專利名稱：一種電動汽車后橋雙電機驅動控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動汽車后橋雙電機驅動控制系統。
背景技術：
現在的電動汽車大多采用專用的永磁無刷直流橋式電動機，這種整體 橋式結構把 兩只獨立的永磁直流無刷電動機聯接為一體，該電動機克服了現有技術電動汽車驅動必須 經過齒輪箱減速和齒輪差速的問題，也克服了電動汽車驅動系統體積大、效率低、重量大、 成本高的缺點，具有體積小，重量輕，成本低、效率高的優點，是現代電動汽車的首選。針對 這種結構的雙電機，常用的控制方法是采用雙電機獨立直接驅動方式，驅動電機分別用兩 個相同規格的控制器控制電機，加速踏板信號通過電子差速器后分配給左右電機，實現電 子差速功能，而這樣的控制結構比較復雜，且電子差速的控制算法復雜，成本高，雙電機協 調工作的優越性能也得不到很好的發揮。

發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種電動汽車后橋雙電機驅 動控制系統的技術方案。所述的一種電動汽車后橋雙電機驅動控制系統，其特征在于雙電機的平均速度調 節與雙電機的轉矩協調分配相結合，具體如下雙電機的平均速度調節電機轉速的測量采用在單位時間內計數電機換相的次數 的方法；對車速的控制，采用滯環積分算法對雙電機的平均速度VN進行閉環控制，即當速 度給定大于雙電機平均速度VN且速度給定與雙電機平均速度VN差值的絕對值大于限定的 最大誤差C時，則增加對整車驅動力的給定參考電流I，當速度給定小于雙電機平均速度VN 且速度給定與雙電機平均速度VN差值的絕對值大于限定的最大誤差C時，則減小對整車驅 動力的給定參考電流I ；雙電機的轉矩協調分配，是根據兩個電機的運行狀態來確定雙電機輸出轉矩的分 配比例，從而實現不同的控制目標，具體如下雙電機狀態1 雙電機的轉速小于設定的最小轉速V_MIN時，采用轉矩平衡分配模 式，即兩個電機的轉矩給定實施平均分配；雙電機狀態2 雙電機的轉速不一致，但轉度差VM小于雙電機平均轉速VN的1 % 時，采用轉矩平衡分配模式，即兩個電機的轉矩給定實施平均分配；雙電機狀態3 雙電機的轉速不一致，轉速差VM大于雙電機的平均轉速VN的 且小于雙電機的平均轉速VN的7%時，采用轉速比分配模式，即按照雙電機的轉速比調整 給定轉矩分配比例；雙電機狀態4 雙電機的轉速不一致，轉度差VM大于雙電機的平均轉速VN的7%， 采用轉速平衡分配模式，即調節給定轉矩分配比例，增大轉速低的電機的轉矩給定，減小轉 速高的電機的轉矩給定，使雙電機的轉速基本平衡，當雙電機的速度平衡，且此時的轉矩分配趨于平衡時，切換至轉矩平衡分配模式。本發明的有益效果在該控制系統中，對雙電機的平均速度的閉環控制，單個驅動輪采用轉矩給定控制，速度隨動的方法，即對雙電機的平均速度閉環控制，從而使車速能夠 按照駕駛員的目標車速行駛，又允許雙電機在負載不同情況下，轉速不一致，實現電動汽車 低速行駛轉彎的自適應差速性能。這樣設計滿足了低速電動汽車彎道行駛的差速控制要 求，避免了使用復雜的電子差速算法，降低了系統的成本。利用轉彎時的自適應差速性能， 根據雙電機的轉速差，進一步調整雙電機的轉矩分配，實現車輛彎道行駛的助力轉向，減小 能量損耗，起到節能的效果。根據電動汽車設計的最高車速、后橋的輪距、前后車輪的軸距 和最大轉彎半徑，可根據Ackermarm和Jeantand轉向模式分析得到雙電機的理想最大轉速 差，根據理想最大轉速差對實際雙電機的轉速差進行限制，使雙電機的轉速差控制在平均 轉速的7 %以內，起到控制車輪過渡滑轉的作用。通過上述的控制系統協調控制雙電機的轉矩和轉速，使得后橋雙電機驅動的電動 汽車在正常路況下行駛平穩。在彎道行駛中，采用自適應的差速方法，避免了復雜的差速控 制算法，使得控制算法得到簡化。對電動車輪的轉速差進行約束控制，有效控制車輪的過度 滑轉，提高車輛的牽引性能。該控制方法運用在后橋雙電機驅動的低速電動汽車的驅動系 統中，使雙電機發揮較好的協調驅動的優勢，滿足低速電動汽車在城市路況下的行駛要求。 該控制方法在傳統的轉速、電流雙閉環的直流調速方法的基礎上改進，配合轉矩協調分配 策略，實現對低速電動汽車后橋雙輪驅動的控制，且方法簡單，實用，容易實現。


