一種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括輪邊電機(jī)、電機(jī)控制器、整車控制器、動(dòng)力電池和電池管理系統(tǒng)，所述電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)分別與整車控制器相連，所述動(dòng)力電池和電池管理系統(tǒng)相連接，所述電機(jī)控制器與所述輪邊電機(jī)相連接，所述整車控制器與所述電機(jī)控制器相連接，其中：所述輪邊電機(jī)與電機(jī)控制器分別有四個(gè)，所述四個(gè)輪邊電機(jī)分別安裝所述電動(dòng)汽車兩個(gè)前輪邊上和兩個(gè)后輪邊上，且能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪運(yùn)轉(zhuǎn)，所述四個(gè)電機(jī)控制器分別控制所述四個(gè)輪邊電機(jī)。本發(fā)明提出的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，無減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)鏈短，結(jié)構(gòu)緊湊，車身空間利用率得到提升，且降低了傳動(dòng)過程中的機(jī)械損耗。
【專利說明】—種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，尤其是一種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著低碳、環(huán)保生活的提倡及能源危機(jī)問題的日益嚴(yán)重，電動(dòng)汽車因具有零排放、效率高、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)而得到大力發(fā)展，電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式是電動(dòng)汽車領(lǐng)域的主要研究?jī)?nèi)容之一。
[0003]目前，電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式主要有單個(gè)集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)和輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)有電動(dòng)汽車大部分采用集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保留了傳統(tǒng)汽車的變速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)，因此電動(dòng)汽車整體傳動(dòng)效率受到限制，電動(dòng)汽車的空間利用率不高，且受到驅(qū)動(dòng)電機(jī)特性的影響，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車較快的起步加速和達(dá)到較高車速兩個(gè)動(dòng)力性指標(biāo)，電動(dòng)汽車能量回收效率也不高。采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車雖然省去了變速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)，但由于增加了車輪重量，使得電動(dòng)汽車的操控性不好，且限于目前的技術(shù)條件，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)起來比較困難。
[0004]因此，電動(dòng)汽車的傳動(dòng)效率不高、動(dòng)力性能不足、能量回收效率低等問題有待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和方法，解決了電動(dòng)汽車傳動(dòng)效率不高、動(dòng)力性能不足的問題，提升電動(dòng)汽車空間利用率，降低傳動(dòng)過程中的機(jī)械損耗。
[0006]本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括輪邊電機(jī)、電機(jī)控制器、整車控制器、動(dòng)力電池和電池管理系統(tǒng)，所述電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)分別與整車控制器相連，所述動(dòng)力電池和電池管理系統(tǒng)相連接，所述電機(jī)控制器與所述輪邊電機(jī)相連接，所述整車控制器與所述電機(jī)控制器相連接，其中:所述輪邊電機(jī)與電機(jī)控制器分別有四個(gè)，所述四個(gè)輪邊電機(jī)分別安裝所述電動(dòng)汽車兩個(gè)前輪邊上和兩個(gè)后輪邊上，且能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪運(yùn)轉(zhuǎn)，所述四個(gè)電機(jī)控制器分別控制所述四個(gè)輪邊電機(jī)。
[0007]進(jìn)一步，安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)，與所述兩個(gè)前輪在同一軸線上；安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)，與所述兩個(gè)后輪在同一軸線上。
[0008]進(jìn)一步，安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)為兩個(gè)相同的高速電機(jī)，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)為兩個(gè)相同的低速電機(jī)。
