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一种 轮毂驱动系统及其控制方法

阅读：635发布：2021-04-13

专利汇可以提供一种轮毂驱动系统及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种轮毂驱动系统及其控制方法，系统包括控制部、动力耦合装置和设于车轮上的轮毂电机组，所述控制部与所述轮毂电机组相连接,所述轮毂电机组通过动力耦合装置与车轮相连接，其中：所述轮毂电机组包括若干个并联连接的电机；所述控制部包括主电机控制器和若干个分电机控制器，所述主电机控制器设于汽车的电子控制单元 ECU，每个分电机控制器对应于轮毂电机组中的一个电机。多电机的轮毂驱动系统根据扭矩需求选择当前工况下的电机工作个数变量x，实时确定出最佳的有效工作电机个数，有效规避了目前的轮毂电机因受限于可靠性和经济性而无法进一步推广和应用的缺陷。，下面是一种轮毂驱动系统及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种轮毂驱动系统，其特征在于，包括控制部、动力耦合装置和设于车轮上的轮毂电机组，所述控制部与所述轮毂电机组相连接,所述轮毂电机组通过动力耦合装置与车轮相连接，其中：
所述轮毂电机组包括若干个并联连接的电机；
所述控制部包括主电机控制器和若干个分电机控制器，所述主电机控制器设于汽车的电子控制单元ECU，每个分电机控制器对应于轮毂电机组中的一个电机；
其中，主电机控制器根据扭矩需求确定当前处于工作状态的电机的个数，即电机工作个数变量x，电机工作个数变量x确定的具体步骤为：
轮毂驱动时，主电机控制器首先检测出当前的故障电机的个数t，并将故障电机的个数t通过故障提示装置通知驾驶人；
设每个轮毂电机组含有的设计电机总数为n，则可工作的活动电机个数X＝n-t，主电机控制器根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，将扭矩平均分配到X个活动电机；其中T2≤可工作的活动电机的额定扭矩之和T1；活动电机根据收到的扭矩及当前转速查表得出当前效率，为效率一，再通过效率一与当将扭矩平均分配到(X-1)个活动电机时查表得到的效率三比较，若效率一＞效率三，则电机工作个数变量x＝X，即X为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；
若效率一≤效率三，则电机工作个数变量x＝X-1，即X-1为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；主电机控制器再次根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，并将T2平均分配到(x+1)和(x-1)个活动电机时查表得到的效率二和效率三比较，选择效率一、效率二和效率三中最高效率对应的电机个数为电机工作个数变量，并通过分电机控制器控制处于工作状态的活动电机；
再次根据电机工作个数变量重新确定处于工作状态的活动电机，如此循环。
2.根据权利要求1所述的轮毂驱动，其特征在于，所述主电机控制器还连接有故障提示装置。
3.根据权利要求2所述的轮毂驱动，其特征在于，所述故障提示装置为显示仪表或者警报装置。
4.一种纯电动汽车，其特征在于，前轴一对车轮和/或后轴的一对车轮上分别设有权利要求1-3中任一项所述的轮毂驱动系统。
5.一种混合动力汽车，其特征在于，前轴一对车轮和/或后轴的一对车轮上分别设有权利要求1-3中任一项所述的轮毂驱动系统。
6.一种轮毂驱动控制方法，其特征在于，主电机控制器根据扭矩需求确定当前处于工作状态的电机的个数，即电机工作个数变量x，电机工作个数变量x确定的具体步骤为：
轮毂驱动时，主电机控制器首先检测出当前的故障电机的个数t，并将故障电机的个数t通过故障提示装置通知驾驶人；
设每个轮毂电机组含有的设计电机总数为n，则可工作的活动电机个数X＝n-t，主电机控制器根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，将扭矩平均分配到X个活动电机；其中T2≤可工作的活动电机的额定扭矩之和T1；活动电机根据收到的扭矩及当前转速查表得出当前效率，为效率一，再通过效率一与当将扭矩平均分配到(X-1)个活动电机时查表得到的效率三比较，若效率一＞效率三，则电机工作个数变量x＝X，即X为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；
若效率一≤效率三，则电机工作个数变量x＝X-1，即X-1为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；主电机控制器再次根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，并将T2平均分配到(x+1)和(x-1)个活动电机时查表得到的效率二和效率三比较，选择效率一、效率二和效率三中最高效率对应的电机个数为电机工作个数变量，并通过分电机控制器控制处于工作状态的活动电机；
再次根据电机工作个数变量重新确定处于工作状态的活动电机，如此循环。
7.根据权利要求6所述的轮毂驱动控制方法，其特征在于，当某个处于工作状态的活动电机出现故障时，主电机控制器通过分电机控制器驱动其它处于非工作状态的活动电机；
若已无可用的非工作状态的活动电机，则不对其他电机作驱动处理，仅将相关故障信息通过故障提示装置通知驾驶人。
8.根据权利要求6所述的轮毂驱动控制方法，其特征在于，当整车控制器VCU发送的扭矩需求T2＞可工作的活动电机的额定扭矩之和T1，则按T1扭矩执行驱动，即所有可用电机满负荷工作，并将相关故障信息通过故障提示装置通知驾驶人。
9.根据权利要求6所述的轮毂驱动控制方法，其特征在于，所述故障提示装置的通知方式为通过仪表显示或者通过警报装置传达。

