純電動客車雙電機協調控制研究

葉偉宏

（廈門金龍聯合汽車工業有限公司，福建 廈門 361000）

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純電動客車雙電機協調控制研究

葉偉宏

（廈門金龍聯合汽車工業有限公司，福建 廈門 361000）

針對雙電機驅動系統，為了提高其經濟性，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，并結合MATLAB/SIMULINK導入雙電機控制策略進行聯合仿真，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動系統的仿真對比，仿真結果顯示雙電機系統的每公里電耗比單電機減小了 11.98%，有效的提高了整車經濟性。

AVL CRUISE；MATLAB/SIMULINK；聯合仿真

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

隨著經濟的不斷快速發展以及人民生活水平的提高，汽車已經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境污染問題。鑒于汽車工業發展帶來的能源短缺和環境污染問題，目前各國政府與汽車廠商致力于發展研究新能源汽車。

純電動汽車以驅動電機為動力源，由于驅動電機具有零轉速啟動、低轉速高轉矩、高轉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，實現電機效率的提升。

1、雙電機系統及協調控制算法

采用雙電機驅動的純電動客車構型圖如圖1所示。

根據駕駛員的操作，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的工作比例，提高經濟性，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）、電機一轉速（Motor1_speed）、電機二轉速（Motor2_speed）。根據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速的大小，按效率最優算法合理分配電機一與電機二的輸出扭矩。

圖1　雙電機系統構型

2、聯合仿真

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，并導入于CRUISE的MATLAB DLL接口模塊中，創建相應的數據接口，完成數據線的連接。建立中國典型城市循環工況的 Cycle run任務，進行 CRUISE與MATLAB/SIMULINK的聯合仿真。

3、仿真結果分析

3.1循環工況車速跟隨情況

中國典型城市循環工況持續行駛時間為 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，說明速度跟隨狀態良好，仿真合理，控制策略可行。

3.2雙電機協調控制情況

根據所述控制策略可知，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　中國典型城市循環工況下Motor 1與Motor 2電機的扭矩分配圖

導出整個仿真工況中電機一與電機二轉速、扭矩數據，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的比例較大，基本實現了預設雙電機控制目標。

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，現有兩種電機驅動方案，如表1所示。

表1　電機驅動方案

基于CRUISE的多層建模理念，搭建單電機驅動系統的仿真模型，并建立中國典型城市循環工況的Cycle run任務，與上述雙電機驅動系統進行仿真對比［4］。

統計仿真結果，計算中國典型城市工況下單雙電機驅動系統每公里的電耗量，表2為電耗的統計結果，單電機驅動系統每公里的電耗為 1.3254kwh，雙電機驅動系統的每公里的電耗為 1.1665kwh，雙電機系統的每公里電耗比單電機減少了11.98%，因此雙電機驅動系統的經濟性較高。

表2　仿真電耗統計結果

4、結語

本文應用AVL CRUISE與MATLAB/SIMULINK的聯合仿真，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，控制雙電機在不同的工況下尋找最優效率的扭矩分配算法，達到系統效率的提升。

[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. 吉林大學學報, 2009,39（6）：380-384.

[4] 李順波. 純電動客車綜合換擋規律研究.長春：吉林大學碩士學位論文,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合汽車工業有限公司新能源與先行技術部。

U469.72

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1671-7988 （2016）06-118-02