[0009]進(jìn)一步，所述高速電機(jī)與低速電機(jī)分別設(shè)置有高效運(yùn)行區(qū)間，所述高效運(yùn)行區(qū)間存儲(chǔ)在所述整車控制器中。
[0010]進(jìn)一步，所述整車控制器通過CAN總線分別與所述四個(gè)電機(jī)控制器相連接，且能夠通過所述四個(gè)電機(jī)控制器，控制所述四個(gè)輪邊電機(jī)的運(yùn)行方式。
[0011]本發(fā)明還提供了一種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)方法，包括輪邊電機(jī)、電機(jī)控制器和整車控制器，所述電機(jī)控制器與所述輪邊電機(jī)相連接，所述整車控制器與所述電機(jī)控制器相連接，其中，所述驅(qū)動(dòng)方法包括如下步驟:
51:電動(dòng)汽車起動(dòng)后，進(jìn)入低速工況，并進(jìn)入步驟S2 ；
52:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的下限值，若超過則進(jìn)入步驟S3，否則返回步驟SI ；
53:電動(dòng)汽車進(jìn)入中速工況，并進(jìn)入步驟S4 ；
54:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的上限值，若超過則進(jìn)入步驟S5，否則返回步驟S2 ；
55:電動(dòng)汽車進(jìn)入高速工況，并返回步驟S4。
[0012]進(jìn)一步，在所述步驟SI中，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)工作，安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)不工作。
[0013]進(jìn)一步，在所述步驟S3中，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)工作，和/或安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)工作。
[0014]進(jìn)一步，在所述步驟S5中，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)不工作，安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)工作。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，無減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)鏈短，結(jié)構(gòu)緊湊，車身空間利用率得到提升，且降低了傳動(dòng)過程中的機(jī)械損耗。高速輪邊電機(jī)與低速輪邊電機(jī)的配合使用，使得在不同工況下電機(jī)工作在其高效率區(qū)間，且能量回收效率得到提高，進(jìn)一步降低了能量損耗。因此，本發(fā)明在提高電動(dòng)汽車動(dòng)力性的同時(shí)，降低了能量損耗，提高了電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖一；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方法中工況切換流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本法的思想是通過電動(dòng)汽車的輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代替現(xiàn)有的集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)鏈短，結(jié)構(gòu)緊湊，車身空間利用率得到提升，降低了傳動(dòng)過程中的機(jī)械損耗。
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體的說明。
[0019]圖1為實(shí)施例一所述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖一,所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括車輪
11、12、13、14、輪邊電機(jī)21、22、23、24、電機(jī)控制器31、32、33、34、整車控制器4、動(dòng)力電池5和電池管理系統(tǒng)6，電池管理系統(tǒng)6用于對(duì)動(dòng)力電池5進(jìn)行管理。前置的兩個(gè)輪邊電機(jī)21、22與兩個(gè)前輪11、12在同一軸線上，后置的兩個(gè)輪邊電機(jī)23、24與兩個(gè)后輪13、14在同一軸線上，輪邊電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0020]前置的輪邊電機(jī)為兩個(gè)相同的高速電機(jī)，后置的輪邊電機(jī)為兩個(gè)相同的低速電機(jī)。高速電機(jī)的起步扭矩較小，但可達(dá)到較高轉(zhuǎn)速，低速電機(jī)則能在低速時(shí)提供較大扭矩，但無法達(dá)到較高轉(zhuǎn)速。所述高速電機(jī)與低速電機(jī)分別設(shè)置有高效運(yùn)行區(qū)間，所述整車控制器4存儲(chǔ)四個(gè)輪邊電機(jī)的高效運(yùn)行區(qū)間，且其高效率區(qū)間有交叉，比如高速電機(jī)的高效率區(qū)間為50—90 km/h，低速電機(jī)的高效率區(qū)間為20—60 km/h。當(dāng)滿足駕駛員對(duì)電動(dòng)汽車運(yùn)行要求的情況下，通過整車控制器分配四個(gè)輪邊電機(jī)的扭矩，使其優(yōu)先運(yùn)行于各自高效率區(qū)間。
