分布式驱动电动汽车转矩控制研究

发展电动汽车已经成为应对交通领域的能源安全问题与空气污染问题的共同选择。在各类电动汽车中,分布式电驱动被认为是纯电驱动汽车的前沿技术,在动力性和能效方面具有很大的潜力。分布式电驱动系统具有控制灵活、响应快的优势,同时也带来了相应的研究热点问题,比如各个驱动轮的转矩应该如何控制,才能使电动汽车的能效和动态性能得到优化?本课题围绕能效优化和动态响应控制优化两个问题展开研究。在以能效优化为目标的转矩控制方面,目前大多研究是采用基于模型的算法,需要电机等部件的大量测试标定模型,本文采用了一种基于黄金比例搜索算法的前后轴转矩分配策略,可实现在驱动系统性能参数不确定情况下的在线实时转矩最优分配。但该算法的主要问题是搜索过程中的转矩波动问题,针对这一问题,本课题在其基础上提出了最优分配系数自动标定算法,可实现优化分配系统的自动标定,解决了实时搜索算法的转矩波动问题。在分布式驱动电动汽车动力系统动态响应控制优化方面,主要内容是针对轮毂电机驱动系统对外界突变载荷激励敏感,路面条件变化时抖动剧烈的情况,提出了电子转动惯量算法,从算法层面模拟实际转动惯量的作用,在不增加汽车簧下质量的情况下降低了轮毂电机驱动系统对外界激励的敏感性,并通过转矩补偿算法,解决了车辆目标加速性能下降的问题。课题搭建了Matlab/Simulink和Carsim联合仿真平台,在此平台上对提出的转矩分配算法和转矩动态响应控制算法的功能进行了仿真验证。结果表明:在NEDC工况和中国乘用车典型城市工况下,采用最优分配系数自动标定算法,可以相比转矩平均分配分别节能12.5%和7.4%;采用电子转动惯量算法,可以有效缓和在不良路面上行驶时车轮转速的大幅波动。为了验证以上研究成果在工程上应用的可行性,分别搭建了基于xPC和控制器的硬件在环仿真平台。应用自动代码生成技术,将算法模型转化成控制器可执行代码并移植到KPV13快速原型控制器中进行测试,结果证明实车控制系统的运算和通讯能力能够满足实时搜索算法的要求,上述控制算法在实际控制系统中可用。

分布式驱动; 轮毂电机; 转矩分配; 自动标定; 动态响应控制;

欧阳明高;

U469.72

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