及一油門訊號，用以計算該雙動力源電動車之需求扭力，由該需求扭力決定該雙動力源電動車之需求功率，並執行一第一動力分配律，該第一動力分配律依據該車速、連接於該第二馬達之一變速器的目前檔位及該需求功率，自一分配比率資料庫中擷取一分配比率，再依據該分配比率調整一第一馬達及一第二馬達所與輸出之動力的比例；該整車控制器執行一車輛負載估測以計算該雙動力源電動車之一行駛阻力，並根據該行駛阻力由複數個換檔規則中選定一換檔規則，再透過該換檔規則、該車速及該油門訊號來判斷該變速器的目標檔位；該整車控制器判斷該目標檔位是否等於該變速器之目前檔位，若該目標檔位與該目前檔位相同，將繼續執行該第一動力分配律並持續偵測該變速器應使用的目標檔位；若該目標檔位與該目前檔位不同，該整車控制器係經由一換檔驅動器執行切換檔位的動作，以將該變速器切換至該目標檔位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器利用該油門訊號決定該雙動力源電動車所需之需求扭力，該需求扭力與該油門訊號之關係如下式所示：Td=f(α)×Tmax(V)其中，Td為該需求扭力，α為該油門訊號，V為該車速；f(α)為 該油門訊號α之一多項式函數，其範圍值落在0~1之間，Tmax(V)為該雙動力源電動車對應於一車速下，所能獲取的最大扭力。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，由該需求扭力決定該雙動力源電動車之需求功率的方式如下式所示：Pd=Td×ωw其中，Pd為該需求功率，Td為該需求扭力，ωw為該雙動力源電動車之驅動輪的轉速，由該車速推算得出。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該需求功率與該第一馬達及該第二馬達所與輸出之動力間的關係如下式所示：Pd=PM1+PM2其中，Pd為該需求功率，PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率，該第一馬達及該第二馬達所輸出之動力的總和等於該需求功率。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第一動力分配律則如下式所示：PM1=a×Pd,PM2=(1-a)×Pd其中，Pd為該雙動力源電動車之需求功率；PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率；a為該分配比率，其範圍值落在0~1之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第一馬達之輸出功率及該第二馬達之輸出功率分別表示如下式：PM1=TM1×ω1,PM2=TM2×ω2 其中，PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率；TM1為該第一馬達的輸出扭力，TM2為該第二馬達的輸出扭力；ω1為該第一馬達的轉速，經由該車速推算得出；ω2為該第二馬達的轉速，經由該車速推算得出。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第一馬達及該第二馬達實際消耗之功率總和表示如下式所式：Pconsum=TM1×ω1/ηM1+TM2×ω2/ηM2其中，Pconsum為該功率總和；TM1為該第一馬達的輸出扭力，TM2為該第二馬達的輸出扭力；ω1為該第一馬達的轉速，ω2為該第二馬達的轉速；ηM1為該第一馬達處在上式之輸出扭力TM1及轉速ω1之操作點時的運轉效率；ηM2為該第二馬達處在上式之輸出扭力TM2及轉速ω2之操作點時的運轉效率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，預先求取對應於各種車速、該變速器之各個檔位以及不同之需求功率下，能夠將該功率總和最小化的數據分配比率，並儲存於該整車控制器中以形成該分配比率資料庫。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，當該雙動力源電動車由靜止狀態開始加速時，該分配比率隨該車速之增加而遞增。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，當該車速為零時，該雙動力源電動車之動力完全由該第二馬達所提供，使該分配比率為零；該分配比率隨著該車速而遞增，逐步提升該第一馬達輸出之動力所占的比例。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該車輛負載估測所計算之行駛阻力包含滾動阻力、風阻及坡度阻力，可以表示為下式所示： 其中，m為全車質量；μ為滾動阻力係數，假設為固定常數；g為重力加速度；θ為路面坡度；ρ為空氣密度；A為車輛迎風面積；而Cd為風阻係數。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該雙動力源電動車之加速度、施加於該雙動力源電動車之驅動輪的驅動力及該行駛阻力之關係如下式所示： 其中，為該加速度；Ft為該驅動力；；，該雙動力源電動車之全車質量及所行駛之路面坡度可以對上式套用演算法來估測，據以計算該行駛阻力。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該演算法為遞迴最小平方差法。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器係依據該雙動力源電動車在不同坡度下的行駛阻力隨著該車速變化的情形劃分複數個負載區間，並且利用該第二馬達在該變速器處於不同檔位下所能輸出之驅動力以設計對應每一負載區間之換檔規則。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之雙動力源電動車之動力分配方法， 其中，該換檔規則係該雙動力源電動車之車速及需求扭力與該變速器之目標檔位的對照表。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器經由車輛負載估測運算產生該雙動力源電動車之行駛阻力後，依據該行駛阻力所屬之負載區間選擇對應該負載區間之換檔規則。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器切換該變速器之檔位時，根據一第二動力分配律進行動力分配，由該第一馬達提供該雙動力源電動車所需之需求扭力。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該第二動力分配律係將該雙動力源電動車之需求功率調整為完全由該第一馬達提供，如下式所示：PM1=Pd,PM2=0其中，Pd為該雙動力源電動車之需求功率；PM1為該第一馬達之輸出功率，PM2為該第二馬達之輸出功率。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該整車控制器完成執行該第二動力分配律後，係透過該換檔驅動器驅動一換檔致動器，進而將該變速器之目前檔位的齒輪退回空檔位置，並且進行電子同步使該第二馬達之轉速達到一目標轉速，再透過該換檔驅動器驅動該換檔致動器，進而將該變速器切換至該目標檔位。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之雙動力源電動車之動力分配方法，其中，該電子同步過程係依據該第一馬達將動力傳遞至該傳動軸之齒比，以及該變速器在該目標檔位下，該第二馬達經過該變速 器將動力傳遞至該傳動軸之齒比間的比例，將該第一馬達之轉速換算為該目標轉速，並且由該整車控制器將該第二馬達調整至該目標轉速。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI694406B (zh) * 2019-06-24 2020-05-21 國立臺灣師範大學 用於多動力源車輛的智慧配能方法及系統

