[发明专利]性能优化的多电机切换系统和方法

说明书

一种考虑整个驾驶循环中变量和条件获得性能标准全局优化的多电机切换系统和方法。所述系统的控制器经过调整可执行全局优化，在全局优化中确定电机载荷在整个行程或驾驶循环中的最佳分配，而非按顺序确定针对给定时间点和一组当前局部化条件的优化方案。在一个实施例中，所述控制系统可提供全局优化，所述控制器通过行程规划工具接收行程信息。所述控制器利用行程信息生成驾驶循环，并进一步将此信息纳入由控制器执行的优化过程中，从而确定整个行程的最佳方案。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月1日递交的第62/881759号美国临时专利申请和2020年3月11日递交的第62/988334号美国临时专利申请的优先权，所述美国临时专利申请通过本发明的整体引用，成为本发明的一部分。

技术领域

本文中的创新系统和方法一般涉及多电机系统和多发电机系统领域。更具体地，本文所述的创新系统和方法涉及多电机和多发电机系统(包括用于优化性能和效率的控制器和相关组件)。

背景技术

众所周知，本领域内存在多种控制多电机系统的系统和方法。然而，由于现有系统存在严重缺陷，使其无法以真正优化和高效的方式运行。

例如，在给定时间点和一组给定的当前或瞬态条件下，很多现有系统通常会依靠顺序局部优化来确定每个电机应接收的载荷。由于这种针对给定时间点的局部优化没有考虑到与整个行程相关的条件和变量，所以会受此影响。因此，这些系统无法在电机之间提供整体高效的载荷分配；例如，在一个工作点处进行优化可能会在稍后的某一时间导致过热。此外，现有的多电机系统在某种程度上确实考虑到了温度因素，任何考虑通常都仅限于保证电机温度保持在某些预定义范围内，因此，这种考虑是一项局部二元决策。此外，现有系统并未将电动汽车的能量再生(即制动)优化集成到其优化解决方案中。

此外，很多方法和系统都需要通过传动装置在电机间传递扭矩载荷。这些传动装置会给系统带来机械损耗，并且会阻碍多电机系统的高效运行。非常可取的做法是提供一种具有优化性能同时又能避免这些主要缺陷的多电机或发动机系统和方法。

发明内容

本发明提供了一种能够对电机和发电机之间的扭矩载荷分配进行全局优化的多组件优化控制系统和方法。考虑到整个任务(例如，与电动汽车整个行程有关的信息，包括在一些实施例中考虑到通过制动产生能量)以及约束条件(例如，将电机和发电机温度保持在临界水平以下，或者保持在确保电机和整个系统高效运行的水平范围内)，与依靠“局部”优化并且基于及时抓拍当前情况的系统相比，本发明的控制系统能够提供更高效的解决方案。通过这种方式，本发明的系统和方法克服了现有系统的缺陷，现有系统采用的是预先确定的静态效率曲线或效率范围(其中仅考察了一系列独立的局部决策)，而未考虑除了二元非优化方式以外的电机和发电机温度等约束条件。

在一个实施例中，所述优化控制系统是一种能够优化多个电机之间驱动载荷分配的高效驱动电机系统。在此情况下，系统能够达到的效率水平高于系统内任何单个电机的效率水平。本文中公开的电机系统是一种由控制器控制的多电机系统，所述系统采用了效率优化配置，可与提供输入的多个传感器进行通信，控制器可根据输入针对多个电机生成必要的驱动信号来实现高效运行，尤其是在整个行程中的能耗或再生(通过制动)方面实现高效运行。

本文公开的优化系统可适应于现有的电机以及新设计的电机。现有或新设计的电机可以是同一根轴上多个圆盘的形式(转速相同)，或者是完全独立的电机形式，其中每个电机与其他电机独立设置，使其扭矩和转速保持各自的工作特性。在后一种形式中，差速器等齿轮装置可使不同的电机向车轮传递扭矩。