纯电动客车双电机协调控制研究

叶伟宏

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建 厦门 361000）



纯电动客车双电机协调控制研究

叶伟宏

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建 厦门 361000）

针对双电机驱动系统，为了提高其经济性，提出了一种双电机控制策略。文章基于AVL CRUISE搭建了整车仿真模型，并结合MATLAB/SIMULINK导入双电机控制策略进行联合仿真，验证了双电机控制策略的可行性。同时，还进行了单双电机驱动系统的仿真对比，仿真结果显示双电机系统的每公里电耗比单电机减小了 11.98%，有效的提高了整车经济性。

AVL CRUISE；MATLAB/SIMULINK；联合仿真

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

随着经济的不断快速发展以及人民生活水平的提高，汽车已经成为人民日常出行的主要交通工具之一，汽车保有量快速增加。伴随着汽车保有量的快速增加，汽车用油量的不断增加加剧了能源危机，同时，汽车尾气排放也带来了严重的环境污染问题。鉴于汽车工业发展带来的能源短缺和环境污染问题，目前各国政府与汽车厂商致力于发展研究新能源汽车。

纯电动汽车以驱动电机为动力源，由于驱动电机具有零转速启动、低转速高转矩、高转速高功率和工作范围较宽等特点，成为目前市场接受度最好的一种新能源汽车的技术方案。因此，电机的工作效率高低直接影响了纯电动客车的电耗，如何提高电机的运行效率也成为目前的研究热点。本文提出一种基于双电机的控制方法，通过仿真计算，实现电机效率的提升。

1、双电机系统及协调控制算法

采用双电机驱动的纯电动客车构型图如图1所示。

根据驾驶员的操作，判断驾驶意图，在满足整车动力性与驾驶平顺性的前提下，以电机高效工作为目标，合理的分配双电机的输出值，尽可能的增加动力源在高效区的工作比例，提高经济性，双电机控制算法如图1所示［1］［2］［3］。

控制模块的输入信号包括：油门踏板信号（Acc_ped）、整车车速（Veh_speed）、电机一转速（Motor1_speed）、电机二转速（Motor2_speed）。根据油门踏板的开度与车速大小，计算整车需求扭矩，再由整车需求扭矩与当前电机转速的大小，按效率最优算法合理分配电机一与电机二的输出扭矩。

图1　双电机系统构型

2、联合仿真

基于CRUISE搭建整车仿真模型，将双电机控制模块编译成DLL文件，并导入于CRUISE的MATLAB DLL接口模块中，创建相应的数据接口，完成数据线的连接。建立中国典型城市循环工况的 Cycle run任务，进行 CRUISE与MATLAB/SIMULINK的联合仿真。

3、仿真结果分析

3.1循环工况车速跟随情况

中国典型城市循环工况持续行驶时间为 1314s，全程5.83km，平均车速 16.10km/h，最高车速为 60km/h。仿真所得的实际车速紧跟工况要求的目标车速，两者基本保持一致，说明速度跟随状态良好，仿真合理，控制策略可行。

3.2双电机协调控制情况

根据所述控制策略可知，电机一与电机二的工作扭矩值是由驾驶员所踩油门踏板开度与当前车速所决定。中国典型城市循环工况中，在不同时刻下电机一与电机二仿真扭矩分配情况如图2所示。

图2　中国典型城市循环工况下Motor 1与Motor 2电机的扭矩分配图

导出整个仿真工况中电机一与电机二转速、扭矩数据，图3为电机一与电机二工作点的分布图，由图可知电机一与电机二工作于高效区的比例较大，基本实现了预设双电机控制目标。

图3　电机一与电机二的工作点分布图

3.3单双电机的仿真对比

参考我司已有的12m车型，现有两种电机驱动方案，如表1所示。

表1　电机驱动方案

基于CRUISE的多层建模理念，搭建单电机驱动系统的仿真模型，并建立中国典型城市循环工况的Cycle run任务，与上述双电机驱动系统进行仿真对比［4］。

统计仿真结果，计算中国典型城市工况下单双电机驱动系统每公里的电耗量，表2为电耗的统计结果，单电机驱动系统每公里的电耗为 1.3254kwh，双电机驱动系统的每公里的电耗为 1.1665kwh，双电机系统的每公里电耗比单电机减少了11.98%，因此双电机驱动系统的经济性较高。

表2　仿真电耗统计结果

4、结语

本文应用AVL CRUISE与MATLAB/SIMULINK的联合仿真，从理论上验证了双电控制策略的可行性，利用双电机不同的高效区，控制双电机在不同的工况下寻找最优效率的扭矩分配算法，达到系统效率的提升。

[1] CRUISE_Advanced_Matlab_Chinese_Editon AVL Cruise公司.

[2] CRUISE_GSP AVL Cruise 公司.

[3] 王庆年,曾小华.基于CRUISE软件的混合动力汽车正向仿真平台的开发. 吉林大学学报, 2009,39（6）：380-384.

[4] 李顺波. 纯电动客车综合换挡规律研究.长春：吉林大学硕士学位论文,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

叶伟宏，就就职于厦门金龙联合汽车工业有限公司新能源与先行技术部。

U469.72

A

1671-7988 （2016）06-118-02