CN109353231A - 带上装系统的电动汽车驱动系统、电动汽车及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带上装系统的电动汽车驱动系统、电动汽车及控制方法，该驱动系统包括：动力电池、动力电源分配单元、电机控制器、驱动电机、自动变速箱、发电机控制器、增程器系统以及带上装系统，上述增程器系统由发动机、自动离合器和发电机组成，本发明实施例提供的带上装系统电动汽车的驱动系统采用驱动电机和ATM系统，其中，增程器系统除提供整车动力电源，还产生动力输出，为上装系统提供需要动力；同时自动离合器的设置增加了上装系统的控制模式，包括纯电动驱动模式、并联驱动模式、发动机驱动模式和发电驱动模式等，提高系统控制灵活性和提升电动汽车的经济性能。

Description

带上装系统的电动汽车驱动系统、电动汽车及控制方法

技术领域

本发明涉及发动机控制技术领域，特别是涉及一种带上装系统的电动汽车驱动系统、电动汽车及控制方法。

背景技术

现有带上装系统(液压泵)的电动汽车依靠动力电池提供能源，存在续航里程较短的问题，上装系统驱动需要的动力一般采用自动变速箱取力接口，由于整车和上装系统取力存在机械耦合，导致系统控制不够灵活，同时，上装系统在运行时，驱动电机不一定运行在高效率区间，导致电动汽车的经济性能较低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种带上装系统的电动汽车驱动系统、电动汽车及控制方法，以提高系统控制灵活性和提升电动汽车的经济性能。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种带上装系统电动汽车的驱动系统，包括：动力电池、动力电源分配单元、电机控制器、驱动电机、自动变速箱、发电机控制器、增程器系统以及带上装系统，所述增程器系统由发动机、自动离合器和发电机组成，其中：

所述动力电池、所述动力电源分配单元、所述电机控制器、所述驱动电机和所述自动变速箱依次相连；所述发电机控制器分别与所述动力电池和所述动力电源分配单元相连；所述增程器系统与所述发电机控制器相连，所述增程器系统的动力输出端与所述带上装系统相连；

所述动力电池为电动汽车提供驱动动力和其他辅机的能量来源，所述动力电池的充放电过程由电池管理系统进行控制，且所述电池管理系统实时监控动力电池的状态，并对动力电池进行充、放电过程的管理；

所述动力电源分配单元用于控制高压电气系统上、下电过程，高压电源输出的分配管理和过程监测；

所述电机控制器与整车控制器相连，所述整车控制器用于控制动力系统的扭矩输出以及所述上装系统工作时对所述增程器系统的控制；

所述自动变速箱与变速箱控制器相连，所述变速箱控制器用于实时控制所述自动变速箱的档位切换，调整所述自动变速箱输出不同的转动比，与所述驱动电机耦合后，输出不同的转速和扭矩，用于满足整车不同车速和动力性能的要求；

所述发动机与电控单元相连，所述电控单元用于控制所述发动机的工作状态，并输出所述发动机需求的转速和扭矩；

所述自动离合器设置在所述发动机和所述发电机之间，用于切换所述增程器系统的工作状态，所述自动离合器与离合器控制器相连，所述离合器控制器用于控制所述自动离合器的分离和结合状态；

当所述发电机处于发电模式时，所述发动机带动所述发电机旋转，使所述发电机输出三相交流电到所述发电机控制器，所述发电机控制器将三相交流电转化为直流电，为所述动力电池充电并提供整车需求电源；

当所述发电机处于驱动状态时，所述发电机控制器将所述动力电池直流电转化为三相交流电，通过调节输出电流的频率和幅值，调节所述发电机输出的转速和扭矩，使所述发电机带动转向泵旋转产生液压动力，驱动电动汽车的所述上装系统。

进一步的，所述发动机为柴油机或汽油机。

进一步的，所述增程器系统的工作模块包括：纯电动驱动模块、并联驱动模块、发动机驱动模块和发电驱动模块。

进一步的，所述电机控制器具有逆变和整流两种作用：

当所述驱动电机作为动力源时，所述电机控制器作为逆变器，将所述动力电池的直流电源转化为特定频率和幅值的交流电，所述驱动电机产生不同的转速和扭矩，满足整车的动力需求；

