MCF41A0055-5A3-4-00 雙電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型介紹
該款新型耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示。在該耦合驅(qū)動(dòng)構(gòu)型中，電機(jī)M1與太陽(yáng)輪S相連，電機(jī)M2與連接器T相連。制動(dòng)器L1與太陽(yáng)輪S同軸，當(dāng)L1閉合時(shí)，太陽(yáng)輪被固定，電機(jī)M1停止運(yùn)行。制動(dòng)器L2與齒圈R相連，當(dāng)L2閉合時(shí)，齒圈R固定。減速齒輪G1與齒圈R相連，當(dāng)連接器T位于右端時(shí)，三者相連接，隨電機(jī)M2的運(yùn)轉(zhuǎn)而運(yùn)行；當(dāng)連接器T位于中間時(shí)，電機(jī)M2關(guān)閉；當(dāng)連接器T位于左端時(shí)，兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩在太陽(yáng)輪C處耦合。
圖1 新型雙電機(jī)耦合系統(tǒng)構(gòu)型
當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，整車控制器接受并處理來(lái)自傳感器的信號(hào)，向電機(jī)控制器等執(zhí)行器發(fā)出指令，通過(guò)控制連接器T及制動(dòng)器L1、L2的開(kāi)閉，使動(dòng)力系統(tǒng)工作在不同的工作模式：電機(jī)M1單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式（定義為SM1）、電機(jī)M2單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式（定義為SM2）、雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合模式（定義為TC）、雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合模式（定義為SC）以及再生制動(dòng)模式。由于本文重點(diǎn)研究的是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)性能，故在此暫不考慮再生制動(dòng)的控制。本文中所研究的某款純電動(dòng)汽車的具體動(dòng)力部件參數(shù)見(jiàn)表1。
1.2 雙電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)建模
1.2.1 工作模式分析
當(dāng)制動(dòng)器L1斷開(kāi)，L2閉合，且連接器T位于中間位置時(shí)，電機(jī)M1工作，M2關(guān)閉，系統(tǒng)處于電機(jī)M1單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式，則SM1系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為
式中：n1為電機(jī)M1的轉(zhuǎn)速；T1為電機(jī)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(dòng)比；F t為驅(qū)動(dòng)力；v為車速。
當(dāng)制動(dòng)器L1閉合，L2松開(kāi)且連接器T位于右端時(shí)，電機(jī)M1停止，M2運(yùn)轉(zhuǎn)，功率經(jīng)減速齒輪、行星架輸出。此時(shí)為電機(jī)M2單獨(dú)運(yùn)行模式，SM2模式系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為
式中：i g為減速齒輪組的傳動(dòng)比；n2為電機(jī)M2的轉(zhuǎn)速；T2為電機(jī)M2的轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)制動(dòng)器L1斷開(kāi)，L2閉合，且連接器T位于左端時(shí)，兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在太陽(yáng)輪處耦合，經(jīng)行星架傳遞到車輪，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。系統(tǒng)處于雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合模式TC，此時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為
當(dāng)制動(dòng)器L1、L2斷開(kāi)，連接器T位于右端時(shí)，兩電機(jī)轉(zhuǎn)速在行星架處耦合，動(dòng)力經(jīng)行星架傳遞到車輪，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。系統(tǒng)處于雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合模式，此時(shí)系統(tǒng)動(dòng)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(jī) 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(dāng)前SOC對(duì)應(yīng)的最大放電功率。
2 驅(qū)動(dòng)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(dòng)模式。在動(dòng)力需求的約束下，整車控制器根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)行駛速度、加速度信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作特性以及各個(gè)模式的工作原理，獲得各個(gè)模式的工作范圍。對(duì)各個(gè)模式工作范圍的劃分流程如圖2所示，可簡(jiǎn)述如下，首先由車載傳感器采集到速度、加速度信號(hào)，然后根據(jù)各個(gè)模式的動(dòng)力學(xué)模型以及速度等信息，計(jì)算各個(gè)模式在該工況下所需要的電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，則可以獲得各個(gè)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(dāng)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(jì)性，采用PSO優(yōu)化各模式的系統(tǒng)效率，并根據(jù)當(dāng)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(jī)耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略，其框架如圖4所示?？刂撇呗允歉鶕?jù)當(dāng)前工況選擇效率工作模式，具體步驟如下：
（1）判斷滿足當(dāng)前工況的工作模式的情況；若僅有一個(gè)適合的模式，則選擇該模式；若存在多個(gè)驅(qū)動(dòng)模式，則進(jìn)入系統(tǒng)效率優(yōu)化控制模式；
（2）計(jì)算滿足當(dāng)前工況的各個(gè)工作模式系統(tǒng)效率，其具體計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)1.2.2節(jié)；
（3）選擇系統(tǒng)效率最高的工作模式作為當(dāng)前工作模式以提高整車經(jīng)濟(jì)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
GG505S GIGA-4015-US
GG507S GIGA-4010-US
GI001S GIIA-4030-US
GI5001 GIIA-4010-US
GI5002 GIIA-4010-US/3D/3G IDUEINSATZ
GI505S GIIA-4030-US
GI506S GIIA-4030-US
GM001S GIMC-4030-US/KATEGORIE 4
GM5002 GIMC-4015-US/IDUEINSATZ
GM503S GIMC-4030-US/KATEGORIE 3
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GM505S GIMC-4035-US
GM701S GIMC-4030-US 2 OSSD
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I17001 SIT-3070-BPKG
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