电动汽车双轮驱动差速控制
摘要
电动汽车优于传统内燃机汽车并不仅仅在于能源的更替，性能上更具提高的空间，多电机驱动是电动汽车获得更好性能的有效途径之一。该文是以无刷双馈电机牵引的双轮驱动电动汽车为研究对象，对双轮无刷双馈电机牵引控制进行了较为透彻的研究和分析。该论文主要研究的方向如下：
首先，对无刷双馈电机控制性能进行了深入的分析和仿真研究，针对电动汽车的驱动要求的优势，首次提出以无刷双馈电机作为双轮驱动电动汽车的牵引动力，并针对无刷双馈电机驱动系统存在的亚同步区控制绕组能量回流问题。仿真结果表明：无刷双馈驱动具有动态响应快、起动、制动、加速、减速各工况下能量分配灵活、高速运行能力强的优点，另外一个更显著的有点是当逆变器不可使用时，电机可当做感应电机。
其次，依照双馈电机结构、控制的特殊性，提出一种结构简单的双轮驱动电动汽车无刷双馈电机级联差速控制结构，该结构成本低，更充分的发挥了双馈输入的优势。
关键词：电动汽车；双轮驱动；无刷双馈电机；差速控制
Abstract
Electric vehicle (EV) is superior to the traditional internal combustion engine vehicle, not only in energy replacement, but also in the more space of performance improvement, multi-motor drive is an effective way to get better performance for electric vehicle. The EV which is drived by double BDFM(Brushless Double Feed Motor) is taken as an object in this dissertation, which analyses and studies traction control.Mainly research works of the dissertation are as follows.
First of all, the performance control of the DTC system of the BDFM are analysed and simulated in the dissertation, BDFM is first purposed to be the drive source for EV with the advantage.To solve the problem of the control winding current feedback in the sub-synchronous area of the BDFM control system. The simulation shows, the advantage of brushless doubly-fed driver is fast dynamic response, flexible energy distribution under the condition of starting, braking, accelerating, decelerating, excellent ability of high speed operation. When one set of inverter breakdown, BDFM also can run as an induction motor, for the EV run in field works.
Second, according to the specific characteristic of BDFM’s structure, control and energy transfer, a BDFM differential cascade system in two-wheel drive EV is proposed in the dissertation, which costs low, takes more advantage of double-fed input and energy natural distributing in steering and efficiently.
Keywords：Electric Vehicle;Two-wheel Drive;Brushless Doubly-fed Machine;Differential Control
目录
摘要.................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................... I I 1绪论................................................................................................................................ I II
1.1课题背景及选题意义 (1)
1.2电动汽车的发展概况 (1)
1.2.1国外发展现状 (1)
1.2.2国内发展现状 (2)
1.3多电机驱动电动汽车控制技术 (3)
1.4 主要研究工作 (3)
2 无刷双馈电机运行的基本原理 (5)
3无刷双馈电机牵引控制策略 (8)
3.1无刷双馈电机直接转矩控制 (8)
3.2基于控制绕组电流最小化直接转矩控制策略 (9)
3.3牵引系统仿真 (12)
4无刷双馈电机双轮差速控制原理与结构 (17)
4.1双轮驱动电动汽车的转向模型 (17)
4.2双馈级联差速结构 (19)
4.3双馈独立驱动差速结构 (20)
5双轮驱动无刷双馈差速系统仿真分析 (21)
5.1双轮驱动双馈级联差速系统仿真 (21)
5.2双轮无刷双馈电机独立驱动差速系统仿真 (24)
结论 (27)
致谢 (29)
参考文献 (30)
1绪论
1.1课题背景及选题意义
电动汽车，如清洁能源，节能，低噪音和能源多样化，是公认的解决未来能源问题和环境问题的最有效的工具之一，在世界上，各国政府，企业和科研机构的所有国家的关注。
中国电动汽车的技术水平与发达国家相差不大，而目前的格局是一种罕见的为中国汽车制造业的发展机会，并加强研究和开发，以生产出达到当代国际水平并具有自主知识产权的电动汽车，是国家的利益所在。电动汽车最明显的优势是快速准确的转矩控制，如果不能充分利用这点，电动汽车的性能难以在与其他新能源汽车的竞争中获得绝对优势（如在能源消耗方面，柴油混合动力汽车会更低）。通过实现和超越传统内燃机性能的智能控制的电动汽车电机驱动系统，不仅只是在简单的动力源替换，尤其是配备多个电机的电动车。由于其特殊的布置形式而在提高汽车操纵稳定性方面具有令人瞩目的潜力[1-2]。
