基于模型的電動汽車增程控制系統前后驅動-制動力分配

基于模型的電動汽車增程控制系統前后驅動-制動力分配

提出了一種基于模型的電動汽車增程控制系統。在考慮了車輪滑移率和電動機銅鐵損失的情況下，系統優化了前后驅動-制動力分配，達到最小的能量消耗。由于驅動-制動力最優分配完全取決于車輛的加速度和速度，因此該系統不僅適于恒速模式，也適用于加速和制動模式。研究表明，該系統可以增加電動汽車的續駛里程，并可以準確測量能量消耗，仿真和試驗結果證明了該系統的有效性。

在運動控制方面，電動汽車相對于內燃機車有以下幾方面優點：

（1）電動汽車的電動機驅動-制動力控制的響應比發動機要快（大約100倍）；

（2）輪轂電機可以對每個車輪的驅動-制動力進行單獨控制；

（3）可以通過電流精確測量電機力矩。

假設車輛運行環境為平直路面，車輪的轉向角為0°。由于在高速工況下，車輛的行駛阻力和電機損失相對于總體損失大，該系統的有效性只在低速工況下獲得了驗證。研究中所用的電動汽車為FPEV-2 Kanon，這種汽車裝有4個外轉子式輪轂電機。

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

進行了臺架試驗、場地試驗和計算機仿真驗證。為了準確控制仿真結果，通過場地試驗得到汽車的實際行駛阻力，用于臺架試驗和仿真中（圖1）。

圖1　試驗車和實車仿真臺架

在不同的前后驅動-制動力分配比率下，分別進行逆變器輸入功率的對比，試驗結果表明，調整分配比率可以使逆變器的輸入功率達到最小。在場地和臺架試驗中，利用同樣的駕駛循環進行評估。仿真結果和兩種測試的結果對比表明，能量消耗基本相同；在分配比率為0.5時，場地試驗和臺架試驗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