本發(fā)明涉及電動汽車，特別是指電動汽車動力總成及其控制方法。

背景技術：

隨著高能電池技術、現(xiàn)代電力電子技術、傳感器技術、數(shù)字信號處理器技術、電機控制技術及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，燃料傳統(tǒng)汽車逐漸被新型電動汽車所代替。

現(xiàn)代永磁同步電機具有低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率驅(qū)動特點，非常適用于驅(qū)動汽車。但是，在高轉(zhuǎn)速時，一般需要對電機進行弱磁控制，而電機的弱磁能力有限，且長期高速運轉(zhuǎn)，機械系統(tǒng)可靠性差。因此，對于電動汽車而言，滿足加速能力爬坡能力與滿足高速運行是相互矛盾。現(xiàn)在市場上銷售的電動汽車最高車速一般是100km/h，這與傳統(tǒng)汽車相差甚遠，嚴重影響用戶體驗，不利于電動汽車的市場化。

技術實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術的不足，為了提高電動汽車的爬坡能力加速能力同時滿足電動汽車高速運行需求，我們開發(fā)一種新型電動汽車動力總成及其控制方法，可以根據(jù)路況及駕駛需求，自動調(diào)整電機轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，滿足電動汽車加速能力爬坡能力和高速行駛需求，大大提高系統(tǒng)可靠性。

本發(fā)明提供了一種電動汽車動力總成，其可向汽車提供驅(qū)動動力，其特征在于包括：整機控制器、電機控制器和分別與其電連接的高速電機和低速電機，整機控制器向電機控制器發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令，所述電機控制器根據(jù)車速和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機或低速電機驅(qū)動行駛，當車速較低或在爬坡時，電機控制器切換接通低速電機驅(qū)動行駛，當車速較高時，電機控制器切換接通高速電機驅(qū)動行駛。

優(yōu)選地，當前速度小于或等于基速時，所述電機控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，發(fā)送目標直軸電流id信號，驅(qū)動低速電機發(fā)送目標轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號；當前速度大于基速時，所述電機控制器采用弱磁控制，發(fā)送交流電流iq信號，驅(qū)動高速電機發(fā)送目標轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號，采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制進行控制pwm輸出以控制電機。

其中，當電機控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制時，所述目標直軸電流id如圖3所示。

其中，當電機控制器采用弱磁控制時，所述目標交流電流iq如圖4所示。

所述基速為電機的額定轉(zhuǎn)速，當坡度大于5％且加速度大于0.1m/s²，切換到低速電機工作。

優(yōu)選地，所述整車控制器與油門、制動、儀表盤、座椅、電機控制器電連接，其采集加速信號、剎車信號、車速數(shù)據(jù)、人機環(huán)境信號，加速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入信號是油門開度信號和車速信號，輸出是當前目標轉(zhuǎn)矩；減速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入信號是制動踏板開度信號和車速信號，輸出是當前目標轉(zhuǎn)矩；通過人機環(huán)境信號判斷是選擇加速還是減速轉(zhuǎn)矩抉擇表，對于加速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，油門開度信號越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大；對于減速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，制動踏板開度信號越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大。當電動汽車啟動時，若整車控制器采集到座椅加速度大于設定值，則調(diào)高整車控制器輸出的轉(zhuǎn)矩信號，反之，則調(diào)低轉(zhuǎn)矩信號。