当所述驱动电机制动回馈时，所述驱动电机作为发电机，所述电机控制器作为整流器，将所述驱动电机的反向电动势转化为直流电，为所述动力电池充电。

一种带上装系统的电动汽车，包括：上述所述的带上装系统电动汽车的驱动系统。

一种带上装系统的电动汽车控制方法，基于上述所述的带上装系统电动汽车的驱动系统，该控制方法包括：

当驱动系统工作时，整车控制器根据驾驶员的意图，以及当前动力电池、驱动电机的运行状态，确定整车的动力性能需求，所述电机控制接收转速和扭矩指令并进行解析，输出预设频率和幅值的三相电流，控制所述驱动电机运行在不同的工况点，满足当前整车的动力性能需求；

当上装系统不工作时，所述上装系统处于卸荷状态，所述增程器系统处于发电模式时，自动离合器结合，发电机处于发电状态，与所述动力电池并联，为整车驱动系统提供电源；

当所述上装系统工作时，所述增程器系统的输出轴驱动所述上装系统，产生液压力，为所述上装系统提供动力。

进一步的，还包括：

当所述上装系统处于纯电动驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量大于第一设定值，则所述整车控制通过控制自动离合器控制器，使得所述自动离合器处于分离状态，所述发电机驱动所述上装系统，为所述上装系统提供液压能。

进一步的，还包括：

当所述上装系统处于并联驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量大于第二设定值，且小于所述第一设定值时，所述自动离合器处于结合状态，所述发动机和所述发电机共同驱动，所述增程器系统可提供所述上装系统最大需求功率。

进一步的，还包括：

当所述上装系统处于发动机驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量大于第三设定值，且小于所述第二设定值时，所述自动离合器处于结合状态，所述发电机空转，所述增程器系统驱动所述上装系统。

进一步的，还包括：

当所述上装系统处于发电驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量小于所述第三设定值时，所述自动离合器闭合，所述发电机处于发电状态，所述增程器系统驱动所述上装系统。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种带上装系统的电动汽车驱动系统、电动汽车及控制方法，该驱动系统包括：动力电池、动力电源分配单元、电机控制器、驱动电机、自动变速箱、发电机控制器、增程器系统以及带上装系统，上述增程器系统由发动机、自动离合器和发电机组成，本发明实施例提供的带上装系统电动汽车的驱动系统采用驱动电机和ATM系统，其中，增程器系统除提供整车动力电源，还产生动力输出，为上装系统提供需要动力；同时自动离合器的设置增加了上装系统的控制模式，包括纯电动驱动模式、并联驱动模式、发动机驱动模式和发电驱动模式等，提高系统控制灵活性和提升电动汽车的经济性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种带上装系统电动汽车的驱动系统结构图；

图2为本发明实施例提供的一种带上装系统电动汽车的控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

通过本发明解决了带上装系统的电动汽车续航里程较短的问题，且增程式既可以提供电源给动力电池充电，又可以提供上装系统驱动需要的动力，系统结构紧凑，成本低以及可靠性高。本发明通过增程器除提供整车动力电源，还产生动力输出，为上装系统(液压泵)提供需要动力；同时增程器中的中自动离合器的设置增加了上装系统控制模式，包括：纯电动驱动模式、并联驱动模式、发动机驱动模式和发电驱动模式等，提高系统控制灵活性和提升电动汽车的经济性能。

如图1所示，本发明实施例提供了一种带上装系统电动汽车的驱动系统，该驱动系统具体包括：动力电池11、动力电源分配单元12、电机控制器13、驱动电机14、自动变速箱15、发电机控制器16、增程器系统17以及带上装系统18，上述增程器系统17由发动机171、自动离合器172和发电机173组成，其中：

上述动力电池11、上述动力电源分配单元(PDU，Power Distribute Unit)12、上述电机控制器13、上述驱动电机14和上述自动变速箱(AMT，Automatic MechanicalTransmissio)15依次相连；上述发电机控制器16分别与上述动力电池11和上述动力电源分配单元12相连；上述增程器系统17与上述发电机控制器16相连，上述增程器系统的动力输17出端与上述带上装系统18相连。

