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电动客车双电机章动耦合驱动系统控制策略 摘要：为了降低纯电动汽车的能量消耗，提高电动汽车的续驶里程，以一种新型双电机章动耦合动力系统为研究对象，提出了以最小电功率为目标的控制策略。基于整个控制策略框架，将控制策略分为上、中、下3层。上层控制策略为需求转矩计算，根据驾驶员意图、道路信息、电池信息等，准确获取汽车的需求转矩；中层控制策略为驱动模式划分和功率分配，模式划分依据以车速作为逻辑门限值，以最小电功率为目标制定双电机转速转矩分配策略，实现双电机动力系统功率分配；下层控制策略为模式切换过程控制，为减小模式切换的动力落差，在单电机模式切换至双电机模式过程中，采用降功率方法处理。最后，在Matlab/Simulink中建立双电机动力耦合系统仿真模型，验证了该控制策略的可靠性。 0 引言传统的纯电动车大多数采用单个大功率电机配备一个单级减速器的结构，这种结构形式简单、控制方便，但是能量利用率很低，常常出现“大马拉小车”的情况。与传统的单电机驱动系统相比，双电机驱动系统可以搭配两个功率较小的电机，通过调节两个电机工作区间，使两个电机尽可能多地工作在高效区间，实现系统效率的提升纯电动车双电机动力耦合系统控制策略的研究大多借鉴于混合动力汽车。双电机动力系统相当于把混合动力系统的发动机换成电机，拥有多种工作模式本文中以某款18 t电动大客车为研究对象，将提出的新型双电机动力耦合构型应用于该车型，该构型采用单级章动齿轮代替行星齿轮，实现两个电机的动力耦合，具有结构简单、径向尺寸小、传动效率高、成本低等优点研究旨在制定合理高效的控制方法，实现两个电机最佳的工作状态，以提高整车的经济性能。通过Simulink平台搭建仿真模型，验证控制策略的可靠性，为今后的试验研究提供理论指导。1 双电机章动耦合驱动系统构型分析双电机章动耦合驱动系统主体结构由2个驱动电机（电机1、电机2）、1组单级章动齿轮机构、1个楔块式单向离合器组成，如图1所示。通过改变电机1和电机2的动力输出方式，系统可实现两种不同的工作模式，如表1所示。两种工作模式下，章动耦合驱动系统的输入、输出的转速转矩关系如下：双电机转速耦合驱动时，有式中，n2 双电机章动耦合驱动系统控制策略分析本文中研究驱动状态下的控制策略，其框架结构如图2所示。纯电动客车双电机动力耦合系统控制策略包括上、中、下3层控制策略并增加一个驾驶员模块。驾驶员模块可以根据目标车速和当前实际车速仿真出实时环境下的加速和制动踏板开度，模拟驾驶员对踏板的的操纵习惯。上层控制策略即需求转矩计算。该模块根据当前的电机信息（温度）、电池信息（温度、SOC）和实际车速计算当前驱动车辆的需求转矩。需求转矩包括正常行驶状态下的基础转矩部分和急加速或上坡状态下的动态补偿转矩部分。中层控制策略包括驱动模式划分和功率分配。驱动模式划分模块根据当前车速值决定当前的工作模式，功率分配模块根据所确定的工作模式、电池剩余电量和需求转矩值区间来确定功率分配策略。下层控制策略即模式切换过程控制，根据所确定的工作模式以及功率分配方案，控制电机1和电机2按照设计的模式切换过程控制方案，完成切换过程，满足动力性即舒适性的要求。以某款18 t电动大客车为研究对象，其动力性指标、整车参数、双电机动力系统匹配参数分别如表2～表4所示。2.1 上层控制策略上层控制策略即需求转矩计算，包含基础转矩和补偿转矩两个部分，即式中，T2.1.1 基础转矩计算汽车基础转矩由加速踏板开度直接决定，综合控制器将驾驶员踏板开度转化为转矩指令，两者之间关系定义为式中，T将双电机章动耦合驱动系统等效为一个单电机驱动系统，根据系统优化后的参数得到等效后的系统外特性曲线，并通过转速查表获得T对于转矩负荷系数，采用“下凹型”经济曲线。同时，为了满足急加速和爬坡过程的动力性需求，把系统总负荷率的5%留出来用于转矩补偿。综合考虑驾驶员操纵习惯和整车经济性需求，设定不同加速踏板开度下对应的转矩负荷系数，如图4所示。结合图4所示可求得在任意踏板开度p下的转矩负荷系数L，令p-L曲线满足L=f(p），并查询系统等效外特性曲线在电机相应时刻转速下的最大转矩，则基础转矩T其中，由图4所示可知，在整个电机转速范围内，双电机章动耦合驱动系统的最大输出转矩可以分为如下5个部分：(1）电机1单独驱动时的峰值恒转矩驱动转矩，满足式中，n(2）电机1单独驱动时的恒功率驱动转矩，满足式中，n(3）电机1单独驱动时的降功率驱动转矩为式中，n(4）双电机转速耦合驱动时的恒转矩驱动转矩，满足式中，n(5）双电机转速耦合时的恒功率驱动转矩，满足根据当前车速求得最大转矩并结合式（4），