一种双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统、方法及车辆与流程

1.本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及一种双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统、方法及车辆。


背景技术：

2.卡车是一种载货汽车，主要用于运送货物的汽车,有时也指可以牵引其他车辆的汽车,属于商用车辆类别。一般可依造车的重量分为重型和轻型两种。
3.传统的卡车以燃油车为主。但随着电动车的技术的快速发展，电动卡车也得到了广泛的使用。电动卡车具有动力强，排放低或零排放，适应多种车型的优点。
4.电动卡车一般采用电机驱动，并配备传统驱动桥，或直接搭载电驱桥动力总成，控制器等等。电动卡车虽然已经存在电驱桥动力总成，但由于技术发展等原因，电驱桥多轴驱动使用较少，模式相对简单。虽然电动卡车使用了多电机模式来进行驱动，但是无法有效的调配和控制电机运行状态，造成整车经济性差，电机输出的动力组合单一，无法适应多种工况作业，如电机出现故障则会导致电动卡车无法正常行驶，影响车辆的可靠性和稳定性。


技术实现要素：

5.本发明提供一种双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统，系统可以满足更多复杂工况；同时基于每个电驱桥的双电机均可单独驱动的特点，考虑车辆负载，提出单电机、双电机、三电机、四个电机工作的不同组合方式，使车辆具有更多控制模式和工作多样性，可以更好提高电机的工作效率，提高车辆的可靠性和稳定性。
6.系统包括：第一电驱桥、第二电驱桥和电控单元；
7.第一电驱桥上安装有第一电驱桥电机i、第一电驱桥电机ii以及第一电驱桥传动机构；
8.第二电驱桥上安装有第二电驱桥电机i、第二电驱桥电机ii以及第二电驱桥传动机构；
9.电控单元分别控制第一电驱桥电机i、第一电驱桥电机ii、第二电驱桥电机i以及第二电驱桥电机ii工作，实现单电机工作、双电机工作、三个电机工作及四个电机工作的多种工作模式。
10.进一步需要说明的是，电控单元还基于四个电机的扭矩大小进行排序，定义第一电驱桥电机i、第一电驱桥电机ii、第二电驱桥电机i以及第二电驱桥电机ii的工作顺序，根据需求扭矩的大小进行不同控制模式的切换。
11.进一步需要说明的是，在故障模式下，电控单元根据电驱桥电机故障数目，激活对应故障下的控制模式；
12.当单电机损坏，则进行单电机、双电机和三电机的三种电机的组合运行；
13.当两个电机损坏，电控单元控制另外两个电机运行；
14.当三个电机损坏，电控单元控制未损坏的电机工作。
15.本发明还提供一种双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制方法，方法包括：
16.车辆行车过程中，电控单元根据实车需求扭矩treq与各个电机的扭矩关系来控制单电机工作、双电机工作、三电机工作和四电机工作模式，优化调整电机负载率和电机工作效率，使电机输出的扭矩能适应当前工况的需求。
17.进一步需要说明的是，在无故障情况下，电控单元依据四个电机扭矩能力的大小，将电机进行排序定义。
18.在无故障情况下，将扭矩输出最小的电机作为单电机驱动电机，定义为电机一
19.将与电机一在同一电驱桥上的电机定义为电机二；
20.在四个电机均无故障、且需要双电工作时，将电机一和电机二优先同时工作，实现双电机驱动；
21.另外一个电驱桥上电机扭矩较小的作为电机三，最后一个电机作为电机四。
22.进一步需要说明的是，在行车时，当需求扭矩treq小于电机一扭矩t1的k1倍时，此时由电机一单独工作，实现单电机工作；
23.当需求扭矩treq大于等于电机一扭矩t1的k1倍时，同时小于电机一1扭矩t1与电机二扭矩t2的k2倍之和，此时电机一和电机二同时工作，电机一输出扭矩为t1，电机二输出扭矩为treq-t1。
24.进一步需要说明的是，当需求扭矩treq大于等于电机一扭矩t1+电机二扭矩t2的k2倍，小于电机一扭矩t1+电机二扭矩t2+电机三扭矩t3的k3倍，此时三个电机同时工作，电机一工作扭矩为t1，电机二工作扭矩为t2，电机三工作扭矩为treq-t1-t2；
25.否则，四个电机工作，此时电机一工作扭矩为t1，电机二工作扭矩为t2，电机三工作扭矩为t3，电机四工作点扭矩为treq-t1-t2-t3。
26.当任一个电机故障坏掉时，重新根据电机扭矩进行电机定义排序，电机扭矩最小的为电机一，与电机一在同一电驱桥的电机为电机二，剩下一个为电机三，若与电机一同一桥的电机损坏，此时剩余两个电机扭矩最大的电机为电机三，剩下一个电机为电机二，进行控制。
27.进一步需要说明的是，当需求扭矩treq小于电机一扭矩ta1的ka1倍时，此时由电机一单独工作，实现单电机工作；