[0021]圖2為實(shí)施例一所述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖二。整車控制器4通過CAN總線與四個(gè)電機(jī)控制器31、32、33、34相連，且四個(gè)電機(jī)控制器與電池管理系統(tǒng)6相連，四個(gè)輪邊電機(jī)分別由四個(gè)電機(jī)控制器控制。整車控制器4還通過CAN總線與電動(dòng)汽車中其它的電動(dòng)附件相連。整車控制器4采集油門踏板、剎車踏板及方向盤轉(zhuǎn)向信號(hào)，即對(duì)駕駛員的動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別，并結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)汽車狀態(tài)，包括動(dòng)力電池電量、當(dāng)前車速、當(dāng)前各電機(jī)輸出扭矩等信息，計(jì)算下一時(shí)刻各電機(jī)的輸出狀態(tài)，通過CAN總線向電機(jī)控制器發(fā)出控制命令，控制輪邊電機(jī)的運(yùn)行方式，從而改變電動(dòng)汽車的運(yùn)行狀態(tài)。
[0022]不同工況下，所述四個(gè)輪邊電機(jī)21、22、23、24的運(yùn)行方式不同，具體可分為以下幾種工況:
(I)起步
電動(dòng)汽車起步時(shí)，后輪的兩個(gè)低速輪邊電機(jī)23、24工作，提供大扭矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車快速起步。此時(shí)，前輪的兩個(gè)高速輪邊電機(jī)21、22不工作。
[0023](2)低速工況
低速工況時(shí)，由后輪的兩個(gè)低速輪邊電機(jī)23、24驅(qū)動(dòng)，且此時(shí)低速輪邊電機(jī)運(yùn)行在其高效率區(qū)間，兩個(gè)高速輪邊電機(jī)21、22不工作。
[0024](3)加速或爬坡
電動(dòng)汽車在加速或爬坡工況下，當(dāng)需求的電動(dòng)汽車加速度較小或爬坡度較小時(shí)，低速時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)低速輪邊電機(jī)23、24，高速時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)高速輪邊電機(jī)21、22，當(dāng)電動(dòng)汽車加速度較大或坡度較大時(shí)，則四個(gè)輪邊電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，以滿足動(dòng)力性要求，實(shí)現(xiàn)較快加速或適應(yīng)較大坡度。
[0025](4)中速工況
中速工況時(shí)，兩個(gè)低速輪邊電機(jī)23、24驅(qū)動(dòng)難以滿足電動(dòng)汽車的行駛要求，作為過渡，此時(shí)四個(gè)輪邊電機(jī)同時(shí)工作，且四個(gè)電機(jī)均運(yùn)行于各自的高效率區(qū)間。
[0026](5)高速工況
高速工況時(shí)，兩個(gè)高速輪邊電機(jī)21、22工作，且此時(shí)高速輪邊電機(jī)運(yùn)行在其高效率區(qū)間，兩個(gè)低速輪邊電機(jī)23、24不工作。
[0027](6)電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)彎
電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)彎是由四個(gè)輪邊電機(jī)差速實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)整車控制器4接收到方向盤轉(zhuǎn)向信號(hào)，則根據(jù)該角度信號(hào)計(jì)算四個(gè)輪邊電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過CAN總線發(fā)送給四個(gè)電機(jī)控制器，由電機(jī)控制器控制各電機(jī)實(shí)現(xiàn)差速。
[0028]圖3為實(shí)施例二所述電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方法中工況切換流程圖，具體為電動(dòng)汽車的低速、中速及高速工況切換過程。比如，車速在中速工況的下限值是45km/h，上限值是60km/h，切換過程具體包括以下5個(gè)步驟:
51:電動(dòng)汽車起動(dòng)后，進(jìn)入低速工況，并進(jìn)入步驟S2 ；
52:判斷車速是否超過中速車況的下限值45km/h，若超過則進(jìn)入步驟S3，否則返回步驟SI ；
53:電動(dòng)汽車進(jìn)入中速工況，并進(jìn)入步驟S4 ；
54:判斷車速是否超過中速車況的上限值60km/h，若超過則進(jìn)入步驟S5，否則返回步驟S2 ；
55:電動(dòng)汽車進(jìn)入高速工況，并返回步驟S4。
[0029]所述實(shí)施例二中，當(dāng)電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)彎、加速或爬坡時(shí)，根據(jù)當(dāng)前車速及油門踏板或剎車踏板或方向盤轉(zhuǎn)向信號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)的輪邊電機(jī)，從而進(jìn)入轉(zhuǎn)彎、加速或爬坡工況，工況完成后則切換到低速、中速或高速工況。整車控制器4通過CAN總線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車狀態(tài)，進(jìn)行故障診斷和保護(hù)。監(jiān)測(cè)對(duì)象包括四個(gè)電機(jī)控制器、動(dòng)力電池及其它的電動(dòng)附件等，當(dāng)動(dòng)力電池電量不足時(shí)，限制四個(gè)輪邊電機(jī)的輸出功率，并關(guān)閉可關(guān)閉的電動(dòng)附件。
