一种电动汽车控制系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动汽车控制系统及方法。所述系统包括：整车控制器，通过自动变速器与后面两个车轮机械连接的后驱电机，后驱电机控制器，集成在后驱电机内部通过驱动桥连接后面两个车轮的自动变速器，分别安装在前面两个车轮的轮毂内的第一轮毂电机、第二轮毂电机及第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器，传感器模块，电池及电机高压供电装置，电源管理系统。前面两个车轮可独立控制，使两个车轮不滑转，减小了轮胎磨损；采用集成自动变速器的后驱电机，使后驱电机工作在高效率区，增加了后驱电机的使用寿命，提高了行驶里程；采用四轮驱动可实现紧急加速；采用电机辅助制动控制，增强了整车的制动性能，通过回收制动能量降低了能量损耗。
【专利说明】
_种电动汽车控制系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，汽车已逐渐成为生活中不可缺少的代步和交通运输工具，但传统内燃机汽车引起的能源危机与环境污染问题日益突出，电动汽车成为解决该问题的有效途径。
[0003]目前市场上电动汽车整车控制系统很多，大部分是基于一个电机驱动，或者基于两个轮毂/边电机独立驱动的整车控制系统。基于一个电机驱动的整车控制系统，虽然控制方法极为简单，但是由于电机扭矩小，整车动力性能较差，即使采用扭矩较大的电机，也不能保证电机一直工作在高效率运转区，影响电机使用寿命。基于两个轮毂/边电机独立驱动的整车控制系统，虽然采用两个电机独立驱动，驱动力矩满足整车动力需求，但是在汽车急加速或者高速行驶时，也不能保证电机一直工作在高效率运转区，影响电机使用寿命，造成电池能量的损失，缩短电动汽车行驶里程。
[0004]申请号为201380013639.7的发明专利，公开了一种电动汽车的驱动力控制装置，所述装置包括:两个电动机，其在前轮或后轮中的任一方的左右驱动轮分别独立产生驱动力；电动机扭矩限制部，其能够限制两个电动机的扭矩;驱动力判定部，其判定左右轮中的哪个车轮的驱动力大；电动机扭矩控制部，其在车辆转弯时，与左右轮中的驱动轮大的车轮对应的电动机受到扭矩限制的情况下，对另一方的电动机的扭矩进行增加修正，以维持左右轮的总驱动力。该发明的优点是，能够独立地对前轮或后轮中的左右两个轮进行驱动;其存在问题是不能同时驱动前轮和后轮，也不能保证电机一直工作在高效率运转区，影响电机使用寿命，电池耗电量大。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种电动汽车控制系统及方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种电动汽车控制系统，包括:整车控制器，通过自动变速器与后面两个车轮机械连接的后驱电机，后驱电机控制器，集成在后驱电机内部、通过驱动桥连接后面两个车轮的自动变速器，分别安装在前面两个车轮的轮毂内的第一轮毂电机、第二轮毂电机及第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器，传感器模块，电池及电机高压供电装置，电源管理系统。整车控制器对第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器、电源管理系统和传感器模块输入的信号进行数据处理，输出控制指令至后驱电机控制器、第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和电源管理系统，实现只驱动第一轮毂电机和第二轮毂电机的前轮驱动控制、只驱动后驱电机的后轮驱动控制或同时驱动第一轮毂电机、第二轮毂电机和后驱电机的四轮驱动控制以及辅助制动控制。
[0008]进一步地，所述控制系统还包括用于实现整车控制器与第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器、电源管理系统和传感器模块之间的数据通信的CAN总线。
[0009]进一步地，传感器模块包括:用于测量方向盘实际转过角度的方向盘转角传感器，用于测量加速踏板实际开度的加速踏板位置传感器，用于测量制动踏板实际开度的制动踏板位置传感器。三个传感器的输出信号均输入至整车控制器。