在本文中，采用双电机前轮的电机进行了研究。无刷双馈电机作为驱动电机，并分别对驱动系统结构及电机牵引、汽车操纵稳定性控制、差速控制策略问题进行深入的研究。
本论文一方面研究电动汽车无刷双馈电机牵引控制问题，提出针对性地控制结构与控制策略，另一方面以提高操纵稳定性为目的，研究两个牵引电机的协同控制，研究成果既具有理论意义亦有工程应用的可能。
1.2电动汽车的发展概况
1.2.1国外发展现状
从1970年起，发达国家已经在商业开发和应用电动汽车方面投入了巨资。到20世纪90年代，美洲和欧洲国家都相继制定并严格执行[3]关于汽车尾气排放标准。
在美国大力发展纯电动汽车需要很长的时间，需要的投资也非常大。早在1991年，在美国创建了先进的电池联盟是由三大汽车公司共同签署了一项协议而成立的，这个联盟是共同合作和研发汽车电池去供应电动型汽车。在1990年初，为了发展ev-i型纯电
动汽车美国通用汽车公司投资近10忆美元，这种汽车车大容使用铅酸电池和镍氢电池，具有137马力、3相交流感应电动机驱动，最大的时速可高达80km/h，一次性充电可行驶的里程为75~130km，完整的充电时间为5.5~6h。之后通用公司新建设了电动汽车生产线。2002年福特公司在市面上推出了全新的THINK都市车。这种汽车采用了前轮驱动，运用的是交流电的控制系统和单速齿轮减速传动装置，还有别的充电设备可以选择，在内的插入式充电器为标准配置分别为110V或220V，220V的充电设备可以在6~8h 之内将电池充满[4-9]。
在日本，电动汽车已受到各个领域的关注，日本在1997年后的一些制造商就开始销售第二代纯电动型汽车，这种汽车装配了镍氢和铿离子电池。在近20世纪末，日本的丰田公司研发出了装备RA V-4EV型纯电动轿车，这种汽车的动力装配是一台不用维修护理的功率为50kw的交流同步电动机，汽车的电力的支持是由88V镍氢电池供给的，充电的时间为5~6h，最高的速度是125km/h，通过一次性充电能行驶的距离215km。随后日产公司成功的研制出一款采用铿离子电池为主动力的Lunnet EV五座纯电动轿车，一次性充电可行驶多达230km并且最高车速为120km/h。闪耀在第16届国际电动车展会上的新型电动车—“Prius”，它是由丰田公司研发的，至今在日本国内、美国、欧洲分别销量达3.5万辆、1万余辆、1万余辆。
欧洲也投入力量大力发展电动汽车。法国在电池、电子控制和电机技术等电动汽车技术方面位于全球前列，法国的电动车产业最具优势，在整个的欧洲共有电动汽车的数量为12000辆，而单单法国所拥有的数量就占据了这个欧洲的63%。在1971年，德国成立了城市电动车交通公司(GES)，1991年国家投入了300辆电动汽车进行运行。
1.2.2国内发展现状
我国正式对电动汽车的研制始于1981年，自从20世纪90年代以来，国家支持研发的关于电池技术和电动汽车的项目数量达十余项；机械部主办了关于电动型汽车的发展战略研究会；中美合作签署了电动汽车技术相关的战略协议；在中国的汕头、南澳岛开通了国家电动车专用实验区，并拥有世界各国多种先进的车型。
目前，我国已自主开发出多种型号的电动汽车，中国首辆电动轿车于2001年6月也在湖北东风汽车公司问世。近600辆由我国自主研发的新能源汽车在北京2008年奥运会时得到了成功使用。2010年的上海世博会，各场馆使用了大量的电动车。
国家高技术研究发展计划关于电动汽车重大专项燃料电池轿车项目分别由我国北京理工大学、清华大学、同济大学三所大学承建。我国西安交通大学在电动车关键的技术领域研发了有多达15项国家发明专利，且正式授权的有5项。
1.3 多电机驱动电动汽车控制技术
目前，许多电动汽车发展还处于传统的燃油汽车动力改造阶段，其结构是借用汽车的传动体系，采用一个动力电动机，由减速器和差速器驱动两个（或四个）驱动轮。明显的，这样的结构只是改变了传统汽车的动力源，只有电动机的转矩特性较发动机有一定的改善，但是并没有根本充分发挥电动驱动系统和改变车辆的运动性能所带来的技术进步的优势。
多电机驱动系统直接面向电动汽车的理想的结构形式，给电动车带来了许多不同于传统燃油汽车的新问题和新特性，基于本课题的研究成果，使得电动车技术全面超越燃油汽车成为可能。
1.4主要研究工作
本文以无刷双馈电机牵引的双轮驱动电动汽车为研究对象，将对驱动系统及整车操纵稳定性的控制策略进行了理论分析、系统仿真和实验验证。主要工作可分解为以下部分：
（1）电动汽车用无刷双馈电机直接转矩控制牵引控制策略的研究
在研究无刷双馈电机工作机理的基础上，对电机直接转矩控制系统的能流和控制方案，进行了深入的分析和仿真研究，立足于电动汽车的驱动要求，根据无刷双馈电机在能量分配、运行方式及动态控制性能上的优势，首次提出以无刷双馈电机作为双轮驱动电动汽车的牵引动力，同时采用针对性控制策略满足车辆牵引要求，打破了传统无刷双馈电机的应用限制。针对无刷双馈电机低速运行时控制绕组无谓回馈能量，造成功率及控制绕组电流过大，增加逆变器容量的问题，提出通过控制绕组电流最小化控制方案，优化系统的控制策略，切实减小逆变器功率，降低系统成本。
采用无刷双馈电机转子速数学模型，对电机的牵引控制策略进行了全面的仿真研究，仿真结果表明：无刷双馈驱动具有电机容量小、动态响应快、起动、制动、加速、减速各工况下能量分配灵活、高速运行能力强的优点，当逆变器不可使用时，电机可当
做感应电机。对于在野外工作的汽车来讲，驱动设备相当于一个“冗余”系统。
实验研究结果进一步揭示了电动汽车无刷双馈电机牵引控制的运行机理，有效验证了本文提出的牵引系统的可行性。
（2）双轮驱动电动汽车的差速研究
根据无刷双馈电机在结构、控制及能量传递方面的特殊性，提出双轮驱动电动汽车无刷双馈电机级联差速控制结构，该结构充分发挥了电机双馈输入的优势，简单经济，在车辆转向时能量利用率高；论文还研究了双轮无刷双馈电机独立差速驱动结构，仿真结果表明：级联和独立驱动两种差速结构均可有效实现差速控制，级联差速成本低，转向时两电机分别在亚同步区和超同步区工作，能量自动在两电机间合理分配；独立驱动动态性能好、调速范围宽、能量可控性强，更利于在高速电动汽车上使用。
2 无刷双馈电机运行的基本原理
本文提出采用两台无刷双馈电机分别驱动电动汽车的左右前轮，充分发挥无刷双馈电机电磁功率传递灵活和节能的优势。无刷双馈电机定子上有两套绕组，均可从电源接收或向电源回馈能量，用两个小功率双馈电机可取代传统汽车的发动机、离合器、变速箱及笨重而庞大的机械差速机构。
对于电动汽车的转向控制来说，电机是实现牵引的执行机构，能否控制车辆准确执行司机指令，平稳行驶，一方面取决于双轮电机控制指令的优化，另一方面则取决于电机的牵引控制系统能否准确地跟踪指令，本章首先研究的即是单电机的牵引控制策略。
