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行聯(lián)合仿真，驗證了雙電機控制策略的可行性。同時，還進行了單雙電機驅(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，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。

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

A

1671-7988 （2016）06-118-02