上述动力电池11为电动汽车提供驱动动力和其他辅机的能量来源，上述动力电池11的充放电过程由电池管理系统(BMS，Battery Management System)进行控制，且上述电池管理系统实时监控动力电池的状态，并对动力电池进行充、放电过程的管理。

上述动力电源分配单元12用于控制高压电气系统上、下电过程，高压电源输出的分配管理和过程监测。

上述电机控制器13与整车控制器(VCE，Vehicle Control Unit)相连，上述整车控制器用于控制动力系统的扭矩输出以及上述上装系统18工作时对上述增程器系统17的控制。

上述自动变速箱15与变速箱控制器(TCU，Transmission Control Unit)相连，上述变速箱控制器用于实时控制上述自动变速箱15的档位切换，调整上述自动变速箱15输出不同的转动比，与上述驱动电机14耦合后，输出不同的转速和扭矩，用于满足整车不同车速和动力性能的要求。

上述发动机171与电控单元(ECU，Electronic Control Unit)相连，上述电控单元用于控制上述发动机171的工作状态，并输出上述发动机171需求的转速和扭矩。

上述自动离合器172设置在上述发动机171和上述发电机173之间，用于切换上述增程器系统的17工作状态，上述自动离合器172与离合器控制器(CCU，Clutch ControlUnit)相连，上述离合器控制器用于控制上述自动离合器172的分离和结合状态。

当上述发电机173处于发电模式时，上述发动机171带动上述发电机173旋转，使上述发电机173输出三相交流电到上述发电机控制器16，上述发电机控制器16将三相交流电转化为直流电，为上述动力电池11充电并提供整车需求电源；当上述发电机173处于驱动状态时，上述发电机控制器16将上述动力电池11直流电转化为三相交流电，通过调节输出电流的频率和幅值，调节上述发电机173输出的转速和扭矩，使上述发电机173带动转向泵旋转产生液压动力，驱动电动汽车的上述上装系统18。

需要说明的是，上述整车控制器VCU与电池管理系统BMS、电机控制器、变速箱控制器TCU、电控单元ECU、离合器控制器CCU和发电机控制器等通过CAN总线进行信息交互，控制电动汽车的驱动系统和上装系统。

进一步的，上述发动机171为柴油机或汽油机，由电控单元ECU控制发动机171的工作状态，输出增程器系统17需求的转速和扭矩。

进一步的，上述增程器系统17的工作模块包括：纯电动驱动模块、并联驱动模块、发动机驱动模块和发电驱动模块等。

进一步的，上述电机控制器13具有逆变和整流两种作用：

当上述驱动电机14作为动力源时，上述电机控制器13作为逆变器，将上述动力电池11的直流电源转化为特定频率和幅值的交流电，上述驱动电机14产生不同的转速和扭矩，满足整车的动力需求；当上述驱动电机14制动回馈时，上述驱动电机14作为发电机，上述电机控制器13作为整流器，将上述驱动电机14的反向电动势转化为直流电，为上述动力电池11充电。

本发明实施例还公开了一种带上装系统的电动汽车，该电动汽车包括：上述所述的带上装系统电动汽车的驱动系统。

本发明实施例提供了一种带上装系统电动汽车的驱动系统及电动汽车，该驱动系统包括：动力电池、动力电源分配单元、电机控制器、驱动电机、自动变速箱、发电机控制器、增程器系统以及带上装系统，上述增程器系统由发动机、自动离合器和发电机组成，本发明实施例提供的带上装系统电动汽车的驱动系统采用驱动电机和ATM系统，其中，增程器系统除提供整车动力电源，还产生动力输出，为上装系统提供需要动力；同时自动离合器的设置增加了上装系统的控制模式，包括纯电动驱动模式、并联驱动模式、发动机驱动模式和发电驱动模式等，提高系统控制灵活性和提升电动汽车的经济性能。

如图2所示，本发明实施例还公开了一种带上装系统的电动汽车控制方法，该方法基于上述所述的带上装系统电动汽车的驱动系统，该控制方法具体包括如下步骤：

S201、当驱动系统工作时，整车控制器根据驾驶员的意图，以及当前动力电池、驱动电机的运行状态，确定整车的动力性能需求，上述电机控制接收转速和扭矩指令并进行解析，输出预设频率和幅值的三相电流，控制上述驱动电机运行在不同的工况点，满足当前整车的动力性能需求；

