电动汽车双电机并轴传动系统及其模式切换动态控制策略

文档序号:1209145 发布日期:2020-09-04 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 电动汽车双电机并轴传动系统及其模式切换动态控制策略 (Electric automobile double-motor parallel-shaft transmission system and mode switching dynamic control strategy thereof ) 是由 吴景铼 王兵 于 2020-05-25 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种电动汽车双电机并轴传动系统,包括第一电机,第一电机通过第一轴与第一齿轮连接,第二电机通过第二轴与第二齿轮连接,第一齿轮与第三齿轮的传动比为n&lt;Sub&gt;1&lt;/Sub&gt;,第二齿轮与第三齿轮的传动比为n&lt;Sub&gt;2&lt;/Sub&gt;,中间轴的两端分别连接第三齿轮和第四齿轮,第四齿轮与第五齿轮的传动比为n&lt;Sub&gt;3&lt;/Sub&gt;,第五齿轮通过主减速器轴将扭矩传递给车轮。本发明还公开了一种电动汽车双电机并轴传动系统的模式切换动态控制策略。本发明提出动态控制策略实现双电机并联轴传动系统的理想模式切换,实现跟踪驾驶员所期望的理想车速和能量管理策略提供的理想扭矩,控制两个电动机以实现无动力中断的模式转换。(The invention relates to a double-motor shaft-combining transmission system of an electric automobile, which comprises a first motor, wherein the first motor is connected with a first gear through a first shaft, a second motor is connected with a second gear through a second shaft, and the transmission ratio of the first gear to a third gear is n 1 The transmission ratio of the second gear to the third gear is n 2 The two ends of the intermediate shaft are respectively connected with a third gear and a fourth gear, and the transmission ratio of the fourth gear to the fifth gear is n 3 The fifth gear transmits torque to the wheels through the final drive shaft. The invention also discloses a mode switching dynamic control strategy of the double-motor parallel shaft transmission system of the electric automobile. The invention provides a dynamic control strategy to realize the ideal mode switching of a double-motor parallel shaft transmission system, realize the tracking of the ideal vehicle speed expected by a driver and the ideal torque provided by an energy management strategy, and control two motors to realize the mode switching without power interruption.)

电动汽车双电机并轴传动系统及其模式切换动态控制策略

技术领域

本发明涉及电动汽车驱动技术领域,尤其是一种电动汽车双电机并轴传动系统及其模式切换动态控制策略。

背景技术

电动汽车的行驶里程限制是其普及的最大障碍。电动汽车匹配多速变速器或应用多动力源驱动系统可有效提高整体效率,从而增加行驶里程,电动汽车多模式驱动系统是近些年的研究热点。目前市场上电动汽车的传动系统多采用单电动机匹配单级减速器的形式,这种配置是一种经济有效的解决方案。但是对于驱动电机的性能要求较高,既要求电机在恒扭矩区提供较高的转速,又要求在恒功率区输出较大扭矩以满足汽车行驶的动力性需求,这就需要选择足够大的电动机的功率。匹配单级减速器的电动机在通常工作在低效率区,从而增加了能耗。