圖1為本發明控制器的硬件結構示意圖；圖2為本發明雙電機協調控制原理框圖；圖3為本發明雙電機的平均速度調節流程圖；圖4為本發明雙電機的轉矩協調分配流程圖。
具體實施例方式本發明所述的控制系統適應于后橋雙電機驅動的電動汽車的驅動系統，能對雙電 機的轉矩、速度進行協調控制，通過對雙電機實施協調控制，來滿足電動汽車低速行駛要求 (最高車速45km/h)。圖1所示為其硬件結構，由控制電路和逆變電路4組成，控制電路由 輔助電源、隔離和驅動電路3、保護電路、DSP數字控制器1、CPLD綜合邏輯電路2組成，逆變 電路4由電池、直流接觸器、和兩組三相全橋逆變電路組成。硬件部分的工作過程如下控 制裝置通過采樣加速踏板和開關檔位的信號，或者接受中央控制器通過CAN總線發送過來 的速度給定信號和檔位信號，對雙電機進行調速，調速方式采用PWM調壓調節方式；檔位信 號控制電機的換相邏輯順序，實現電機的正反轉，即電動汽車的前進，后退。本發明對雙電機協調控制原理如下該控制系統是對電動汽車后橋雙輪驅動系統的控制，控制系統的最外環為速度的 閉環控制。如圖2所示，系統根據速度給定值和實際電機轉速檢測，增大或減小雙電機總的 驅動力，再由轉矩協調分配模塊根據雙電機的運行狀態，實施不同的轉矩分配策略，從而給 出每個電機的轉矩給定值，最后根據每個電機的轉矩給定和實際電機的相電流進行電機的轉矩閉環控制。由于無刷直流電動機的轉矩系數在整個工作區域內比較穩定，對于電流的 控制與對轉矩的控制效果相當。電機的轉矩閉環控制，采用變參數的PI調節器。本發明所述的控制，是采用雙電機的平均速度調節與雙電機的轉矩協調分配相結 合的方法，具體如下雙電機的平均速度調節如圖3所示，電機轉速的測量采用在單位時間內計數電機 換相的次數的方法；對車速的控制，采用滯環積分算法對雙電機的平均速度VN進行閉環控 制，即當速度給定大于雙電機平均速度VN且速度給定與雙電機平均速度VN差值的絕對值 大于限定的最大誤差C時，則增加對整車驅動力的給定參考電流I，當速度給定小于雙電機 平均速度VN且速度給定與雙電機平均速度VN差值的絕對值大于限定的最大誤差C時，則 減小對整車驅動力的給定參考電流I ；雙電機的轉矩協調分配如圖4所示，是根據兩個電機的運行狀態來確定雙電機輸 出轉矩的分配比例，從而實現不同的控制目標，具體如下雙電機狀態1 雙電機的轉速小于設定的最小轉速V_MIN時，采用轉矩平衡分配 模式，即兩個電機的轉矩給定實施平均分配；這樣使雙電機平均輸出轉矩，起到增大起動轉 矩，滿足電動汽車起動加速的要求；雙電機狀態2 雙電機的轉速不一致，但轉度差VM小于雙電機平均轉速VN的1 % 時，可判斷出電動汽車為直線行駛，此時采用轉矩平衡分配模式，即兩個電機的轉矩給定實 施平均分配；理想的狀態是雙電機的轉速基本一致，但路面附著力的不穩定等因素導致轉 速的微小差異，允許雙電機的轉度差在平均轉速的內波動，為保證車輛行駛的平穩性， 兩個電機的轉矩平均分配；雙電機狀態3 雙電機的轉速不一致，轉速差VM大于雙電機的平均轉速VN的 且小于雙電機的平均轉速VN的7%時，可判斷出電動汽車行駛于彎道，此時采用轉速比分 配模式，即按照雙電機的轉速比調整給定轉矩分配比例；雖然雙電機的轉速不一致，但兩個 電動車輪受到整車的約束，轉速差VM被限制在一定的范圍內，使轉速高的電機比轉速低的 電機轉矩大，實現助力轉向，且可以減少電動汽車在彎道行駛過程的能量損耗。雙電機狀態4 雙電機的轉速不一致，轉度差VM大于雙電機的平均轉速VN的7%， 可判斷某一車輪出現打滑，此時采用轉速平衡分配模式，即調節給定轉矩分配比例，增大轉 速低的電機的轉矩給定，減小轉速高的電機的轉矩給定，使雙電機的轉速基本平衡，當雙電 機的速度平衡，且此時的轉矩分配趨于平衡時，切換至轉矩平衡分配模式，可以避免車輛在 行駛過程中某一個車輪發生打滑。