一種電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，包括輪邊電機、電機控制器、整車控制器、動力電池和電池管理系統(tǒng)，所述電機控制器、電池管理系統(tǒng)分別與整車控制器相連，所述動力電池和電池管理系統(tǒng)相連接，所述電機控制器與所述輪邊電機相連接，所述整車控制器與所述電機控制器相連接，其中：所述輪邊電機與電機控制器分別有四個，所述四個輪邊電機分別安裝所述電動汽車兩個前輪邊上和兩個后輪邊上，且能驅(qū)動相應(yīng)的車輪運轉(zhuǎn)，所述四個電機控制器分別控制所述四個輪邊電機。本發(fā)明提出的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)，無減速傳動機構(gòu)，動力傳動鏈短，結(jié)構(gòu)緊湊，車身空間利用率得到提升，且降低了傳動過程中的機械損耗。
【專利說明】—種電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車領(lǐng)域，尤其是一種電動汽車的驅(qū)動系統(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問題的日益嚴重，電動汽車因具有零排放、效率高、噪聲小等優(yōu)點而得到大力發(fā)展，電動汽車的驅(qū)動方式是電動汽車領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容之一。
[0003]目前，電動汽車的驅(qū)動方式主要有單個集中電機驅(qū)動和輪轂電機驅(qū)動。現(xiàn)有電動汽車大部分采用集中電機驅(qū)動，保留了傳統(tǒng)汽車的變速機構(gòu)和傳動系統(tǒng)，因此電動汽車整體傳動效率受到限制，電動汽車的空間利用率不高，且受到驅(qū)動電機特性的影響，難以同時實現(xiàn)電動汽車較快的起步加速和達到較高車速兩個動力性指標(biāo)，電動汽車能量回收效率也不高。采用輪轂電機驅(qū)動的電動汽車雖然省去了變速機構(gòu)和傳動系統(tǒng)，但由于增加了車輪重量，使得電動汽車的操控性不好，且限于目前的技術(shù)條件，輪轂電機驅(qū)動的電動汽車實現(xiàn)起來比較困難。
[0004]因此，電動汽車的傳動效率不高、動力性能不足、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汽車的驅(qū)動系統(tǒng)和方法，解決了電動汽車傳動效率不高、動力性能不足的問題，提升電動汽車空間利用率，降低傳動過程中的機械損耗。
[0006]本發(fā)明提供了一種電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，包括輪邊電機、電機控制器、整車控制器、動力電池和電池管理系統(tǒng)，所述電機控制器、電池管理系統(tǒng)分別與整車控制器相連，所述動力電池和電池管理系統(tǒng)相連接，所述電機控制器與所述輪邊電機相連接，所述整車控制器與所述電機控制器相連接，其中:所述輪邊電機與電機控制器分別有四個，所述四個輪邊電機分別安裝所述電動汽車兩個前輪邊上和兩個后輪邊上，且能驅(qū)動相應(yīng)的車輪運轉(zhuǎn)，所述四個電機控制器分別控制所述四個輪邊電機。
[0007]進一步，安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機，與所述兩個前輪在同一軸線上；安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機，與所述兩個后輪在同一軸線上。
[0008]進一步，安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機為兩個相同的高速電機，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機為兩個相同的低速電機。
[0009]進一步，所述高速電機與低速電機分別設(shè)置有高效運行區(qū)間，所述高效運行區(qū)間存儲在所述整車控制器中。
[0010]進一步，所述整車控制器通過CAN總線分別與所述四個電機控制器相連接，且能夠通過所述四個電機控制器，控制所述四個輪邊電機的運行方式。
[0011]本發(fā)明還提供了一種電動汽車的驅(qū)動方法，包括輪邊電機、電機控制器和整車控制器，所述電機控制器與所述輪邊電機相連接，所述整車控制器與所述電機控制器相連接，其中，所述驅(qū)動方法包括如下步驟:
51:電動汽車起動后，進入低速工況，并進入步驟S2 ；
52:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的下限值，若超過則進入步驟S3，否則返回步驟SI ；
53:電動汽車進入中速工況，并進入步驟S4 ；
54:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的上限值，若超過則進入步驟S5，否則返回步驟S2 ；
55:電動汽車進入高速工況，并返回步驟S4。
[0012]進一步，在所述步驟SI中，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機工作，安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機不工作。
[0013]進一步，在所述步驟S3中，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機工作，和/或安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機工作。
