[发明专利]一种三电机混合驱动载货汽车及动力系统参数匹配方法

摘要

本发明涉及一种三电机混合驱动载货汽车及动力系统参数匹配方法。该三电机混合驱动载货汽车由第一驱动电机、第一输入轴、第一减速器、第一输出轴、汽车前桥、第二输入轴、第二驱动电机、第一动力电池、第二动力电池、第三驱动电机、第三输入轴、汽车后桥、第二输出轴、第二减速器、第三动力电池、控制器和第四动力电池组装构成；本发明在动力系统的参数匹配过程中，给出了三电机混合驱动载货汽车第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、减速器的参数匹配方法，为三电机混合驱动载货汽车动力系统开发提供了理论基础。本发明可减小驱动电机容量和电机制造难度，降低成本，同时通过三个电机功率的合理匹配，可以显著提高整车动力性与经济性。

主权项

一种三电机混合驱动载货汽车，该混合驱动载货汽车包括第一驱动电机（1）、第一输入轴（2）、第一减速器（3）、第一输出轴（4）、汽车前桥（5）、第二输入轴（6）、第二驱动电机（7）、第一动力电池（8）、第二动力电池（9）、第三驱动电机（10）、第三输入轴（11）、汽车后桥（12）、第二输出轴（13）、第二减速器（14）、第三动力电池（15）、控制器（16）和第四动力电池（17）；其特征在于：所述第一驱动电机（1）通过第一输入轴（2）连接第一减速器（3），第一减速器（3）的第一输出轴（4）与汽车前桥（5）相连，第一驱动电机（1）主要用来满足载货汽车空载、常见循环工况下功率需求；所述第二驱动电机（7）通过第二输入轴（6）连接第一减速器（3），第二驱动电机（7）辅助第一驱动电机（1）满足载货汽车满载、常见循环工况下功率需求；所述第三驱动电机（10）通过第三输入轴（11）与第二减速器（14）相连，第二减速器（14）的第二输出轴（13）与汽车后桥（12）相连，所述第三驱动电机（10）与第二驱动电机（7）共同辅助第一驱动电机（1）满足载货汽车满载、高速巡航工况下功率需求；所述第一驱动电机（1）、第二驱动电机（7）和第三驱动电机（10）分别与控制器（16）连接、同时第一驱动电机（1）、第二驱动电机（7）和第三驱动电机（10）在减速与制动状态下协同进行制动能量回收；所述控制器（16）用于驾驶员意图识别、能量管理、驱动/制动控制、状态监测与容错控制；所述控制器（16）与第一动力电池（8）、第二动力电池（9）、第三动力电池（15）、和第四动力电池（17）连接；上述三电机混合驱动载货汽车动力系统匹配方法包括以下步骤：、用Matlab/simulink搭建整车后向仿真模型和整车前向仿真模型，整车后向仿真模型包括循环工况模型、汽车模型、车轮模型、减速器模型、电机模型；整车前向仿真模型包括第一驱动电机模型、第二驱动电机模型、第三驱动电机模型、第一减速器模型、第二减速器模型、车轮模型、汽车模型；、根据整车性能指标，利用整车后向仿真模型计算载货汽车CYC_UDDS工况下的动力系统功率需求、最高车速下的动力系统功率需求，对第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机进行功率分配；1）、用整车空载在CYC_UDDS循环工况下的动力系统功率需求设计第一驱动电机峰值功率和额定功率，第一驱动电机峰值功率满足整车空载在CYC_UDDS循环工况下的动力系统峰值功率需求，第一驱动电机额定功率满足整车空载在CYC_UDDS循环工况下90%以上时间段的动力系统功率需求，第一驱动电机额定功率、峰值功率满足以下关系：(1)(2)(3)式中，为第一驱动电机额定功率，为整车空载在CYC_UDDS循环工况下动力系统额定功率需求，满足整车空载在CYC_UDDS循环工况下90%以上时间段的动力系统功率需求，为第一驱动电机峰值功率，为整车空载在CYC_UDDS循环工况下动力系统峰值功率需求，为第一驱动电机过载系数；2）、用整车满载在CYC_UDDS循环工况下的动力系统功率需求确定第二驱动电机峰值功率和额定功率，即第二驱动电机峰值功率与第一驱动电机峰值功率之和满足整车满载在CYC_UDDS循环工况下的动力系统峰值功率需求，第二驱动电机额定功率与第一驱动电机额定功率之和满足整车满载在CYC_UDDS循环工况下90%以上时间段的动力系统功率需求，第二驱动电机额定功率、峰值功率满足以下关系：(4)(5)(6)式中，为第二驱动电机额定功率，为整车满载在CYC_UDDS循环工况下动力系统额定功率需求，满足整车满载在CYC_UDDS循环工况下90%以上时间段的动力系统功率需求，为第二驱动电机峰值功率，为整车满载在CYC_UDDS循环工况下动力系统峰值功率需求，为第二驱动电机过载系数；3）、用整车满载最高车速工况下动力系统功率需求确定第三驱动电机功率，即第三驱动电机额定功率、第二驱动电机额定功率与第一驱动电机额定功率之和满足最高车速满载工况下动力系统额定功率需求，第三驱动电机额定功率、峰值功率满足以下关系：(7)(8)式中，为第三驱动电机额定功率，为整车满载最高车速下的动力系统功率需求，为电机过载系数；、根据驱动电机额定输出功率、过载系数和工作工况，初步选定驱动电机型号，并根据驱动电机效率和持续工作转矩图、过载系数、整车参数及性能指标对传动系进行设计，本发明三电机混合驱动载货汽车采用一级减速器结构设计，第一减速器传动比最大值、第二减速器传动比最大值满足最高车速要求，第一减速器传动比最小值、第二减速器传动比最小值满足加速和爬坡性能要求，同时第一减速器传动比使第一驱动电机、第二驱动电机额定转速落在常规车速附近，第二减速器传动比使第三驱动电机额定转速落在CYC_UDDS循环工况最高车速附近；、利用整车前向仿真模型对整车最高车速、加速性能、爬坡性能进行验证。