关键词：电动汽车;;双模耦合驱动系统;;模式切换;;预测函数控制
摘 要：电驱动系统是电动汽车的核心部件,其构型主要包括集中式驱动和分布式驱动两种。分布式驱动系统可以通过独立调节各驱动轮转矩实现整车动力学稳定性控制,但同轴驱动轮之间缺乏转矩自平衡机制,一旦一侧驱动系统发生故障,车辆很容易发生跑偏等失稳现象;集中式驱动系统通过差速器进行同轴车轮驱动力矩的大致平均分配,并通过多挡变速来提高动力性和经济性,但要想实现驱动防滑和稳定性控制功能必须添加辅助控制装置。本文以一种既能实现集中式驱动又能实现分布式驱动且具有两挡变速功能的电动汽车双模耦合驱动系统为研究对象,分析其模式切换机理,提出相应控制方法,实现驱动模式的快速平滑切换。本文主要研究内容如下:(1)建立并验证电动汽车双模耦合驱动系统模型。系统模型主要包括同步器模型,变模执行机构模型,以齿轮接触模型为基础的传动系统扭振模型。扭振模型主要考虑齿轮之间的阻尼和刚度,包括集中式驱动系统与分布式驱动系统的齿轮接触模型;验证传动模型及变模执行机构模型可以正确反映其动力学特性。(2)建立并验证驱动电机调速及扭矩管理控制模型。根据电动汽车双模耦合驱动系统的结构特点和模式切换动力学特点,建立永磁同步电机的数学模型,并建立基于直接转矩控制的调速模型和扭矩管理模型;验证其可以满足双模耦合驱动系统要求。(3)建立基于双电机主动调速机制的机电协同控制策略。协同控制策略包括双电机调速策略、扭矩管理控制策略和变模执行机构控制策略。为提高模式切换品质,以变模驱动电机为控制对象,拟合了模式切换的最优控制曲线,并建立预测函数控制器。完成控制效果仿真验证。根据系统仿真结果,提出在驱动电机和传动机构之间添加扭转减震器的设想,并通过仿真验证扭振减震器具有提高变模品质的功能。(4)对电动汽车双模耦合驱动系统进行样件试制。通过台架试验模拟整车模式切换工况,验证驱动系统样件可行性;改制试验样车,整车试验验证电动汽车双模耦合驱动系统理论正确性及控制策略可行性。
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