说明书全文

一种轮毂驱动系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源汽车的驱动系统，具体涉及一种轮毂驱动系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 随着环境和能源问题成为全球范围的关注焦点，就汽车工业的发展而言，包括纯电动、混合动力、燃料电池等动力方式的新能源汽车是实现节能减排的主要途径之一。轮毂电机技术作为新能源汽车的驱动技术之一，与传统的内燃机汽车有着明显的区别。轮毂电机技术是将动力、传动和制动装置均整合到轮毂内，省略了大量的传动部件，将电动车辆的机械部分大大简化，实现多种复杂的驱动方式。

[0003] 目前的轮毂电机驱动系统的每个轮毂仅采用单个电机进行驱动，由于汽车本身的行驶工况复杂，如基于轮毂电机开发的纯电动汽车，其中任意一个轮毂电机出现故障，则车辆无法正常行驶，因此轮毂电机驱动系统的可靠性推广应用受限制的主要原因之一。而且，在等速或低速工况下，目前的轮毂电机驱动系统大部分工作在低效区，尤其对于续驶里程较短的纯电动汽车来讲，更是致命弱点。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提供一种轮毂驱动系统及其控制方法，旨在提高电机轮毂驱动系统的可靠性，提升轮毂驱动系统的工作效率。

[0005] 本发明采用的技术方案具体为：一种轮毂驱动系统，包括控制部、动力耦合装置和设于车轮上的轮毂电机组，所述控制部与所述轮毂电机组相连接,所述轮毂电机组通过动力耦合装置与车轮相连接，其中：所述轮毂电机组包括若干个并联连接的电机；所述控制部包括主电机控制器和若干个分电机控制器，所述主电机控制器设于汽车的电子控制单元ECU，每个分电机控制器对应于轮毂电机组中的一个电机。

[0006] 在上述轮毂驱动系统中，所述主电机控制器还连接有故障提示装置。

[0007] 在上述轮毂驱动系统中，所述故障提示装置为显示仪表或者警报装置。

[0008] 一种纯电动汽车，前轴一对车轮和/或后轴的一对车轮上分别设有上述轮毂驱动系统。

[0009] 一种混合动力汽车，前轴一对车轮和/或后轴的一对车轮上分别设有上述轮毂驱动系统。

[0010] 一种轮毂驱动系统的控制方法，主电机控制器根据扭矩需求确定当前处于工作状态的电机的个数，即电机工作个数变量x，电机工作个数变量x确定的具体步骤为：

[0011] 轮毂驱动时，主电机控制器首先检测出当前的故障电机的个数t，并将故障电机的个数t通过故障提示装置通知驾驶人；

[0012] 设每个轮毂电机组含有的设计电机总数为n，则可工作的活动电机个数X＝n-t，主电机控制器根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，将扭矩平均分配到X个活动电机；其中T2≤可工作的活动电机的额定扭矩之和T1；活动电机根据收到的扭矩及当前转速查表得出当前效率，为效率一，再通过效率一与当将扭矩平均分配到(X-1)个活动电机时查表得到的效率三比较，若效率一＞效率三，则电机工作个数变量x＝X，即X为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；

[0013] 若效率一≤效率三，则电机工作个数变量x＝X-1，即X-1为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；主电机控制器再次根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，并将T2平均分配到(x+1)和(x-1)个活动电机时查表得到的效率二和效率三比较，选择效率一、效率二和效率三中最高效率对应的电机个数为电机工作个数变量，并通过分电机控制器控制处于工作状态的活动电机；

[0014] 再次根据电机工作个数变量重新确定处于工作状态的活动电机，如此循环。

[0015] 进一步地，在上述轮毂驱动系统的控制方法中，当某个处于工作状态的活动电机出现故障时，主电机控制器通过分电机控制器驱动其它处于非工作状态的活动电机；若已无可用的非工作状态的活动电机，则对其他电机不作驱动处理，仅将相关故障信息通过故障提示装置通知驾驶人。

[0016] 进一步地，在上述轮毂驱动系统的控制方法中，当整车控制器VCU发送的扭矩需求T2＞可工作的活动电机的额定扭矩之和T1，则按T1扭矩执行驱动，即所有可用电机满负荷工作，并将相关故障信息通过故障提示装置通知驾驶人。