通过多速变速器取代单级减速器,可使电机工作在更高效率区域,提高动力总成的动力性经济性。有研究对比电动汽车匹配与单级减速器变速器,两档变速器和四档变速器的基于不同的驾驶循环的系统能耗,结果表明,对于普通乘用车而言,两档变速器明显提高了单速变速器的系统效率,在多速变速系统使动力传动系统优势取得最佳的平衡,在电动乘用车的性能和成本之间具有良好的平衡。因此配有双速变速器的电动汽车传动系统如机械式自动变速器AMT,自动变速器AT和双离合变速器DCT已经有很多研究。机械式两档自动变速器具有很好的性能优势,但是换档期间的动力中断会影响驾驶舒适性。为了避免动力中断,有研究提出了一种新型的两档AMT,由于离合器位于两档AMT新布局的变速器后部,通过适当控制驱动电机和离合器的驱动,可以实现无动力换档。也有通过使用两个行星齿轮组为电动汽车匹配两档AT,其中齿轮位置是通过在两个行星齿轮组中制动不同的齿圈来确定的。由于扭矩转换器中粘性和泵送损失的消除,所提出的两档AT具有比传统液压AT更高的效率。有研究为电动汽车中的双速AT开发了换档控制方案,提出了一种两相控制,用于在每两个传动比之间进行换档,这保证了平稳和快速的换档。除了AT之外,DCT还具有在换档期间避免动力中断的能力,为基于两档DCT的电动汽车开发了一系列上电和断电转换控制策略,通过在扭矩阶段和惯性阶段控制离合器扭矩和电机扭矩,可以减少动力中断和冲击度,开发了DCT的平滑换档控制结构,控制结构分为两个级别,其中上级控制过程以确定离合器和动力源的最合适的扭矩轨迹,下级控制每个致动器控制器跟踪给定的扭矩轨迹的策略。

上述动力系统大多采用离合器、制动器或同步器的结构实现工作模式的切换,控制内容涉及电机控制、离合器、制动器、同步器的控制,其控制方法更为复杂。离合器和制动器的应用虽然会提高模式切换过程中的舒适性,但是会增加能量消耗,从而降低传动效率。同步器的应用会存在模式切换过程的动力中断的问题,从而影响舒适性。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种结构简单紧凑,省去离合器和同步器等复杂的机械结构,通过调节两个电机的驱动状态,实现三种驱动模式的输出,满足汽车的多行驶工况下的动力性和经济性要求的电动汽车双电机并轴传动系统。

为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种电动汽车双电机并轴传动系统,包括第一电机、第二电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第一轴、第二轴、中间轴、主减速器轴和车轮;所述第一电机通过第一轴与第一齿轮连接,第二电机通过第二轴与第二齿轮连接,第一齿轮与第三齿轮的传动比为n1,第二齿轮与第三齿轮的传动比为n2,中间轴的两端分别连接第三齿轮和第四齿轮,第四齿轮与第五齿轮的传动比为n3,第五齿轮通过主减速器轴将扭矩传递给车轮。

所述第一轴、第二轴、中间轴、主减速器轴均采用弹性轴连接,所述弹性轴由扭转弹簧和阻尼器建模组成:K1和C1代表第一轴的弹簧刚度和阻尼,K2和C2代表第二轴的弹簧刚度和阻尼,K3和C3代表中间轴的弹簧刚度和阻尼,K4和C4代表主减速器轴的弹簧刚度和阻尼。

本发明的另一目的在于提供一种电动汽车双电机并轴传动系统的模式切换动态控制策略,该策略包括下列顺序的步骤:

(1)建立电动汽车双电机并轴传动系统的五自由度动力学模型;

(2)通过能量管理策略选择驱动模式并确定两个电机的理想驱动扭矩,驱动模式分别为模式1、模式2和模式3;

(3)通过后向动态控制策略和嵌套前后动态控制策略控制第一电机和第二电机的驱动扭矩。

在步骤(1)中,所述五自由度动力学模型的五个自由度分别是的第一电机的角位移θ1、第二电机的角位移θ2、中间轴的角位移θ3、第五齿轮的角位移θ4和车轮角位移θ5;第一电机的等效惯量为I1,将第二电机的等效惯量为I2,第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的等效惯量分别为I3a,I3b,I3c,第四齿轮和第五齿轮的等效惯量分别为I4a,I4b,车轮的等效惯量为I5;K1和C1代表第一轴的弹簧刚度和阻尼,K2和C2代表第二轴的弹簧刚度和阻尼,K3和C3代表中间轴的弹簧刚度和阻尼,K4和C4代表主减速器轴的弹簧刚度和阻尼;五自由度动力学模型有三个外部扭矩驱动,其中T1代表第一电机的输出扭矩,T2代表第二电机的输出扭矩,T5代表等效的车辆负载扭矩;