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10315506B2 (en) * 2013-12-13 2019-06-11 Ford Global Technologies, Llc Selective shift transmission initial gear determination
KR101588790B1 (ko) * 2014-07-29 2016-01-26 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량의 변속 제어 장치
US9746070B2 (en) 2014-11-26 2017-08-29 Polaris Industries Inc. Electronic control of a transmission
US9759313B2 (en) * 2014-11-26 2017-09-12 Polaris Industries Inc. Electronic shifting of a transmission
CN104859486B (zh) * 2015-04-30 2017-03-15 北汽福田汽车股份有限公司 具有双电机的电动汽车的扭矩分配方法、***及车辆
GB2538806B (en) * 2015-05-29 2021-04-07 Sevcon Ltd Method and apparatus
SE540521C2 (en) * 2015-12-01 2018-09-25 Scania Cv Ab A method and system for gear shifting in a hybrid powertrain
US9914449B2 (en) * 2016-01-13 2018-03-13 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for improving efficiency of a hybrid vehicle
JP6326469B2 (ja) * 2016-09-21 2018-05-16 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 車両の駆動力制御装置
CN108528269B (zh) * 2017-02-21 2021-05-14 丰田自动车株式会社 驱动力控制装置
GB2571331B (en) * 2018-02-26 2021-06-23 Jaguar Land Rover Ltd BEV torque split control
DE102018210329A1 (de) * 2018-06-25 2020-01-02 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsaggregat für ein Fahrzeug mit zwei E-Maschinen und einem gemeinsamen Summiergetriebe
US11177762B2 (en) * 2019-02-20 2021-11-16 Volvo Car Corporation Electric motor control for preventing torque ripple
CN109878500B (zh) * 2019-02-25 2021-11-19 北京理工大学 一种双电机变速箱驱动***协同控制策略
WO2021022232A1 (en) 2019-08-01 2021-02-04 System73 Ltd Multi-motor switching system and method for optimized performance
US11760211B2 (en) * 2019-09-12 2023-09-19 Ford Global Technologies, Llc System and method for changing gear ranges of an electric vehicle
WO2021081439A1 (en) * 2019-10-24 2021-04-29 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method of torque-boost dual-motor system
CN112685838B (zh) * 2021-01-08 2022-08-26 北京理工大学 一种基于泛函的有级传动速比优化方法及***
TWI794898B (zh) * 2021-04-13 2023-03-01 張峻榮 直流端電壓的旋轉電機組、含此直流端電壓的旋轉電機組的動力傳動系統以及含此直流端電壓的旋轉電機組的車輛
CN114312350B (zh) * 2022-01-05 2023-07-14 一汽解放汽车有限公司 电机控制方法、装置、计算机设备和存储介质
CN115539626B (zh) * 2022-11-30 2023-03-14 中国重汽集团济南动力有限公司 变速器经济性挡位选择方法、装置、换挡推荐方法、***
CN115615720B (zh) * 2022-12-16 2023-04-18 中安芯界控股集团有限公司 一种新能源汽车用动力总成测试***
US11850948B1 (en) * 2023-06-28 2023-12-26 Rivian Ip Holdings, Llc Drag detection by electrical parameters
CN116890660B (zh) * 2023-09-06 2024-01-09 徐州徐工汽车制造有限公司 车辆控制方法、装置和存储介质

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2959937B2 (ja) * 1993-08-31 1999-10-06 本田技研工業株式会社 車両用自動変速機の制御装置
DE19932118C1 (de) * 1999-07-09 2000-10-26 Daimler Chrysler Ag Elektrischer Mehrfachmotorenantrieb für ein Kraftfahrzeug
CN1291855C (zh) * 2002-12-08 2006-12-27 中国第一汽车集团公司 双电机混合动力汽车动力***
JP3852402B2 (ja) * 2002-12-25 2006-11-29 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド駆動装置の制御装置
JP2005297611A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Toyota Motor Corp 車両の減速制御装置
EP1782988A1 (en) * 2005-11-04 2007-05-09 MAGNETI MARELLI POWERTRAIN S.p.A. Hybrid-drive vehicle
JP4371381B2 (ja) * 2006-12-27 2009-11-25 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド駆動装置及びハイブリッド駆動装置の走行制御方法
JP5098402B2 (ja) * 2007-04-06 2012-12-12 トヨタ自動車株式会社 車両用駆動装置の制御装置
TWI428247B (zh) 2011-04-27 2014-03-01 Univ Nat Pingtung Sci & Tech 一種雙源的電動車驅動裝置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI694406B (zh) * 2019-06-24 2020-05-21 國立臺灣師範大學 用於多動力源車輛的智慧配能方法及系統

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Publication number Publication date
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