S202、当上装系统不工作时，上述上装系统处于卸荷状态，上述增程器系统处于发电模式时，自动离合器结合，发电机处于发电状态，与上述动力电池并联，为整车驱动系统提供电源；

S203、当上述上装系统工作时，上述增程器系统的输出轴驱动上述上装系统，产生液压力，为上述上装系统提供动力。

进一步的，该控制方法在上述步骤的基础上，还包括：

S204、当上述上装系统处于纯电动驱动模式时，若上述动力电池的剩余电量大于第一设定值，则上述整车控制通过控制自动离合器控制器，使得上述自动离合器处于分离状态，上述发电机驱动上述上装系统，为上述上装系统提供液压能。

进一步的，该控制方法在上述步骤的基础上，还包括：

S205、当上述上装系统处于并联驱动模式时，若上述动力电池的剩余电量大于第二设定值，且小于上述第一设定值时，上述自动离合器处于结合状态，上述发动机和上述发电机共同驱动，上述增程器系统可提供上述上装系统最大需求功率。

进一步的，该控制方法在上述步骤的基础上，还包括：

S206、当上述上装系统处于发动机驱动模式时，若上述动力电池的剩余电量大于第三设定值，且小于上述第二设定值时，上述自动离合器处于结合状态，上述发电机空转，上述增程器系统驱动上述上装系统。

进一步的，该控制方法在上述步骤的基础上，还包括：

S207、当上述上装系统处于发电驱动模式时，若上述动力电池的剩余电量小于上述第三设定值时，上述自动离合器闭合，上述发电机处于发电状态，上述增程器系统驱动上述上装系统。

具体的，该带上装系统电动汽车的控制方法包括：

1)驱动系统工作时，整车控制器根据驾驶员的意图，以及当前动力电池、驱动电机等部件的运行状态，判断整车的动力性能需求，向电机控制器发送转速和扭矩指令，电机控制器解析指令，输出一定频率和幅值的三相电流，控制驱动电机运行在不同的工况点，满足当前整车的动力性能需求。

2)上装系统不工作时，液压泵处于卸荷状态，没有负载需求，增程器处于发电模式时，不输出液压动力。此时，自动离合器结合，发电机处于发电状态，与动力电池并联，为整车驱动系统提供电源。根据电动汽车的功率需求，判断增程器发电的时刻。

3)上装系统工作时，增程器系统输出轴驱动液压泵，产生一定压力的液压能，为上装系统提供动力。此时，增程器系统具有不同的工作状态：纯电动驱动、并联驱动、发动机驱动和发电驱动等。

4)上装系统处于纯电动驱动模式时，动力电池SOC>第一设定值(如80％)，VCU通过控制CCU，使得自动离合器处于分离状态，发电机驱动液压泵，为上装系统提供液压能。

5)上装系统处于并联驱动时，第二设定值(如60％)<动力电池SOC<第一设定值，自动离合器处于结合状态，发动机和发电机共同驱动，增程器系统可提供最大液压泵需求功率。

6)上装系统处于发动机驱动模式时，第三设定值(如40％)<动力电池SOC<第二设定值，自动离合器处于结合状态，发电机空转，增程器系统驱动液压泵。

7)上装系统处于发电驱动时，动力电池SOC<第三设定值，自动离合器闭合，发电机处于发电状态，增程器系统同时驱动液压泵。

本发明实施例提供了一种带上装系统电动汽车的控制方法，通过该控制方法中，增程器系统除提供整车动力电源，还产生动力输出，为上装系统提供需要动力；同时自动离合器的设置增加了上装系统的控制模式，包括纯电动驱动模式、并联驱动模式、发动机驱动模式和发电驱动模式等，提高系统控制灵活性和提升电动汽车的经济性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种带上装系统电动汽车的驱动系统，其特征在于，包括：动力电池、动力电源分配单元、电机控制器、驱动电机、自动变速箱、发电机控制器、增程器系统以及带上装系统，所述增程器系统由发动机、自动离合器和发电机组成，其中：

所述动力电池、所述动力电源分配单元、所述电机控制器、所述驱动电机和所述自动变速箱依次相连；所述发电机控制器分别与所述动力电池和所述动力电源分配单元相连；所述增程器系统与所述发电机控制器相连，所述增程器系统的动力输出端与所述带上装系统相连；

