一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统及其控制方法，本发明专利技术在氢燃料电池电车里面实现车辆配置四个集成一体化电机，实现了四驱性能，能够实现高效动力匹配的效果，同时满足在特殊应用(机动性要求高)环境下，能够独立实现前驱、后驱、四驱的高性能驱动要求。任何一个、两个或者三个电机损坏，都通能够通过控制策略实施控制，使车辆能够保持额定的运行和通过能力。如此，电机可经常工作在高效区间，同时电池的峰值能力也能完全释放，兼顾了性能和续航。

A four drive motor system of hydrogen fuel cell electric vehicle and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统及其控制方法
本专利技术属于新能源汽车，尤其是针对氢燃料电池汽车动力驱动系统的高机动性匹配领域，涉及一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统及其控制方法。
技术介绍
社会在大力推行环保新能源汽车，其中就包括氢燃料电池电动汽车，氢燃料电池电动汽车使用氢燃料电池作为电力提供者，匹配辅助能源系统，通过驱动电机驱动车轮，实现车辆运动。为实现电动汽车的动力性达到高的水平，一般会使用一个功率储备很大的单电机来实现车辆驱动，单电机驱动无法兼顾性能、高机动和续航性能。在电池容量不变的条件下，如需提高动力性能，需要电机储备的峰值功率比电池大，这样可以在加减速过程中完全发挥电池能力。但这样会造成在正常工况下，电机的功率富余很多，使得效率下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有氢燃料电池的空间布局有限，续航里程短、动力性弱、可靠性不高并不满足高机动性需求的缺陷，提供了一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统及其控制方法。根据本专利技术的其中一方面，本专利技术为解决其技术问题，提供了一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统，其特征在于，包含：VCU(VehicleControlUnit)、中部氢罐、后部氢罐、四个驱动电机系统以及一个燃料电池发动机总成；中部氢罐位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的中部，后部氢罐位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的后部；四个驱动电机系统即前左驱动电机系统、前右驱动电机系统、后右驱动电机系统和后左驱动电机系统，前左驱动电机系统集成有前左电机、前左变速箱和前左电机控制器，前右驱动电机系统集成有前右电机、前右变速箱和前右电机控制器，后右驱动电机系统集成有后右电机、后右变速箱和后右电机控制器，后左驱动电机系统集成有后左电机、后左变速箱和后左电机控制器；前左电机与前右电机位于前轴处，后右电机与后左电机位于后轴处；前右电机的输出轴连接前右变速箱的输入轴，前右变速箱的输出轴用于连接前右轮胎，前左电机的输出轴连接前左变速箱的输入轴，前左变速箱的输出轴用于连接前左轮胎，后右电机的输出轴连接后右变速箱的输入轴，后右变速箱的输出轴用于连接后右轮胎，后左电机的输出轴连接后左变速箱的输入轴，后左变速箱的输出轴用于连接后左轮胎；燃料电池发动机总成位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的前部，为四个驱动电机系统以及氢燃料电池电动汽车的其他负载提供工作电能，包含电堆以及用于控制电堆工作状态的控制器，燃料电池发动机总成分别连接中部氢罐以及后部氢罐以获取氢气进行工作；前左驱动电机系统以及前右驱动电机系统固定在燃料电池发动机总成的后方以及下方，后右驱动电机系统和后左驱动电机系统位于中部氢罐与后部氢罐之间；四个驱动电机系统中的电机控制器以及燃料电池发动机总成中的所述控制器连接并受控于VCU。进一步地，在本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统中，前左电机、前右电机、后右电机和后左电机这四个电机均为永磁同步电机，且这四个电机的输出轴与各自对应的变速箱输出轴不在同一轴线上，但是位于平行方向。进一步地，在本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统中，后右电机和后左电机配备有驻车系统，驻车系统连接并受控于VCU，用于驻车使用。