28.当需求扭矩treq大于等于电机一扭矩ta1的ka1倍时，同时小于电机一扭矩ta1+电机二扭矩ta2的ka2倍，此时电机一和电机二同时工作，电机一工作扭矩为ta1，电机二工作扭矩为treq-ta1；
29.否则，三个电机工作，此时电机一工作扭矩为ta1，电机二工作扭矩为ta2，电机三工作扭矩treq-ta1-ta2；
30.当两个电机工作故障后，完全依据电机扭矩排序，小的为电机一，大的为电机二；
31.当需求扭矩treq小于电机一扭矩tb1的kb1倍时，此时由电机一单独工作，实现单电机工作；否则两个电机工作，电机一工作扭矩为tb1，电机二工作扭矩为treq-tb1。
32.本发明还提供一种车辆，包括如权利要求1至3任一项所述的双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统。
33.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
34.本发明提供的双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统中，通过双轴驱动的多电
机控制，在低负载等工况下，控制部分电机工作，可以提升电机负载率，高负载时多电机组合工作，可以保证每个电机大部分时间都工作在高效区间，进一步优化效率，可以更好地提高电机工作效率，提升车辆的经济性。
35.本发明提供了多种控制模式下，车辆具有更好的机动性，可以满足更多的工况，适应性更强；故障情况下，仍然可以存在多种控制组合，更好地保证车辆可以跛行回家，同时使得电驱桥车辆在应用中更加可靠和成熟。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统示意图。
具体实施方式
38.如图1是本发明双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的模块而非按照实际实施时的模块数目及功能，其实际实施时各模块的功能、数量及作用可为一种随意的改变，且其模块的功能和用途也可能更为复杂。
39.双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。系统的硬件层面包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。系统的软件技术主要包括计算机视角技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等。
40.系统可以根据车辆运行需要配置相应电机进行工作，如果出现某一个或几个电机出现故障则控制未出故障的电机工作，保证车辆运行到目的地来进行维修。
41.如图1示出了本发明的双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统实施例的示意图。系统可以应用于一个或者多个车辆中，车辆包括但不限于电控单元，电控单元可以采用微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式设备等。
42.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。
43.请参阅图1所示是一具体实施例中双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统的示意图，系统包括：第一电驱桥1、第二电驱桥2和电控单元3；
44.第一电驱桥1上安装有第一电驱桥电机i11、第一电驱桥电机ii12以及第一电驱桥传动机构13；第二电驱桥2上安装有第二电驱桥电机i21、第二电驱桥电机ii22以及第二电驱桥传动机构23；电控单元3分别控制第一电驱桥电机i、第一电驱桥电机ii、第二电驱桥电机i以及第二电驱桥电机ii工作，实现单电机工作、双电机工作、三个电机工作及四个电机
工作的多种工作模式。
45.电控单元3还基于四个电机的扭矩大小进行排序，定义第一电驱桥电机i、第一电驱桥电机ii、第二电驱桥电机i以及第二电驱桥电机ii的工作顺序，根据需求扭矩的大小进行不同控制模式的切换。
46.在故障模式下，电控单元3根据电驱桥电机故障数目，激活对应故障下的控制模式；当单电机损坏，则进行单电机、双电机和三电机的三种电机的组合运行；当两个电机损坏，电控单元3控制另外两个电机运行；当三个电机损坏，电控单元3控制未损坏的电机工作。
47.作为本发明的实施例中，双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统，涉及的车辆为双轴驱动，适用于8
×
4和6
×
4车辆，车辆采用两个独立的电驱桥，每个电驱桥上带有两个独立控制的电机，可以单独控制其工作，也可以控制两个电机同时工作；两个电驱桥，每个电驱桥上带有两个电机，共四个电机，每个电机都可以独立工作，通过控制可以实现单个电机工作、双电机工作、三个电机工作和四个电机工作。这样可以保证每个电机大部分时间都工作在高效区间，进一步优化效率，可以更好地提高电机工作效率，提升车辆的经济性。
