一种电动客车双动力驱动系统及扭矩分配方法与流程

本发明涉及纯电动客车技术领域，特别涉及一种电动客车双动力驱动系统及扭矩分配方法。

背景技术：

集中式驱动是传统纯电动客车常用的驱动方式，其动力系统一般包含电池、电机、电机控制器和高压配电柜，其中高压配电柜连接于电池和电机控制器之间，用于为电机控制器提供高压电源，从而通过电机为整车提供动力。现有电动客车普遍只设有一套动力系统，当有扭矩需求时，只能通过单电池进行动力输出，并由单电机进行驱动输出。但是当有持续大扭矩需求时，可能存在电机过热或者电池均衡性受影响的现象，导致电池允许输出功率降低，并使得整车的爬坡性能和动力性也受到影响。

技术实现要素：

本发明提供一种电动客车双动力驱动系统及扭矩分配方法，其主要目的在于解决上述问题。

本发明采用如下技术方案：

一种电动客车双动力驱动系统，包括依次连接的第一动力电池、第一高压配电柜、第一电机控制器和第一电机，还包括依次连接的第二动力电池，第二高压配电柜、第二电机控制器和第二电机；上述第一电机和第二电机同轴旋转，并通过一传动轴传递驱动力至前桥或者后桥。

进一步，该电动双动力驱动系统还包括设置于第一高压配电柜和第二高压配电柜之间的第三高压配电柜，并且上述第三高压配电柜与第一高压配电柜和第二高压配电柜之间分别设有第一高压切换开关和第二高压切换开关。

更进一步，该电动双动力驱动系统还包括整车控制器，上述第一动力电池、第一高压配电柜、第一电机控制器、第二动力电池、第二高压配电柜、第二电机控制器和第三高压配电柜均与整车控制器相互通信连接。

再进一步，该电动客车双动力驱动系统还包括电连接于整车控制器的加速踏板和制动踏板。

进一步，上述第一电机和第二电机为集成于同一电机壳内的双定子单转子电机，并且上述第一电机控制器电连接于上述双定子单转子电机的第一定子，上述第二电机控制器电连接于上述双定子单转子电机的第二定子。

一种如上所述的电动客车双动力驱动系统的扭矩分配方法，包括如下步骤：

（1）整车控制器采集加速踏板和制动踏板的信号，并由此计算总电机需求扭矩；

（2）根据第一电机和第二电机的峰值扭矩比例设定第一电机分配系数和第二电机分配系数，并结合总电机需求扭矩计算第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩；

（3）根据当前状态下第一动力电池和第二动力电池的soc差值判断是否需要对第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩进行修正，若需要则根据预先设定好的修正系数对两者进行修正；

（4）获取当前状态下第一动力电池和第二动力电池的最大允许放电功率或者最大允许放电电流，并由此计算第一电机限制扭矩和第二电机限制扭矩；

（5）根据步骤（3）获得的第一电机需求扭矩和步骤（4）获得的第一电机限制扭矩确定第一电机请求扭矩；根据步骤（3）获得的第二电机需求扭矩和步骤（4）获得的第二电机限制扭矩确定第二电机请求扭矩。

进一步，在步骤（2）中，若soc差值未超出预设的偏差范围，则无需对第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩进行修正；若soc差值超出预设的偏差范围，则根据预先设定好的修正系数对第一电机需求扭矩进行修正，并将总电机需求扭矩减去修正后的第一电机需求扭矩，获得修正后的第二电机需求扭矩。

更进一步，当车辆处于制动状态时，若soc差值超出预设的偏差范围，则修正系数随着soc差值的增大而逐渐减小；当车辆处于驱动状态时，若soc差值超出预设的偏差范围，则修正系数随着soc差值的增大而逐渐增大。

再进一步，第一动力电池和第二动力电池的soc差值预设的偏差范围为-5~5。

进一步，在步骤（5）中，对比第一电机需求扭矩和第一电机限制扭矩，取两者的最小值作为第一电机请求扭矩；对比第二电机需求扭矩和第二电机限制扭矩，取两者的最小值作为第二电机请求扭矩。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于：

1、本发明配置有两套独立运行的驱动系统，并且驱动系统中两电机同轴旋转，扭矩相互叠加，共同驱动前桥或者后桥，由此可避免持续性大扭矩输出而造成单电机过热的现象，并且可保证两电池输出平衡，避免出现单电池过负载的状况，从而有效延长电机和电池的使用寿命，提高了驱动系统的稳定性和可靠性。