双轮驱动电动汽车转向时，如果不加以控制，则将产生内外车轮的转速过快或过慢问题，从而导致汽车转向困难，车轮与地面的相对滑动，加快了轮胎的磨损率。为保证在汽车转向时，所有车轮均绕转向中心作纯滚动，外轮车速应大于内转车速，即需要对左右两牵引电机进行差速控制。双馈电机的双绕组结构为差速控制带来很多优势，采用何种差速控制结构和控制方案也是本章要讨论的问题。
无刷双馈电机在定子侧具有控制绕组和功率绕组，按照转子结构的不同，又可分为笼型以及磁阻转子两类，本文选用笼型无刷双馈电机。
无刷双馈电机的控制绕组，其作用相当于转子，它的功率绕组的作用就等同于一般的绕线式双馈电动机的定子，而取消了绕线电机的电刷，将定子控制绕组和功率绕组都接至逆变电源上，通过调节功率、控制两绕组的逆变器频率实现调速，如图2.1所示。
负载
逆变器
逆变器
直
流电源
功率绕组
控制绕组
直流电源
ω
ωc
ωp
图2.1 无刷双馈电机调速系统示意图
无刷双馈电机定子上两套绕组的磁场没有直接耦合关系，通过调制机理，以特殊结构的转子为中介实现两种不同极对数、不同转速的磁场耦合并完成能量的传递。定子两套绕组产生极对数分别为p p 和c p 的基波磁场，通过气隙使转子绕组产生感应电流，这时转子绕组也分别感生了极对数为p p 和c p 的磁场，功率绕组p p 对极基波磁场在转子内
感应出p p 对极磁场与控制绕组c p 对极基波磁场相互作用，控制绕组c p 对极基波磁场在转子内感应出c p 对极磁场与功率绕组p p 对极基波磁场相互作用，从而实现了机电能量的传递。
n c
n rp n r n p n c
n r n p
a ）反向序
b ）同向序
图2.2 BDFM 内部磁场相互作用关系
改变控制绕组或功率绕组逆变器的输出频率，可实现无刷双馈电机的调速，双馈运行时，控制绕组和功率绕组同时接通三相交流电源，得到定子磁路中同时存在着2个旋转磁场。
当逆变器分别为控制绕组和功率绕组输入相反的相序电压时，它们所产生的旋转磁场方向相异，同步转速c n 、p n 分别为：
60=
p p p
f n p (2.1)
60=
c
c c
f n p (2.2) 设转子的旋转速度是n r ，则两个定子磁场在转子中f rp 、f rc 分别为：
r rp ()60
p p
n n p f -= (2.3)
r rc ()60
c c
n n p f +=
(2.4) 当频率为f rp 的电流，流过转子导体时，产生的旋转磁场相对于转子的转速为：
()
rp c
pr r c p
p
60=
f p n n n p p =± (2.5) 当频率为f rc 的电流，流过转子导体时，产生的旋转磁场相对于转子的转速为：
rc
cr c
60=
f n p (2.6)
想要得到恒定的电磁转矩，这两个磁场必须进行同步旋转，由式(2.5)和式(2.6)可知，转子电流频率必然相同，即：
rp rc f f = (2.7)
同理，频率为f rp 和f rc 的电流也会流过转子导体，必须在满足式(2.7)的条件时，控制绕组电流建立的磁场与它们产生旋转磁场才会同步，它们之间的相互作用产生了恒定的电磁转矩，维持了电机的稳定运行。
综上所述，由式(2.1)～式(2.4)和式(2.7)，得到，稳态运行时电机转速的关系式：
p c r p c
()60f f n p p -=
?+ (2.8)
以上各式中：f p 、f c 分别为功率绕组、控制绕组电源频率；p p 、p c 分别为功率绕组、控制绕组极对数。
需要注意的是当n r = n p 时，BDFM 处于临界状态，转子中不产生感应电动势也无电流，不能产生电磁转矩。根据式(2.1)、式(2.2)和式(2.8)可以得出临界状态下控制绕组频率f c-L 为
c
c-L p p
p f f p =
? (2.9)
3 无刷双馈电机牵引控制策略
电动汽车牵引电机控制系统是个典型的随动系统，对每个电机高性能的牵引控制，是保证车辆运行性能的前提。
3.1 无刷双馈电机直接转矩控制
（1）功率绕组与控制绕组磁链、转矩控制原理
无刷双馈电机运行时相当于一台2(p c p p +)极普通感应电机，定子控制绕组和定子功率绕组等同于普通感应电机的转子绕组和定子绕组。用控制绕组和功率绕组磁链表示的电磁转矩表达式，即：
c 3()sin 2()
p c sp em p sp sc pr cr p p L L L M M T +=
-ψψθ (3.1)
式中： c ||ψ和p ||ψ分别为控制绕组功率绕组磁链矢量的模；θ为控制绕组功率绕组磁链矢量之间的夹角。
功率绕组、控制绕组磁链分别为：
()()p sp
sp sp
c sc
sc sc
d d R t
R t
u i u i ì?=-???í
??=-???
òòy y (3.2)
分别调节功率绕组、控制绕组输入电压矢量即可调节磁链。当通过功率绕组和控制功率绕组磁链来控制转矩时，欲加大转矩使转速升高时，控制功率绕组磁链顺电机转速方向旋转，控制绕组则逆转速方向旋转，以增大控制绕组和功率绕组磁链间的夹角；减小转矩时，则相反，通过控制减小控制绕组和功率绕组磁链间的夹角，直接选择合适的外加电压向量改变c ψ和p ψ的旋转速度，进而改变θ来控制转矩。
功率、控制绕组均由六个开关元件组成的电压型逆变器供电，逆变器可能的开关状态有823=种，其中2种状态输出零电压，六种非零电压，分别为0s u -7s u 。
（2）磁链和转矩的调节
在直接转矩控制中采用bang-bang 控制直接调节转矩和磁链，为降低开关频率，转矩和磁链调节器通过滞环实现，其结构如图3.1所示。
通过判断磁链、转矩的状态和磁链所在的空间区域后就可以选择合适的电压空间矢量，得到直接转矩控制的逆变器开关表。
1
1
-T ?ST
SF
10
ψ
ψ
-*
||T e *-T
e
?ψ
?-ψ
a ）磁链调节器
b ）转矩调节器
图3.1 直接转矩控制滞环结构图
3.2 基于控制绕组电流最小化直接转矩控制策略
无刷双馈电机亚同步运行时，双馈运行能量有双向的流通路径，有一部分能量没有做功而从控制绕组侧流回了电池，使功率、控制两绕组电流及输入功率增大，这会加大对逆变器容量的要求。要想成功的将无刷双馈电机应用在电动汽车上，必须对无刷双馈电机的能流加以合理的优化控制。
本文提出基于控制绕组电流最小化的直接转矩控制，一方面降低铜耗，另一方面缩减对无刷双馈电机双绕组逆变装置的容量要求，降低驱动成本。
（1） 控制绕组磁链与电流夹角的确定
当控制绕组磁链与控制绕组电流成90°时，控制绕组电流中无功分量为零，控制绕组的全电流即为额定的有功电流，控制绕组电流的有功分量可以达到额定电流，大于电机控制绕组额定电流的有功分量，因而电动机的输出转矩可以大于额定转矩。同时功率绕组电流小于其额定值，功率因数、效率亦有提高。
在复平面中两个矢量α、β的点乘积公式为：
θcos βαβα=? (3.3)
式中：α，β为矢量α、β的模；θ为两个矢量之间的夹角。
设),(11y x =α，),(22y x =β则有：
2121cos y y x x +==?θαββα (3.4)
22
112222x y x y ?=+?
?=+??