48.以下是本公开实施例提供的双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制方法的实施例，该方法与上述各实施例的双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统属于同一个发明构思，在双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制方法的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统的实施例。
49.双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制方法包括：
50.车辆行车过程中，电控单元根据实车需求扭矩treq与各个电机的扭矩关系来控制单电机工作、双电机工作、三电机工作和四电机工作，优化调整电机负载率和电机工作效率，可以更好的提高经济性，同时能适应不同工况的需求。
51.在无故障情况下，电控单元依据四个电机扭矩能力的大小，将电机进行排序定义。将扭矩最小的电机作为电机一，在无故障情况下，电机一为单电机驱动首选电机；与电机一在同一电驱桥上的电机定义为电机二，在四个电机都无故障、双电工作时，电机一和电机二优先同时工作，实现双电机驱动；另外一个电驱桥上电机扭矩较小的作为电机三，最后一个电机作为电机四。
52.在行车时，当需求扭矩treq小于电机一扭矩t1的k1倍时，此时由电机一单独工作，实现单电机工作。
53.当需求扭矩treq大于等于电机一扭矩t1的k1倍时，同时小于电机一扭矩t1与电机二扭矩t2的k2倍之和，此时电机一和电机二同时工作，电机一输出扭矩为t1，电机二输出扭矩为treq-t1。
54.当需求扭矩treq大于等于电机一扭矩t1+电机二扭矩t2的k2倍，小于电机一扭矩t1+电机二扭矩t2+电机三扭矩t3的k3倍，此时三个电机同时工作，电机一工作扭矩为t1，电机二工作扭矩为t2，电机三工作扭矩为treq-t1-t2。
55.否则，四个电机工作，此时电机一工作扭矩为t1，电机二工作扭矩为t2，电机三工作扭矩为t3，电机四工作点扭矩为treq-t1-t2-t3。
56.当一个电机故障坏掉时，重新根据电机扭矩进行电机定义排序，电机扭矩最小的为电机一，与电机一在同一电驱桥的电机为电机二，剩下一个为电机三，若与电机一同一桥
的电机损坏，此时剩余两个电机扭矩最大的电机为电机三，剩下一个电机为电机二，然后根据下述原则进行控制：
57.当需求扭矩treq小于电机一扭矩ta1的ka1倍时，此时由电机一单独工作，实现单电机工作。
58.当需求扭矩treq大于等于电机一扭矩ta1的ka1倍时，同时小于电机一扭矩ta1+电机二扭矩ta2的ka2倍，此时电机一和电机二同时工作，电机一工作扭矩为ta1，电机二工作扭矩为treq-ta1。
59.否则，三个电机工作，此时电机一工作扭矩为ta1，电机二工作扭矩为ta2，电机三工作扭矩treq-ta1-ta2。
60.当两个电机工作故障后，完全依据电机扭矩排序，小的为电机一，大的为电机二。
61.当需求扭矩treq小于电机一扭矩tb1的kb1倍时，此时由电机一单独工作，实现单电机工作；否则两个电机工作，电机一工作扭矩为tb1，电机二工作扭矩为treq-tb1；当三个电机故障后，只有单电机模式。
62.本发明涉及的车辆具备两个电驱桥、四个电机，整体动力更加强劲、可以满足更多复杂工况；同时基于每个电驱桥的双电机均可单独驱动的特点，考虑车辆负载，提出单电机、双电机、三电机、四个电机工作的不同组合方式，使车辆具有更多控制模式和工作多样性，可以更好提高电机的工作效率，进一步提高车辆的经济性，可以适用多种路况和更加复杂工况；在故障时，存在多个电机的安全冗余，可以保证车辆继续行驶，减少故障停车次数。
63.本发明提供的双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统及方法中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
64.本发明提供的双轴驱动的电驱桥车辆及多电机控制系统及方法中，可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或电力服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(示例性的讲利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
65.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。