[0010]更进一步地，第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和后驱电机控制器分别将第一轮毂电机转速传感器、第二轮毂电机转速传感器和后驱电机转速传感器(转速传感器是电机自带的)输出的转速信号和转矩信号(通过采集电机工作电流得到)反馈至整车控制器，实现闭环控制。
[0011]进一步地，自动变速器包括选档机构和换档机构，在整车控制器的作用下实现自动选档和换档。
[0012]进一步地，电池及电机高压供电装置用于为电机提供供电电源，包括:电池，主要由预充电电路和主充电电路组成的高压产生电路，保护电路。
[0013]进一步地，电源管理系统将检测到的电池及电机高压供电装置的电池的单体电压及单体温度、整体电压、电池电压占满容量电压的百分比SOC反馈给整车控制器。整车控制器将整体电压和SOC送至汽车的电子仪表盘进行显示，根据SOC的大小发出电池电量过低提醒信号，根据电池的单体温度的大小发出电池故障报警信号，并输出控制指令至电源管理系统，由电源管理系统切断电池能量输出。
[0014]一种应用所述控制系统对电动汽车进行控制的方法，包括:整车控制器对第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器、电源管理系统和传感器模块输入的信号进行数据处理，输出控制指令至第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器和电源管理系统，对电动汽车进行只驱动第一轮毂电机和第二轮毂电机的前轮驱动控制、只驱动后驱电机的后轮驱动控制或同时驱动第一轮毂电机、第二轮毂电机和后驱电机的四轮驱动控制以及辅助制动控制。
[0015]进一步地，所述方法还包括选择驱动控制模式的步骤:通过操作驱动控制模式选择开关选择前轮驱动控制模式、后轮驱动控制模式或四轮驱动控制模式。当加速踏板位置传感器输出信号的大小超过急加速阈值时，不管电动汽车处理于哪种驱动控制模式，整车控制器都输出控制指令至后驱电机控制器、第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机控制器，自动进行四轮驱动控制。
[0016]进一步地，对电动汽车进行前轮驱动控制、后轮驱动控制或四轮驱动控制的方法包括:
[0017]前轮驱动控制:整车控制器首先根据加速踏板位置传感器输出信号的大小确定第一轮毂电机和第二轮毂电机的总驱动力矩;然后根据方向盘转角传感器输出信号大小，按照方向盘转角越大第一轮毂电机和第二轮毂电机的驱动力矩差值越大的原则分配第一轮毂电机和第二轮毂电机的驱动力矩。分别向第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机控制器发送包含驱动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机控制器根据控制指令分别输出电机驱动信号至第一轮毂电机和第二轮毂电机。
[0018]后轮驱动控制:整车控制器根据加速踏板位置传感器输出信号的大小确定后驱电机的驱动力矩，然后向后驱电机控制器发送包含驱动力矩信息的控制指令，后驱电机控制器根据控制指令输出电机驱动信号至后驱电机;整车控制器根据加速踏板位置传感器、后驱电机转速传感器输出信号的大小，确定使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位，并输出控制信号至自动变速器进行自动换档。
[0019]四轮驱动控制:整车控制器根据加速踏板传感器输出信号大小确定总驱动力矩，根据前、后轮(即前、后轴)的负荷比计算第一轮毂电机与第二轮毂电机的总驱动力矩和后驱电机的驱动力矩。按照前轮驱动控制所述方法获得第一轮毂电机和第二轮毂电机的驱动力矩，然后分别向第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和后驱电机控制器发送包含驱动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和后驱电机控制器根据控制指令分别输出电机驱动信号至第一轮毂电机、第二轮毂电机和后驱电机。整车控制器按照后轮驱动控制所述方法确定使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位，并输出控制信号至自动变速器进行自动换档。自动变速器换档时后驱电机的驱动力矩出现短暂中断，在整车控制器的作用下提高第一轮毂电机和第二轮毂电机驱动力矩，使总驱动力矩不变。自动变速器换档完成后，第一轮毂电机和第二轮毂电机的驱动力矩变为与换档前一 Sc ο