優(yōu)選地，所述人機環(huán)境信號包括座椅加速度信號，所述座椅加速度信號包括座椅縱向加速度信號和座椅垂向加速度信號。

優(yōu)選地，所述信號的優(yōu)先等級依次為駕駛員駕駛狀態(tài)、座椅加速度、制動/油門踏板。

本發(fā)明還提供了一種電動汽車動力總成控制方法，其包括以下步驟：

1)上電初始化，整機控制器和電機控制器自檢，若自檢正常，進入步驟2)，若自檢故障，報警警示；

2)檢測電機是否正常，若自檢正常，進入步驟3)，若自檢故障，報警警示；

3)整車控制器采集加速信號、剎車信號、車速數(shù)據(jù)、人機環(huán)境信號，通過邏輯運算獲得最佳轉(zhuǎn)矩信號，傳輸至電機控制器，電機控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號、車速數(shù)據(jù)和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機或低速電機驅(qū)動行駛，當車速較低或在爬坡時，電機控制器切換接通低速電機驅(qū)動行駛，當車速較高時，電機控制器切換接通高速電機驅(qū)動行駛。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種電動汽車動力總成及其控制方法，通過設計雙電機電動力總成，采用電機控制器根據(jù)加速信息、車速信息、剎車信號、車速數(shù)據(jù)、人機環(huán)境信號等，通過綜合各信號數(shù)據(jù)，控制輸出目標轉(zhuǎn)矩，切換電機工作，當車速低于基速時，或在爬坡狀態(tài)時，切換至低速電機工作，反之，當車速高于基速時，切換至高速電機工作，這樣，根據(jù)路況和駕駛需求，自動調(diào)整電機轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，電機工作模式與車速相互關聯(lián)，在不同狀況下，自動切換選擇合適的電機，滿足電動汽車加速能力、爬坡能力和高速行駛需求，大大提高了系統(tǒng)可靠性和駕駛員的駕駛體驗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種電動汽車動力總成的模塊框圖；

圖2為本發(fā)明一種電動汽車動力總成控制方法的工作流程圖；

圖3為當電機控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制時目標直軸電流id值；

圖4為當電機控制器采用弱磁控制時目標交流電流iq值。

具體實施方式

參照圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種電動汽車動力總成，其可向汽車提供驅(qū)動動力，其包括：整機控制器1、電機控制器2和分別與其電連接的高速電機3和低速電機4，整機控制器1向電機控制器2發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令，所述電機控制器2根據(jù)車速和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機3或低速電機4驅(qū)動行駛，當車速較低或在爬坡時，電機控制器2切換接通低速電機驅(qū)動行駛，當車速較高時，電機控制器切換接通高速電機驅(qū)動行駛。

所述整機控制器1用于控制電動汽車的整體驅(qū)動控制；電機控制器2與整機控制器1電連接，其根據(jù)車速和路面狀況切換控制高速電機3和低速電機4，高速電機3和低速電機4的轉(zhuǎn)速基數(shù)不同。假設設定電動汽車在常規(guī)狀態(tài)下的行駛基速為40km/s,當前速度小于或等于基速時，所述電機控制器2采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，發(fā)送目標直軸電流id信號，驅(qū)動低速電機4發(fā)送目標轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號；當前速度大于基速時，所述電機控制器2采用弱磁控制，發(fā)送交流電流iq信號，驅(qū)動高速電機3發(fā)送目標轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號，采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制進行控制pwm輸出以控制電機。所述基速為電機的額定轉(zhuǎn)速，當坡度大于5％且加速度大于0.1m/s²，切換到低速電機工作。

當電機控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制時，所述目標直軸電流id為，根據(jù)計算獲得的id值，發(fā)送目標轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號，控制低速電機采用合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，提高低速電機的穩(wěn)定性。當電機控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制時目標直軸電流id值如圖3所示。

當電機控制器采用弱磁控制時，所述目標交流電流iq為，根據(jù)計算獲得的iq值，發(fā)送目標轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速信號，控制高速電機采用合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，提高高速電機的穩(wěn)定性。當電機控制器采用弱磁控制時目標交流電流iq值如圖4所示。

當電機轉(zhuǎn)速較低時，電機運行于恒轉(zhuǎn)矩模式，根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩電流比曲線計算出目標直軸電流id和交軸電流iq，經(jīng)過坐標變換成三相電流施加給電機，從而驅(qū)動電機。此方法只需要最小的定子電流，從而使損耗下降，有利于變流器開關器件工作，提高了效率。

當電機在升速的過程中，隨著電機電壓逐漸接近系統(tǒng)最大能輸出值，此時電機端電壓與給定電壓進行pi調(diào)節(jié)，自動輸出一個負的直軸電流id，并與原來的id電流疊加，從而進行弱磁控制。實現(xiàn)升高電機轉(zhuǎn)速的目的。