[0030]所述實(shí)施例一或?qū)嵤├?，電?dòng)汽車在滿足能量回收的情況下，作為優(yōu)選，高速運(yùn)行時(shí)，由兩個(gè)高速輪邊電機(jī)21、22進(jìn)行能量回收，中速運(yùn)行時(shí)由四個(gè)輪邊電機(jī)21、22、23、24分別進(jìn)行能量回收，低速運(yùn)行時(shí)則由兩個(gè)低速輪邊電機(jī)23、24進(jìn)行能量回收，從而提高能量回收效率。所述實(shí)施例一或?qū)嵤├?，電?dòng)汽車在滿足能量回收的情況下，作為優(yōu)選，當(dāng)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)，所述系統(tǒng)的另一種能量回收方式是，由于四個(gè)車輪是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，因此無論運(yùn)行于何種工況下，都可通過四個(gè)輪邊電機(jī)分別產(chǎn)生制動(dòng)力矩，整車控制器根據(jù)駕駛員的制動(dòng)要求，合理分配制動(dòng)力，并進(jìn)行能量回收。
[0031]上述各種場(chǎng)景僅是本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭示的技術(shù)范圍內(nèi)，作出各種的變形、補(bǔ)充或替換都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),包括輪邊電機(jī)、電機(jī)控制器、整車控制器、動(dòng)力電池和電池管理系統(tǒng)，所述電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)分別與整車控制器相連，所述動(dòng)力電池和電池管理系統(tǒng)相連接，所述電機(jī)控制器與所述輪邊電機(jī)相連接，所述整車控制器與所述電機(jī)控制器相連接，其特征在于:所述輪邊電機(jī)與電機(jī)控制器分別有四個(gè)，所述四個(gè)輪邊電機(jī)分別安裝在所述電動(dòng)汽車兩個(gè)前輪邊上和兩個(gè)后輪邊上，且能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪運(yùn)轉(zhuǎn)，所述四個(gè)電機(jī)控制器分別控制所述四個(gè)輪邊電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)，與所述兩個(gè)前輪在同一軸線上；安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)，與所述兩個(gè)后輪在同一軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)為兩個(gè)相同的高速電機(jī)，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)為兩個(gè)相同的低速電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述高速電機(jī)與低速電機(jī)分別設(shè)置有高效運(yùn)行區(qū)間，所述高效運(yùn)行區(qū)間存儲(chǔ)在所述整車控制器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述整車控制器通過CAN總線分別與所述四個(gè)電機(jī)控制器相連接，且能夠通過所述四個(gè)電機(jī)控制器，控制所述四個(gè)輪邊電機(jī)的運(yùn)行方式。
6.—種電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)方法,包括輪邊電機(jī)、電機(jī)控制器和整車控制器，所述電機(jī)控制器與所述輪邊電機(jī)相連接，所述整車控制器與所述電機(jī)控制器相連接，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)方法包括如下步驟: 51:電動(dòng)汽車起動(dòng)后，進(jìn)入低速工況，并進(jìn)入步驟S2 ； 52:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的下限值，若超過則進(jìn)入步驟S3，否則返回步驟SI ； 53:電動(dòng)汽車進(jìn)入中速工況，并進(jìn)入步驟S4 ； 54:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的上限值，若超過則進(jìn)入步驟S5，否則返回步驟S2 ； 55:電動(dòng)汽車進(jìn)入高速工況，并返回步驟S4。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:在所述步驟SI中，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)工作，安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)不工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:在所述步驟S3中，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)工作，和/或安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:在所述步驟S5中，安裝在所述兩個(gè)后輪邊上的輪邊電機(jī)不工作，安裝在所述兩個(gè)前輪邊上的輪邊電機(jī)工作。
【文檔編號(hào)】B60L15/20GK103481766SQ201310475881
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】鄒忠月, 王丹, 李復(fù)活, 曹秉剛, 王嵩飛, 陳輝, 郝永輝 申請(qǐng)人:三門峽速達(dá)交通節(jié)能科技股份有限公司