αβ (3.5)
将式(3.4)代入式(3.5)得
21212
2222121cos cos y y x x y x y x +=++==?θθβαβα (3.6)
由式(3.6)可得
22
2122
2
1
2121cos y
y x
x y y x x +++=
θ (3.7)
判断控制绕组磁链和控制绕组电流夹角的大小情况，可通过判断这两个矢量夹角的余弦值是否大于0来实现，当余弦值大于0时，夹角小于 90，余弦值小于0时，夹角大于90°。
（2）亚同步运行时控制绕组开关电压矢量的选择
欲保持控制绕组电流与磁链始终呈90°，必须根据控制绕组磁链的旋转方向来选择适合的开关电压矢量，保证控制绕组电流与磁链相互垂直。
在亚同步运行状态，假设当前控制绕组电流矢量c i 与控制绕组磁链矢量ψc 呈垂直状态，当施加一个与控制绕组磁链矢量ψc 夹角小于90°的控制绕组电压矢量u c 时，将使控制绕组电流矢量i c 与控制绕组磁链矢量ψc 的夹角变小。相反，当施加一个与控制绕组磁链矢量ψc 夹角大于90°的控制绕组电压矢量u c 时，将使控制绕组电流矢量i c 与控制绕组磁链矢量ψc 的夹角变大。
按逆时针方向对控制绕组电压空间矢量作用范围进行了划分，分为六个区段(61S S -)，在每个区段可以选用两个控制绕组电压空间矢量使控制绕组电流空间矢量i c 与控制绕组磁链空间矢量ψc 保持垂直状态。
将控制绕组磁链矢量向a ，b ，c 三轴做投影，来确定控制绕组磁链所在的区间，一旦磁链所在的区间被确定，就能够选择合适的电压矢量。如图3.2所示。
图中，c +u 代表使控制绕组电流与控制绕组磁链夹角大于90°的控制绕组电压空间矢量，c -u 代表使控制绕组电流与控制绕组磁链夹角小于90°的控制绕组电压空间矢量。a ψ，
b ψ，
c ψ分别代表控制绕组磁链ψc 在a ，b ，c 三个轴上的投影，ψa S ，ψb S ，ψc S 分别代
表磁链的开关状态，当对应的投影值大于零时为1，当对应的投影值小于零时为0，ua S ，
ub S ，uc S 分别代表逆变器的功率开关器件的开关状态。
图3.2 控制绕组控制开关选择
图中，c +u 代表使控制绕组电流与控制绕组磁链夹角大于90°的控制绕组电压空间矢量，c -u 代表使控制绕组电流与控制绕组磁链夹角小于90°的控制绕组电压空间矢量。
a ψ，
b ψ，
c ψ分别代表控制绕组磁链ψc 在a ，b ，c 三个轴上的投影，ψa S ，ψb S ，ψc S 分别代表磁链的开关状态，当对应的投影值大于零时为1，当对应的投影值小于零时为0，
ua S ，ub S ，uc S 分别代表逆变器的功率开关器件的开关状态。
c +u 与磁链开关状态的逻辑关系：
ua ψc ub ψa uc ψb
S S S S S S ì?=???=í???=?? (3.8) c -u 与磁链开关状态的逻辑关系：
ψb
ua ψc ub ψa uc
S S S S S S ì?=???
=í???=??? (3.9) 对应的开关电压选择表，如表3.1所示。
表3.1 亚同步工况下控制绕组磁链与控制绕组电压矢量
控制绕组S 磁链区段
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 +2u u 3(100) u 4(110) u 5(010) u 6(011) u 1(001) u 2(101) -2u
u 2(101)
u 3(100)
u 4(110)
u 5(010)
u 6(011)
u 1(010)
（3）超同步运行时控制绕组开关电压矢量的选择
在超同步状态时，功率绕组磁链的旋转方向不变，而控制绕组磁链则按顺时针方向旋转，所施加的电压空问矢量应按顺时针施加。
超同步状态时，对功率器件的开关状态与控制绕组磁链矢量ψc 的开关状态其分析方法，可按照亚同步时的分析方法得到，逆变器磁链开关状态与功率开关器件的开关状态的关系：
c +u 与磁链开关状态的逻辑关系：
ua ψb ub ψc uc ψa
S S S S S S ?=?
=??
=? (3.10) c -u 与磁链开关状态的逻辑关系：
ψc ua ψa ub ψb
uc S S S S S S ?=??
=??=?? (3.11) 由以上分析可得出，无刷双馈电机控制绕组电流的最小优化控制方法的开关状态选择表，如表3.2所示。
表3.2 超同步工况下控制绕组磁链与控制绕组电压矢量
控制绕组磁链区段
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 c +u u 5(010) u 6(011) u 1(001) u 2(101) u 3(100) u 4(110) c -u
u 6(011)
u 1(001)
u 2(101)
u 3(100)
u 4(110)
u 5(010)
控制绕组电流最小优化控制策略能够通过控制控制绕组电流、控制绕组的无功电流来降低功率，减小损耗，提高能量利用率，同时还能够降低对功率、控制绕组双侧逆变装置的电流要求，优化逆变器容量，节省成本。
3.3 牵引系统仿真
（1）系统仿真
本文采用无刷双馈电机转子速数学模型，利用两套逆变装置，分别接到无刷双馈电机的功率绕组和控制绕组上，功率绕组逆变器采用传统的直接转矩控制方案，控制绕组逆变器采用基于控制绕组电流最小化的直接转矩控制策略，进行了牵引控制系统的仿真
研究。系统原理框图如图3.3所示。
利用Matlab 语言的M-File 编写仿真程序，仿真电机参数为P p =3，P c =l ，r p =0.435Ω，L sp =0.07138H ，M pr =0.06931H ，r c =o.435Ω，L sc =0.06533 H ，M cr =0.06021 H ，r r =1.63Ω，L r =0.1428 H ，J =0.03kg.m 2，K d =0。仿真条件是：电机的同步转速为750r/min ，转速给定值360r/min ，负载为10N.m ，并在t =0.25s 时给定转速增为1100r/min ，系统仿真总时间为0.5s ，仿真结果如图3.4所示。
系统在额定负载下运行，由图3.4e - g 可见，系统可从亚同步运行进入超同步运行，高速帯载能力强，因此汽车可放宽对变速箱等机械传动装置的要求；机械特性在高、低均保持同样硬度，抗扰能力强。图3.4b 、3.4c 、3.4e 可见，系统启动、升速、制动时的动态响应很快，说明系统动态跟踪能力强，汽车驱动电机控制是随动系统，要求电机迅速跟踪指令，以保证安全，因此这一性能对高速行驶的汽车来说至关重要。由图3.4a 、3.4d 可见，系统功率、控制两绕组的磁链幅值均可稳定控制在给定值上，这一性能可为系统通过磁链优化改善能流分配带来方便。
码盘
n *
n
T
ψp
u p BDFM
～
磁通角θ
T
整流器
开关表
磁链观测和转矩计算逆变器
电流检测
U d 电流检测
整流器U d ～转矩滞环比较器
磁链滞环
比较器i p
PI
-
-
-
转矩、转子电流与转子磁链
夹角计算
开关表
-
转矩滞环比较器
θST
ST
SF
ET
-
ET
Eψp
ψp
*
T *
u c
i c 磁链计算ψc T *
abc 投影
S ψa ,S ψb ,S ψc
ψc
θ
磁链方向
n *
n 0
T
逆变器转子磁链
方向判断
图3.3 控制绕组电流最小化直接转矩控制系统结构图
a) 功率绕组磁链b) 功率绕组d轴电流
c) 控制绕组d轴电流d) 控制绕组磁链
f) 转速
e) 转矩
g) 机械特性
图3.4 控制绕组电流最小优化控制方法仿真结果
仿真结果表明：采用基于控制绕组电流最小化的无刷双馈电机直接转矩控制系统高
速带载能力强，调速范围宽，系统动态响应快、机械特性硬，系统的跟踪及抗扰动能力很强。
（2）传统DTC 与控制绕组电流最小化DTC 性能对比
