用于电动车辆的动力系统及其控制方法
【专利说明】用于电动车辆的动力系统及其控制方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年12月16日提交的韩国专利申请第10_2013_0156678号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
[0003]本发明涉及用于电动车辆的动力系统及其控制方法，更具体而言，涉及一种用于电动车辆的动力系统及其控制方法，其通过在两个电机上安装具有不同减速比的减速齿轮以便在相同的轴上连接该减速齿轮并且通过根据驱动需求扭矩来选择或者组合第一和第二电机而能够确保所需性能并且改善性能。
【背景技术】
[0004]在每个国家，根据排放气体法规的加强，对于车辆的燃料效率的增强的持续需求以及对于环境友好型车辆的需求已在增加，而且已经提出了电动车辆作为一种对其现实的替代选择。狭义地，电动车辆仅仅指的是纯电动车辆，但是在本发明中包括插入式混合动力车辆(plug-1n hybrid electric vehicle)。
[0005]电动车辆通过在电池中累积的能量来操作驱动电机以提供驱动，并且在减速或者停止期间通过再生制动来收集能量以便将电池充电。
[0006]因为电动车辆仅通过再生制动能量不能稳定地保持电池的充电状态，插入式充电方法应用到了电动车辆中，在插入式充电方法中，在驾驶了预定距离之后或者在驾驶完成时，通过使用商用电力来将电池充电。
[0007]电动车辆一般将固定端部减速齿轮应用到驱动电机的输出端部。
[0008]因此，在电动车辆中，为了满足所需的动力性能，应用了具有与一般车辆的发动机输出相当的高输出的大容量电动机，所述一般车辆上安装了内燃机，而且电动车辆需要响应高扭矩需求以用于响应启动和车辆的低速，以及高旋转需求以用于确保车辆的最大速度。
[0009]就商业性而言，用于充分满足在各方面中的各种需求的电动机的发展仍然是困难的，而且作为补偿该困难性的尝试，已经在讨论变速器的应用。
[0010]然而，对于高输出电机的需求没有改变，而且成本和能量损失由于变速器实施而大量出现，由于传动质量不可避免的降低的利用没有被最后确认。
[0011]此外，因为高输出单电机在中速/中负载或更多处具有高效率区域以便满足车辆的最大动力性能，所以存在着在低速/低负载区域(其为一般驾驶条件)中提供了低效率驱动的问题。
[0012]而且，存在的问题在与，由于变速器的应用，所以结构复杂，在高扭矩/高速驾驶期间出现了传动质量的下降，并且在传动过程中出现了动力损失。
[0013]在该【背景技术】部分公开的信息仅用于提高对本发明的一般背景的理解，而不应作为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。
【发明内容】
[0014]已做出的本发明致力于提供一种用于电动车辆的动力系统，其具有下述优点，通过在两个电机上安装具有不同减速比的减速齿轮以便在相同的轴上连接该减速齿轮并且通过根据驱动需求扭矩来选择或者组合第一和第二电机，从而提供用以满足需求扭矩的输出性能。
[0015]此外，已做出的本发明致力于提供一种用于电动车辆的动力系统，其具有下述优点，减小制造成本，并且通过将大容量驱动电机替换为两个小容量电机来最优化车辆的动力性能以及动力消耗。
[0016]本发明的各个方面提供一种用于电动车辆的动力系统，包括:第一电机和第二电机、第一减速齿轮和第二减速齿轮、驱动轴以及电机控制器；所述第一电机和所述第二电机配置为动力源；所述第一减速齿轮连接到所述第一电机，所述第二减速齿轮连接到所述第二电机；所述驱动轴配置为传递所述第一减速齿轮和所述第二减速齿轮的输出；所述电机控制器配置为确定第一驱动点和第二驱动点，并且通过根据所确定的驱动点来使用所述第一电机的输出扭矩和/或所述第二电机的输出扭矩中的至少一个来控制驱动，在所述第一驱动点，所述第一电机根据驾驶员的需求扭矩和车辆的驾驶条件来响应，在所述第二驱动点，所述第二电机根据驾驶员的需求扭矩和车辆的驾驶条件来响应。
[0017]连接到所述第一电机的所述第一减速齿轮与连接到所述第二电机的所述第二减速齿轮可以具有不同的减速比。第一从动齿轮可以形成在所述第一减速齿轮中，而且第二从动齿轮可以形成在所述第二减速齿轮中，使得所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮可以连接到所述驱动轴。所述第一电机的输出扭矩与所述第二电机的输出扭矩可以相同或者不同。
[0018]所述电机控制器可以根据所确定的驱动点通过或者所述第一电机的输出扭矩或者所述第二电机的输出扭矩的单一输出扭矩来控制驱动，或者通过所述第一电机的输出扭矩以及所述第二电机的输出扭矩的组合扭矩来控制驱动。所述组合扭矩可以根据所述第一电机和所述第二电机的动力消耗来确定。所述驱动点可以基于格状表确定，所述格状表根据轮扭矩和车辆速度分割。
