电动汽车的分布式控制系统及分布式控制方法

摘要

本发明公开了一种电动汽车的分布式控制系统，所述分布式控制系统包括：接收装置，用于接收对电动汽车的驱动指令；驱动装置，用于基于驱动指令向电动汽车的电动机输出驱动电流；判断装置，用于在驱动电流达到预设阈值时，判断电动汽车的运行状态是否符合控制要求；变速装置，设置于电动机与汽车车轮之间，用于在电动汽车的运行状态不符合控制要求的情况下，基于驱动指令以及运行状态调整电动机输出到汽车车轮的转速。本发明还公开了一种电动汽车的分布式控制方法。通过在每个电动机和车轮之间设置一个变速装置，将电动机的低力矩高转速转换为高力矩低转速，从而降低电动机内的发热量，保护了电动机的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种电动汽车的分布式控制系统及分布式控制方法。

背景技术

随着科技的发展，电动技术以及储能技术的不断突破，电动汽车在所有车辆中的占比越来越大，而随着国家对环保的越来越重视，使得电动汽车的发展更加迅速，然而传统的电动汽车与燃油汽车一样，采用集中控制的方式，即采用一个集中的电动机，通过变速器等装置将电动机的驱动力输出到每个车轮，由于在通过变速器的过程中，会造成能量的损耗，因此现有技术中的电动汽车的能量利用率依然还有改进空间。

分布式驱动电动汽车，是通过在汽车的每个车轮中或车轮旁都设置一个电动机，并通过动力电池将驱动电能输出到每个电动机中，从而控制每个车轮的驱动，由于是采用直接驱动的方式，因此分布式驱动电动汽车相比于集中式驱动电动汽车，其能量利用率要高很多。

在实际应用过程中，由于分布式驱动电动汽车的电动机集成设置在每个车轮中，因此其集成度大，空间小，且由于在电动汽车的运行过程中，电量的消耗主要在电动机处，因此电动机的发热率最高，而车轮中的散热空间较少，因此分布式驱动电动汽车的电动机温度很容易升到较高的温度；进一步地，当电动汽车在一个长坡上进行大负重、长时间的慢速运行，由于此时电动汽车运行速度非常低，但电动机处于大电流流通状态，即大部分的电能都转换为热量以辅助电动汽车爬坡，因此分布式电动汽车的电动机处温度会迅速升高，容易损坏电动机。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中分布式驱动电动汽车在大负重、长时间的慢速运行过程中，电动机容易因为温度的速度迅速升高而损坏的技术问题，提供一种电动汽车的分布式控制系统及分布式控制方法，通过在每个电动机和车轮之间设置一个变速装置，将电动机的低力矩高转速转换为高力矩低转速，从而降低电动机内的发热量，保护了电动机的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电动汽车的分布式控制系统，所述分布式控制系统包括：接收装置，用于接收对所述电动汽车的驱动指令；驱动装置，用于基于所述驱动指令向所述电动汽车的电动机输出驱动电流；判断装置，用于在所述驱动电流达到预设阈值时，判断所述电动汽车的运行状态是否符合控制要求；变速装置，设置于所述电动机与汽车车轮之间，用于在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，基于所述驱动指令以及所述运行状态调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

优选地，所述驱动装置包括：判断子模块，用于判断所述驱动指令是否为加速指令；获取子模块，用于在所述驱动指令为加速指令的情况下，获取所述电动汽车加速踏板的踏板深度；控制子模块，用于基于所述踏板深度向所述电动汽车的电动机输出与所述踏板深度对应的驱动电流。

优选地，所述判断装置包括：调取子模块，用于在所述驱动电流达到所述预设阈值时，从汽车控制系统中调取与所述预设阈值对应的最低运行速度；确定子模块，用于获取所述电动汽车的当前运行速度，在所述当前运行速度小于所述最低运行速度的情况下，判断所述电动汽车的运行状态不符合控制要求。