进一步地，在本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统中，前左驱动电机系统、前右驱动电机系统、后右驱动电机系统和后左驱动电机系统中的一个或者多个配置有断开机构，该结构位于所在的驱动电机系统的电机与变速箱之间，当该断开机构作用时，电机输出轴与变速箱的输入轴断开，电机可以进入空转状态，否则，电机输出轴与变速箱的输入轴之间相连。进一步地，在本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统中，四个驱动电机系统中的电机控制器以及燃料电池发动机总成中的所述控制器连接于VCU是通过CAN总线进行连接。根据本专利技术的另一方面，本专利技术为解决其技术问题，还提供了一种用于上述的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统的控制方法，四个驱动电机系统是被VCU分别进行独立控制的，所述控制方法包括：计算氢燃料电池电动汽车所需的功率；所述所需的功率小于单个电机储备的峰值功率时，则VCU控制四个驱动电机系统中的一个进行工作，剩余的电机不工作，并选择前轴和后轴中轴荷大的车轴作为驱动轴；此时，所述所需的功率不小于单个电机储备的峰值功率且小于预设值时，则VCU控制四个驱动电机系统中采用双轴双电机的工作模式，剩余的电机不工作，并按照前轴和后轴的荷比例输出相应转矩分别驱动前轴的一个电机和后轴的一个电机，同时控制前轴和后轴的电机转速协调，防止驱动轮产生滑转和滑脱现象；所述预设值小于或者等于两个电机储备的峰值功率；所述所需的功率不小于所述预设值时，则VCU控制四个驱动电机系统采用双轴三电机或者双轴四电机的工作模式，剩余的电机不工作，并按照前轴和后轴的荷比例输出相应转矩分别驱动前轴的电机和后轴的电机，同时控制前轴和后轴的电机转速协调，防止驱动轮产生滑转和滑脱现象。进一步地，在本专利技术的控制方法中，四个驱动电机系统中，电机的四象限控制由对应的电机控制器实现，电机控制器集成在驱动电机系统中，内部共享冷却系统和电机电压输入线路，四个驱动电机系统响应整车控制求的扭矩质量进行控制，且四个驱动电机系统通过集成的电机控制器实现自身内外部的故障诊断。进一步地，在本专利技术的控制方法中，四个驱动电机系统中，任何一个或者多个电机出现故障，VCU会控制剩余的一个电机参与驱动，实现该车辆的降额条件下的运行。进一步地，在本专利技术的控制方法中，四个驱动电机系统中，前左电机和前右电机的功率范围为40～100kw，后左电机和后右电机的功率范围为50～150kw。使用本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统及其控制方法，具有下述技术效果：本专利技术在氢燃料电池电车里面实现车辆配置四个集成一体化电机，实现了四驱性能，能够实现高效动力匹配的效果，同时满足在特殊应用(机动性要求高)环境下，能够独立实现前驱、后驱、四驱的高性能驱动要求。任何一个、两个或者三个电机损坏，都通能够通过控制策略实施控制，使车辆能够保持额定的运行和通过能力。如此，电机可经常工作在高效区间，同时电池的峰值能力也能完全释放，兼顾了性能和续航。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术的本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机的原理图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。参考图1，图1是本专利技术的本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机的原理图。本专利技术的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统，包含：VCU(VehicleControlUnit)、中部氢罐6、后部氢罐7、四个驱动电机系统以及一个燃料电池发动机总成1。中部氢罐6位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的中部，后部氢罐7位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的后部。