为了分析控制绕组电流最小化对系统输入电流的抑制能力，对传统直接转矩控制（DTC ）和控制绕组电流最小化直接转矩控制进行了对比仿真，仿真中为了对比方便，采用了电流d 、q 轴合成矢量的幅值：22+d q i i i 。
a) 控制绕组电流矢量幅值（电流最小化）
b) 控制绕组电流矢量幅值（DTC ）
c
c) 控制绕组功率曲线（电流最小化）
d) 控制绕组功率（DTC ）
e ）功率绕组功率曲线（电流最小化）
g ）功率绕组功率曲线（DTC ）
图3.5 DTC与控制绕组电流最小化DTC对比仿真
对比图3.5a、c、e、g和图3.5b、d、f、h的仿真可见，采用控制绕组电流最小化策略，可使控制绕组的电流和输入功率大幅减小，进而亦使功率绕组的电流和功率下降。
结果表明：采用控制绕组电流最小化控制方案，控制无刷双馈电机的无功功率，最小化控制绕组与电源间的无功功率传递，从而使控制绕组电流最小，进而降低功率绕组电流。仿真结果证明：该控制方案能够降低电机两绕组的电流，减小铜耗和逆变器容量。
（3）系统能流分析
由图3.5e和图3.5g可见，电机从亚同步切换到超同步状态时，双馈电机的控制绕组功率由负变正，说明超同步时能量从功率、控制两绕组一起流入驱动电机，而异步电机能量只能从定子来。
在高速相同负载条件下，双馈电机用两个小容量逆变器，而异步电机用一个大容量逆变器，由于逆变装置的价格与容量不成比例，两个容量较小的逆变装置要可能比一个大容量的逆变装置便宜。
另外，双馈电机在超同步时可以从定、转子双侧输入能量，超同步运行能力使系统调速范围增宽。而异步电机没有超同步运行能力，只能弱磁降载运行。若想达到与双馈电机相同的驱动效果，需要更换功率更大的电机。
4 无刷双馈电机双轮差速控制原理与结构
采用两个相同的无刷双馈电机分别驱动电动汽车的左右轮，构成无刷双馈电机差速系统，系统结构见图4.1。
车轮
车轮
电池
电机控制器电机控制器
齿轮齿轮
电机电机整车控制器
图4.1电动汽车双轮驱动系统
4.1 双轮驱动电动汽车的转向模型
当车辆直线行驶时，假设电机直接相连车轮，电机转子旋转的角速度就是车轮的角速度，由于假设了各个车轮的滚动r 相同，则有下式成立：
fl fr ωω= (4.1)
式中，fl fr ωω、分别为左、右驱动车轮的旋转角速度。
图4.2为汽车转向的几何关系示意图。设右转向时方向盘转角为负，左转向时方向盘转角为正，在车辆低速转向行驶时，电子差速器可依据Ackermann 转角关系进行设计[10]。
R fin
l f
l r
R fout
d out
T r
R rin
R r R rout
d
d
d out
K CG
d in
R f
e
e
d in
T f
图4.2 汽车转向几何关系示意图
本科毕业设计（论文） () 论文题目：电动汽车电机驱动控制策略研究 本科生姓名：关海波学号：201211318 指导教师姓名：赵峰职称： 申请学位类别：工学学士专业：电力工程及管理 设计(论文)提交日期：（小四号楷体加黑）答辩日期：（小四号楷体加黑） 本科毕业设计(论文)
电动汽车电机驱动控制策略研究 姓名：关海波 学号：201211318 学院：新能源及动力工程学院专业班级：电力工程及管理1201班
指导教师：赵峰 完成日期： 兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity
摘要 本论文首先介绍了异步电动机的数学模型，通过坐标变换，得到了异步电动机的空间矢量等效电路。并由理想逆变器的8种开关状态入手，得到了理想逆变器的数学模型，建立了空间电压矢量的定义。并在此基础上对定子磁链和电磁转矩及空间电压矢量之间的关系进行了分析，阐述了六边形磁链轨迹和近似圆形磁链轨迹异步电动机直接转矩控制系统的结构和工作原理。 根据异步电动机直接转矩控制的工作原理，本论文在的平台下，分别搭建了六边形磁链轨迹和圆形磁链轨迹直接转矩控制系统模型。并对仿真结果进行了相应的分析，验证了异步电动机直接转矩控制策略的可行性。而且，对两种磁链轨迹直接转矩控制系统的优缺点及应用范围进行了比较。 本论文以电动汽车的电机驱动部分为研究对象，对于异步电动机的直接转矩控制技术进行了较为深入的理论研究，在电动汽车及其他相关领域的应用具有一定的参考价值。 关键词：电动汽车；电机驱动；直接转矩控制
, . . , . . , . a , a , . . ：，， 目录 摘要错误!未指定书签。 错误!未指定书签。 1 绪论错误!未指定书签。 1.1国内外电动汽车的发展及现状错误!未指定书签。 2 电动汽车电机驱动系统分析错误!未指定书签。 2.1电动汽车驱动电机的特殊要求错误!未指定书签。 2.2电动汽车电机驱动系统的分类及选择错误!未指定书签。
纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002) 摘 要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词：纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。
电动汽车的基本结构电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。 1.电源电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。 2.驱动电动机驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有"软"的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（S R M）和交流异步电动机所取代。 3.电动机调速控制装置电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。 早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电
纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱
动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电
纯电动汽车的基本结构和原理 与燃油汽车相比，纯电动汽车的结构特点是灵活，这种灵活性源于纯电动汽车具有以下几个独特的特点。首先，纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转动轴传递的，因此，纯电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。其次，纯电动汽车驱动系统的布置不同，如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系统等，会使系统结构区别很大；采用不同类型的电动机，如直流电动机和交流电动机，会影响到纯电动汽车的重量、尺寸和形状；不同类型的储能装置，如蓄电池，也会影响纯电动汽车的重量、尺寸及形状。另外，不同的能源补充装置具有不同的硬件和机构，例如，蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电，或者采用更换蓄电池的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中充电。 纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。除了电力驱动控制系统，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车相同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或省去了。所以电力驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能特征，也是纯电动汽车的核心，它相当于传统汽车中的发动机与其他功能以机电一体化方式相结合，这也是区别于传统内燃机汽车的最大不同点。 1、电力驱动控制系统 电力驱动控制系统的组成与工作原理如图5.1所示，按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。 1)车载电源模块 车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。