优选地，所述变速装置包括：级别调取子模块，用于基于所述踏板深度，从所述汽车控制系统中调取与所述踏板深度对应的调整级别；转速调整子模块，用于向所述电动汽车的电动机输出所述预设阈值大小的驱动电流，同时基于所述调整级别调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

优选地，所述分布式控制系统还包括：获取装置，用于在所述电动汽车进入所述速度调节状态的情况下，从所述汽车控制系统获取与所述调整级别对应的最大运行速度；调控装置，用于获取所述电动汽车当前的调整运行速度，并在所述调整运行速度大于所述最大运行速度的情况下，将所述调整级别更改为与所述调整运行速度对应的调整级别。

本发明第二方面提供一种电动汽车的分布式控制方法，所述分布式控制方法包括：接收对所述电动汽车的驱动指令；基于所述驱动指令向所述电动汽车的电动机输出驱动电流；在所述驱动电流达到预设阈值时，判断所述电动汽车的运行状态是否符合控制要求；在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，基于所述驱动指令以及所述运行状态调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

优选地，所述基于所述驱动指令向所述电动汽车的电动机输出驱动电流，包括：判断所述驱动指令是否为加速指令；在所述驱动指令为加速指令的情况下，获取所述电动汽车加速踏板的踏板深度；基于所述踏板深度向所述电动汽车的电动机输出与所述踏板深度对应的驱动电流。

优选地，所述在所述驱动电流达到预设阈值时，判断所述电动汽车的运行状态是否符合控制要求，包括：在所述驱动电流达到所述预设阈值时，从汽车控制系统中调取与所述预设阈值对应的最低运行速度；获取所述电动汽车的当前运行速度，在所述当前运行速度小于所述最低运行速度的情况下，判断所述电动汽车的运行状态不符合控制要求。

优选地，所述在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，基于所述驱动指令以及所述运行状态调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速，包括：在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，确定进入速度调节状态；基于所述踏板深度，从所述汽车控制系统中调取与所述踏板深度对应的调整级别；向所述电动汽车的电动机输出所述预设阈值大小的驱动电流，同时基于所述调整级别调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

优选地，所述分布式控制方法还包括：在所述电动汽车进入所述速度调节状态的情况下，从所述汽车控制系统获取与所述调整级别对应的最大运行速度；获取所述电动汽车当前的调整运行速度，并在所述调整运行速度大于所述最大运行速度的情况下，将所述调整级别更改为与所述调整运行速度对应的调整级别。

通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：

通过在分布式驱动电动汽车的每个电动机和车轮之间设置一个变速装置，在电动汽车大负重、长时间慢速运行时，将电动机输出的低力矩高转速转换为输出到车轮的高力矩低转速，由于电动机依然保持高速，因此能够将驱动装置输出的驱动电流最大化转化为动能，从而能够最大化降低电动机散发的热量，防止电动机的损毁，保护了电动机的使用寿命，同时还能够输出更大的驱动力矩，使电动汽车具有足够的爬坡能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电动汽车的分布式控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的分布式控制系统的驱动装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的分布式控制系统的判断装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的分布式控制系统的变速装置的结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的电动汽车的分布式控制系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的电动汽车的分布式控制方法的具体实现流程图。

具体实施方式

本发明的目的是为了克服现有技术中分布式驱动电动汽车在大负重、长时间的慢速运行过程中，电动机容易因为温度的速度迅速升高而损坏的技术问题，提供一种电动汽车的分布式控制系统及分布式控制方法，通过在每个电动机和车轮之间设置一个变速装置，将电动机的低力矩高转速转换为高力矩低转速，从而降低电动机内的发热量，保护了电动机的使用寿命。

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

请参见图1，本发明实施例提供一种电动汽车的分布式控制系统，所述分布式控制系统包括：接收装置，用于接收对所述电动汽车的驱动指令；驱动装置，用于基于所述驱动指令向所述电动汽车的电动机输出驱动电流；判断装置，用于在所述驱动电流达到预设阈值时，判断所述电动汽车的运行状态是否符合控制要求；变速装置，设置于所述电动机与汽车车轮之间，用于在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，基于所述驱动指令以及所述运行状态调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

