MCF41A0055-5A3-4-00 雙電機動力系統構型介紹
該款新型耦合驅動系統如圖1所示。在該耦合驅動構型中，電機M1與太陽輪S相連，電機M2與連接器T相連。制動器L1與太陽輪S同軸，當L1閉合時，太陽輪被固定，電機M1停止運行。制動器L2與齒圈R相連，當L2閉合時，齒圈R固定。減速齒輪G1與齒圈R相連，當連接器T位于右端時，三者相連接，隨電機M2的運轉而運行；當連接器T位于中間時，電機M2關閉；當連接器T位于左端時，兩電機轉矩在太陽輪C處耦合。
圖1 新型雙電機耦合系統構型
當汽車正常行駛時，整車控制器接受并處理來自傳感器的信號，向電機控制器等執行器發出指令，通過控制連接器T及制動器L1、L2的開閉，使動力系統工作在不同的工作模式：電機M1單獨驅動模式（定義為SM1）、電機M2單獨驅動模式（定義為SM2）、雙電機轉矩耦合模式（定義為TC）、雙電機轉速耦合模式（定義為SC）以及再生制動模式。由于本文重點研究的是驅動系統的驅動性能，故在此暫不考慮再生制動的控制。本文中所研究的某款純電動汽車的具體動力部件參數見表1。
1.2 雙電機動力系統建模
1.2.1 工作模式分析
當制動器L1斷開，L2閉合，且連接器T位于中間位置時，電機M1工作，M2關閉，系統處于電機M1單獨驅動模式，則SM1系統動力學模型為
式中：n1為電機M1的轉速；T1為電機M1的轉矩；r為車輪半徑；k為行星架特征參數；i0為主減速器傳動比；F t為驅動力；v為車速。
當制動器L1閉合，L2松開且連接器T位于右端時，電機M1停止，M2運轉，功率經減速齒輪、行星架輸出。此時為電機M2單獨運行模式，SM2模式系統動力學模型為
式中：i g為減速齒輪組的傳動比；n2為電機M2的轉速；T2為電機M2的轉矩。
當制動器L1斷開，L2閉合，且連接器T位于左端時，兩個電機的轉矩在太陽輪處耦合，經行星架傳遞到車輪，驅動汽車行駛。系統處于雙電機轉矩耦合模式TC，此時的系統動力學模型為
當制動器L1、L2斷開，連接器T位于右端時，兩電機轉速在行星架處耦合，動力經行星架傳遞到車輪，驅動汽車行駛。系統處于雙電機轉速耦合模式，此時系統動力學模型可表示為
1.2.2 系統效率建模
不同模式下的系統效率數學模型為
式中：ηSM1、ηSM2、ηTC、ηSC分別為 SM1、SM2、TC、SC模式下的系統效率；ηinv為逆變器效率。
約束條件為
式中：n1max、n2max分別為電機 M1、M2的最大轉速；SOC min為電池組最小荷電狀態；SOC max為電池組最大荷電狀態；P battmax為當前SOC對應的最大放電功率。
2 驅動系統模式劃分與控制策略
2.1 不同模式工作范圍的劃分
基于上述分析可知，DMCP-EV具有4種驅動模式。在動力需求的約束下，整車控制器根據獲得的實時行駛速度、加速度信號、驅動電機的工作特性以及各個模式的工作原理，獲得各個模式的工作范圍。對各個模式工作范圍的劃分流程如圖2所示，可簡述如下，首先由車載傳感器采集到速度、加速度信號，然后根據各個模式的動力學模型以及速度等信息，計算各個模式在該工況下所需要的電機轉矩、轉速，則可以獲得各個模式的有效工作范圍，如圖3所示。
圖2 不同模式工作范圍劃分流程
2.2 基于PSO算法的耦合模式下系統效率優化
依據以上各模式工作范圍的劃分，滿足當前速度、加速度以及駕駛員需求的工作模式可能有多種。為提高經濟性，采用PSO優化各模式的系統效率，并根據當前行駛工況選擇效率的工作模式。據此，本文中制定基于PSO系統效率優化的雙電機耦合驅動系統控制策略，其框架如圖4所示。控制策略是根據當前工況選擇效率工作模式，具體步驟如下：
（1）判斷滿足當前工況的工作模式的情況；若僅有一個適合的模式，則選擇該模式；若存在多個驅動模式，則進入系統效率優化控制模式；
（2）計算滿足當前工況的各個工作模式系統效率，其具體計算過程詳見1.2.2節；
（3）選擇系統效率最高的工作模式作為當前工作模式以提高整車經濟性。
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
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GI5001 GIIA-4010-US
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