CN105667344A - 分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统及控制方法，涉及分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制技术领域。解决了现有轮毂驱动的电动汽车的簧下质量增加造成系统的能耗增加，操作稳定性差的问题。一号加法器的正向信号输入端连接汽车油门或刹车的控制信号，一号加法器的负向信号输入端连接低通滤波器的转动惯量反馈信号输出端，二号加法器的两个信号输入端分别连接和转矩补偿器的信号输出端和一号加法器的信号输出端，二号加法器的二号加法器的信号输出端连接电动汽车的电力传动设备的转矩控制信号输入端，电动汽车的电力传动设备的信号输出端经微分器低通滤波器后进行信号反馈。本发明适用于分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制使用。

Description

分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制技术领域。

背景技术

由于采用轮毂电机驱动的分布式电驱动系统簧下转动惯量小，且转矩响应速度快，因此在颠簸路面等不良路况下动态响应比较剧烈，极大地影响了电动汽车的运行平顺性和舒适性。现有相关研究主要是通过增加机械惯量配重等方式解决，这样的坏处是进一步增加了轮毂电动驱动的电动汽车的簧下质量，使得系统的能耗增加，且操作稳定性和安全性变差。

发明内容

本发明是为了解决现有轮毂驱动的电动汽车的簧下质量增加造成系统的能耗增加，操作稳定性差的问题，提出了一种分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统及控制方法。

本发明所述的分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统，该系统包括一号加法器1、二号加法器2、微分器3、转矩低通滤波器5和转矩补偿器6；

一号加法器1的正向信号输入端连接汽车油门或刹车的控制信号，一号加法器1的负向信号输入端连接低通滤波器的转动惯量反馈信号输出端，一号加法器1的信号输出端同时连接二号加法器2的一个正向信号输入端和转矩补偿器6的信号输入端，二号加法器2的另一个正向信号输入端连接转矩补偿器6的信号输出入端，二号加法器2的信号输出端连接电动汽车的电力传动设备3的转矩控制信号输入端，电动汽车的电力传动设备3的信号输出端连接微分器4的信号输入端，微分器4的信号输出端连接转矩低通滤波器5的信号输入端。

分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制方法，该方法基于分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制系统实现，该方法具体步骤为：

步骤一、采用公式：

$\frac{\ΣT_i}{r}=\mathrm{\δ}M\frac{du}{dt}$

获得，电动汽车的加速度，其中，T_i为各个驱动轮的输出转矩，r为轮胎有效滚动半径，δ为旋转质量换算系数，M为电动汽车质量；

步骤二、利用公式：

$\mathrm{\δ}=1+\frac{1}{M}\frac{\Σ(J_m+J_w)}{r^2}+\frac{1}{M}\frac{J_e{i}_g^2{i}_0^2{\mathrm{\η}}_T}{r^2}$

获得车辆旋转质量换算系数δ，其中，J_m为电机转动惯量，J_w为车轮转动惯量，r为轮胎有效滚动半径，j_e为发动机转动惯量，i_g为变速器的速比，i₀为主传动比；

步骤三、利用公式：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}T=T_{out}\·(\frac{{\mathrm{\δ}}_1}{{\mathrm{\δ}}_0}-1)\\ =T_{out}\·\frac{\Σ\mathrm{\Δ}J}{{\mathrm{Mr}}^2+\Σ(J_m+J_w)}\end{array}$

获得转矩补偿器所补偿的转矩ΔT，δ₀为四轮驱动电动汽车的初始旋转质量换算系数，δ₁为添加外部惯量后的旋转质量换算系数，ΔJ为转动惯量增量,即增加的转动惯量值；

步骤四、将步骤三获得的补偿的转矩ΔT经二号加法器2对加速信号进行补偿，实现对分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制。

本发明所述的系统和方法提高了四轮驱动电动汽车越野性能的电子转动惯量控制方法，所述方法通过设计系统电子转动惯量来代替机械转动惯量，有效地减小了轮胎扭转振动问题，同时解决了分布式驱动电动汽车，尤其是轮毂电机的分布式驱动电动汽车为了解决控制响应问题提高机械转动惯量带来的簧下质量增大的问题，本发明的转矩控制系统中增加转矩补偿器来抑制额外转动惯量对于电动汽车加速度的影响。通过在转矩控制系统中添加反馈ΔJ作为电子转矩，来代替机械转矩以解决四轮驱动电动汽车行驶过程中特别是越野路况的行驶过程中的车体振动问题。

附图说明

图1为本发明所述分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统原理框图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统，该系统包括一号加法器1、二号加法器2、微分器3、转矩低通滤波器5和矩补偿器6；

一号加法器1的正向信号输入端连接汽车油门或刹车的控制信号，一号加法器1的负向信号输入端连接低通滤波器的转动惯量反馈信号输出端，一号加法器1的信号输出端同时连接二号加法器2的一个正向信号输入端和转矩补偿器6的信号输入端，二号加法器2的另一个正向信号输入端连接转矩补偿器6的信号输出入端，二号加法器2的信号输出端连接电动汽车的电力传动设备3的转矩控制信号输入端，电动汽车的电力传动设备3的信号输出端连接微分器4的信号输入端，微分器4的信号输出端连接转矩低通滤波器5的信号输入端。

