MCF41A0055-5A3-4-00   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。

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。

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

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

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

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

1.2.2 系统效率建模

不同模式下的系统效率数学模型为

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

式中：n1max、n2max分别为电机 M1、M2的最大转速；SOC min为电池组最小荷电状态；SOC max为电池组最大荷电状态；P battmax为当前SOC对应的最大放电功率。

2 驱动系统模式划分与控制策略      

2.1 不同模式工作范围的划分

基于上述分析可知，DMCP-EV具有4种驱动模式。在动力需求的约束下，整车控制器根据获得的实时行驶速度、加速度信号、驱动电机的工作特性以及各个模式的工作原理，获得各个模式的工作范围。对各个模式工作范围的划分流程如图2所示，可简述如下，首先由车载传感器采集到速度、加速度信号，然后根据各个模式的动力学模型以及速度等信息，计算各个模式在该工况下所需要的电机转矩、转速，则可以获得各个模式的有效工作范围，如图3所示。

图2 不同模式工作范围划分流程

2.2 基于PSO算法的耦合模式下系统效率优化

依据以上各模式工作范围的划分，满足当前速度、加速度以及驾驶员需求的工作模式可能有多种。为提高经济性，采用PSO优化各模式的系统效率，并根据当前行驶工况选择效率的工作模式。据此，本文中制定基于PSO系统效率优化的双电机耦合驱动系统控制策略，其框架如图4所示。控制策略是根据当前工况选择效率工作模式，具体步骤如下：

（1）判断满足当前工况的工作模式的情况；若仅有一个适合的模式，则选择该模式；若存在多个驱动模式，则进入系统效率优化控制模式；

（2）计算满足当前工况的各个工作模式系统效率，其具体计算过程详见1.2.2节；

（3）选择系统效率最高的工作模式作为当前工作模式以提高整车经济性。

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
GM504S GIMC-4030-US/KATEGORIE 4
GM505S GIMC-4035-US
GM701S GIMC-4030-US 2 OSSD
I12001 SIT-2070-ABOW
I12003 SIT-2070-ABOW
I15005 I1-4070-CPKG/2M
I17001 SIT-3070-BPKG
I17002 SIT-3070-ANKG
I17003 SIT-3070-BPKG
I17004 SIT-3070-ANKG
IA5133 IA-3010-APKG/10M/55V
IA5134 IA-2010-FRKG/10M/PH
IA5135 IAE2010-FRKG/US-100-IRF
IA5136 IAE3010-APKG/US-100-DPO/90GRAD
IB0001 IB-2020-ABOW
IB0004 IB-2020-ABOA
IB0011 IB-2020-ABOA/6M
IB0012 IB-2020-ABOA/10M
IB0016 IBE2020-FBOA
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IB0018 IB-2020-BBOA/6M
IB0019 IB-2020-BBOA/10M
IB0026 IB-2030-ABOA
IB0027 IB-2030-BBOA
IB0029 IB-2030-ABOA/6M
IB0040 IB-2030-ABOA/10M
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IB0047 IB-2030-ABOA/0,3m US-100...
IB0058 IB-2020-BBOA/RT
IB0059 IB-2020-ABOA/RT
IB0060 IB-2020-ABOA/MS/6M/SS
IB0064 IB-2030-BBOA/10M/PH
IB0071 IB-2020ZABOA/V4A/SS
IB0072 IBE2020-FBOA/RT
IB0073 IB-2030-ABOA
IB0078 IB-2020-ABOA
IB0081 IB-2020-BBOA
IB0085 IB-2020ZABOA/SS
IB0087 IB-2020ZABOA/10M
IB0088 IB-2020ZBBOA
IB0090 IB-2020-ABOA/Sonderstecker
IB0098 IB-2020RABOA/10M            RT
IB0104 IB-2020-ABOA/6M/RT
IB0105 IB-2020ZABOA/6M
IB0106 IB-2020ZBBOA/6M
IB0107 IB-2020ZBBOA/10M
IB0108 IB-2020-ABOA/10M

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