CN112895918B - 一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，其中双电机结构包括中心主轴，及与中心主轴相连接的永磁同步电机、异步电机和单速比减速器系统；所述永磁同步电机、异步电机带动中心主轴转动，所述中心主轴与单速比减速器系统传动连接。并根据计算效率值的方法来确定扭矩分配方法。双电机中采用高效率的永磁同步电机和异步电机；电机的具体功率需根据匹配的车辆工况确定。异步电机使用同步电机转速传感器信号控制转速差，可提高永磁同步电机效率控制精度。根据驾驶员意图的油门信号解耦确定扭矩响应区域，以提高驱动效率。可有效提高传动系统效率，降低整车能耗。

Description

一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法
技术领域
本发明涉及新能源电动车技术领域，尤其是一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法。
背景技术
当前纯电动汽车电驱动系统主要以单电机单速比的结构为主，国内主要使用单个永磁同步电机，欧美国家主要使用异步电机。当前电驱动系统主要发展方向有两个：一是发展轮边电机或轮毂电机，减少中间变速和轴传动的机械损耗，效率较高，但因可靠性等因素未能普及；另一个是发展多速比或多电机新驱动结构。部分单电机-双速比结构也已经可量产，但因成本较高未能普及。
存在缺点：1.单电机双速比成本增加约800～1000元/辆车，且存在动力输出换挡不平顺的问题，动力提升与能耗优化效果有限。2.现有多电机-多速比混合结构产业链不成熟，控制复杂，性价比不高，仅在Marvel X等少数车型上使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
本发明所涉及的一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，
所述双电机结构包括中心主轴，及与中心主轴相连接的永磁同步电机、异步电机和单速比减速器系统；所述永磁同步电机、异步电机带动中心主轴转动，所述中心主轴与单速比减速器系统传动连接；
所述扭矩分配方法包括如下步骤：
S1、根据所需求的转速n和扭矩Tq，分配给永磁同步电机2aNm，并计算异步电机的扭矩b＝Tq-a，其中，0≤a≤永磁同步电机峰值扭矩；
S2、判断0≤b≤异步电机峰值扭矩，若判断结果为否，则返回步骤S1重新分配永磁同步电机aNm；若判断结果为是，则执行下一步骤；
S3、计算该分配方案下的效率η；
Figure GDA0003578299170000021
式中，a——永磁同步电机扭矩，Nm；
b——异步电机扭矩，Nm；
MAPa——永磁同步电机效率MAP，％；
MAPb——异步电机效率MAP，％；
S4、判断a＝＝永磁同步电机峰值扭矩，若判断结果为否，则返回步骤S1；若判断结果为是，则执行下一步骤；
S5、根据上述计算过程中的效率值η，获得最高效效率值η所对应的a和b；并判断该效率值η是否小于设计值，若判断结果为是，则该双电机结构处于扭矩禁响应区，分配算法结束；其判断结果为否，则继续判断b＝＝0；
若b＝＝0的判断结果为是，则该双电机结构处于永磁同步电机电机工作区，分配算法结束；其b＝＝0的判断结果为否，则继续判断a＝＝0；
若a＝＝0的判断结果为是，则该双电机结构处于异步电机工作区，分配算法结束；其a＝＝0的判断结果为否，则a≠0且b≠0，则该双电机结构处于双电机工作区，即最优扭矩组合输出。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述异步电机3与永磁同步电机2位于单速比减速器系统4的两侧。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述异步电机3与同步电机转速传感器相连接，用于控制转速差。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述永磁同步电机2与异步电机3同轴。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述永磁同步电机的峰值功率为42kW，峰值转速14000rpm，峰值扭矩80Nm，所述异步电机3的峰值功率为70kW，峰值转速14000rpm，峰值扭矩170Nm。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明中采用单速比同轴双电机结构，同轴双电机可以方便地切换电机驱动力矩分配，不存在跟多级的齿轮传动损耗。单速比结构当前比较成熟、结构简单，效率高，不存在换挡切换不平顺感。
双电机中采用高效率的永磁同步电机和异步电机；电机的具体功率需根据匹配的车辆工况确定。异步电机使用同步电机转速传感器信号控制转速差，可提高永磁同步电机效率控制精度。
扭矩分配分为双电机同时工作区、大电机工作区、小电机工作区、扭矩禁响应区共四个区域，根据驾驶员意图的油门信号解耦确定扭矩响应区域，以提高驱动效率。可有效提高传动系统效率，降低整车能耗；
附图说明
图1是本发明所涉及的双电机结构的示意图；
图2是扭矩分配方法的流程图；
图3是双电机结构的工作区分配示例；
图4是双电机结构中双电机的扭矩分配示意图。
图中标记说明如下：1-中心主轴；2-永磁同步电机；3-异步电机；4-单速比减速器系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