Figure BDA0002507020070000032

其中,I是惯性矩阵,C是阻尼矩阵,K是刚度矩阵,θ是状态向量,T是包含驱动扭矩和负载扭矩的负载向量;n1为第一齿轮与第三齿轮的传动比,n2为第二齿轮与第三齿轮的传动比,n3为第四齿轮与第五齿轮的传动比;车辆负载转矩T5由以下等式表示:

Figure BDA0002507020070000034

其中,FV是由爬坡阻力、空气阻力和滚动阻力引起的阻力和,mV是车辆的质量,g是重力加速度,是道路的倾斜角,ρ是空气密度,AV是迎风面积,Cd表示阻力系数,Ct表示轮胎滚动摩擦系数,RW是轮胎半径,v是车速。

所述步骤(2)具体是指:

电动汽车双电机并轴传动系统的动力学方程如下:

Figure BDA0002507020070000042

其中ω1和ω2分别是第一电机和第二电机的转速,T1,T2分别是第一电机和第二电机的输出扭矩,应用能量管理策略输出两个电机理想驱动扭矩,能量管理策略的公式表示如下:

Figure BDA0002507020070000043

其中,PM是两个驱动电机的瞬时消耗功率,P_loss1和P_loss2分别是第一电机和第二电机的损耗功率,k3是避免频繁模式转换操作的惩罚因素,Δω1表示第一电机从时间ti-1到ti的速度变化;能量管理策略的优化模型以选择最低能量损耗为原则,使用第一电机的扭矩作为设计变量,因为第二电机的扭矩由等式(4)确定,两个电机的转速由方程式(5)确定,通过求解方程式(6)得到两个电机之间的理想驱动扭矩分配;当T2=0,T1≠0时,工作模式为模式1;相反,当T1=0,T2≠0时,工作模式为模式2;当T1和T2均为非零时,工作模式为模式3;

通过切换第一电机和第二电机的工作状态提供三种驱动模式,分别为模式1、模式2和模式3;在模式1状态下,第一电机输出扭矩,扭矩通过第一齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮传递到车轮,而第二电机不输出扭矩;在模式2状态下,第二电机输出扭矩,扭矩通过第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮传递到车轮,第一电机不输出扭矩;在模式3状态下,第一电机和第二电机同时输出扭矩耦合驱动车辆。

所述步骤(3)中的后向动态控制策略是指:

能量管理策略以最低能量损耗为原则产生第一电机和第二电机的理想驱动扭矩,由于能量管理策略基于后向动力学模型,因此能量管理策略中获得的扭矩称为后向扭矩;能量管理策略每秒输出第一电机和第二电机的后向扭矩,分别由T1,0(ti)和T2,0(ti)表示,在后向扭矩信号之后增加以一秒为周期的平均操作,通过公式(7)使由能量管理策略输出的离散数值转变为连续扭矩输出,分别是

Figure BDA0002507020070000051

Figure BDA0002507020070000052

电机模型将连续扭矩传递给变速器和车辆模型,公式(7)的公式如下:

所述步骤(3)中的嵌套前后动态控制策略是指:

车辆的驱动扭矩由PI控制器产生,能量管理策略用于两个电机之间分配扭矩,第一电机和第二电机的跟踪扭矩表示为方程(8):

Figure BDA0002507020070000057

n1为第一齿轮与第三齿轮的传动比,n2为第二齿轮与第三齿轮的传动比,n3为第四齿轮与第五齿轮的传动比;由第一开关和第二开关选择两个电机的控制信号是驱动扭矩还是跟踪扭矩,当工作模式为模式2时,第一电机输出驱动扭矩,第二电机输出跟踪扭矩;当工作模式为模式1或模式3时,第一电机输出跟踪扭矩,第二电机输出驱动扭矩;两个开关的数学模型如下式所示:

Figure BDA0002507020070000058

中间轴的输出扭矩T3由(10)式表示:

Figure BDA0002507020070000059

无论何种驱动模式,T3总是等于PI控制器产生的扭矩;由于

Figure BDA00025070200700000510

仍包含阶跃变化;在模式1和模式2切换之间添加转换过程,转换过程的持续时间设置为1s,第一电机的扭矩线性变化,而第二电机的扭矩用于补偿第一电机扭矩的变化,使用下式为实现过渡过程:

Figure BDA0002507020070000062

代表第一电机的扭矩发生阶跃变化时的修正后的输出数值,代表第一电机在t0时刻的变化前的扭矩,

Figure BDA0002507020070000064

是第一电机在t0时刻变化后的目标扭矩,时间t从t0时刻开始到t0+1时刻为止,在一秒的时间内,使第一电机的扭矩从变化前的扭矩线性的变化到目标扭矩

Figure BDA0002507020070000066

Figure BDA0002507020070000067

代表第二电机的扭矩发生阶跃变化时修正后的输出数值;代表第二电机在t0时刻的变化前的扭矩,是第一电机在t0时刻变化后的目标扭矩,时间t从t0时刻开始到t0+1时刻为止,在一秒的时间内,使第二电机的扭矩从变化前的扭矩线性的变化到目标扭矩

Figure BDA00025070200700000611

由上述技术方案可知,本发明的有益效果为:第一,本发明在不使用任何变速机构的情况下,仅通过控制两个驱动电机的扭矩实现三种驱动模式,满足车辆的行驶需求;第二,本发明提出动态控制策略实现双电机并联轴传动系统的理想模式切换,实现跟踪驾驶员所期望的理想车速和能量管理策略提供的理想扭矩,控制两个电动机以实现无动力中断的模式转换。

附图说明

图1为双电机并联轴传动系统五自由度模型示意图;

图2为后向动态控制策略的原理图;

图3为嵌套前后向动态控制策略原理图;

图4为嵌套前后向动态控制策略模式切换示意图;

图5为车速跟踪曲线;

图6为驱动模式示意图;

图7为第一电机和第二电机的驱动扭矩示意图;

图8为总输出扭矩示意图;

图9车辆冲击度示意图。

具体实施方式

如图1所示,一种电动汽车双电机并轴传动系统,包括第一电机6、第二电机7、第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、第五齿轮5、第一轴8、第二轴9、中间轴10、主减速器轴11和车轮12;所述第一电机6通过第一轴8与第一齿轮1连接,第二电机7通过第二轴9与第二齿轮2连接,第一齿轮1与第三齿轮3的传动比为n1,第二齿轮2与第三齿轮3的传动比为n2,中间轴10的两端分别连接第三齿轮3和第四齿轮4,第四齿轮4与第五齿轮5的传动比为n3,第五齿轮5通过主减速器轴11将扭矩传递给车轮。所述第一轴8、第二轴9、中间轴10、主减速器轴11均采用弹性轴连接,所述弹性轴由扭转弹簧和阻尼器建模组成:K1和C1代表第一轴8的弹簧刚度和阻尼,K2和C2代表第二轴9的弹簧刚度和阻尼,K3和C3代表中间轴10的弹簧刚度和阻尼,K4和C4代表主减速器轴11的弹簧刚度和阻尼。

本策略包括下列顺序的步骤:

(1)建立电动汽车双电机并轴传动系统的五自由度动力学模型;

(2)通过能量管理策略选择驱动模式并确定两个电机的理想驱动扭矩,驱动模式分别为模式1、模式2和模式3;

(3)通过后向动态控制策略和嵌套前后动态控制策略控制第一电机6和第二电机7的驱动扭矩。

如图1所示,建立双电机并联轴传动总成的五自由度模型,用于模拟电动汽车的动态响应。在步骤(1)中,所述五自由度动力学模型的五个自由度分别是的第一电机的角位移θ1、第二电机的角位移θ2、中间轴的角位移θ3、第五齿轮的角位移θ4和车轮角位移θ5;第一电机的等效惯量为I1,将第二电机的等效惯量为I2,第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的等效惯量分别为I3a,I3b,I3c,第四齿轮和第五齿轮的等效惯量分别为I4a,I4b,车轮的等效惯量为I5;K1和C1代表第一轴的弹簧刚度和阻尼,K2和C2代表第二轴的弹簧刚度和阻尼,K3和C3代表中间轴的弹簧刚度和阻尼,K4和C4代表主减速器轴的弹簧刚度和阻尼;五自由度动力学模型有三个外部扭矩驱动,其中T1代表第一电机的输出扭矩,T2代表第二电机的输出扭矩,T5代表等效的车辆负载扭矩;

