一种分布式全电驱动系统及分组控制方法技术方案

一种分布式全电驱动系统及分组控制方法，包括：多个模块化电驱动装置以及驱动控制器；每个模块化电驱动装置均包括车轮、轮组、轮边传动轴、电机以及集成电机控制器；每组模块化电驱动装置配有一个集成电机控制器，所有集成电机控制器与驱动控制器互联，实现电机工作状态的读取与控制信号的传输；驱动控制器分别发送对应的控制信号给各个集成电机控制器，每个集成电机控制器根据接收到的对应控制信号驱动所在模块化电驱动装置中的电机工作，通过轮边传动轴传递给轮组，最终带动车轮转动。本发明专利技术采用基于规则的多电机协同控制、智能分组控制等，自适应辨识行驶工况，减少驱动过程中的功率循环，实现系统效率最优，同时降低轮胎磨损，提高底盘行驶安全性。

A Distributed All-Electric Drive System and Group Control Method

A distributed all-electric drive system and grouping control method include: multiple modular electric drive devices and drive controllers; each modular electric drive device includes wheels, wheel sets, wheel-side drive shafts, motors and integrated motor controllers; each modular electric drive device is equipped with an integrated motor controller, and all integrated motor controllers are interconnected with drive controllers. The driving controller sends corresponding control signals to each integrated motor controller, each integrated motor controller drives the motor in the modular electric drive device according to the received corresponding control signals, and transmits them to the wheel group through the wheel-side drive shaft, which finally drives the wheel to rotate. The invention adopts rule-based multi-motor cooperative control, intelligent grouping control, etc. to self-adaptively identify driving conditions, reduce power cycle in driving process, achieve optimal system efficiency, reduce tire wear and improve chassis driving safety.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式全电驱动系统及分组控制方法
本专利技术涉及一种分布式全电驱动系统及分组控制方法，属于多轴重型特种车辆