[0020]进一步地，确定使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位的方法如下:
[0021]根据加速踏板位置传感器、后驱电机转速传感器输出信号的大小，查自动变速器换档曲线得到使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位。自动变速器换档曲线按照下述方法得到:将加速踏板位置传感器输出信号的范围等分成多个区间，对于每个区间的端点值，在自动变速器的每个档位下，以后驱电机的转速为横坐标、效率为纵坐标绘制转速-效率曲线，相邻两个档位间的转速-效率曲线的交点对应的后驱电机的转速即为换档点转速，后驱电机的转速为换档点转速时效率最高(即后驱电机工作在高效率区)。连接所有交点得到自动变速器换档曲线。
[0022]进一步地，所述方法还包括故障监测与处理步骤:
[0023]整车控制器实时监测电机的转速、转矩信号和自动变速器的档位信息。如果在设定的时间内收不到第一轮毂电机和第二轮毂电机的转速、转矩信号，说明第一轮毂电机或第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机或第二轮毂电机控制器故障，发出故障报警信号；如果在设定的时间内收不到后驱电机的转速、转矩信号，说明后驱电机或后驱电机控制器故障，发出故障报警信号；如果自动变速器换档失败，在整车控制器作用下保持当前档位，重新进行一次换档，若换档仍未成功，发出故障报警信号；若换档成功，记录一次换档未成功故障。
[0024]电源管理系统将检测到的电池及电机高压供电装置的电池的单体温度、电池电压占满容量电压的百分比SOC反馈给整车控制器。当SOC小于设定的阈值时发出电池电量过低提醒信号；当电池的单体温度超过设定的阈值时，整车控制器输出控制指令至电源管理系统，由电源管理系统切断电池能量输出，并发出故障报警信号。
[0025]进一步地，所述方法还包括电机辅助制动控制步骤:
[0026]整车控制器根据制动踏板位置传感器输出信号的大小确定制动力矩，并根据制动力矩的大小判断是一般制动还是紧急制动:当制动力矩的大小不超过设定的阈值时为一般制动请求，否则为紧急制动请求。
[0027]采用电机制动实现一般制动控制:整车控制器根据制动力矩的大小按照每个车轮的制动力矩相同的原则确定第一轮毂电机、第二轮毂电机和/或后驱电机的制动力矩，分别向第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和/或后驱电机控制器发送包含制动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和/或后驱电机控制器根据控制指令，分别输出电机制动信号至第一轮毂电机、第二轮毂电机和/或后驱电机。同时，整车控制器向电源管理系统发送控制指令，电源管理系统控制电池及电机高压供电装置不再向电机提供能量，电机输出负转矩，电池及电机高压供电装置中的电池接收来自电机制动回收的能量。
[0028]采取电机制动与机械制动相结合的方法实现紧急制动控制。
[0029]本发明所述的电动汽车控制系统稍做改进，也可以将第一轮毂电机和第二轮毂电机应于于后面两个车轮，将集成了自动变速器的后驱电机应用于其他未驱动车轮(如前面两个车轮)。
[0030]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0031](I)本发明采用能够独立控制的第一轮毂电机和第二轮毂电机，具有传统驱动方法无法比拟的优势，能够保证两个车轮不滑转，减小了轮胎磨损，保证了电动汽车行驶的安全性；
[0032](2)本发明采用集成自动变速器的后驱电机，使后驱电机工作在高效率区，增加了后驱电机的使用寿命，有效提高了电动汽车的行驶里程；
[0033](3)本发明同时采用第一轮毂电机、第二轮毂电机和后驱电机，能够实现前轮驱动控制、后轮驱动控制或四轮驱动控制，而且在轮毂电机及轮毂电机控制器或后驱电机及后驱电机控制器发生故障时仍然能够使电动汽车正常行驶，提高了电动汽车工作的可靠性；
[0034](4)本发明采用电机辅助制动控制，增强了整车的制动性能，通过回收制动能量降低了能量损耗。