2、本发明所提供的双动力驱动系统能够在出现交叉故障时及时切换无故障的动力电池和电机相互配合使用，从而保障车辆供电系统无间断输出，避免出现因单驱动系统故障而导致车辆无法运行的现象。

3、本发明所提供的扭矩分配方法可结合两动力电池的soc差值对两电机的扭矩进行调整分配，当两套动力电池的soc出现偏差时，可以由soc高的动力电池进行较高的动力输出，由soc低的动力电池进行较高的制动回收，从而保证两套电池soc系统均衡性。当需要持续性大扭矩输出时，可以由两个电机进行分担，这样既可以保证动力性的输出，也能保证电机不会过热，还能确保两动力电池输出平衡，不会处于过负载状况。

4、本发明所提供的扭矩分配方法利用子模式进行实时的状态跟踪，便于确认控制是否按照既定的流程执行，简化了控制方法，提高了控制效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的整车控制示意图。

图3为本发明的扭矩分配流程图。

图4为制动状态下修正系数（制动扭矩比例）与soc偏差的示意图。

图5为驱动状态下修正系数（驱动扭矩比例）与soc偏差的示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。

参照图1，一种电动客车双动力驱动系统，包括依次连接的第一动力电池101、第一高压配电柜102、第一电机控制器103和第一电机104，还包括依次连接的第二动力电池201，第二高压配电柜202、第二电机控制器203和第二电机204；第一电机104和第二电机204同轴旋转，并通过一传动轴300传递驱动力至后桥。本发明配置有两套独立运行的电池、电机以及电机控制器，并且两电机同轴旋转，扭矩相互叠加，共同驱动后桥，由此可避免持续性大扭矩输出而造成单电机过热的现象，并且可保证两电池输出平衡，避免出现单电池过负载的状况，有效延长电机和电池的使用寿命，提高了驱动系统的稳定性和可靠性。

参照图1，该驱动系统还包括设置于第一高压配电柜102和第二高压配电柜202之间的第三高压配电柜700，并且第三高压配电柜700与第一高压配电柜102和第二高压配电柜202之间分别设有第一高压切换开关k1和第二高压切换开关k2。当出现交叉故障时，例如第一动力电池101和第二电机204或第二电机控制器203同时存在故障时，可闭合第一高压切换开关k1和第二高压切换开关k2，并控制第二动力电池201为第一电机104供电，从而实现车辆供电系统无间断输出，确保车辆正常运行。当第二动力电池201和第一电机104或第一电机控制器103同时存在故障时，也可以采取同样的做法使得第一动力电池101为第二电机204供电。由此可知，本发明所提供的双动力驱动系统能够在出现交叉故障时及时切换无故障的动力电池和电机相互配合使用，从而保障车辆供电系统无间断输出，避免出现因单驱动系统故障而导致车辆无法运行的现象。

参照图1，该驱动系统还包括整车控制器400，第一动力电池101、第一高压配电柜102、第一电机控制器103、第二动力电池201、第二高压配电柜202、第二电机控制器203和第三高压配电柜700均与整车控制器400相互通信。工作时整车控制器400实时检测各部件的工作状态，并通过第三高压配电柜700控制第一高压切换开关k1和第二高压切换开关k2的启闭。

参照图1，该驱动系统还包括电连接于整车控制器400的加速踏板500和制动踏板600。工作时，整车控制器400通过加速踏板500和制动踏板600对司机意图的信号进行收集，并由此对第一电机控制器103和第二电机控制器203进行基本控制，从而实现扭矩分配。

参照图1，作为优选方案：第一电机104和第二电机204为集成于同一电机壳内的双定子单转子电机，并且第一电机控制器103电连接于双定子单转子电机的第一定子，第二电机控制器203电连接于双定子单转子电机的第二定子。双定子单转子电机具有结构简单、运行稳定可靠、体积小、功率大和整体损耗低等优点，其具体结构和工作原理属于现有技术，故在此不加赘述。

参照图2至图5，一种电动客车双动力驱动系统的扭矩分配方法，包括如下步骤：

1、整车运行流程（参照图2）

开始，整车控制器400判断车辆是否ready（无严重故障），若是则进入子模式1，即待机状态，并在判断手刹放下且车门关闭的情况下进入子模式2的ready模式，接着检测档位是否在d档或者r档，若是则进入子模式3的run模式，并等待司机意图，进行驱动或制动控制。