具体实施方式二、本实施方式所述分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制方法，该方法基于分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制系统实现，该方法具体步骤为：

步骤一、采用公式：

$\frac{\ΣT_i}{r}=\mathrm{\δ}M\frac{du}{dt}$

获得，电动汽车的加速度，其中，T_i为各个驱动轮的输出转矩，r为轮胎有效滚动半径，δ为旋转质量换算系数，M为电动汽车质量；

步骤二、利用公式：

$\mathrm{\δ}=1+\frac{1}{M}\frac{\Σ(J_m+J_w)}{r^2}+\frac{1}{M}\frac{J_e{i}_g^2{i}_0^2{\mathrm{\η}}_T}{r^2}$

获得车辆旋转质量换算系数δ，其中，J_m为电机转动惯量，J_w为车轮转动惯量，r为轮胎有效滚动半径，J_e为发动机转动惯量，i_g为变速器的速比，i₀为主减速器速比；

步骤三、利用公式：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}T=T_{out}\·(\frac{{\mathrm{\δ}}_1}{{\mathrm{\δ}}_0}-1)\\ =T_{out}\·\frac{\Σ\mathrm{\Δ}J}{{\mathrm{Mr}}^2+\Σ(J_m+J_w)}\end{array}$

获得转矩补偿器所补偿的转矩ΔT，δ₀为四轮驱动电动汽车的初始旋转质量换算系数，δ₁为添加外部惯量后的旋转质量换算系数，ΔJ为转动惯量增量,即增加的转动惯量值；

步骤四、将步骤三获得的补偿的转矩ΔT经二号加法器2对加速信号进行补偿，实现对分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制。

本发明通过添加电子转矩来代替传统的机械转矩，既克服了机械转矩带来的簧下质量增大的缺点，又克服了四轮驱动电动汽车在行驶过程中的振动问题，特别是越野工况时的振动问题，提高了电动汽车行驶时的操作稳定性和舒适性，保证了电动汽车更好的越野性能。

Claims (2)

1.分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制系统，其特征在于，该系统采用电子转动惯量代替附加机械转动惯量，该系统包括一号加法器(1)、二号加法器(2)、微分器(3)、转矩低通滤波器(5)和转矩补偿器(6)；

一号加法器(1)的正向信号输入端连接汽车油门或刹车的控制信号，一号加法器(1)的负向信号输入端连接低通滤波器的转动惯量反馈信号输出端，一号加法器(1)的信号输出端同时连接二号加法器(2)的一个正向信号输入端和转矩补偿器(6)的信号输入端，二号加法器(2)的另一个正向信号输入端连接转矩补偿器(6)的信号输出入端，二号加法器(2)的信号输出端连接电动汽车的电力传动设备(3)的转矩控制信号输入端，电动汽车的电力传动设备(3)的信号输出端连接微分器(4)的信号输入端，微分器(4)的信号输出端连接转矩低通滤波器(5)的信号输入端。

2.分布式轮毂电机驱动电动汽车转矩响应的优化控制方法，其特征在于，该方法具体步骤为：

步骤一、采用公式：

$\frac{{\mathrm{\ΣT}}_i}{r}=\mathrm{\δ}M\frac{du}{dt}$

获得，电动汽车的加速度，其中，T_i为各个驱动轮的输出转矩，r为轮胎有效滚动半径，δ为旋转质量换算系数，M为电动汽车质量；

步骤二、利用公式：

$\mathrm{\δ}=1+\frac{1}{M}\frac{\mathrm{\Σ}(J_m+J_w)}{r^2}+\frac{1}{M}\frac{J_e{i}_g^2{i}_0^2{\mathrm{\η}}_T}{r^2}$

获得车辆旋转质量换算系数δ，其中，J_m为电机转动惯量，J_w为车轮转动惯量，r为轮胎有效滚动半径，J_e为发动机转动惯量，i_g为变速器的速比，i₀为主传动比；

步骤三、利用公式：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}T=T_{out}\·(\frac{{\mathrm{\δ}}_1}{{\mathrm{\δ}}_0}-1)\\ =T_{out}\·\frac{\mathrm{\Σ}\mathrm{\Δ}J}{{\mathrm{Mr}}^2+\mathrm{\Σ}\left(J_m+J_w\right)}\end{array}$

获得转矩补偿器所补偿的转矩ΔT，δ₀为四轮驱动电动汽车的初始旋转质量换算系数，δ₁为添加外部惯量后的旋转质量换算系数，ΔJ为转动惯量增量,即增加的转动惯量值；

步骤四、将步骤三获得的补偿的转矩ΔT经二号加法器(2)对加速信号进行补偿，实现对分布式驱动电动汽车转矩优化分配控制。