考虑电机系统动态特性的双驱纯电动汽车驱动控制策略

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纯电动汽车作为缓解能源与环境危机的有效解决方案之一,如何降低其成本并提升其续驶里程成为扩大纯电动汽车市场占比的重点问题。从整车层面来说,纯电动汽车传动系统构型、部件参数匹配以及控制策略可直接影响纯电动汽车的经济性。合理的传动系统构型和部件参数匹配亦可充分利用现有零部件技术从而有效降低纯电动汽车的成本。基于此,本文以一款电机集中式分布的双电机驱动纯电动汽车构型为研究对象,构建包含驱动电机动态数学模型的整车模型,进而设计了基于电机动态特性的双驱纯电动汽车驱动控制策略。主要研究如下:(1)深入分析双电机驱动纯电动汽车动力传动系统构型的结构及其四种驱动模式,并对四种驱动模式进行动力学建模。为探究构型的性能,对其传动系统关键部件和整车行驶动力学进行建模,基于双电机耦合传动系统构型工作特性划分四种工作模式边界,并基于电机静态特性解决双电机耦合驱动模式下两个驱动电机的功率分配问题。(2)为获取永磁同步电机动态特性,搭建永磁同步电机动态数学模型,包括其电压模型、磁链模型、转矩模型等。为获得永磁同步电机的动态损耗特性,搭建了包含铜耗、铁耗的永磁同步电机本体损耗模型以及包含IGBT模块导通损耗、开关损耗和反向恢复损耗的逆变器损耗模型。(3)为了获取永磁同步电机电压电流与转速转矩关系,从电机系统控制的角度出发,深入研究永磁同步电机电流控制策略,并设计了允许电机工作在深度弱磁区的基于转速-转矩-电流MAP的电流控制策略,通过分析直流母线电压极限值对永磁同步电机性能的影响,优化设计了考虑直流母线电压变化的永磁同步电机矢量控制方案。基于MATLAB软件平台对该矢量控制策略的先进性和有效性进行仿真验证。(4)为了探索在不同工作模式下,双电机工作点转移过程的转速转矩变化和能耗特性,构建了包含永磁同步电机动态数学模型的双电机耦合驱动纯电动汽车整车模型,并基于整车模型分析车辆在转速耦合驱动和转矩耦合驱动模式下两个电机的工作点转移过程的能耗特性。基于其转速转矩特性和能耗特性设计了考虑电机动态特性的双驱纯电动汽车驱动控制策略,并和基于电机静态特性制定的驱动控制策略进行仿真对比,验证其有效性。
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