【附图说明】
[0035]图1为电动汽车控制系统组成框图。
[0036]图中:1_整车控制器，2-后驱电机控制器，3-后驱电机，4-第一轮毂电机控制器，5-第二轮毂电机控制器，6-第一轮毂电机，7-第二轮毂电机，8-电源管理系统，9-电池及电机高压供电装置，10-传感器模块。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0038]一种电动汽车控制系统，包括:整车控制器I，通过自动变速器与后面两个车轮机械连接的后驱电机3，后驱电机控制器2，集成在后驱电机3内部、通过驱动桥连接后面两个车轮的自动变速器，分别安装在前面两个车轮的轮毂内的第一轮毂电机6、第二轮毂电机7及第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5，传感器模块10，电池及电机高压供电装置9，电源管理系统8。整车控制器I对第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5、后驱电机控制器2、电源管理系统8和传感器模块10输入的信号进行数据处理，输出控制指令至后驱电机控制器2、第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5和电源管理系统8，实现只驱动第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的前轮驱动控制、只驱动后驱电机3的后轮驱动控制或同时驱动第一轮毂电机6、第二轮毂电机7和后驱电机3的四轮驱动控制以及辅助制动控制。
[0039]控制系统还包括用于实现整车控制器I与第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5、后驱电机控制器2、电源管理系统8和传感器模块10之间的数据通信的CAN总线。通过CAN总线，可以采集整车控制器所需的数据，也可以和其他控制器进行数据通信，还可以通过CAN总线对整车控制器进行标定和维护。通过检测CAN总线的负载率、错误帧，适当调整CAN报文的帧数、频率，可以减少通信冲突和错误，降低外部干扰，提高CAN总线的稳定性。
[0040]传感器模块10包括:用于测量方向盘实际转过角度的方向盘转角传感器，用于测量加速踏板实际开度的加速踏板位置传感器，用于测量制动踏板实际开度的制动踏板位置传感器。三个传感器的输出信号均输入至整车控制器I。
[0041]第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5和后驱电机控制器2分别将第一轮毂电机转速传感器、第二轮毂电机转速传感器和后驱电机转速传感器输出的转速信号和转矩信号反馈至整车控制器I，实现闭环控制。
[0042]自动变速器为电控机械式自动变速器，包括选档机构和换档机构，在整车控制器I输出的控制信号作用下实现自动选档和换档。
[0043]电池及电机高压供电装置9用于为电机提供供电电源，包括:电池，主要由预充电电路和主充电电路组成的高压产生电路，保护电路。
[0044]电源管理系统8将检测到的电池及电机高压供电装置9的电池的单体电压及单体温度、整体电压、电池电压占满容量电压的百分比SOC反馈给整车控制器I。整车控制器I将整体电压和SOC送至汽车的电子仪表盘进行显示，根据SOC的大小发出电池电量过低提醒信号，根据电池的单体温度的大小发出电池故障报警信号，并输出控制指令至电源管理系统8，由电源管理系统8切断电池能量输出。
[0045]—种应用所述控制系统对电动汽车进行控制的方法，包括:整车控制器I对第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5、后驱电机控制器2、电源管理系统8和传感器模块10输入的信号进行数据处理，输出控制指令至第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5、后驱电机控制器2和电源管理系统8，对电动汽车进行只驱动第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的前轮驱动控制、只驱动后驱电机3的后轮驱动控制或同时驱动第一轮毂电机6、第二轮毂电机7和后驱电机3的四轮驱动控制以及辅助制动控制。
