[发明专利]轮毂电机系统转矩控制方法及转矩控制方法的检验台架

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域。

背景技术

当今能源危机和环境污染已成为全球共同关注和正在解决的热点问题，目前传统汽车主要依靠石油作为动力，导致能源消耗量激增，同时汽车排放出的尾气导致环境污染，因此新能源汽车广受社会各界关注，各国乃至各大汽车厂商正致力于新能源汽车的开发和应用。其中，电动轮型纯电动汽车，因采用轮毂电机技术尤其是四轮轮毂电机驱动，使得整车四轮驱动力独立可控，整车动力控制更为灵活、方便，合理控制各电动轮的驱动力可以提高电动汽车在恶劣环境下的行驶性能，提高车辆操作稳定性，将成为未来最具发展潜力的纯电动汽车类型。目前制约电动轮型电动汽车发展的核心问题正是轮毂电机技术。轮毂电机系统在电动汽车行驶过程中起着至关重要的作用，它直接影响到电动汽车的生命力。目前轮毂电机技术尚不成熟，成本高，研究规模较小，有待大力发展。因此搭建轮毂电机驱动系统测试台架是很有必要的。

目前全球权威科研组织对于电机驱动系统性能测试主要分为整车道路行驶试验、整车轮毂试验、电机系统试验台三种。其中整车道路行驶试验测试结果较准确，但需投入大量的人力、时间和经费；整车轮毂试验虽较接近整车测试结果，但难适用于大型电动车，电机参数匹配及整车拆装极为不便。电机系统试验台投入经费、人力和场地较少，电机参数的匹配、数据的获取及复杂道路工况模拟都较便捷，是目前开发纯电动汽车轮毂电机及驱动器较理想的工具。

现已有一些针对电机试验的专利，如中国汽车技术研究中心提出的名为“电动车辆ABS制动和电机回馈制动协调控制”，其申请号为200910228940，申请时间为2009.12.02，申请公开号为CN 10171877 A，涉及电动车辆ABS制动和电机回馈制动协调控制策略；上海华普汽车有限公司提出的名为“混合动力汽车电机台架试验保护装置”的实用新型，申请号为201020589748.7，申请日为2010.11.04，申请公开号为CN 201937237 U，只涉及到混合动力汽车电机台架试验过程中的保护措施。本发明不仅可以完成轮毂电机驱动系统性能对整车影响验证，还可以完成高级非线性算法对电机驱动系统控制的有效性和实时性的验证。

发明内容

本发明的目的是实现在各种车型和各种复杂道路行驶工况仿真环境中，嵌入轮毂电机驱动硬件系统，测试轮毂电机驱动系统性能的轮毂电机系统转矩控制方法及转矩控制方法的检验台架。

本发明的步骤是：

a、整车模型搭建和道路工况仿真部分：在AMESim中搭建高仿真高精度的四轮轮毂驱动电动汽车整车模型，整个电动汽车仿真模型包括电驱动模块、传动模块、车辆纵向动力学、转向系统、悬架、空气动力学、轮胎模块、路况信息；

b、负载部分：负载大小，由整车模型中的轮胎在所设定的道路上受到的阻力矩经过计算折合到驱动电机力矩输出轴上受到的反力矩计算得到；

其中，电动汽车单个车轮的驱动电机输出轴上的负载力矩                                                计算公式如下：

                             （1）

                    （2）

在上述公式中，r为轮胎半径，F_i为轮胎所受摩擦力矩，C_FK为滑移率刚度，λ为滑移率；

c、测量部分：利用转速传感器和电流传感器测得驱动电机的转速和驱动电机输入端的电流参数，通过转速传感器测得转速参数会受负载转矩影响且数值上回发生相应变化；

d、驱动电机模块及电机控制器：将c步骤获得参数经DSP控制器A/D口传给DSP控制器进行处理，同时通过DSP控制器的232串口线传回主机，供主机进行显示和存储；

转矩控制算法如下：

永磁同步电机的动态电压方程式：

       （3）

永磁同步电机在dq坐标上的磁链方程简化为：

                            （4）

                              （5）

电压方程简化为：

                     （6）

                  （7）

转矩方程为：

      （8）