(1)蓄电池电源。蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压一般为12V或24V的低压电源，而电动机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电动机类型不同，其要求的电压等级也不同。为满足该要求，可以用多个12V 或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电池组，再通过DC／DC转换器供给所需的不同电压。也可按所需要求的电压等级，直接由蓄电池组合成不同电压等级的电池组，不过这样会给充电和能源管理带来相应的麻烦。另外，由于制造工艺等因素，即使同一批量的蓄电池其电解液浓度和性能也会有所差异，所以在安装电池组之前，要求对各个蓄电池进行认真的检测并记录，尽可能把性能接近的蓄电池组合成同一组，这样有利于动力电池组性能的稳定和延长使用寿命。 (2)能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合在一起控制发电回馈，使在纯电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高纯电动汽车的续程能力。能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。为提高蓄电池性能的稳定性和延长使用寿命，需要实时监控电源的使用情况，对蓄电池的温度、电解液浓度、蓄电池内阻、电池端电压、当前电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等蓄电池状态参数进行检测，并按蓄电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免蓄电池过充、放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助模块的驾驶室显示操纵台，以便驾驶员随时掌握并配合其操作，按需要及时对蓄电池充电并进行维护保养。 (3)充电控制器。充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段。
纯电动汽车的结构分析和驱动系统性能比较 摘要 纯电动汽车驱动形式有很多种，为了选择最合适的驱动系统，我们对不同驱动系统的结构特征进行了分析，在纯电动汽车上匹配不同的驱动系统后比较其动力性；以城市驾驶循环为例建立车辆能耗模型来比较其经济性。结果显示：单电机直接驱动系统虽然最简单，但其性能最差；装配两速变速器后，动力性显著改善，汽车行驶里程增加3.6％，但自动变速的功能难以解决;采用轮毂电机驱动系统可以改善汽车的动力性，但实际行驶效率不高;而双电机耦合驱动系统可以实现高效率行驶，其行驶里程比单电机直驱增加了7.79％，并且因为其具有结构简单，行驶效率高等特点，所以适用于现在的纯电动汽车。 绪论 作为核心部件，电力驱动系统的技术水平直接制约纯电动汽车的整体性能。如今，有多种驱动系统可以使用。根据车轮驱动扭矩的动力源，驱动系统的模式可分为整体式驱动和分布式驱动。整体式驱动系统的驱动扭矩由主减速器或次级减速器或差速器来调节，主要包括单电机直驱和主副电机耦合系统。在分布式驱动中，每个驱动轮都有一个单独的驱动系统，轮毂电机驱动系统是分布式驱动的主要形式。 整体式驱动的技术相对比较成熟，但驱动力通过差速器被大致平均分配到左、右半轴，单个驱动轮的转矩在大多数车辆中不能独立地调节。因此不安装其他的传感器和控制器，我们很难对汽车的运动和动力进行控制[1]。分布式驱动近几年飞速发展，由于大多数车轮和电动机之间的机械部件被替换，因此分布式驱动系统具有结构紧凑和传动效率高的优点[2]。 为了选取最适合纯电动汽车的驱动方式，本文对不同驱动系统的结构特征和动力性经济性比较进行了比较说明。本文结构如下：第二部分为驱动系统的结构特征分析，第三部分介绍驱动系统的参数和部件性能，第四部分比较不同驱动系统的动力性，第五部分比较不同驱动系统的经济性，第六部分得出结论。 结构分析 整体式驱动 整体式驱动系统被广泛应用于各类电动车辆，其主要结构如图1所示。其中M是电动机，R是固定速比减速器，T是变速器，D是主减速器，W是车轮。图1 a是单电机直驱系统，其扭矩由主减速器调节，通常称为直驱系统。图1 b和直驱系统十分相似，除了扭矩由变速器调节。因为驱动电机的速比调节范围比内燃机的更大，所以能以较少的齿轮数目的传动来满足在任何工况下的电动汽车需求。图1 c是另外一种整体式驱动形式，其采用两个驱动电机和主减速器，其中一个电机在大多数工况下作为汽车的动力来源，另外一个电机只有在需要附加功率时才会工作。
电动车控制器原理图解 单片机PICl6F72是目前电瓶车控制器主流控制芯片，配合2只 74HC27(3输入或非门电路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(双输入与门)和一片LM358(双运放)，组成一款比较典型的无刷电瓶车控制器，具有60°和120°驱动模式自动切换功能，其基本组成框图见图l。实物测绘原理图见图2(图中数据除注明外，均为开锁停车状态数据)。 一、电路简介与自检 开通电门锁，48V电瓶直流电经电门锁线输入到控制器，一路经R3、R13、R4等送入U6的③脚作电瓶欠压检测用，另一路送入U13、U14、
U15输出+15V和+5V给IC和末级驱动供电。单片机PICl6F72的⑨、⑩脚外接16MHz晶体，①脚外接R13、C25组成复位电路，电门锁开锁，单片机得电工作后即进入初始化自检状态，它主要检测：1．由R3、R73、R4、R11、C2l等组成的电池欠压检测电路(典型值U6的③脚输入3.8V)。 2．由R5、R6、U1等组成的末级电流检测和过流保护电路(正常值Ul的⑦脚输出0V，①脚输出约3.6V)。 3．转把复位信号(正常值U6的⑥脚输入约0.8V的低电平)。 4．刹车复位信号(正常值U6的⑦脚输入4.8V高电平)。 5．电机霍尔元件检测到的无刷电机相位信号(正常时至少有一根霍尔线输入为4.1V，其他为0V)。 自检后的状态由LED2显示结果，以下是参照值(具体显示与单片机的程序设计有关)。 闪l停l--自检正常通过 闪2停l--欠压 闪3停l--LM358故障 闪4停1--电机霍尔信号故障
闪5停l--下管故障 闪6停l--上管故障 闪7停1--过流保护 闪8停l--刹车保护 闪9停1--手把地线断开 闪10停1--手把信号和手把电源线短路 闪l停11--上电时手把信号未复位 若自检正常通过，当转动转把时，U6根据转把输出电压的大小，将相应脉冲宽度的载波信号与三路驱动上下管的换相导通信号混合，从而达到控制无刷电机速度的目的，不同的速度对应不同的电机电流，同时行驶速度与电机换相频率成正比。 电路中，末级功率管V1和V2，V3和V4分别为无刷电机U相的上、下路驱动管；V5和V6，V7和V8分别为无刷电机V相的上、下路驱动管；V9和V10，Vll和V12分别为无刷电机W相的上、下路驱动管。U2为下管驱动IC，U4为上管驱动IC；U3、U5为上、下管R55、R56(康铜丝)串接在末级功率管的地线上，因而末级功率管的电流变化会在R55、R56上产生压降，所以由R5、R6和Ul等组成的电流检测电路可以随时检测无刷电机电流的大小，避免过流损坏电机。由R3、R73、R4、R11、C21、
