双电机驱动电动汽车动力参数选择及仿真分析

双电机驱动电动汽车动力参数选择及仿真分析随着国家提倡绿色发展以及人民自身文化认知的提高，环境问题且受到广大消费者的重视[1]。虽然单电机电动汽车在行驶过程中电机的高效区占比较大，但是电机不可避免地运行在低效区[5]，本文在介绍双电机驱动电动汽 对这种构型提出一种基于门限值的模式判断控制策略，并进行仿真分析。双电机驱动是提高电动车辆整车性能的有效方法，本文提出一种双电机耦合驱动系统的新构型；基于这种构型的特点，定义了双电机的4种驱动模式；依据车辆动力性要求计算出驱动系统各参数取值范围。根据双电机驱动系统的结构原理，提出基于门限值的模式切换控制策略；在Matlab/Simulink中搭建控制策略仿真模型，并与Cruise中整车模型进行联合仿真。仿真结果表明，这种新构型和控制策略在满足车辆动力性的前提1.双电机驱动系统参数选择1.1驱动系统分析动器形成不同的耦合形式，最后由行星架输出扭矩。其结构简图如图1所示。图1双电机耦合驱动系统结构简图步器的结合套处于左端时，电机M2的输出轴与转矩齿轮相互连接。架作为输出轴与主减速器相连接。该结构可以通过改变两个电机（电机M1、电机M2）的工作情况、两个制动器（制动器B1、制动器B2）的开关情况以及同步器结合套的位置实现四种驱动模式的转换。各个模式的工作情况如表1所示。表1各模式的工作情况工作模式同步器位置制动器1制动器2模式1电机1单独驱动（脱开接合模式2电机2单独驱动（接合脱开模式3双电机转矩耦合驱动（脱开接合模式4双电机转速耦合驱动（脱开脱开根据上述要求，对双电机电动汽车动力系统进行设计。两个驱动电机选择可靠性、可控性和成熟性较好的交流感应电机计算公式如下：综合以上所述，双电机耦合驱动系统的两个电机峰值功率之和需要满足以下公式：本文以我国高速公路最高限制车速120km/h匀速巡航行驶的功率作为额定功率下限值。λ为电机过载系数；计算后得到两电机的总额定功率Pm1_e+Pm2_e≥41.9kw。电机功率设计通常按照满足车辆设计要求的最大功率来初步选择，并且要求电机的额定功率稍大于理论值，以满足附件的功率消耗。动力电池选择比能耗和比功率密度较高的锂离子电池[8，9]，电池组的容量不仅要满足电动汽车的续航里程，还需要满足电机峰值系数取0.7。1.4传动比参数传动机构包括行星齿轮机构、转速耦合齿轮、转矩耦合齿轮和主减速器，本文将对行星齿轮基础速比kp、转矩耦合齿轮速比iT、转速耦合齿轮速比is和主减速器齿轮速比i0分别进行设计，这几个参数的选择需要满足最大爬坡能力要求、最高车速要求以及双电机驱动系统运行规律[10]。①最大爬坡度要求nm1时的输出最大转矩Tmax2(nm2)为驱动电机m2转速为nm2时的②最高车速要求双电机驱动系统在转速耦合模式时的输出的转速最大，因此在该模式下双电机驱动系统必须满足最高的车速要求：③速比要求双电机驱动系统在转矩耦合模式时，电机m1和电机m2的转速关需满足：④转速耦合齿轮速比要求双电机驱动系统在转速耦合模式时，电机m1和电机m2的转速⑤设计经验大多数电动汽车一般采用单级主减速器，为了保证车辆具备良好分车型初步确定主减速器速比i0为2.92；行星齿轮机构特征参数kp一般在1.5～4之间取初步确定kp为3.64。主减速器速比i0为2.92；行星齿轮机构特征参数kp为2.19。2.模式切换控制策略及仿真分析2.1控制策略的整体框架本文采用双电机驱动系统控制策略的目的就在于平衡动力性和经采用逻辑门限值的控制策略，该控制策略主要包括输入模块、控制计算模块和输出模块，通过合理的控制策略切换不同的工作模该整体框架主要由三部分组成：输入模块、控制计算模块和输出模块，其中输入模块主要接收CRUISE模型输出的整车模型数据信息，如速度信息、踏板信息、负载信号和电机/行星排的转速信模块接受到输入模块传递的信息后对其进行计算处理，将信号信息与设置的门限值比较以后做出是否切换模式的判断信号，并且个部件通过下达的指令进行相应的动作，这样实现相应的模式切换。输出模块将控制计算模块输出的指令进行滤波检查，然后传输到CRUISE的整车模型中，使整车模型中相应的部件执行输出的指令。控制计算模块的流程图如图3所示。图3控制计算模块流程2.2仿真分析本文使用向前仿真软件Cruise对整车进行建模仿真实验，建立的整车模型如图4所示。图4双电机驱动电动汽车整车模型计算任务，对车辆的动力性进行仿真分析。结果如图5和图6所示。在仿真结果中得到整车的最高车速为163km/h，百公里加速时间通过建立NEDC循环工况仿真任务对整车的经济性进行仿真分析。仿真结果如图7和图8所示。图5最高车速随时间的变化曲线图6爬坡度与车速的关系曲线图7NEDC工况下车速跟随情况图8电机效率map图从图9电机效率map图可以看出来电机m1和电机m2大部分都在高效区工作。本文提出了一种双电机驱动系统新构型，并使用逻辑门限控制策使车辆满足动力性要求，又提高了车辆的经