[0014]進一步，在所述步驟S5中，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機不工作，安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機工作。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)，無減速傳動機構(gòu)，動力傳動鏈短，結(jié)構(gòu)緊湊，車身空間利用率得到提升，且降低了傳動過程中的機械損耗。高速輪邊電機與低速輪邊電機的配合使用，使得在不同工況下電機工作在其高效率區(qū)間，且能量回收效率得到提高，進一步降低了能量損耗。因此，本發(fā)明在提高電動汽車動力性的同時，降低了能量損耗，提高了電動汽車的經(jīng)濟性和安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例所述電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖一；
圖2為本發(fā)明實施例所述電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
圖3為本發(fā)明實施例所述電動汽車驅(qū)動方法中工況切換流程圖。
【具體實施方式】
[0017]本法的思想是通過電動汽車的輪邊驅(qū)動系統(tǒng)代替現(xiàn)有的集中電機驅(qū)動系統(tǒng)或輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)。輪邊驅(qū)動系統(tǒng)無減速傳動機構(gòu)，動力傳動鏈短，結(jié)構(gòu)緊湊，車身空間利用率得到提升，降低了傳動過程中的機械損耗。
[0018]下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步具體的說明。
[0019]圖1為實施例一所述電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖一,所述驅(qū)動系統(tǒng)包括車輪
11、12、13、14、輪邊電機21、22、23、24、電機控制器31、32、33、34、整車控制器4、動力電池5和電池管理系統(tǒng)6，電池管理系統(tǒng)6用于對動力電池5進行管理。前置的兩個輪邊電機21、22與兩個前輪11、12在同一軸線上，后置的兩個輪邊電機23、24與兩個后輪13、14在同一軸線上，輪邊電機直接驅(qū)動車輪運轉(zhuǎn)。
[0020]前置的輪邊電機為兩個相同的高速電機，后置的輪邊電機為兩個相同的低速電機。高速電機的起步扭矩較小，但可達到較高轉(zhuǎn)速，低速電機則能在低速時提供較大扭矩，但無法達到較高轉(zhuǎn)速。所述高速電機與低速電機分別設(shè)置有高效運行區(qū)間，所述整車控制器4存儲四個輪邊電機的高效運行區(qū)間，且其高效率區(qū)間有交叉，比如高速電機的高效率區(qū)間為50—90 km/h，低速電機的高效率區(qū)間為20—60 km/h。當(dāng)滿足駕駛員對電動汽車運行要求的情況下，通過整車控制器分配四個輪邊電機的扭矩，使其優(yōu)先運行于各自高效率區(qū)間。
[0021]圖2為實施例一所述電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖二。整車控制器4通過CAN總線與四個電機控制器31、32、33、34相連，且四個電機控制器與電池管理系統(tǒng)6相連，四個輪邊電機分別由四個電機控制器控制。整車控制器4還通過CAN總線與電動汽車中其它的電動附件相連。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，即對駕駛員的動作進行識別，并結(jié)合當(dāng)前電動汽車狀態(tài)，包括動力電池電量、當(dāng)前車速、當(dāng)前各電機輸出扭矩等信息，計算下一時刻各電機的輸出狀態(tài)，通過CAN總線向電機控制器發(fā)出控制命令，控制輪邊電機的運行方式，從而改變電動汽車的運行狀態(tài)。
[0022]不同工況下，所述四個輪邊電機21、22、23、24的運行方式不同，具體可分為以下幾種工況:
(I)起步
電動汽車起步時，后輪的兩個低速輪邊電機23、24工作，提供大扭矩驅(qū)動電動汽車快速起步。此時，前輪的兩個高速輪邊電機21、22不工作。
[0023](2)低速工況
低速工況時，由后輪的兩個低速輪邊電機23、24驅(qū)動，且此時低速輪邊電機運行在其高效率區(qū)間，兩個高速輪邊電機21、22不工作。
[0024](3)加速或爬坡
電動汽車在加速或爬坡工況下，當(dāng)需求的電動汽車加速度較小或爬坡度較小時，低速時啟動兩個低速輪邊電機23、24，高速時啟動兩個高速輪邊電機21、22，當(dāng)電動汽車加速度較大或坡度較大時，則四個輪邊電機同時啟動，以滿足動力性要求，實現(xiàn)較快加速或適應(yīng)較大坡度。
[0025](4)中速工況
中速工況時，兩個低速輪邊電機23、24驅(qū)動難以滿足電動汽車的行駛要求，作為過渡，此時四個輪邊電機同時工作，且四個電機均運行于各自的高效率區(qū)間。
[0026](5)高速工況
高速工況時，兩個高速輪邊電機21、22工作，且此時高速輪邊電機運行在其高效率區(qū)間，兩個低速輪邊電機23、24不工作。
[0027](6)電動汽車轉(zhuǎn)彎
電動汽車轉(zhuǎn)彎是由四個輪邊電機差速實現(xiàn)的。當(dāng)整車控制器4接收到方向盤轉(zhuǎn)向信號，則根據(jù)該角度信號計算四個輪邊電機的轉(zhuǎn)速，并通過CAN總線發(fā)送給四個電機控制器，由電機控制器控制各電機實現(xiàn)差速。
[0028]圖3為實施例二所述電動汽車驅(qū)動方法中工況切換流程圖，具體為電動汽車的低速、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個步驟:
51:電動汽車起動后，進入低速工況，并進入步驟S2 ；
52:判斷車速是否超過中速車況的下限值45km/h，若超過則進入步驟S3，否則返回步驟SI ；
53:電動汽車進入中速工況，并進入步驟S4 ；
54:判斷車速是否超過中速車況的上限值60km/h，若超過則進入步驟S5，否則返回步驟S2 ；
55:電動汽車進入高速工況，并返回步驟S4。
[0029]所述實施例二中，當(dāng)電動汽車轉(zhuǎn)彎、加速或爬坡時，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，啟動相應(yīng)的輪邊電機，從而進入轉(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總線實時監(jiān)測電動汽車狀態(tài)，進行故障診斷和保護。監(jiān)測對象包括四個電機控制器、動力電池及其它的電動附件等，當(dāng)動力電池電量不足時，限制四個輪邊電機的輸出功率，并關(guān)閉可關(guān)閉的電動附件。
[0030]所述實施例一或?qū)嵤├?，電動汽車在滿足能量回收的情況下，作為優(yōu)選，高速運行時，由兩個高速輪邊電機21、22進行能量回收，中速運行時由四個輪邊電機21、22、23、24分別進行能量回收，低速運行時則由兩個低速輪邊電機23、24進行能量回收，從而提高能量回收效率。所述實施例一或?qū)嵤├?，電動汽車在滿足能量回收的情況下，作為優(yōu)選，當(dāng)電動汽車制動時，所述系統(tǒng)的另一種能量回收方式是，由于四個車輪是獨立驅(qū)動，因此無論運行于何種工況下，都可通過四個輪邊電機分別產(chǎn)生制動力矩，整車控制器根據(jù)駕駛員的制動要求，合理分配制動力，并進行能量回收。
[0031]上述各種場景僅是本發(fā)明較佳的實施方式，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。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、補充或替換都屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng),包括輪邊電機、電機控制器、整車控制器、動力電池和電池管理系統(tǒng)，所述電機控制器、電池管理系統(tǒng)分別與整車控制器相連，所述動力電池和電池管理系統(tǒng)相連接，所述電機控制器與所述輪邊電機相連接，所述整車控制器與所述電機控制器相連接，其特征在于:所述輪邊電機與電機控制器分別有四個，所述四個輪邊電機分別安裝在所述電動汽車兩個前輪邊上和兩個后輪邊上，且能驅(qū)動相應(yīng)的車輪運轉(zhuǎn)，所述四個電機控制器分別控制所述四個輪邊電機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機，與所述兩個前輪在同一軸線上；安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機，與所述兩個后輪在同一軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機為兩個相同的高速電機，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機為兩個相同的低速電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述高速電機與低速電機分別設(shè)置有高效運行區(qū)間，所述高效運行區(qū)間存儲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電機控制器相連接，且能夠通過所述四個電機控制器，控制所述四個輪邊電機的運行方式。
6.—種電動汽車的驅(qū)動方法,包括輪邊電機、電機控制器和整車控制器，所述電機控制器與所述輪邊電機相連接，所述整車控制器與所述電機控制器相連接，其特征在于，所述驅(qū)動方法包括如下步驟: 51:電動汽車起動后，進入低速工況，并進入步驟S2 ； 52:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的下限值，若超過則進入步驟S3，否則返回步驟SI ； 53:電動汽車進入中速工況，并進入步驟S4 ； 54:整車控制器判斷車速是否超過中速車況的上限值，若超過則進入步驟S5，否則返回步驟S2 ； 55:電動汽車進入高速工況，并返回步驟S4。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動方法，其特征在于:在所述步驟SI中，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機工作，安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機不工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動方法，其特征在于:在所述步驟S3中，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機工作，和/或安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動方法，其特征在于:在所述步驟S5中，安裝在所述兩個后輪邊上的輪邊電機不工作，安裝在所述兩個前輪邊上的輪邊電機工作。
【文檔編號】B60L15/20GK103481766SQ201310475881
【公開日】2014年1月1日 申請日期: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 申請人:三門峽速達交通節(jié)能科技股份有限公司