电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T 18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1 汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。
3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。 4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率：在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 3、额定转速：额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速：相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩：电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。 扩展阅读： WP4000变频功率分析仪应用于电动汽车电机试验 现行的电动汽车相关标准大全 如何选择电动汽车电池监测系统 hb
电动汽车动力电池系统国标最详解读 来源：第一电动网发布时间：2015-08-28 09:56 设置字体：大中小 关注度：4791 次 分享到： 摘要：国标针对动力电池系统，建立了常规性能和功能要求——容量、能量、功率、效率、标准循环寿命、工况循环寿命、存储、荷电保持、容量恢复、倍率性能、高低温性能等。 【高工锂电综合报道】国标针对动力电池系统，建立了常规性能和功能要求--容量、能量、功率、效率、标准循环寿命、工况循环寿命、存储、荷电保持、容量恢复、倍率性能、高低温性能等，建立了安全防护要求--操作安全、故障防护、人员触电防护、滥用防护、环境适应性、事故防护、用户手册和特殊说明等，范围覆盖了电芯、模组、动力电池包、动力电池系统这4个层级，产品类型包括混合动力、插电式/增程式混合动力、纯电动乘用车和商用车，已基本上了构成了一个完整的体系。 一、构建标准体系 电动汽车早期的发展过程中，GB或GB/T国家标准的缺失在一定程度上造成了行业的良莠不齐和鱼龙混杂。仅依靠汽车行业的QC/T推荐标准作为一种参考，并不具有权威性和广泛性，整车企业和电池企业要么茫无头绪，要么各行其是、各执一词，缺乏一个统一的衡量标准。 随着2015年新版GB/T国家推荐标准的陆续发布，我国电动汽车产业围绕动力电池系统已基本上构建了完整的标准体系，形成了行业的准入门槛，有利于行业的规范发展和优胜劣汰。 新国标在2015年5月颁布(部分标准将在10月份或年底颁布)，与旧标准之间有一年的过渡期，从2016年开始，相关企业都将遵循新的标准进行相关检测。新国标与工信部2015年3月发布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》一起，将加速动力电池行业的洗牌，提高行业集中度水平。
学习任务3 纯电动汽车的控制策略 任务目标 任务目标 能够正确的认识纯电动汽车的控制策略的功用和设计思路。 能够掌握对加速转矩控制策略、制动能回馈控制策略、驱动转矩的功率限制策略的分析方法 学习重点 对纯电动汽车控制策略的分析和设计。 知识准备 一、电动车控制系统概述 1整车控制单元. 汽车整车控制单元（VCU）是纯电动汽车整车控制系统的核心部件。纯电动汽车的正常行驶、安全性、再生能量回馈、网络管理、故障诊断与处理以及车辆状态监测等方面都需要VCU 的参与。对于加速度踏板、制动踏板、电子换挡杆等传感器数据和驾驶员操作指令的数据，控制指令将其发送至整车控制单元，整车控制单元按照既定的整车控制策略进行数据处理，将处理结果发送给电机控制器、电池控制单元等，并实时监控车辆运行状态。在纯电动汽车制动过程中，为了提高纯电动汽车的行驶里程，整车控制单元进行制动能量反馈控制。整车控制单元直接或通过CAN 总线和其他电子控制单元传送数据和控制指令。下图是纯电动汽车控制单元的示意图。 2.整车控制系统可以根据驾驶员的意图发出各种指令，电机控制器可实时响应并调节驱动电机的输出，实现怠速、前进、倒车、停车、能量回收和停车等功能。整车控制系统通过采集加速踏板信号、制动踏板信号和档位开关等信息，一同接收CAN 总线上的电机控制器信号和电池管理系统发送的信号，并通过车辆控制策略对接收
到的数据信息进行分析判断，获取驾驶员的驾驶意图和车辆行驶状态，最后利用CAN 总线发出指令，控制各部件控制器的工作，从而保证车辆正常行驶 3、整车控制策略的功用 纯电动汽车驱动系统中主要有电机驱动装置，传动系统，动力电池等。必须有一个性能优越、安全可靠的整车控制策略，从各个环节上合理控制车辆的运行状态、能源分配和协调功能，以充分协调和发挥各部分的优势，使汽车整体获得最佳运行状态。整车控制策略主要包括: (一) 汽车驱动控制。根据司机的驾驶要求、车辆状态、道路及环境状况，经分析和处理，向电机控制器发出相应指令，满足驾驶要求。 (二) 制动能量回馈控制。根据制动踏板和加速踏板信息、车辆行驶状态信息、蓄电池状态信息，计算再生制动力矩，向电机控制器发出指令。 (三) 整车能量优化管理。通过对车载能源动力系统的管理，提高整车能量利用效率，延长纯电动汽车的续驶里程。 (四) 车辆状态显示。对车辆某些信号进行采集和转换，由主控制器通过综合数字仪表显示出来。 二、纯电动汽车整车控制策略 车辆需要在满足驾驶员意图，汽车的动力性、平顺性和其他基本技术性能以及成本控制等要求的前提下选择合适的控制策略。针对各部件的特性及汽车的运行工况，控制策略要实现能量在电机、电池之间的合理而有效分配、使整车系统效率达到最高，获得整车最大的经济性以及平稳的驾驶性能。在设计纯电动汽车的时候，首先要在保证汽车基本性能的前提下降低汽车的能量消耗，提高车辆的续驶里程。同时还要兼顾电池的寿命，并充分考虑驾驶员的驾驶意图、汽车的平顺性以及安全性。 基于上述原则，制定控制策略的思路为: 实时考虑行驶工况，电池SOC值等影响因素，根据规则将转矩合理地分配给电机。同时限定电机的工作区域和SOC值的范围，确保电机和动力电池能够长时间保持高效的状态。若出现问题，系统可根据预先设定的规则对纯电动车辆系统的工作模式进行判断和选择。最终，在整车控制器与电机控制器中形成一个实时控制的闭环系统。这样既能保证驾驶员驾驶意图能够得到充分满足，也能够对车辆状态进行控制，保证安全性和舒适性。 1、驾驶员意图解析 对于纯电动汽车，驾驶员最简单的意图分析是加速踏板与驱动电机的期望输出功率之间的开度曲线关系。以加速踏板开度平衡曲线为基准，判断驾驶员的操作意图，当电动车辆在直道上匀速行驶时，电动汽车的运动状态点落在油门踏板的开度平衡曲线上，如图