[0046]所述方法还包括选择驱动控制模式的步骤:通过操作驱动控制模式选择开关选择前轮驱动控制模式、后轮驱动控制模式或四轮驱动控制模式。当加速踏板位置传感器输出信号的大小超过急加速阈值时，不管电动汽车处理于哪种驱动控制模式，整车控制器I都输出控制指令至后驱电机控制器2、第一轮毂电机控制器4和第二轮毂电机控制器5，自动进行四轮驱动控制。本发明提供的三种驱动控制模式因各自具有不同的特点而应用于不同的行驶情况:由于电动汽车工作在后轮驱动控制模式可以使后驱电机工作在高效率区，因此，当电动汽车正常行驶时一般都选择后轮驱动控制模式；由于电动汽车工作在前轮驱动控制模式时，第一轮毂电机6和第二轮毂电机7可以分配不同的驱动力矩，即可以对前面两个车轮进行互不影响的独立控制，因此，当电动汽车转弯或在环行道路上行驶时，一般选择前轮驱动控制模式；由于四轮驱动控制模式下三个电机同时工作，产生的驱动力矩最大，因此，当需要紧急加速时一般选择四轮驱动控制模式。四轮驱动控制模式可以通过驾驶员手动操作驱动控制模式选择开关进行选择，也可以通过大幅度踏压加速踏板进行自动选择。
[0047]对电动汽车进行前轮驱动控制、后轮驱动控制或四轮驱动控制的方法包括:
[0048]前轮驱动控制:整车控制器I首先根据加速踏板位置传感器输出信号的大小确定第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的总驱动力矩;然后根据方向盘转角传感器输出信号大小，按照方向盘转角越大第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的驱动力矩差值越大的原则分配第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的驱动力矩。分别向第一轮毂电机控制器4和第二轮毂电机控制器5发送包含驱动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器4和第二轮毂电机控制器5根据控制指令分别输出电机驱动信号至第一轮毂电机6和第二轮毂电机7。由于进行前轮驱动控制时前面两个车轮分配不同的驱动力矩，电动汽车本身可以产生一个由外向内的横摆力矩，有效减轻驾驶员在转向行驶时操作方向盘的力矩，保证了整车行驶的安全性提高了电动汽车的操作稳定性;而且可保证两个车轮不滑转，减小了轮胎磨损，提高了行驶的安全性。
[0049]后轮驱动控制:整车控制器I根据加速踏板位置传感器输出信号的大小确定后驱电机3的驱动力矩，然后向后驱电机控制器2发送包含驱动力矩信息的控制指令，后驱电机控制器2根据控制指令输出电机驱动信号至后驱电机3;整车控制器I根据加速踏板位置传感器、后驱电机转速传感器输出信号的大小，确定使后驱电机3工作在高效率区的自动变速器的档位，并输出控制信号至自动变速器进行自动换档。后轮驱动控制可以使后驱电机3工作在高效率区，增加了后驱电机的使用寿命，有效提高了电动汽车的行驶里程。
[0050]四轮驱动控制:整车控制器I根据加速踏板传感器输出信号大小确定总驱动力矩，根据前、后轮(即前、后轴)的负荷比计算第一轮毂电机6与第二轮毂电机7的总驱动力矩和后驱电机3的驱动力矩。按照前轮驱动控制所述方法获得第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的驱动力矩，然后分别向第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5和后驱电机控制器2发送包含驱动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5和后驱电机控制器2根据控制指令分别输出电机驱动信号至第一轮毂电机6、第二轮毂电机7和后驱电机3。整车控制器I按照后轮驱动控制所述方法确定使后驱电机3工作在高效率区的自动变速器的档位，并输出控制信号至自动变速器进行自动换档。自动变速器换档时后驱电机的驱动力矩出现短暂中断，此时，在整车控制器I的作用下提高第一轮毂电机6和第二轮毂电机7驱动力矩，使总驱动力矩不变。自动变速器换档完成后，第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的驱动力矩变为与换档前一致。通过这种驱动控制，不仅有效保证汽车动力不间断，而且保证自动变速器换档时整车的总驱动力不变，提高了电动汽车的舒适性。
[0051 ]确定使后驱电机3工作在高效率区的自动变速器的档位的方法如下:
[0052]根据加速踏板位置传感器、后驱电机转速传感器输出信号的大小，查自动变速器换档曲线得到使后驱电机3工作在高效率区的自动变速器的档位。自动变速器换档曲线按照下述方法得到:将加速踏板位置传感器输出信号的范围等分成多个区间，对于每个区间的端点值，在自动变速器的每个档位下，以后驱电机3的转速为横坐标、效率为纵坐标绘制转速-效率曲线，相邻两个档位间的转速-效率曲线的交点对应的后驱电机3的转速即为换档点转速，后驱电机3的转速为换档点转速时效率最高(即后驱电机3工作在高效率区)。连接所有交点得到自动变速器换档曲线。
[0053]所述方法还包括故障监测与处理步骤:
[0054]整车控制器I实时监测电机的转速、转矩信号和自动变速器的档位信息。如果在设定的时间内收不到第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的转速、转矩信号，说明第一轮毂电机6或第一轮毂电机控制器4和第二轮毂电机7或第二轮毂电机控制器5故障，发出故障报警信号;如果在设定的时间内收不到后驱电机3的转速、转矩信号，说明后驱电机3或后驱电机控制器2故障，发出故障报警信号;如果自动变速器换档失败，在整车控制器I作用下保持当前档位，重新进行一次换档，若换档仍未成功，发出故障报警信号;若换档成功，记录一次换档未成功故障。
[0055]电源管理系统8将检测到的电池及电机高压供电装置9的电池的单体温度、电池电压占满容量电压的百分比SOC反馈给整车控制器I。当SOC小于设定的阈值时发出电池电量过低提醒信号；当电池的单体温度超过设定的阈值时，整车控制器I输出控制指令至电源管理系统8，由电源管理系统8切断电池能量输出，并发出故障报警信号。
[0056]所述方法还包括电机辅助制动控制步骤:
[0057]整车控制器I根据制动踏板位置传感器输出信号的大小确定制动力矩，并根据制动力矩的大小判断是一般制动还是紧急制动:当制动力矩的大小不超过设定的阈值时为一般制动请求，否则为紧急制动请求。
[0058]采用电机制动实现一般制动控制:整车控制器I根据制动力矩的大小按照每个车轮的制动力矩相同的原则确定第一轮毂电机6、第二轮毂电机7和/或后驱电机3的制动力矩，分别向第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5和/或后驱电机控制器2发送包含制动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器4、第二轮毂电机控制器5和/或后驱电机控制器2根据控制指令，分别输出电机制动信号至第一轮毂电机6、第二轮毂电机7和/或后驱电机3。同时，整车控制器I向电源管理系统8发送控制指令，电源管理系统8控制电池及电机高压供电装置9不再向电机提供能量，电机输出负转矩，电池及电机高压供电装置9中的电池接收来自电机制动回收的能量。对应三种驱动控制模式，辅助制动控制模式也分为三种:前轮制动控制模式，后轮制动控制模式，四轮制动控制模式。采用电机辅助制动控制不仅能够满足驾驶员的制动要求，而且提高了能量的利用率，对原有机械制动有很好的辅助功能，增强了整车的制动性能。
[0059]采取电机制动与机械制动相结合的方法实现紧急制动控制。
[0060]本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种电动汽车控制系统，其特征在于，包括:整车控制器，通过自动变速器与后面两个车轮机械连接的后驱电机，后驱电机控制器，集成在后驱电机内部、通过驱动桥连接后面两个车轮的自动变速器，分别安装在前面两个车轮的轮毂内的第一轮毂电机、第二轮毂电机及第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器，传感器模块，电池及电机高压供电装置，电源管理系统；整车控制器对第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器、电源管理系统和传感器模块输入的信号进行数据处理，输出控制指令至后驱电机控制器、第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和电源管理系统，实现只驱动第一轮毂电机和第二轮毂电机的前轮驱动控制、只驱动后驱电机的后轮驱动控制或同时驱动第一轮毂电机、第二轮毂电机和后驱电机的四轮驱动控制以及辅助制动控制。2.