[发明专利]电动汽车双电机并轴传动系统的模式切换动态控制策略

说明书

本发明涉及一种电动汽车双电机并轴传动系统，包括第一电机，第一电机通过第一轴与第一齿轮连接，第二电机通过第二轴与第二齿轮连接，第一齿轮与第三齿轮的传动比为n₁，第二齿轮与第三齿轮的传动比为n₂，中间轴的两端分别连接第三齿轮和第四齿轮，第四齿轮与第五齿轮的传动比为n₃，第五齿轮通过主减速器轴将扭矩传递给车轮。本发明还公开了一种电动汽车双电机并轴传动系统的模式切换动态控制策略。本发明提出动态控制策略实现双电机并联轴传动系统的理想模式切换，实现跟踪驾驶员所期望的理想车速和能量管理策略提供的理想扭矩，控制两个电动机以实现无动力中断的模式转换。

技术领域

本发明涉及电动汽车驱动技术领域，尤其是一种电动汽车双电机并轴传动系统的模式切换动态控制策略。

背景技术

电动汽车的行驶里程限制是其普及的最大障碍。电动汽车匹配多速变速器或应用多动力源驱动系统可有效提高整体效率，从而增加行驶里程，电动汽车多模式驱动系统是近些年的研究热点。目前市场上电动汽车的传动系统多采用单电动机匹配单级减速器的形式,这种配置是一种经济有效的解决方案。但是对于驱动电机的性能要求较高，既要求电机在恒扭矩区提供较高的转速，又要求在恒功率区输出较大扭矩以满足汽车行驶的动力性需求，这就需要选择足够大的电动机的功率。匹配单级减速器的电动机在通常工作在低效率区，从而增加了能耗。

通过多速变速器取代单级减速器，可使电机工作在更高效率区域，提高动力总成的动力性经济性。有研究对比电动汽车匹配与单级减速器变速器，两档变速器和四档变速器的基于不同的驾驶循环的系统能耗，结果表明，对于普通乘用车而言，两档变速器明显提高了单速变速器的系统效率，在多速变速系统使动力传动系统优势取得最佳的平衡，在电动乘用车的性能和成本之间具有良好的平衡。因此配有双速变速器的电动汽车传动系统如机械式自动变速器AMT，自动变速器AT和双离合变速器DCT已经有很多研究。机械式两档自动变速器具有很好的性能优势，但是换档期间的动力中断会影响驾驶舒适性。为了避免动力中断，有研究提出了一种新型的两档AMT，由于离合器位于两档AMT新布局的变速器后部，通过适当控制驱动电机和离合器的驱动，可以实现无动力换档。也有通过使用两个行星齿轮组为电动汽车匹配两档AT，其中齿轮位置是通过在两个行星齿轮组中制动不同的齿圈来确定的。由于扭矩转换器中粘性和泵送损失的消除，所提出的两档AT具有比传统液压AT更高的效率。有研究为电动汽车中的双速AT开发了换档控制方案,提出了一种两相控制，用于在每两个传动比之间进行换档，这保证了平稳和快速的换档。除了AT之外，DCT还具有在换档期间避免动力中断的能力，为基于两档DCT的电动汽车开发了一系列上电和断电转换控制策略,通过在扭矩阶段和惯性阶段控制离合器扭矩和电机扭矩，可以减少动力中断和冲击度,开发了DCT的平滑换档控制结构,控制结构分为两个级别，其中上级控制过程以确定离合器和动力源的最合适的扭矩轨迹，下级控制每个致动器控制器跟踪给定的扭矩轨迹的策略。

上述动力系统大多采用离合器、制动器或同步器的结构实现工作模式的切换，控制内容涉及电机控制、离合器、制动器、同步器的控制，其控制方法更为复杂。离合器和制动器的应用虽然会提高模式切换过程中的舒适性，但是会增加能量消耗，从而降低传动效率。同步器的应用会存在模式切换过程的动力中断的问题，从而影响舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑，省去离合器和同步器等复杂的机械结构，通过调节两个电机的驱动状态，实现三种驱动模式的输出，满足汽车的多行驶工况下的动力性和经济性要求的电动汽车双电机并轴传动系统的模式切换动态控制策略。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种电动汽车双电机并轴传动系统的模式切换动态控制策略，该策略包括下列顺序的步骤：

(1)建立电动汽车双电机并轴传动系统的五自由度动力学模型；

(2)通过能量管理策略选择驱动模式并确定两个电机的理想驱动扭矩，驱动模式分别为模式1、模式2和模式3；