中部氢罐6采取1～3个罐的数量，可以根据实际布置情况进行调整，后部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统，其特征在于，包含：VCU、中部氢罐、后部氢罐、四个驱动电机系统以及一个燃料电池发动机总成；/n中部氢罐位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的中部，后部氢罐位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的后部；/n四个驱动电机系统即前左驱动电机系统、前右驱动电机系统、后右驱动电机系统和后左驱动电机系统，前左驱动电机系统集成有前左电机、前左变速箱和前左电机控制器，前右驱动电机系统集成有前右电机、前右变速箱和前右电机控制器，后右驱动电机系统集成有后右电机、后右变速箱和后右电机控制器，后左驱动电机系统集成有后左电机、后左变速箱和后左电机控制器；前左电机与前右电机位于前轴处，后右电机与后左电机位于后轴处；前右电机的输出轴连接前右变速箱的输入轴，前右变速箱的输出轴用于连接前右轮胎，前左电机的输出轴连接前左变速箱的输入轴，前左变速箱的输出轴用于连接前左轮胎，后右电机的输出轴连接后右变速箱的输入轴，后右变速箱的输出轴用于连接后右轮胎，后左电机的输出轴连接后左变速箱的输入轴，后左变速箱的输出轴用于连接后左轮胎；/n燃料电池发动机总成位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的前部，为四个驱动电机系统以及氢燃料电池电动汽车的其他负载提供工作电能，包含电堆以及用于控制电堆工作状态的控制器，燃料电池发动机总成分别连接中部氢罐以及后部氢罐以获取氢气进行工作；前左驱动电机系统以及前右驱动电机系统固定在燃料电池发动机总成的后方以及下方，后右驱动电机系统和后左驱动电机系统位于中部氢罐与后部氢罐之间；/n四个驱动电机系统中的电机控制器以及燃料电池发动机总成中的所述控制器连接并受控于VCU。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统，其特征在于，包含：VCU、中部氢罐、后部氢罐、四个驱动电机系统以及一个燃料电池发动机总成；
中部氢罐位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的中部，后部氢罐位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的后部；
四个驱动电机系统即前左驱动电机系统、前右驱动电机系统、后右驱动电机系统和后左驱动电机系统，前左驱动电机系统集成有前左电机、前左变速箱和前左电机控制器，前右驱动电机系统集成有前右电机、前右变速箱和前右电机控制器，后右驱动电机系统集成有后右电机、后右变速箱和后右电机控制器，后左驱动电机系统集成有后左电机、后左变速箱和后左电机控制器；前左电机与前右电机位于前轴处，后右电机与后左电机位于后轴处；前右电机的输出轴连接前右变速箱的输入轴，前右变速箱的输出轴用于连接前右轮胎，前左电机的输出轴连接前左变速箱的输入轴，前左变速箱的输出轴用于连接前左轮胎，后右电机的输出轴连接后右变速箱的输入轴，后右变速箱的输出轴用于连接后右轮胎，后左电机的输出轴连接后左变速箱的输入轴，后左变速箱的输出轴用于连接后左轮胎；
燃料电池发动机总成位于氢燃料电池电动汽车的前后方向的前部，为四个驱动电机系统以及氢燃料电池电动汽车的其他负载提供工作电能，包含电堆以及用于控制电堆工作状态的控制器，燃料电池发动机总成分别连接中部氢罐以及后部氢罐以获取氢气进行工作；前左驱动电机系统以及前右驱动电机系统固定在燃料电池发动机总成的后方以及下方，后右驱动电机系统和后左驱动电机系统位于中部氢罐与后部氢罐之间；
四个驱动电机系统中的电机控制器以及燃料电池发动机总成中的所述控制器连接并受控于VCU。


2.根据权利要求1所述的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统，其特征在于，前左电机、前右电机、后右电机和后左电机这四个电机均为永磁同步电机，且这四个电机的输出轴与各自对应的变速箱输出轴不在同一轴线上，但是位于平行方向。


3.根据权利要求1所述的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统，其特征在于，后右电机和后左电机配备有驻车系统，驻车系统连接并受控于VCU，用于驻车使用。


4.根据权利要求1所述的氢燃料电池电动汽车四驱动电机系统，其特征在于，前左驱动电机系统、前右驱动电机系统、后右驱动电机系统和后左驱动电机系统中的一个或者多个配置有断开机构，该断...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒月洪，郝义国，陈华明，程飞，朱宁伟，
申请(专利权)人：武汉格罗夫氢能汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42