汽车|双电机耦合驱动电动汽车驱动模式划分与优化
来源 | EDC电驱未来
本文中以一款新型双电机耦合系统电动汽车（dual-motor coupling-propulsion electric vehicle ， DMCP-EV）为研究对象 ， 制定了基于PSO算法系统效率优化的驱动模式控制策略 ， 在满足动力性要求的基础上提高了整车经济性 。
1 双电机耦合动力系统模型
1.1 双电机动力系统构型介绍
该款新型耦合驱动系统如图1所示 。 在该耦合驱动构型中 ， 电机M1与太阳轮S相连 ， 电机M2与连接器T相连 。 制动器L1与太阳轮S同轴 ， 当L1闭合时 ， 太阳轮被固定 ， 电机M1停止运行 。 制动器L2与齿圈R相连 ， 当L2闭合时 ， 齿圈R固定 。 减速齿轮G1与齿圈R相连 ， 当连接器T位于右端时 ， 三者相连接 ， 随电机M2的运转而运行；当连接器T位于中间时 ， 电机M2关闭；当连接器T位于左端时 ， 两电机转矩在太阳轮C处耦合 。
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图1 新型双电机耦合系统构型
当汽车正常行驶时 ， 整车控制器接受并处理来自传感器的信号 ， 向电机控制器等执行器发出指令 ， 通过控制连接器T及制动器L1、L2的开闭 ， 使动力系统工作在不同的工作模式：电机M1单独驱动模式（定义为SM1）、电机M2单独驱动模式（定义为SM2）、双电机转矩耦合模式（定义为TC）、双电机转速耦合模式（定义为SC）以及再生制动模式 。 由于本文重点研究的是驱动系统的驱动性能 ， 故在此暂不考虑再生制动的控制 。 本文中所研究的某款纯电动汽车的具体动力部件参数见表1 。
表1 EV动力部件参数
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1.2 双电机动力系统建模
1.2.1 工作模式分析
当制动器L1断开 ， L2闭合 ， 且连接器T位于中间位置时 ， 电机M1工作 ， M2关闭 ， 系统处于电机M1单独驱动模式 ， 则SM1系统动力学模型为
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式中：n1为电机M1的转速；T1为电机M1的转矩；r为车轮半径；k为行星架特征参数；i0为主减速器传动比；F t为驱动力；v为车速 。
当制动器L1闭合 ， L2松开且连接器T位于右端时 ， 电机M1停止 ， M2运转 ， 功率经减速齿轮、行星架输出 。 此时为电机M2单独运行模式 ， SM2模式系统动力学模型为
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式中：i g为减速齿轮组的传动比；n2为电机M2的转速；T2为电机M2的转矩 。
当制动器L1断开 ， L2闭合 ， 且连接器T位于左端时 ， 两个电机的转矩在太阳轮处耦合 ， 经行星架传递到车轮 ， 驱动汽车行驶 。 系统处于双电机转矩耦合模式TC ， 此时的系统动力学模型为
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当制动器L1、L2断开 ， 连接器T位于右端时 ， 两电机转速在行星架处耦合 ， 动力经行星架传递到车轮 ， 驱动汽车行驶 。 系统处于双电机转速耦合模式 ， 此时系统动力学模型可表示为
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1.2.2 系统效率建模
不同模式下的系统效率数学模型为
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式中：ηSM1、ηSM2、ηTC、ηSC分别为 SM1、SM2、TC、SC模式下的系统效率；ηinv为逆变器效率 。
约束条件为
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