Figure BDA0002507020070000082

其中,I是惯性矩阵,C是阻尼矩阵,K是刚度矩阵,θ是状态向量,T是包含驱动扭矩和负载扭矩的负载向量;n1为第一齿轮1与第三齿轮3的传动比,n2为第二齿轮2与第三齿轮3的传动比,n3为第四齿轮4与第五齿轮5的传动比;车辆负载转矩T5由以下等式表示:

Figure BDA0002507020070000083

其中,FV是由爬坡阻力、空气阻力和滚动阻力引起的阻力和,mV是车辆的质量,g是重力加速度,是道路的倾斜角,ρ是空气密度,AV是迎风面积,Cd表示阻力系数,Ct表示轮胎滚动摩擦系数,RW是轮胎半径,v是车速。

所述步骤(2)中设计的能量管理策略,通过在给定驾驶周期后,例如提供车辆速度和加速度,优化动态系统的能量效率来产生两个电动机的理想驱动扭矩。为了保证实时控制,采用较少计算成本的后向动态模型来开发能量管理策略。在后向动力学模型中,轴被认为是刚体,因此只有1个自由度。

所述步骤(2)具体是指:

在忽略弹力之后,电动汽车双电机并轴传动系统的动力学方程如下:

其中ω1和ω2分别是第一电机6和第二电机7的转速,T1,T2分别是第一电机6

和第二电机7的输出扭矩,应用能量管理策略输出两个电机理想驱动扭矩,能量管

理策略的公式表示如下:

其中,PM是两个驱动电机的瞬时消耗功率,P_loss1和P_loss2分别是第一电机和第二电机的损耗功率,k3是避免频繁模式转换操作的惩罚因素,Δω1表示第一电机从时间ti-1到ti的速度变化;能量管理策略的优化模型以选择最低能量损耗为原则,使用第一电机的扭矩作为设计变量,因为第二电机的扭矩由等式(4)确定,两个电机的转速由方程式(5)确定,通过求解方程式(6)得到两个电机之间的理想驱动扭矩分配;当T2=0,T1≠0时,工作模式为模式1;相反,当T1=0,T2≠0时,工作模式为模式2;当T1和T2均为非零时,工作模式为模式3;如图6所示。

通过切换第一电机6和第二电机7的工作状态提供三种驱动模式,分别为模式1、模式2和模式3;在模式1状态下,第一电机6输出扭矩,扭矩通过第一齿轮1、第三齿轮3、第四齿轮4、第五齿轮5传递到车轮,而第二电机7不输出扭矩;在模式2状态下,第二电机7输出扭矩,扭矩通过第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、第五齿轮5传递到车轮,第一电机6不输出扭矩;在模式3状态下,第一电机6和第二电机7同时输出扭矩耦合驱动车辆。

本发明提出两种动态控制策略,用来控制第一电机6和第二电机7的驱动力矩。第一种控制策略是利用上述能量管理策略提供的扭矩信号直接控制两台电机,该控制策略被称为后向动态控制策略,如图2所示。第二种控制策略使用嵌套控制配置,其中第一级是PI控制器来控制在车辆上驱动的总扭矩,第二级是用于在两个电机之间分配扭矩的能量管理策略,所以它是称为嵌套前后动态控制策略,如图3所示。

所述步骤(3)中的后向动态控制策略是指:

能量管理策略以最低能量损耗为原则产生第一电机6和第二电机7的理想驱动扭矩,由于能量管理策略基于后向动力学模型,因此能量管理策略中获得的扭矩称为后向扭矩;能量管理策略每秒输出第一电机6和第二电机7的后向扭矩,分别由T1,0(ti)和T2,0(ti)表示,在后向扭矩信号之后增加以一秒为周期的平均操作,通过公式(7)使由能量管理策略输出的离散数值转变为连续扭矩输出,分别是

Figure BDA0002507020070000101

电机模型将连续扭矩

Figure BDA0002507020070000103

传递给变速器和车辆模型,公式(7)的公式如下:

Figure BDA0002507020070000105

为了避免驱动扭矩的阶跃变化,在反向扭矩信号之后增加以一秒为周期的的平均操作,使得反向扭矩是连续的。电机模型将连续反向扭矩控制信号传递给变速器和车辆模型的实际扭矩。

所述步骤(3)中的嵌套前后动态控制策略是指:

NFBDCS策略比较简单,但它不包含任何速度的反馈控制信号,与理想的车速相比,它延迟了车辆的实际速度。为了克服这个缺点,图3中提出了一种新的控制方案,在控制系统中增加了一个PI控制器,它根据理想车速和实际速度之间的差异调节电机转矩。PI控制器用于前向动态控制,因此该控制策略被称为嵌套前后动态控制策略。车辆驱动的总驱动扭矩由PI控制器控制,可以避免输出扭矩阶跃变化,从而避免模式换档过程中发生的较大冲击。在PI控制器产生总扭矩之后,能量管理策略EMS用于两个电机之间分配扭矩。

车辆的驱动扭矩由PI控制器产生,能量管理策略用于两个电机之间分配扭矩,第一电机6和第二电机7的跟踪扭矩表示为方程(8):

n1为第一齿轮1与第三齿轮3的传动比,n2为第二齿轮2与第三齿轮3的传动比,n3为第四齿轮4与第五齿轮5的传动比;由第一开关和第二开关选择两个电机的控制信号是驱动扭矩还是跟踪扭矩,当工作模式为模式2时,第一电机6输出驱动扭矩,第二电机7输出跟踪扭矩;当工作模式为模式1或模式3时,第一电机6输出跟踪扭矩,第二电机7输出驱动扭矩;两个开关的数学模型如下式所示:

中间轴10的输出扭矩T3由(10)式表示:

Figure BDA0002507020070000112

无论何种驱动模式,T3总是等于PI控制器产生的扭矩,这避免了模式转换过程中发生的大的冲击。由于仍包含阶跃变化,应避免阶跃变化对两个电机的影响,所以设计了两种模式切换之间添加转换过程。在模式1和模式2切换之间添加转换过程,转换过程的持续时间设置为1s,第一电机6的扭矩线性变化,而第二电机7的扭矩用于补偿第一电机6扭矩的变化,使用下式为实现过渡过程,模式转换的转矩变化如图5所示。

Figure BDA0002507020070000113

Figure BDA0002507020070000114

代表第一电机6的扭矩发生阶跃变化时的修正后的输出数值,代表第一电机6在t0时刻的变化前的扭矩,是第一电机6在t0时刻变化后的目标扭矩,时间t从t0时刻开始到t0+1时刻为止,在一秒的时间内,使第一电机6的扭矩从变化前的扭矩线性的变化到目标扭矩

Figure BDA0002507020070000119

代表第二电机7的扭矩发生阶跃变化时修正后的输出数值;

Figure BDA00025070200700001110

代表第二电机7在t0时刻的变化前的扭矩,是第一电机6在t0时刻变化后的目标扭矩,时间t从t0时刻开始到t0+1时刻为止,在一秒的时间内,使第二电机7的扭矩从变化前的扭矩

Figure BDA00025070200700001112

线性的变化到目标扭矩

不同动态控制策略下的车速跟踪情况如图5所示,随着驾驶模式和车速的变化,实际速度的延迟时间也会发生变化。然而无论何种工作模式,后向动态控制策BDCS具有最长的延迟时间,大约0.9s,而嵌套前后动态控制策略具有小于0.1s的延迟时间,因此在速度跟踪方面嵌套前后动态控制策略优于后向动态控制策BDCS。