根据权利要求1所述的电动汽车控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于实现整车控制器与第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器、电源管理系统和传感器模块之间的数据通信的CAN总线。3.根据权利要求1所述的电动汽车控制系统，其特征在于，传感器模块包括:用于测量方向盘实际转过角度的方向盘转角传感器，用于测量加速踏板实际开度的加速踏板位置传感器，用于测量制动踏板实际开度的制动踏板位置传感器;三个传感器的输出信号均输入至整车控制器。4.根据权利要求3所述的电动汽车控制系统，其特征在于，第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和后驱电机控制器分别将第一轮毂电机转速传感器、第二轮毂电机转速传感器和后驱电机转速传感器输出的转速信号和转矩信号反馈至整车控制器，实现闭环控制。5.根据权利要求1所述的电动汽车控制系统，其特征在于，自动变速器包括选档机构和换档机构，在整车控制器的作用下实现自动选档和换档。6.根据权利要求1所述的电动汽车控制系统，其特征在于，电池及电机高压供电装置用于为电机提供供电电源，包括:电池，主要由预充电电路和主充电电路组成的高压产生电路，保护电路。7.根据权利要求1所述的电动汽车控制系统，其特征在于，电源管理系统将检测到的电池及电机高压供电装置的电池的单体电压及单体温度、整体电压、电池电压占满容量电压的百分比SOC反馈给整车控制器;整车控制器将整体电压和SOC送至汽车的电子仪表盘进行显示，根据SOC的大小发出电池电量过低提醒信号，根据电池的单体温度的大小发出电池故障报警信号，并输出控制指令至电源管理系统，由电源管理系统切断电池能量输出。8.—种应用权利要求1?7任意一项所述控制系统对电动汽车进行控制的方法，其特征在于，包括:整车控制器对第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器、电源管理系统和传感器模块输入的信号进行数据处理，输出控制指令至第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器、后驱电机控制器和电源管理系统，对电动汽车进行只驱动第一轮毂电机和第二轮毂电机的前轮驱动控制、只驱动后驱电机的后轮驱动控制或同时驱动第一轮毂电机、第二轮毂电机和后驱电机的四轮驱动控制以及辅助制动控制。9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述方法还包括选择驱动控制模式的步骤:通过操作驱动控制模式选择开关选择前轮驱动控制模式、后轮驱动控制模式或四轮驱动控制模式；当加速踏板位置传感器输出信号的大小超过急加速阈值时，不管电动汽车处理于哪种驱动控制模式，整车控制器都输出控制指令至后驱电机控制器、第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机控制器，自动进行四轮驱动控制。10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，对电动汽车进行前轮驱动控制、后轮驱动控制或四轮驱动控制的方法包括: 前轮驱动控制:整车控制器首先根据加速踏板位置传感器输出信号的大小确定第一轮毂电机和第二轮毂电机的总驱动力矩;然后根据方向盘转角传感器输出信号大小，按照方向盘转角越大第一轮毂电机和第二轮毂电机的驱动力矩差值越大的原则分配第一轮毂电机和第二轮毂电机的驱动力矩;分别向第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机控制器发送包含驱动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机控制器根据控制指令分别输出电机驱动信号至第一轮毂电机和第二轮毂电机； 后轮驱动控制:整车控制器根据加速踏板位置传感器输出信号的大小确定后驱电机的驱动力矩，然后向后驱电机控制器发送包含驱动力矩信息的控制指令，后驱电机控制器根据控制指令输出电机驱动信号至后驱电机;整车控制器根据加速踏板位置传感器、后驱电机转速传感器输出信号的大小，确定使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位，并输出控制信号至自动变速器进行自动换档； 