所述动力电池为电动汽车提供驱动动力和其他辅机的能量来源，所述动力电池的充放电过程由电池管理系统进行控制，且所述电池管理系统实时监控动力电池的状态，并对动力电池进行充、放电过程的管理；

所述动力电源分配单元用于控制高压电气系统上、下电过程，高压电源输出的分配管理和过程监测；

所述电机控制器与整车控制器相连，所述整车控制器用于控制动力系统的扭矩输出以及所述上装系统工作时对所述增程器系统的控制；

所述自动变速箱与变速箱控制器相连，所述变速箱控制器用于实时控制所述自动变速箱的档位切换，调整所述自动变速箱输出不同的转动比，与所述驱动电机耦合后，输出不同的转速和扭矩，用于满足整车不同车速和动力性能的要求；

所述发动机与电控单元相连，所述电控单元用于控制所述发动机的工作状态，并输出所述发动机需求的转速和扭矩；

所述自动离合器设置在所述发动机和所述发电机之间，用于切换所述增程器系统的工作状态，所述自动离合器与离合器控制器相连，所述离合器控制器用于控制所述自动离合器的分离和结合状态；

当所述发电机处于发电模式时，所述发动机带动所述发电机旋转，使所述发电机输出三相交流电到所述发电机控制器，所述发电机控制器将三相交流电转化为直流电，为所述动力电池充电并提供整车需求电源；

当所述发电机处于驱动状态时，所述发电机控制器将所述动力电池直流电转化为三相交流电，通过调节输出电流的频率和幅值，调节所述发电机输出的转速和扭矩，使所述发电机带动转向泵旋转产生液压动力，驱动电动汽车的所述上装系统。

2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述发动机为柴油机或汽油机。

3.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述增程器系统的工作模块包括：纯电动驱动模块、并联驱动模块、发动机驱动模块和发电驱动模块。

4.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述电机控制器具有逆变和整流两种作用：

当所述驱动电机作为动力源时，所述电机控制器作为逆变器，将所述动力电池的直流电源转化为特定频率和幅值的交流电，所述驱动电机产生不同的转速和扭矩，满足整车的动力需求；

当所述驱动电机制动回馈时，所述驱动电机作为发电机，所述电机控制器作为整流器，将所述驱动电机的反向电动势转化为直流电，为所述动力电池充电。

5.一种带上装系统的电动汽车，其特征在于，包括：上述权利要求1-4任意一项所述的带上装系统电动汽车的驱动系统。

6.一种带上装系统的电动汽车控制方法，其特征在于，基于上述权利要求1-4任意一项所述的带上装系统电动汽车的驱动系统，该控制方法包括：

当驱动系统工作时，整车控制器根据驾驶员的意图，以及当前动力电池、驱动电机的运行状态，确定整车的动力性能需求，所述电机控制接收转速和扭矩指令并进行解析，输出预设频率和幅值的三相电流，控制所述驱动电机运行在不同的工况点，满足当前整车的动力性能需求；

当上装系统不工作时，所述上装系统处于卸荷状态，所述增程器系统处于发电模式时，自动离合器结合，发电机处于发电状态，与所述动力电池并联，为整车驱动系统提供电源；

当所述上装系统工作时，所述增程器系统的输出轴驱动所述上装系统，产生液压力，为所述上装系统提供动力。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述上装系统处于纯电动驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量大于第一设定值，则所述整车控制通过控制自动离合器控制器，使得所述自动离合器处于分离状态，所述发电机驱动所述上装系统，为所述上装系统提供液压能。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述上装系统处于并联驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量大于第二设定值，且小于所述第一设定值时，所述自动离合器处于结合状态，所述发动机和所述发电机共同驱动，所述增程器系统可提供所述上装系统最大需求功率。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述上装系统处于发动机驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量大于第三设定值，且小于所述第二设定值时，所述自动离合器处于结合状态，所述发电机空转，所述增程器系统驱动所述上装系统。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述上装系统处于发电驱动模式时，若所述动力电池的剩余电量小于所述第三设定值时，所述自动离合器闭合，所述发电机处于发电状态，所述增程器系统驱动所述上装系统。