相应的驱动模式随时间变化由能量管理策略确定,如图6所示,纵轴分别代表三种工作模式:1代表由第一电机6单独驱动模式,2代表由第二电机7单独驱动模式,3代表两个电机耦合驱动模式。两个电机在给定的驱动周期内随时间变化的扭矩如图7所示。

在105秒,驱动模式由模式2切换到模式1,在这一转换过程中,T2由初始值变为零,T1由零变为目标转矩。对于后向动态控制策略,T1和T2的变化遵循能量管理策略产生的线性轨迹。嵌套前后动态控制策略的转矩变化趋势与后向动态控制策相似,但T2的初始值不同,T1的轨迹由PI控制器控制,保证了总驱动转矩的平稳。

在108秒,驱动模式由模式1切换到模式2,对比模式2切换到模式1的情况,T2变化从零到目标而T1值增加从负初始值为零。对于后向动态控制策略,T1在108s和109s期间从初始值线性增加到零,T2在108s和109s期间线性减少到目标值。对于嵌套前后动态控制策略,T1也从初始值线性增加到零,T2由PI控制器控制以补偿T1的变化。

在113秒,驱动模式由模式2切换到模式3。模式2转变为模式3的过程几乎等同于模式2转变为模式1。唯一的区别是模式1的T2目标值为零,而模式3,T2目标值为非零。

模式3转变为模式2的过程与模式1转变为模式2的过程是等价的,唯一的区别是模式3的T2的初值为非零,而模式1的初值为零。后向动态控制策略和嵌套前后动态控制策略都是不断地改变T1和T2

图8绘制了输出扭矩T3在驾驶循环中的变化,这显示了车辆上的总扭矩。后向动态控制策略和嵌套前后动态控制策略为车辆提供了非常平滑的总驱动扭矩,但后向动态控制策略的转矩变化总是落后于嵌套前后动态控制策略,导致的车辆速度跟踪延迟时间较长,如图5所示。

在不同的动态控制策略下的车辆冲击度如图9所示。在初始动态平衡阶段忽略了大的车辆冲击度,后向动态控制策略和嵌套前后动态控制策略都具有较小的车辆冲击度,因为它们的总驱动扭矩连续变化。值得注意的是,后向动态控制策略有很多高频波动,但嵌套前后动态控制策略的冲击度非常平滑。这种现象是由后向动态控制策略的驱动扭矩的不平滑变化引起的,因为其扭矩由EMS控制。嵌套前后动态控制策略的总驱动扭矩由PI控制器控制,使扭矩平稳变化,从而产生平稳的车辆冲击度。

车辆加速度也证明了两种控制策略的动态性能,在模式转换期间,后向动态控制策略和嵌套前后动态控制策略都具有非常平稳的车辆加速度。然而,后向动态控制策略仍然产生许多高频振动,尽管幅度非常小。嵌套前后动态控制策略在整个行驶循环中提供非常平稳的车辆加速度,实现无动力中断模式转换。

综上所述,本发明提出双电机并联轴传动系统的电动汽车动态控制策略,提供了两种单电机驱动模式和一种组合双电机驱动模式的驱动模式。本发明建立动力总成的前向动力学模型来模拟电动汽车的动态响应,提出了两种动态控制策略来跟踪车速并实现模式转换,其中,后向动态控制策略是一种简单的控制策略,但它在跟踪车速时产生很长的延迟时间,另一种嵌套前后动态控制策略可以在非常短的延迟时间内跟踪车辆速度,并在模式转换时产生非常小且平稳的车辆冲击度,通过使用嵌套前后动态控制策略,车辆加速度在模式转换中平稳地变化,而后向动态控制策略带来车辆加速度的一些高频振动,因此,所提出的嵌套前后动态控制策略可以很好地跟踪车速并实现无动力中断的模式转换。

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