[0019]本发明各个其他方面提供一种用于电动车辆的动力系统的控制方法，包括:当检测到驾驶员的需求扭矩时，根据驾驶条件确定第一电机的第一驱动点；根据所述第一驱动点确定第二电机的第二驱动点；根据所述第一驱动点和所述第二驱动点计算所述第一电机的输出扭矩和所述第二电机的输出扭矩；以及根据所计算的所述第一电机和所述第二电机的输出扭矩，控制所述第一电机和所述第二电机。
[0020]该控制方法可以进一步包括检测驾驶员的需求扭矩。所述驱动点可以基于格状表确定，所述格状表根据轮扭矩和车辆速度分割。电机可以控制为，根据所述第一驱动点或者所述第二驱动点，使用或者所述第一电机或者所述第二电机的单一输出扭矩来驱动车辆，或者控制为根据所述第一驱动点以及所述第二驱动点，使用所述第一电机以及所述第二电机的输出扭矩的组合扭矩来驱动车辆。
[0021]这样，根据本发明的各个方面，动力系统配置为在电动车辆中应用两个具有低扭矩/低输出/低速特性的低价小容量电机而不是具有高扭矩/高输出/高速特性的高价大容量单一电机，结果，减小了成本以确保价格竞争力，而且电机根据驾驶条件得到适当地组合，以确保在全部驱动区域中的高效率。
[0022]例如，在一般速度驾驶期间，可以使用一个小容量电机，而在其他特别驾驶期间，两个电机的动力被组合以实现更具效率的的高效率驾驶。
[0023]此外，在本发明中，没有应用变速器，从而不会出现传动偏差的感觉，而且不出出现功率损失，从而改善了车辆的稳定性和可靠性。
[0024]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方案，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
【附图说明】
[0025]图1是示意性地示出根据本发明的用于电动车辆的示例性动力系统的方框图。
[0026]图2是示出在根据本发明的用于电动车辆的示例性动力系统中的每一个电机的驱动区域的图。
[0027]图3是示出根据本发明的用于电动车辆的动力系统的示例性控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出这些实施方案的实例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性【具体实施方式】，也涵盖包含于如权利要求书限定的本发明的实质和范围内的各种变化、改变、等同和其他具体实施方案。
[0029]省略了与说明书无关的部分，以便清楚地解释本发明，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。而且，在附图中，每个元件的尺寸和厚度是为了方便描述而示出的，而本发明并不必须被附图中所示的所限制。
[0030]图1是示意性地示出根据本发明的各个实施方案的用于电动车辆的动力系统的方框图。参考图1，本发明包括电机控制器100、第一电机210、第一减速齿轮220、第二电机310、第二减速齿轮320以及驱动轴400。
[0031]电机控制器100确定高效率第一驱动点，在高效率第一驱动点，与第一减速齿轮220连接的第一电机210通过检测驾驶员的需求扭矩而根据驾驶条件来响应。此外，电机控制器100确定高效率第二驱动点，在高效率第二驱动点，与第二减速齿轮320连接的第二电机310响应需求扭矩，以便将第一电机210和第二电机310的输出扭矩中的任何一个输出到驱动轴400。
[0032]此外,根据第一电机210和第二电机310响应需求扭矩的驱动点，电机控制器100将第一电机210和第二电机310的组合扭矩输出到驱动轴400。
[0033]当电机控制器100确定第一电机210和第二电机310根据驾驶员的需求扭矩来响应的驱动点时，电机控制器100可以考虑第一电机210和第二电机310的限制区域。
[0034]为此目的，当电机控制器100确定第一电机210和第二电机310响应的高效率驱动点时，电机控制器100可以从在格状表中的最佳高效率驱动点候选点导出高效率驱动点，所述格状表根据车辆的轮扭矩和/或车辆速度的条件分割。
[0035]因此，电机控制器100在驱动点候选点中确定第一电机210和第二电机310响应的高效率驱动点，而且当电机控制器100导出第一电机210和第二电机310的组合扭矩时可以选择具有最小功率消耗的组合。
[0036]图2是示出在根据本发明的各个实施方案的用于电动车辆的动力系统中每一个电机的驱动区域的图。参考图2，例如，当假设由第一电机210、第二电机310以及第一电机210和第二电机310的组合确定的高效率驱动点与图2所示的高效率驱动点相同时，通过使用只有第一电机210的高效率驱动点，电机控制器100响应一般驾驶条件(比如市区驾驶)以便最小化功率消耗。
[0037]另一方面，在图2的驱动点中，在车辆的高速驾驶条件下，通过使用只有第二电机210的高效率驱动点，电机控制器100可以响应高速驾驶条件。
[0038]此外，在图2的驱动点中，当车辆处于需要最大扭矩的驾驶条件下(比如部署加速)，通过第一电机210和第二电机310的输出扭矩的和，电机控制器100可以响应该驾驶条件。
[0039]另外，在第一电机210和第二电机310是可组