在本发明实施例中，可以通过整车控制器VCU(Vehicle Control Unit)、传感器信号或直接从用户获得对电动汽车的驱动指令，然后通过对电动汽车输出的驱动电流以及电动汽车当前的运行速度进行监控，从而当电动汽车当前的运行速度与驱动电流所对应的运行速度不符合时，通过变速装置进行速度调整，优选的，所述变速装置为自动变速器或无级变速器，从而一方面保持电动机的高速运行，最大限度将电能转换为动能，从而使得电能最低限度的转化为热能，降低了电动机的发热；另一方面将速度降低，从而能够将将电动机输出的低力矩高转速转换为输出到车轮的高力矩低转速，使得电动汽车具有更强大的驱动力。

请参见图2，在本发明实施例中，所述驱动装置包括：判断子模块，用于判断所述驱动指令是否为加速指令；获取子模块，用于在所述驱动指令为加速指令的情况下，获取所述电动汽车加速踏板的踏板深度；控制子模块，用于基于所述踏板深度向所述电动汽车的电动机输出与所述踏板深度对应的驱动电流。

在一种可能的实施方式中，驱动装置首先从汽车控制系统中获取电动汽车的驱动指令，例如，通过获取电动汽车的油门的踏板深度，当电动汽车的油门的踏板深度越来越大，则可判定用户期望获得加速运行，即该驱动指令为加速指令，当踏板深度越来越小，则可判定电动汽车的运行速度达到用户期望值，用户不再需要加速，当踏板深度不变，则可判定用户期望保持当前的速度运行；基于同样的原理，通过刹车的踏板深度，当刹车的踏板深度越来越大，则可判定用户期望获得减速运行，即该驱动指令为减速指令，当踏板深度越来越小，则可判定用户不再需要减速，当踏板深度不变，则可判定用户期望保持当前的速度运行。

在一个具体的实施例中，汽车控制系统获取到用户将油门踩下30％，即此时获取用户的加速指令，通过从汽车控制系统中获取到与该油门深度对应的输出电流为20A，因此控制电动汽车输出20A的驱动电流。

请参见图3，在本发明实施例中，所述判断装置包括：调取子模块，用于在所述驱动电流达到所述预设阈值时，从汽车控制系统中调取与所述预设阈值对应的最低运行速度；确定子模块，用于获取所述电动汽车的当前运行速度在所述当前运行速度小于所述最低运行速度的情况下，判断所述电动汽车的运行状态不符合控制要求。

在一种可能的实施方式中，所述驱动电流的预设阈值为20A，汽车控制系统监控到电动汽车输出的驱动电流达到了21A，即达到了预设阈值，此时从汽车控制系统中读取在正常行驶的情况下，21A的驱动电流应该对应60Km/h的最低运行速度，而此时电动汽车的当前运行速度为30Km/h，小于最低运行速度，因此确定该电动汽车的运行状态不符合控制要求。

请参见图4，在本发明实施例中，所述变速装置包括：状态确认子模块，用于在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，确定进入速度调节状态；级别调取子模块，用于基于所述踏板深度，从所述汽车控制系统中调取与所述踏板深度对应的调整级别；转速调整子模块，用于向所述电动汽车的电动机输出所述预设阈值大小的驱动电流，同时基于所述调整级别调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

在本发明实施例中，所述变速装置为自动变速器或无级变速器，该变速器通过齿轮传动结构，将高速运行的输入转速经过不同的齿轮传动结构进行转速和力矩的传递，从而能够输出低速的转动速度，该低速转动具有高转矩的特性。

在本发明实施例中，为了更精确地确认电动汽车的当前运行状态，还可以通过获取传感器的信号，例如加速度传感器的加速度信号、陀螺仪的俯仰角信号、制动踏板的制动信号以及用户的操控或语音控制指令等，从而能够更加精确地确认电动汽车当前的运行状态。