[0017] 在上述轮毂驱动系统的控制方法中，所述故障提示装置的通知方式为通过仪表显示或者通过警报装置传达。

[0018] 本发明产生的有益效果是：

[0019] 本发明的多电机轮毂驱动系统一方面在等速和低速工况时通过控制处于工作状态的分电机的数量，提高了轮毂驱动系统的工作效率，在一定程度上延长了续驶里程；另一方面在某个处于工作状态的分电机发生故障时通过驱动其他分电机来有效规避因分电机故障而造成的车辆无法继续行驶的状况发生，改善了轮毂电机组的可靠性；有效规避了目前的轮毂电机受限于可靠性和经济性而无法进一步推广和应用的缺陷。附图说明

[0020] 当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0021] 图1为本发明一种轮毂驱动系统的结构示意图；

[0022] 图2为本发明一种轮毂驱动系统的控制流程图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

[0024] 如图1所示的一种轮毂驱动系统，可用于纯电动汽车或者混合动力汽车上。包括控制部、动力耦合装置和设于车轮上的轮毂电机组，控制部与轮毂电机组相连接,所述轮毂电机组通过动力耦合装置与车轮相连接，本发明的轮毂驱动系统可以四个车轮全都使用，也可以仅前轴或后轴的一对车轮使用。根据整车控制器按照最优效率分配给每个车轮的扭矩策略，保证没个轮毂电机的效率最优，整车的经济性即可最大程度地优化。

[0025] 其中：

[0026] 每个轮毂电机组包括n个并联连接的电机(分别为1号电机、2号电机、……n号电机)；

[0027] 控制部包括设于电子控制单元ECU的主电机控制器和若干个分电机控制器(分别为1号电机控制器、2号电机控制器、……n号电机控制器，对应于上述的1号电机、2号电机、……n号电机)，所述主电机控制器，每个分电机控制器对应于轮毂电机组中的一个电机。

[0028] 上述轮毂驱动系统的控制方法，主电机控制器还连接有故障提示装置，故障提示装置可以是仪表或者警报装置，用于在当任意一个电机发生故障时，将电机的故障情况及时通知驾驶员，并确定当前处于工作状态的活动电机的个数即电机工作个数变量x，具体步骤为：

[0029] 当轮毂驱动时，主电机控制器首先检测出当前的故障电机的个数t，并将故障电机的个数t通过故障提示装置通知驾驶人；

[0030] 设每个轮毂电机组含有的电机总数为n，则可工作的活动电机个数X＝n-t，主电机控制器根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，将扭矩平均分配到X个活动电机；其中T2≤可工作的活动电机的额定扭矩之和T1；活动电机根据收到的扭矩及当前转速查表得出当前效率，为效率一，再通过效率一与当将扭矩平均分配到(X-1)个活动电机时查表得到的效率三比较，若效率一＞效率三，则电机工作个数变量x＝X，即X为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；

[0031] 若效率一≤效率三，则电机工作个数变量x＝X-1，即X-1为工作电机的个数，通过分电机控制器控制各个工作电机工作；主电机控制器再次根据整车控制器VCU发送的扭矩需求T2，并将T2平均分配到(x+1)和(x-1)个活动电机时查表得到的效率二和效率三比较，选择效率一、效率二和效率三中最高效率对应的电机个数为电机工作个数变量，并通过分电机控制器控制处于工作状态的活动电机；

[0032] 再次根据电机工作个数变量重新确定处于工作状态的活动电机，如此循环。

[0033] 当轮毂停止时，主电机控制器将零扭矩指令发送给分电机控制器，控制所有的活动电机处于停止状态。

[0034] 在上述控制方法中，(x+1)的值不能大于当前可工作的活动电机个数，即不能大于设计的电机个数减去故障电机个数；(x-1)的值不能小于1，即要首先保证轮毂驱动。且在计算分电机扭矩时，只有当前可工作的活动电机的额定扭矩之和满足大于整车控制器所输入的需求扭矩T2的条件时，才能进行对应电机个数计算。如T2是50Nm，每个活动电机的额定扭矩是10Nm，即x应≥5，且只能跟(x+1)(即活动电机个数为6)对应的效率比，不能跟(x-1)比，如果设计的总电机数减去故障电机的个数x＜5，则按T1扭矩执行驱动，即所有可用的电机满负荷工作，并通过故障显示装置(即通过仪表显示和/或者故障播报的方式)将故障情况传达给驾驶人。

[0035] 且当某个处于工作状态的活动电机出现故障时，主电机控制器通过分电机控制器驱动其它处于非工作状态的活动电机。保证了轮毂驱动的可靠性，如：

[0036] 轮毂电机组的可工作的电机为1号电机、2号电机和4号电机，处于工作状态的活动电机为1号电机和2号电机，当检测到2号电机出现故障时，主电机控制器通过分电机控制器4驱动4号电机使其开始工作，并将2号电机的故障情况及时通知驾驶员，若当前已经没有可用的非工作状态的活动电机，则对其他电机不作驱动处理，将相关故障信息传达给驾驶人即可。

[0037] 如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

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