技术介绍
全电驱动系统是多轴特种车辆追求高动力性和高经济性的重要手段。公开号CN200910242538.2专利技术专利公开了一种油电四驱混合动力系统及控制方法，该系统以电机和发动机作为独立的动力源，分别驱动车辆的前驱动轮和后驱动轮，采用电机控制器控制电机工作、发动机控制器控制发动机工作，并采用整车控制器协调发动机控制器和电机控制器工作。公开号CN201410145972.X专利技术专利公开了一种多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统及控制方法，该控制方法包括比较横摆角速度的测量值和目标值，根据比较的结果和多轴独立电动轮车辆的每一个轴与轴载重质心的距离调节每一个轴所需的目标输出转矩；根据每一个轴所需的目标输出转矩和每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮所需的目标转矩。现有技术对全电驱动控制系统及控制方法进行了一定研究，但并未对多轴特种车辆的分组驱动控制策略进行深入研究，多轴特种车辆的动力、驱动系统效率仍有较大提升空间。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种分布式全电驱动系统及分组控制方法。根据实时驱动力矩的需求，动态调整参与驱动的电机的个数，优化驱动电机工作点，提高系统效率。本专利技术的技术解决方案是：一种分布式全电驱动系统，包括：多个模块化电驱动装置以及驱动控制器；每个模块化电驱动装置均包括车轮、轮组、轮边传动轴、电机以及集成电机控制器；每组模块化电驱动装置配有一个集成电机控制器，所有集成电机控制器与驱动控制器互联，实现电机工作状态的读取与控制信号的传输；驱动控制器分别发送对应的控制信号给各个集成电机控制器，每个集成电机控制器根据接收到的对应控制信号驱动所在模块化电驱动装置中的电机工作，通过轮边传动轴传递给轮组，最终带动车轮转动。进一步的，本专利技术所述驱动系统还包括电机冷却系统，电机冷却系统用于给电机降温。所有集成电机控制器通过CAN总线与驱动控制器互联。驱动控制器依据行驶过程中需求的总转矩，根据当前电机转速以及电机的外特性及效率曲线，对电机最佳工作个数和驱动转矩进行寻优计算、分组，实现电机的智能分组控制。驱动控制器依据底盘驱动力要求控制电机的输出转矩，实现自适应差速控制。一种如所述的分布式全电驱动系统的分组控制方法，步骤如下：(1)对各轮电机工作状态进行检测；具体为：(1.1)检测各车轮电机的工作状态，判断电机是否出现故障，如果出现故障，则进入步骤(1.2)；如果未出现故障，则进入步骤(2)读取参数；(1.2)判断出现故障电机的故障类型是否属于致命故障，若属于，则对该故障电机进行隔离，之后进入步骤(2)读取参数，若不属于致命故障，则判断车辆当前是否处于紧急模式，若处于紧急模式，则维持该故障电机继续工作，直接进入步骤(2)读取参数；若未处于紧急模式，则对该故障电机进行隔离，之后进入步骤(2)读取参数。所述致命故障是指电机无法输出转矩或者电机温度超过预设的临界起火温度，临界起火温度一般是指电机工作温度过高，影响继续工作的状态，一般高于设置的临界起火温度点，电机会起火。紧急模式是指车辆处于战斗环境当中，此时不再考虑电机的普通故障或者电机继续工作是否会损坏，而主要考虑应对战斗环境。(2)读取车辆需求总转矩、当前电机转速、电机工作组数，并输入给驱动控制器；(3)根据车辆需求总转矩和电机工作组数，计算各组电机的需求转矩；具体为：各组电机的需求转矩相同，车辆需求总转矩除以电机工作组数，得到的结果即为各组电机的需求转矩。(4)读取当前电机转速，将所述需求转矩与转矩分配曲线进行比对，控制参与驱动的电机数量；具体为：若需求转矩介于转矩分配曲线中分配上线和分配下线之间时，维持当前电机工作数目，之后进入步骤(5)计算各车轮的滑移率；若需求转矩高于转矩分配曲线中分配上线时，增加当前电机工作数目，之后进入步骤(5)计算各车轮的滑移率；若需求转矩低于转矩分配曲线中分配下线时，减少当前电机工作数目，之后进入步骤(5)计算各车轮的滑移率。(5)计算各车轮的滑移率；具体为：其中，s为滑移率，ω为电机转速，u为车速，r为车轮滚动半径。(6)根据所述各车轮的滑移率，进行差速控制。具体为：(6.1)判断车轮滑移率是否在预设阈值范围内，如果在范围内，则维持车轮的转矩输出；如果不在范围内，则修正驱动车轮的电机的转矩，之后进入步骤(6.2)；(6.2)判断各车轮之间的滑移率偏差是否控制在预设阈值范围内，如果偏差处于阈值范围内，则结束分组控制；否则继续修正驱动车轮的电机的转矩，直到偏差处于阈值范围内。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术采用模块化电驱动车桥，实现驱动电机、电机控制器及冷却系统高度集成，极大简化了结构、电缆及水路等，提高了系统使用可靠性；同时便于底盘规模拓展和轴距调整。(2)本专利技术采用大速比轮组和高转速驱动电机，实现驱动系统小型化，提高驱动系统轻量化水平。(3)本专利技术采用基于规则的多电机协同控制、智能分组控制等，自适应辨识行驶工况，减少驱动过程中的功率循环，实现系统效率最优，同时降低轮胎磨损，提高底盘行驶安全性。(4)本专利技术采用故障智能分级处理策略，单个或多个驱动电机故障时能够实现驱动系统故障部分的快速隔离，系统带故工作，实现不同驱动模式的智能切换；设有紧急状态模式，能够解除驱动电机及控制器的部分保护机制，提高可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的六轴特种车辆分布式全电驱动系统构型的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的驱动电机效率特性曲线；图3为本专利技术实施例提供的智能分组控制流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术提出了一种分布式全电驱动系统，包括：多个模块化电驱动装置以及驱动控制器4；每个模块化电驱动装置均包括车轮1、轮组2、轮边传动轴3、电机5以及集成电机控制器6；每组模块化电驱动装置配有一个集成电机控制器6，所有集成电机控制器6与驱动控制器4互联，实现电机5工作状态的读取与控制信号的传输；驱动控制器4分别发送对应的控制信号给各个集成电机控制器6，每个集成电机控制器6根据接收到的对应控制信号驱动所在模块化电驱动装置中的电机5工作，通过轮边传动轴3传递给轮组2，最终带动车轮1转动。进一步的，本专利技术所述驱动系统还包括电机冷却系统7，电机冷却系统7用于给电机5降温。进一步的，所有集成电机控制器6通过CAN总线与驱动控制器4互联。进一步的，驱动控制器4依据行驶过程中需求的总转矩，根据当前电机5转速以及电机5的外特性及效率曲线，对电机5最佳工作个数和驱动转矩进行寻优计算、分组，实现电机5的智能分组控制。进一步的，驱动控制器4依据底盘驱动力要求控制电机5的输出转矩，实现自适应差速控制。进一步的，本专利技术还提出一种分布式全电驱动系统的分组控制方法，如图3所示，步骤如下：一种如所述的分布式全电驱动系统的分组控制方法，步骤如下：(1)对各轮电机工作状态进行检测；具体为：(1.1)检测各车轮电机的工作状态，判断电机是否出现故障，如果出现故障，则进入步骤(1.2)；如果未出现故障，则进入步骤(2)读取参数；(1.2)判断出现故障电机的故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式全电驱动系统，其特征在于包括：多个模块化电驱动装置以及驱动控制器(4)；每个模块化电驱动装置均包括车轮(1)、轮组(2)、轮边传动轴(3)、电机(5)以及集成电机控制器(6)；每组模块化电驱动装置配有一个集成电机控制器(6)，所有集成电机控制器(6)与驱动控制器(4)互联，实现电机(5)工作状态的读取与控制信号的传输；驱动控制器(4)分别发送对应的控制信号给各个集成电机控制器(6)，每个集成电机控制器(6)根据接收到的对应控制信号驱动所在模块化电驱动装置中的电机(5)工作，通过轮边传动轴(3)传递给轮组(2)，最终带动车轮(1)转动。