在一种可能的实施方式中，电动汽车的运行状态不符合控制要求，因此进入速度调节状态，此时获取到踏板深度为50％，根据该踏板深度值从汽车控制系统中读取到对应的调整级别为2级调整(总共4级)，此时控制驱动装置以预设阈值，例如该预设阈值为30A的电流大小向电动机输出驱动电流，此时电动机在30A的驱动电流的驱动下，以40Km/h的速度运行，此时变速装置将该速度转换为25Km/h的速度输出，从而输出更大的驱动力矩。

通过对变速装置对电动机输出的高速转动进行转换，将电动机输出的低力矩高转速转换为输出到车轮的高力矩低转速，从而使得电动汽车在大负重、长时间缓慢爬坡的过程中，依然能够将大部分电能转换为动能，而不是将电能转换为热量而散发出来，从而降低了电动机的发热性，保护了电动汽车在行驶过程中的安全性，提高了电动汽车的电动机的使用寿命。

请参见图5，在本发明实施例中，所述分布式控制系统还包括：获取装置，用于在所述电动汽车进入所述速度调节状态的情况下，从所述汽车控制系统获取与所述调整级别对应的最大运行速度；调控装置，用于获取所述电动汽车当前的调整运行速度，并在所述调整运行速度大于所述最大运行速度的情况下，将所述调整级别更改为与所述调整运行速度对应的调整级别。

在本发明实施例中，通过对进入调整状态的电动汽车进行实时监控，从而在电动汽车的运行状态不符合当前调整级别时，能够自动进行最优调整，从而进一步提升了对电能的利用率，减少了行驶过程中的发热量，同时提升了自动性，不需要用户手动再去调整对应的调整级别，具有较高的响应速度，提升了用户体验。

下面结合附图对本发明实施例所提供的电动汽车的分布式控制方法进行说明。

请参见图6，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种电动汽车的分布式控制方法，所述分布式控制方法包括：

S10)接收对所述电动汽车的驱动指令；

S20)基于所述驱动指令向所述电动汽车的电动机输出驱动电流；

S30)在所述驱动电流达到预设阈值时，判断所述电动汽车的运行状态是否符合控制要求；

S40)在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，基于所述驱动指令以及所述运行状态调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

在本发明实施例中，所述基于所述驱动指令向所述电动汽车的电动机输出驱动电流，包括：判断所述驱动指令是否为加速指令；在所述驱动指令为加速指令的情况下，获取所述电动汽车加速踏板的踏板深度；基于所述踏板深度向所述电动汽车的电动机输出与所述踏板深度对应的驱动电流。

在本发明实施例中，所述在所述驱动电流达到预设阈值时，判断所述电动汽车的运行状态是否符合控制要求，包括：在所述驱动电流达到所述预设阈值时，从汽车控制系统中调取与所述预设阈值对应的最低运行速度；获取所述电动汽车的当前运行速度，在所述当前运行速度小于所述最低运行速度的情况下，判断所述电动汽车的运行状态不符合控制要求。

在本发明实施例中，所述在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，基于所述驱动指令以及所述运行状态调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速，包括：在所述电动汽车的运行状态不符合所述控制要求的情况下，确定进入速度调节状态；基于所述踏板深度，从所述汽车控制系统中调取与所述踏板深度对应的调整级别；向所述电动汽车的电动机输出所述预设阈值大小的驱动电流，同时基于所述调整级别调整所述电动机输出到所述汽车车轮的转速。

在本发明实施例中，所述分布式控制方法还包括：在所述电动汽车进入所述速度调节状态的情况下，从所述汽车控制系统获取与所述调整级别对应的最大运行速度；获取电动汽车当前的调整运行速度，并在所述调整运行速度大于所述最大运行速度的情况下，将所述调整级别更改为与所述调整运行速度对应的调整级别。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。