基于模型的電動(dòng)汽車增程控制系統(tǒng)前后驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力分配

提出了一種基于模型的電動(dòng)汽車增程控制系統(tǒng)。在考慮了車輪滑移率和電動(dòng)機(jī)銅鐵損失的情況下，系統(tǒng)優(yōu)化了前后驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力分配，達(dá)到最小的能量消耗。由于驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力最優(yōu)分配完全取決于車輛的加速度和速度，因此該系統(tǒng)不僅適于恒速模式，也適用于加速和制動(dòng)模式。研究表明，該系統(tǒng)可以增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，并可以準(zhǔn)確測(cè)量能量消耗，仿真和試驗(yàn)結(jié)果證明了該系統(tǒng)的有效性。

在運(yùn)動(dòng)控制方面，電動(dòng)汽車相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

（1）電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力控制的響應(yīng)比發(fā)動(dòng)機(jī)要快（大約100倍）；

（2）輪轂電機(jī)可以對(duì)每個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力進(jìn)行單獨(dú)控制；

（3）可以通過電流精確測(cè)量電機(jī)力矩。

假設(shè)車輛運(yùn)行環(huán)境為平直路面，車輪的轉(zhuǎn)向角為0°。由于在高速工況下，車輛的行駛阻力和電機(jī)損失相對(duì)于總體損失大，該系統(tǒng)的有效性只在低速工況下獲得了驗(yàn)證。研究中所用的電動(dòng)汽車為FPEV-2 Kanon，這種汽車裝有4個(gè)外轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)。

在建模方面，研究中使用的是4輪驅(qū)動(dòng)車輛模型，在直線行駛的情況下，左右車輪上的力相等；驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力分配模型中，總驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力被分配到每一個(gè)車輪，模型中的關(guān)鍵變量是前后驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力分配比率；在獲得前后分配比率的過程中，考慮滑移率和電機(jī)損失，使逆變器的輸入功率達(dá)到最小。

進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)、場(chǎng)地試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證。為了準(zhǔn)確控制仿真結(jié)果，通過場(chǎng)地試驗(yàn)得到汽車的實(shí)際行駛阻力，用于臺(tái)架試驗(yàn)和仿真中（圖1）。

圖1　試驗(yàn)車和實(shí)車仿真臺(tái)架

在不同的前后驅(qū)動(dòng)-制動(dòng)力分配比率下，分別進(jìn)行逆變器輸入功率的對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)整分配比率可以使逆變器的輸入功率達(dá)到最小。在場(chǎng)地和臺(tái)架試驗(yàn)中，利用同樣的駕駛循環(huán)進(jìn)行評(píng)估。仿真結(jié)果和兩種測(cè)試的結(jié)果對(duì)比表明，能量消耗基本相同；在分配比率為0.5時(shí)，場(chǎng)地試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)的能量消耗分別減少8%和9%。

刊名：IEEE Transactions on Industrial Electronics（英）

刊期：2015年第5期

作者：Hiroshi Fujimoto et al

編譯：何云廷