MCF41A0055-5A3-4-00 雙電機動力系統(tǒng)構(gòu)型介紹
該款新型耦合驅(qū)動系統(tǒng)如圖1所示。在該耦合驅(qū)動構(gòu)型中，電機M1與太陽輪S相連，電機M2與連接器T相連。制動器L1與太陽輪S同軸，當L1閉合時，太陽輪被固定，電機M1停止運行。制動器L2與齒圈R相連，當L2閉合時，齒圈R固定。減速齒輪G1與齒圈R相連，當連接器T位于右端時，三者相連接，隨電機M2的運轉(zhuǎn)而運行；當連接器T位于中間時，電機M2關(guān)閉；當連接器T位于左端時，兩電機轉(zhuǎn)矩在太陽輪C處耦合。
圖1 新型雙電機耦合系統(tǒng)構(gòu)型
當汽車正常行駛時，整車控制器接受并處理來自傳感器的信號，向電機控制器等執(zhí)行器發(fā)出指令，通過控制連接器T及制動器L1、L2的開閉，使動力系統(tǒng)工作在不同的工作模式：電機M1單獨驅(qū)動模式（定義為SM1）、電機M2單獨驅(qū)動模式（定義為SM2）、雙電機轉(zhuǎn)矩耦合模式（定義為TC）、雙電機轉(zhuǎn)速耦合模式（定義為SC）以及再生制動模式。由于本文重點研究的是驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動性能，故在此暫不考慮再生制動的控制。本文中所研究的某款純電動汽車的具體動力部件參數(shù)見表1。
1.2 雙電機動力系統(tǒng)建模
1.2.1 工作模式分析
當制動器L1斷開，L2閉合，且連接器T位于中間位置時，電機M1工作，M2關(guān)閉，系統(tǒng)處于電機M1單獨驅(qū)動模式，則SM1系統(tǒng)動力學(xué)模型為
式中：n1為電機M1的轉(zhuǎn)速；T1為電機M1的轉(zhuǎn)矩；r為車輪半徑；k為行星架特征參數(shù)；i0為主減速器傳動比；F t為驅(qū)動力；v為車速。
當制動器L1閉合，L2松開且連接器T位于右端時，電機M1停止，M2運轉(zhuǎn)，功率經(jīng)減速齒輪、行星架輸出。此時為電機M2單獨運行模式，SM2模式系統(tǒng)動力學(xué)模型為
式中：i g為減速齒輪組的傳動比；n2為電機M2的轉(zhuǎn)速；T2為電機M2的轉(zhuǎn)矩。
當制動器L1斷開，L2閉合，且連接器T位于左端時，兩個電機的轉(zhuǎn)矩在太陽輪處耦合，經(jīng)行星架傳遞到車輪，驅(qū)動汽車行駛。系統(tǒng)處于雙電機轉(zhuǎn)矩耦合模式TC，此時的系統(tǒng)動力學(xué)模型為
當制動器L1、L2斷開，連接器T位于右端時，兩電機轉(zhuǎn)速在行星架處耦合，動力經(jīng)行星架傳遞到車輪，驅(qū)動汽車行駛。系統(tǒng)處于雙電機轉(zhuǎn)速耦合模式，此時系統(tǒng)動力學(xué)模型可表示為
1.2.2 系統(tǒng)效率建模
不同模式下的系統(tǒng)效率數(shù)學(xué)模型為
式中：ηSM1、ηSM2、ηTC、ηSC分別為 SM1、SM2、TC、SC模式下的系統(tǒng)效率；ηinv為逆變器效率。
約束條件為
式中：n1max、n2max分別為電機 M1、M2的最大轉(zhuǎn)速；SOC min為電池組最小荷電狀態(tài)；SOC max為電池組最大荷電狀態(tài)；P battmax為當前SOC對應(yīng)的最大放電功率。
2 驅(qū)動系統(tǒng)模式劃分與控制策略
2.1 不同模式工作范圍的劃分
基于上述分析可知，DMCP-EV具有4種驅(qū)動模式。在動力需求的約束下，整車控制器根據(jù)獲得的實時行駛速度、加速度信號、驅(qū)動電機的工作特性以及各個模式的工作原理，獲得各個模式的工作范圍。對各個模式工作范圍的劃分流程如圖2所示，可簡述如下，首先由車載傳感器采集到速度、加速度信號，然后根據(jù)各個模式的動力學(xué)模型以及速度等信息，計算各個模式在該工況下所需要的電機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，則可以獲得各個模式的有效工作范圍，如圖3所示。
圖2 不同模式工作范圍劃分流程
2.2 基于PSO算法的耦合模式下系統(tǒng)效率優(yōu)化
依據(jù)以上各模式工作范圍的劃分，滿足當前速度、加速度以及駕駛員需求的工作模式可能有多種。為提高經(jīng)濟性，采用PSO優(yōu)化各模式的系統(tǒng)效率，并根據(jù)當前行駛工況選擇效率的工作模式。據(jù)此，本文中制定基于PSO系統(tǒng)效率優(yōu)化的雙電機耦合驅(qū)動系統(tǒng)控制策略，其框架如圖4所示?？刂撇呗允歉鶕?jù)當前工況選擇效率工作模式，具體步驟如下：
（1）判斷滿足當前工況的工作模式的情況；若僅有一個適合的模式，則選擇該模式；若存在多個驅(qū)動模式，則進入系統(tǒng)效率優(yōu)化控制模式；
（2）計算滿足當前工況的各個工作模式系統(tǒng)效率，其具體計算過程詳見1.2.2節(jié)；
（3）選擇系統(tǒng)效率最高的工作模式作為當前工作模式以提高整車經(jīng)濟性。
MCF41A0055-5A3-4-00 G15002 Evaluation unit,relais out
G15004 Evaluation unit,relais out
G15005 Evaluation unit,relais out
G1500S Evaluation unit,relais out
G1501S Safety switch gear
G1506S Evaluation unit,asi
GG001S GIGA-4015-US
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GI5001 GIIA-4010-US
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