【技术特征摘要】
1.一种分布式全电驱动系统，其特征在于包括：多个模块化电驱动装置以及驱动控制器(4)；每个模块化电驱动装置均包括车轮(1)、轮组(2)、轮边传动轴(3)、电机(5)以及集成电机控制器(6)；每组模块化电驱动装置配有一个集成电机控制器(6)，所有集成电机控制器(6)与驱动控制器(4)互联，实现电机(5)工作状态的读取与控制信号的传输；驱动控制器(4)分别发送对应的控制信号给各个集成电机控制器(6)，每个集成电机控制器(6)根据接收到的对应控制信号驱动所在模块化电驱动装置中的电机(5)工作，通过轮边传动轴(3)传递给轮组(2)，最终带动车轮(1)转动。2.根据权利要求1所述的一种分布式全电驱动系统，其特征在于：还包括电机冷却系统(7)，电机冷却系统(7)用于给电机(5)降温。3.根据权利要求1所述的一种分布式全电驱动系统，其特征在于：所有集成电机控制器(6)通过CAN总线与驱动控制器(4)互联。4.根据权利要求1所述的一种分布式全电驱动系统，其特征在于：驱动控制器(4)依据行驶过程中需求的总转矩，根据当前电机(5)转速以及电机(5)的外特性及效率曲线，对电机(5)最佳工作个数和驱动转矩进行寻优计算、分组，实现电机(5)的智能分组控制。5.根据权利要求1所述的一种分布式全电驱动系统，其特征在于：驱动控制器(4)依据底盘驱动力要求控制电机(5)的输出转矩，实现自适应差速控制。6.一种如权利要求1～5中任一项所述的分布式全电驱动系统的分组控制方法，其特征在于步骤如下：(1)对各轮电机工作状态进行检测；(2)读取车辆需求总转矩、当前电机转速、电机工作组数，并输入给驱动控制器；(3)根据车辆需求总转矩和电机工作组数，计算各组电机的需求转矩；(4)读取当前电机转速，将所述需求转矩与转矩分配曲线进行比对，控制参与驱动的电机数量；(5)计算各车轮的滑移率；(6)根据所述各车轮的滑移率，进行差速控制。7.根据权利要求6所述的分组控制方法，其特征在于：所述步骤(1)对各轮电机工作状态进行检测，具体为：(1.1)检测各车轮电机的工作状态，判断电机是否出现故障，如果出现故障，则进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，白锦洋，李洪彪，吴学雷，吴昊，赵娟，徐彦超，赵志刚，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11