四轮驱动控制:整车控制器根据加速踏板传感器输出信号大小确定总驱动力矩，根据前、后轮的负荷比计算第一轮毂电机与第二轮毂电机的总驱动力矩和后驱电机的驱动力矩;按照前轮驱动控制所述方法获得第一轮毂电机和第二轮毂电机的驱动力矩，然后分别向第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和后驱电机控制器发送包含驱动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和后驱电机控制器根据控制指令分别输出电机驱动信号至第一轮毂电机、第二轮毂电机和后驱电机;整车控制器按照后轮驱动控制所述方法确定使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位，并输出控制信号至自动变速器进行自动换档；自动变速器换档时后驱电机的驱动力矩出现短暂中断，在整车控制器I的作用下提高第一轮毂电机6和第二轮毂电机7驱动力矩，使总驱动力矩不变；自动变速器换档完成后，第一轮毂电机6和第二轮毂电机7的驱动力矩变为与换档前一致。11.根据权利要求10所述方法，其特征在于，确定使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位的方法如下: 根据加速踏板位置传感器、后驱电机转速传感器输出信号的大小，查自动变速器换档曲线得到使后驱电机工作在高效率区的自动变速器的档位；自动变速器换档曲线按照下述方法得到:将加速踏板位置传感器输出信号的范围等分成多个区间，对于每个区间的端点值，在自动变速器的每个档位下，以后驱电机的转速为横坐标、效率为纵坐标绘制转速-效率曲线，相邻两个档位间的转速-效率曲线的交点对应的后驱电机的转速即为换档点转速，后驱电机的转速为换档点转速时效率最高;连接所有交点得到自动变速器换档曲线。12.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述方法还包括故障监测与处理步骤: 整车控制器实时监测电机的转速、转矩信号和自动变速器的档位信息；如果在设定的时间内收不到第一轮毂电机和第二轮毂电机的转速、转矩信号，说明第一轮毂电机或第一轮毂电机控制器和第二轮毂电机或第二轮毂电机控制器故障，发出故障报警信号；如果在设定的时间内收不到后驱电机的转速、转矩信号，说明后驱电机或后驱电机控制器故障，发出故障报警信号;如果自动变速器换档失败，在整车控制器作用下保持当前档位，重新进行一次换档，若换档仍未成功，发出故障报警信号;若换档成功，记录一次换档未成功故障；电源管理系统将检测到的电池及电机高压供电装置的电池的单体温度、电池电压占满容量电压的百分比SOC反馈给整车控制器；当SOC小于设定的阈值时发出电池电量过低提醒信号；当电池的单体温度超过设定的阈值时，整车控制器输出控制指令至电源管理系统，由电源管理系统切断电池能量输出，并发出故障报警信号。13.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述方法还包括电机辅助制动控制步骤:整车控制器根据制动踏板位置传感器输出信号的大小确定制动力矩，并根据制动力矩的大小判断是一般制动还是紧急制动:当所述制动力矩的大小不超过设定的阈值时为一般制动请求，否则为紧急制动请求； 采用电机制动实现一般制动控制:整车控制器根据制动力矩的大小按照每个车轮的制动力矩相同的原则确定第一轮毂电机、第二轮毂电机和/或后驱电机的制动力矩，分别向第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和/或后驱电机控制器发送包含制动力矩信息的控制指令，第一轮毂电机控制器、第二轮毂电机控制器和/或后驱电机控制器根据控制指令，分别输出电机制动信号至第一轮毂电机、第二轮毂电机和/或后驱电机；同时，整车控制器向电源管理系统发送控制指令，电源管理系统控制电池及电机高压供电装置不再向电机提供能量，电机输出负转矩，电池及电机高压供电装置中的电池接收来自电机制动回收的會 采取电机制动与机械制动相结合的方法实现紧急制动控制。
【文档编号】B60L3/00GK106080206SQ201610494220
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】李占江, 李麟, 孙明江
【申请人】南京越博动力系统股份有限公司