本發明的有益效果在該控制系統中，對雙電機的平均速度的閉環控制，單個驅動 輪采用轉矩給定控制，雙電機的速度差隨動的方法，即對雙電機的平均速度閉環控制，從而 使車速能夠按照駕駛員的目標車速行駛，又允許雙電機在負載不同情況下，轉速不一致，實 現電動汽車低速行駛轉彎的自適應差速性能。這樣設計滿足了低速電動汽車彎道行駛的差 速控制要求，避免了使用復雜的電子差速算法，降低了系統的成本。利用轉彎時的自適應差 速性能，根據雙電機的轉速差，進一步調整雙電機的轉矩分配，實現車輛彎道行駛的助力轉 向，減小能量損耗，起到節能的效果。根據電動汽車設計的最高車速、后橋的輪距、前后車輪 的軸距和最大轉彎半徑，可根據Ackermarm和Jeantand轉向模式分析得到雙電機的理想最 大轉速差，根據理想最大轉速差對實際雙電機的轉速差進行限制，使雙電機的轉速差控制在平均轉速的7%以內，起到控制車輪過渡滑轉的作用。 通過上述的控制系統協調控制雙電機的轉矩和轉速，使得后橋雙電機驅動的電動汽車在正常路況下行駛平穩。在彎道行駛中，采用自適應的差速方法，避免了復雜的差速控 制算法，使得控制算法得到簡化。對電動車輪的轉速差進行約束控制，有效控制車輪的過度 滑轉，提高車輛的牽引性能。該控制方法運用在后橋雙電機驅動的低速電動汽車的驅動系 統中，使雙電機發揮較好的協調驅動的優勢，滿足低速電動汽車在城市路況下的行駛要求。 該控制方法在傳統的轉速、電流雙閉環的直流調速方法的基礎上改進，配合轉矩協調分配 策略，實現對低速電動汽車后橋雙輪驅動的控制，且方法簡單，實用，容易實現。
權利要求
一種電動汽車后橋雙電機驅動控制系統，其特征在于雙電機的平均速度調節與雙電機的轉矩協調分配相結合，具體如下雙電機的平均速度調節電機轉速的測量采用在單位時間內計數電機換相的次數的方法；對車速的控制，采用滯環積分算法對雙電機的平均速度VN進行閉環控制，即當速度給定大于雙電機平均速度VN且速度給定與雙電機平均速度VN差值的絕對值大于限定的最大誤差C時，則增加對整車驅動力的給定參考電流I，當速度給定小于雙電機平均速度VN且速度給定與雙電機平均速度VN差值的絕對值大于限定的最大誤差C時，則減小對整車驅動力的給定參考電流I；雙電機的轉矩協調分配，是根據兩個電機的運行狀態來確定雙電機輸出轉矩的分配比例，從而實現不同的控制目標，具體如下雙電機狀態1雙電機的轉速小于設定的最小轉速V_MIN時，采用轉矩平衡分配模式，即兩個電機的轉矩給定實施平均分配；雙電機狀態2雙電機的轉速不一致，但轉度差VM小于雙電機平均轉速VN的1％時，采用轉矩平衡分配模式，即兩個電機的轉矩給定實施平均分配；雙電機狀態3雙電機的轉速不一致，轉速差VM大于雙電機的平均轉速VN的1％且小于雙電機的平均轉速VN的7％時，采用轉速比分配模式，即按照雙電機的轉速比調整給定轉矩分配比例；雙電機狀態4雙電機的轉速不一致，轉度差VM大于雙電機的平均轉速VN的7％，采用轉速平衡分配模式，即調節給定轉矩分配比例，增大轉速低的電機的轉矩給定，減小轉速高的電機的轉矩給定，使雙電機的轉速基本平衡，當雙電機的速度平衡，且此時的轉矩分配趨于平衡時，切換至轉矩平衡分配模式。
全文摘要
本發明涉及一種電動汽車后橋雙電機驅動控制系統。在該控制系統中，對雙電機的平均速度的閉環控制，單個驅動輪采用轉矩給定控制，速度隨動的方法，既對雙電機的平均速度閉環控制，從而使車速能夠按照駕駛員的目標車速行駛，又允許雙電機在負載不同情況下，轉速不一致，實現電動汽車低速行駛轉彎的自適應差速性能。這樣設計滿足了低速電動汽車彎道行駛的差速控制要求，避免了使用復雜的電子差速算法，降低了系統的成本。利用轉彎時的自適應差速性能，根據雙電機的轉速差，進一步調整雙電機的轉矩分配，實現車輛彎道行駛的助力轉向，減小能量損耗，起到節能的效果。
文檔編號H02P5/46GK101814876SQ201010151009
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者何志剛, 全力, 周孔亢, 周小福, 張東花, 徐興, 江浩斌, 盛占石, 費德成, 陳方立, 陳訓, 陳龍, 鮑文光, 齊偉華 申請人:新大洋機電集團有限公司;江蘇大學