2、制动控制流程（参照图3和图4）

2.1、进入run模式后，当整车控制器400检测到刹车信号时，则车辆进入子模式9，整车控制器400依据制动踏板600的开度值计算总电机需求制动扭矩，并计算当前状态下第一动力电池101和第二动力电池201的soc差值（diff_soc=soc1-soc2），若soc差值在预设的偏差范围内，则车辆进入子模式10，若soc差值超出预设的偏差范围，则车辆进入子模式11。

2.2、当进入子模式10时，根据第一电机104和第二电机204的峰值扭矩比例设定第一电机分配系数和第二电机分配系数，并分别将第一电机分配系数和第二电机分配系数乘以总电机需求制动扭矩，得到第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩；当进入子模式11时，在子模式10的基础上将第一电机需求扭矩乘以预设的修正系数，得到修正后的第一电机需求扭矩，接着进入子模式12，将总电机需求制动扭矩减去修正后的第一电机需求扭矩，得到修正后的第二电机需求扭矩。如图4所示，车辆处于制动的状态下，预设的soc差值的偏差范围在-5~5之间，若soc差值超出预设的偏差范围，则修正系数随着soc差值的增大而逐渐减小，当soc差值从-30上升到-5时，则修正系数从1.3下降到1，而当soc差值从5上升到30时，则修正系数从1下降到0.7，如此在第一动力电池101的soc1较小时，可以让其负责回较多的电，并让第二动力电池201回较少的电；在第一动力电池101的soc1较高时，可以让其回较少的电，并让第二动力电池201负责回较多的电，从而确保两套动力电池的soc均衡性，防止出现单动力电池处于过负载状况。

2.3、接着进入子模式13，整车控制器400获取当前状态下第一动力电池101和第二动力电池201的最大允许放电功率或者最大允许放电电流，并由此计算第一电机限制扭矩和第二电机限制扭矩；对比第一电机需求扭矩和第一电机限制扭矩，取两者的最小值作为第一电机请求扭矩；对比第二电机需求扭矩和第二电机限制扭矩，取两者的最小值作为第二电机请求扭矩；最后进入子模式14，整车控制器400将第一电机请求扭矩和第二电机请求扭矩分别发送给第一电机控制器103和第二电机控制203器执行。

3、驱动控制流程（参照图3和图5）

3.1、进入run模式后，若整车控制器400未检测到刹车信号，则车辆进入子模式4，并实时检测是否有油门信号，若检测到油门信号，则车辆进入子模式5，整车控制器400依据加速踏板500的开度值计算总电机需求驱动扭矩，并计算当前状态下第一动力电池和第二动力电池的soc差值（diff_soc=soc1-soc2），若soc差值在预设的偏差范围内，则车辆进入子模式6，若soc差值超出预设的偏差范围，则车辆进入子模式7。

3.2、当进入子模式6时，根据第一电机104和第二电机204的峰值扭矩比例设定第一电机分配系数和第二电机分配系数，分别将第一电机分配系数和第二电机分配系数乘以总电机需求驱动扭矩，得到第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩；当进入子模式7时，在子模式6的基础上将第一电机需求扭矩乘以预设的修正系数，得到修正后的第一电机需求扭矩，接着进入子模式8，将总电机需求驱动扭矩减去修正后的第一电机需求扭矩，得到修正后的第二电机需求扭矩。如图5所示，车辆处于驱动的状态下，预设的soc差值的偏差范围在-5~5之间，若soc差值超出预设的偏差范围，则修正系数随着soc差值的增大而逐渐增大，当偏差从-30上升到-5时，则修正系数从0.7上升到1，而当偏差从5上升到30时，则修正系数从1上升到1.3，如此在第一动力电池101的soc1较小时，可以让其输出较小的电流，并让第二动力电池201负责输出较大的电流；在第一动力电池101的soc1较高时，可以让其负责输出较大的电流，并让第二动力电池201输出较小的电流，从而确保两套动力电池的soc均衡性，防止出现单动力电池处于过负载状况。

3.3、接着进入子模式13，整车控制器400获取当前状态下第一动力电池101和第二动力电池201的最大允许放电功率或者最大允许放电电流，并由此计算第一电机限制扭矩和第二电机限制扭矩；对比第一电机需求扭矩和第一电机限制扭矩，取两者的最小值作为第一电机请求扭矩；对比第二电机需求扭矩和第二电机限制扭矩，取两者的最小值作为第二电机请求扭矩；最后进入子模式14，整车控制器400将第一电机请求扭矩和第二电机请求扭矩分别发送给第一电机控制器103和第二电机控制器203执行。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

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