所述整車控制器1與油門、制動、儀表盤、座椅、電機控制器2電連接，其采集加速信號、剎車信號、車速數(shù)據(jù)、人機環(huán)境信號，經(jīng)過大量的仿真計算和實車參數(shù)標定，加速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入信號是油門開度信號和車速信號，輸出是當前目標轉(zhuǎn)矩；減速轉(zhuǎn)矩抉擇表輸入信號是制動踏板開度信號和車速信號，輸出是當前目標轉(zhuǎn)矩；通過人機環(huán)境信號判斷是選擇加速還是減速轉(zhuǎn)矩抉擇表，對于加速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，油門開度信號越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大；對于減速轉(zhuǎn)矩抉擇表而言，制動踏板開度信號越大，車速越大，則所需轉(zhuǎn)矩越大。所述人機環(huán)境信號包括座椅加速度信號，所述座椅加速度信號包括座椅縱向加速度信號和座椅垂向加速度信號。當電動汽車啟動時，若整車控制器采集到座椅加速度大于設定值，則調(diào)高整車控制器輸出的轉(zhuǎn)矩信號，反之，則調(diào)低轉(zhuǎn)矩信號。

所述信號的優(yōu)先等級依次為駕駛員駕駛狀態(tài)、座椅加速度、制動/油門踏板。駕駛員狀態(tài)表示系統(tǒng)根據(jù)車速信號、加速度信號和制動/油門踏板信號，判斷的駕駛員駕駛行為，分為正確操縱和誤操作。例如，當采集到當前時間段車速快速減小和此時刻的急加速信號，則系統(tǒng)判斷駕駛員是誤操作，把急加速指令修改為持續(xù)1s的零加速指令。座椅加速度、制動/油門踏板信號是傳感器采集到的信號，駕駛員狀態(tài)則是由座椅加速度、制動/油門踏板信號判斷得出。不會產(chǎn)生信號沖突。

電壓空間矢量脈寬調(diào)制進行控制pwm輸出控制電機的原理。當電機通以三相對稱正弦電壓時，交流電機內(nèi)產(chǎn)生圓形磁鏈，電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法是以此圓形磁鏈為基準，利用逆變器功率器件的不同開關模式產(chǎn)生6路pwm。通過高壓直流電和6路pwm,逆變器產(chǎn)生三相互差120°電角度的接近正弦波的電流從而驅(qū)動電機。

參照圖2所示，本發(fā)明還提供了一種電動汽車動力總成控制方法，其包括以下步驟：

1)上電初始化，整機控制器和電機控制器自檢，若自檢正常，進入步驟2)，若自檢故障，報警警示；

2)檢測電機是否正常，若自檢正常，進入步驟3)，若自檢故障，報警警示；

3)整車控制器采集加速信號、剎車信號、車速數(shù)據(jù)、人機環(huán)境信號，通過邏輯運算獲得最佳轉(zhuǎn)矩信號，傳輸至電機控制器，電機控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號、車速數(shù)據(jù)和路面狀況發(fā)送轉(zhuǎn)矩輸出指令選擇切換高速電機或低速電機驅(qū)動行駛，當車速較低或在爬坡時，電機控制器切換接通低速電機驅(qū)動行駛，當車速較高時，電機控制器切換接通高速電機驅(qū)動行駛。

本發(fā)明一種電動汽車動力總成及其控制方法，通過設計雙電機電動力總成，采用電機控制器根據(jù)加速信息、車速信息、剎車信號、車速數(shù)據(jù)、人機環(huán)境信號等，通過綜合各信號數(shù)據(jù)，控制輸出目標轉(zhuǎn)矩，切換電機工作，當車速低于基速時，或在爬坡狀態(tài)時，切換至低速電機工作，反之，當車速高于基速時，切換至高速電機工作，這樣，根據(jù)路況和駕駛需求，自動調(diào)整電機轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，電機工作模式與車速相互關聯(lián)，在不同狀況下，自動切換選擇合適的電機，滿足電動汽車加速能力、爬坡能力和高速行駛需求，大大提高了系統(tǒng)可靠性和駕駛員的駕駛體驗。