结合图1至图4，对本发明作详细说明。本发明所涉及的一种新型能源电动汽车双电机结构中，包括中心主轴1，及与中心主轴相连接的永磁同步电机2、异步电机3和单速比减速器系统4；所述永磁同步电机2、异步电机3带动中心主轴1转动，所述中心主轴1与单速比减速器系统4传动连接。
异步电机3与永磁同步电机2位于单速比减速器系统4的两侧。异步电机3与同步电机转速传感器相连接，用于控制转速差。永磁同步电机2与异步电机3同轴。在本发明中，异步电机又称为大电机，可以提供短时动力，并且成本相对较低；永磁同步电机又称为小电机主要提供持续动力，成本相对较高，但是效率极高。
若同时使用永磁同步电机，会导致成本更高，可进一步降低整车能耗，但性价比不高。若同时使用异步电机，可以进一步降低成本，但能耗相对本方案会有提升，性价比不高。
本发明所涉及的一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，双电机结构在进行扭矩分配时，分为禁响应效率区、永磁同步电机电机工作区、异步电机工作区和双电机工作区
具体的扭矩分配方法包括如下步骤：
S1、根据所需求的转速n和扭矩Tq，分配给永磁同步电机2aNm，并计算异步电机3的扭矩b＝Tq-a，其中，0≤a≤永磁同步电机峰值扭矩。永磁同步电机(小电机)和异步电机(大电机)的效率在每个转速下的MAP均是已知的。
S2、判断0≤b≤异步电机峰值扭矩，若判断结果为否，则返回步骤S1重新分配永磁同步电机2aNm；若判断结果为是，则执行下一步骤；
S3、计算该分配方案下的效率η；
Figure GDA0003578299170000051
式中，a——永磁同步电机扭矩，Nm；
b——异步电机扭矩，Nm；
MAPa——永磁同步电机效率MAP，％；
MAPb——异步电机效率MAP，％；
S4、判断a＝＝永磁同步电机峰值扭矩，若判断结果为否，则返回步骤S1；若判断结果为是，则执行下一步骤；
S5、根据上述计算过程中的效率值η，获得最高效效率值η所对应的a和b；并判断该效率值η是否小于设计值，若判断结果为是，则该双电机结构处于扭矩禁响应区，分配算法结束；其判断结果为否，则继续判断b＝＝0；
若b＝＝0的判断结果为是，则该双电机结构处于永磁同步电机电机工作区，分配算法结束；其b＝＝0的判断结果为否，则继续判断a＝＝0；
若a＝＝0的判断结果为是，则该双电机结构处于异步电机工作区，分配算法结束；其a＝＝0的判断结果为否，则a≠0且b≠0，则该双电机结构处于双电机工作区，即最优扭矩组合输出。
永磁同步电机的峰值功率为42kW，峰值转速14000rpm，峰值扭矩80Nm，异步电机3的峰值功率为70kW，峰值转速14000rpm，峰值扭矩170Nm。以上述的永磁同步电机和异步电机的参数为例进行扭矩分配，具体的分配结果见图4。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，其特征在于，
所述双电机结构包括中心主轴(1)，及与中心主轴相连接的永磁同步电机(2)、异步电机(3)和单速比减速器系统(4)；所述永磁同步电机(2)、异步电机(3)带动中心主轴(1)转动，所述中心主轴(1)与单速比减速器系统(4)传动连接；
所述扭矩分配方法包括如下步骤：
S1、根据所需求的转速n和扭矩Tq，分配给永磁同步电机(2)aNm，并计算异步电机(3)的扭矩b＝Tq-a，其中，0≤a≤永磁同步电机峰值扭矩；
S2、判断0≤b≤异步电机峰值扭矩，若判断结果为否，则返回步骤S1重新分配永磁同步电机(2)aNm；若判断结果为是，则执行下一步骤；
S3、计算该分配方案下的效率η；
Figure FDA0003578299160000011
式中，a——永磁同步电机扭矩，Nm；
b——异步电机扭矩，Nm；
MAPa——永磁同步电机效率MAP，％；
MAPb——异步电机效率MAP，％；
S4、判断a＝＝永磁同步电机峰值扭矩，若判断结果为否，则返回步骤S1；若判断结果为是，则执行下一步骤；
S5、根据上述计算过程中的效率值η，获得最高效效率值η所对应的a和b；并判断该效率值η是否小于设计值，若判断结果为是，则该双电机结构处于扭矩禁响应区，分配算法结束；其判断结果为否，则继续判断b＝＝0；
若b＝＝0的判断结果为是，则该双电机结构处于永磁同步电机电机工作区，分配算法结束；其b＝＝0的判断结果为否，则继续判断a＝＝0；
若a＝＝0的判断结果为是，则该双电机结构处于异步电机工作区，分配算法结束；其a＝＝0的判断结果为否，则a≠0且b≠0，则该双电机结构处于双电机工作区，即最优扭矩组合输出。
2.根据权利要求1所述新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，其特征在于，所述异步电机(3)与永磁同步电机(2)位于单速比减速器系统(4)的两侧。
3.根据权利要求1所述新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，其特征在于，所述异步电机(3)与同步电机转速传感器相连接，用于控制转速差。
4.根据权利要求1所述新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，其特征在于，所述永磁同步电机(2)与异步电机(3)同轴。
5.根据权利要求1所述新型能源电动汽车双电机结构的扭矩分配方法，其特征在于，所述永磁同步电机的峰值功率为42kW，峰值转速14000rpm，峰值扭矩80Nm，所述异步电机(3)的峰值功率为70kW，峰值转速14000rpm，峰值扭矩170Nm。
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