純電動客車雙電機協(xié)調(diào)控制研究

葉偉宏

（廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建 廈門 361000）

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純電動客車雙電機協(xié)調(diào)控制研究

葉偉宏

（廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建 廈門 361000）

針對雙電機驅(qū)動系統(tǒng)，為了提高其經(jīng)濟性，提出了一種雙電機控制策略。文章基于AVL CRUISE搭建了整車仿真模型，并結(jié)合MATLAB/SIMULINK導(dǎo)入雙電機控制策略進(jìn)行聯(lián)合仿真，驗證了雙電機控制策略的可行性。同時，還進(jìn)行了單雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的仿真對比，仿真結(jié)果顯示雙電機系統(tǒng)的每公里電耗比單電機減小了 11.98%，有效的提高了整車經(jīng)濟性。

AVL CRUISE；MATLAB/SIMULINK；聯(lián)合仿真

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.041

CLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-118-02

前言

隨著經(jīng)濟的不斷快速發(fā)展以及人民生活水平的提高，汽車已經(jīng)成為人民日常出行的主要交通工具之一，汽車保有量快速增加。伴隨著汽車保有量的快速增加，汽車用油量的不斷增加加劇了能源危機，同時，汽車尾氣排放也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。鑒于汽車工業(yè)發(fā)展帶來的能源短缺和環(huán)境污染問題，目前各國政府與汽車廠商致力于發(fā)展研究新能源汽車。

純電動汽車以驅(qū)動電機為動力源，由于驅(qū)動電機具有零轉(zhuǎn)速啟動、低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速高功率和工作范圍較寬等特點，成為目前市場接受度最好的一種新能源汽車的技術(shù)方案。因此，電機的工作效率高低直接影響了純電動客車的電耗，如何提高電機的運行效率也成為目前的研究熱點。本文提出一種基于雙電機的控制方法，通過仿真計算，實現(xiàn)電機效率的提升。

1、雙電機系統(tǒng)及協(xié)調(diào)控制算法

采用雙電機驅(qū)動的純電動客車構(gòu)型圖如圖1所示。

根據(jù)駕駛員的操作，判斷駕駛意圖，在滿足整車動力性與駕駛平順性的前提下，以電機高效工作為目標(biāo)，合理的分配雙電機的輸出值，盡可能的增加動力源在高效區(qū)的工作比例，提高經(jīng)濟性，雙電機控制算法如圖1所示［1］［2］［3］。

控制模塊的輸入信號包括：油門踏板信號（Acc_ped）、整車車速（Veh_speed）、電機一轉(zhuǎn)速（Motor1_speed）、電機二轉(zhuǎn)速（Motor2_speed）。根據(jù)油門踏板的開度與車速大小，計算整車需求扭矩，再由整車需求扭矩與當(dāng)前電機轉(zhuǎn)速的大小，按效率最優(yōu)算法合理分配電機一與電機二的輸出扭矩。

圖1　雙電機系統(tǒng)構(gòu)型

2、聯(lián)合仿真

基于CRUISE搭建整車仿真模型，將雙電機控制模塊編譯成DLL文件，并導(dǎo)入于CRUISE的MATLAB DLL接口模塊中，創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口，完成數(shù)據(jù)線的連接。建立中國典型城市循環(huán)工況的 Cycle run任務(wù)，進(jìn)行 CRUISE與MATLAB/SIMULINK的聯(lián)合仿真。

3、仿真結(jié)果分析

3.1循環(huán)工況車速跟隨情況

中國典型城市循環(huán)工況持續(xù)行駛時間為 1314s，全程5.83km，平均車速 16.10km/h，最高車速為 60km/h。仿真所得的實際車速緊跟工況要求的目標(biāo)車速，兩者基本保持一致，說明速度跟隨狀態(tài)良好，仿真合理，控制策略可行。

3.2雙電機協(xié)調(diào)控制情況

根據(jù)所述控制策略可知，電機一與電機二的工作扭矩值是由駕駛員所踩油門踏板開度與當(dāng)前車速所決定。中國典型城市循環(huán)工況中，在不同時刻下電機一與電機二仿真扭矩分配情況如圖2所示。

圖2　中國典型城市循環(huán)工況下Motor 1與Motor 2電機的扭矩分配圖

導(dǎo)出整個仿真工況中電機一與電機二轉(zhuǎn)速、扭矩數(shù)據(jù)，圖3為電機一與電機二工作點的分布圖，由圖可知電機一與電機二工作于高效區(qū)的比例較大，基本實現(xiàn)了預(yù)設(shè)雙電機控制目標(biāo)。

圖3　電機一與電機二的工作點分布圖

3.3單雙電機的仿真對比

參考我司已有的12m車型，現(xiàn)有兩種電機驅(qū)動方案，如表1所示。

表1　電機驅(qū)動方案

基于CRUISE的多層建模理念，搭建單電機驅(qū)動系統(tǒng)的仿真模型，并建立中國典型城市循環(huán)工況的Cycle run任務(wù)，與上述雙電機驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行仿真對比［4］。

統(tǒng)計仿真結(jié)果，計算中國典型城市工況下單雙電機驅(qū)動系統(tǒng)每公里的電耗量，表2為電耗的統(tǒng)計結(jié)果，單電機驅(qū)動系統(tǒng)每公里的電耗為 1.3254kwh，雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的每公里的電耗為 1.1665kwh，雙電機系統(tǒng)的每公里電耗比單電機減少了11.98%，因此雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的經(jīng)濟性較高。

表2　仿真電耗統(tǒng)計結(jié)果

4、結(jié)語

本文應(yīng)用AVL CRUISE與MATLAB/SIMULINK的聯(lián)合仿真，從理論上驗證了雙電控制策略的可行性，利用雙電機不同的高效區(qū)，控制雙電機在不同的工況下尋找最優(yōu)效率的扭矩分配算法，達(dá)到系統(tǒng)效率的提升。

[1] CRUISE_Advanced_Matlab_Chinese_Editon AVL Cruise公司.

[2] CRUISE_GSP AVL Cruise 公司.

[3] 王慶年,曾小華.基于CRUISE軟件的混合動力汽車正向仿真平臺的開發(fā). 吉林大學(xué)學(xué)報, 2009,39（6）：380-384.

[4] 李順波. 純電動客車綜合換擋規(guī)律研究.長春：吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文,2014.

Study on the cobtrol of dual moyors for electric bus

Ye Weihong
( Xiamen King Long United Automotive Industry Co. Ltd., Fujian Xiamen 361000 )

For a dual-motor power system，in order to improve vehicle economy，a dual-motor control strategy was proposed. Based on AVL CRUISE, a vehicle simulation model was built, accompanied with MATLAB/SIMULINK and import the dual motor control strategy co-simulation to verify the feasibility of dual-motor control strategy. Also，comparison simulation between single and dual motor power system was conducted. The simulation result indicate that the power consumption per kilometer of dual-motor system is smaller than the single motor 11.98%，with an effectively raising in the vehicle economy.

AVL CRUISE; MATLAB/SIMULINK; Co-simulation

葉偉宏，就就職于廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司新能源與先行技術(shù)部。

U469.72

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1671-7988 （2016）06-118-02