KH-CDD21纯电动汽车动力驱动与控制一体化教学实训系统 可选用：吉利帝豪EV300、比亚迪E5、北汽EV160、荣威eRX5 一、产品简介 选用原装纯电动轿车高压电控总成和永磁同步电机；原装配套变速箱和传动轴；高压动力线和低压控制线与动力电池和管理系统实训台对接，实训台保留原车功能；真实展示纯电动轿车电驱动传动系统核心零部件之间的连接控制关系、安装位置和运行工况，以及高压系统安全注意事项，并培养学员对纯电动轿车电驱动传动系统故障分析和处理能力。适用于各类型院校新能源纯电动汽车驱动传动系统课程教学和维修维护实训。 二、功能特点 1.各主要部件安装在实训平台上，保留原车电气连接方式，断电后可方便拆装，训练拆装线束与电器，掌握高压系统零部件拆装和安全保护要点。 2.动力高压配电箱上盖采用透明5mm有机玻璃改装，清晰观察了解控制原理和内部控制元件。 3.驱动传动系统实训台高压电源由动力电池和管理系统实训台提供，与动力电池和管理系统实训台连体工作，配套连接电缆线，保留原车连接方式。 4.教学板完整显示电驱动系统工作原理图，安装检测端子，可直接在面板上检测系统电路元件的电信号，如电阻、电压、电流、频率、波形信号等。 面板采用耐创击、耐污染、防火、防潮的高级铝塑板，表面经特殊工艺喷涂底漆处理；面板打印有永不褪色的彩色电路图等； 5.传动轴输出端安装原车制动器，模拟车辆负载系统，通过调整两端负载大小，真实展示电驱动传动系统不同工况下（启动、加速、匀速、减速、停车、爬坡等）电流和电压等数据变化规律。
6.设备由平台和教学板组成，平台水平放置，安装原车零部件；底部安装4个带自锁脚轮装置。 7.面板部分采用1.5mm冷板冲压成形结构，外形美观；底架部分采用钢结构焊接，表面采用喷涂工艺处理，带自锁脚轮装置，教学板底座上配有30cm左右的台面，方便放置资料、轻型检测仪器等。 8.配备智能化故障设置和考核系统，故障点主要设置在低压控制线路，保证高压系统安全及训练实车故障处理能力。 9.为了教学安全，台架配套安装绝缘地板（绝缘与耐压国标产品地胶）。 10.配套实训指导书，包含系统工作原理，实训科目，故障设置及清除等要点。 三、基本配置（每台）
名词解释 1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。 2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。 3.续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。 4.逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。 5.整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。 6.DC/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。 7.单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。 8.蓄电池放电深度：指称为“DOD”，表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电量与额定容量的百分比。 9.蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。 10.荷电状态：称为“SOC”，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。 11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。 12.蓄电池的总能量：指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。 13.蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。 14.蓄电池功率密度：指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。 15.蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。 16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。 17.蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。 18.蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象。 19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器。 20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。 21.感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。 22.放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。 23.连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。 24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复的现象. 25.蓄电池的循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能
纯电动汽车动力系统及驱动技术 一、电动汽车简介及现状 电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，电动汽车可分为三种:蓄电池式纯电动车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车。电动汽车历史悠久，世界上的第一辆电动汽车于1834年诞生，比1886年问世的世界上第一辆内燃机汽车还要早半个世纪。 大力发展新能源汽车从而实现世界交通及能源结构的转型已经成为当代汽车行业实现可持续发展的重要趋势。和传统燃油汽车相比，电动汽车尽管目前技术不太成熟，但凭借其能源效率高、环境污染小、能源多样化的优点已经成为汽车行业发展的必然选择，其发展也得到世界各国政府的重视与支持。 国内电动汽车发展现状 我国的电动汽车研究大约开始于上个世纪60年代，自“八五”以来，通过大量人力、物力和财力在纯电动汽车研究上的投入，正式把电动汽车的研究列入攻关计划，并在在北京、杭州等城市开展了不同形式的小规模示范运行。 2001年我国正式启动了“十五”国家高新技术研究发展计划(863)，电动汽车被列入其中并投资数亿，确立了以燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车为“三纵”，以多能源动力总成、驱动电机和动力蓄电池共性关键技术为“三横”的“三纵三横”研发布局川，具体分工如下:承担电动大客车项目的有北方车辆厂和北京理工大学，承担纯电动轿车研发的是上海汽车、上海交通大学、天津汽车集团等。 自2009年以来，国家陆续出台《汽车产业调整振兴规划》、电动汽车“十城千辆”项目，这表明在低碳经济的政策背景下，国家对于纯电动汽车的扶持力度正在不断加大。 国外电动汽车发展现状 在电动汽车的发展进程中，各国和各地区都依据自己的国情和特点择了不同的技术路线，而处在技术领先位置的仍然是日本、美国和欧洲，他们在电动汽车的车速、续驶里程、加速性能、动力蓄电池、基础设施等方面都有较大的优势。纯电动汽车已经在欧洲各国中拥有大量的用户，特别是在当地政府部门。但是由于没有成功地解决电动汽车续驶里程问题，商业化进程缓慢。各大汽车厂商发展电动汽车的热情明显不如日本和美国，所以其注意力更多地转向了其它清洁能源车的开发。下表是国外几种电动汽车的技术指标。
2007年(第29卷)第12期 汽 车 工 程Aut omotive Engineering 2007(Vol .29)No .12 2007241 四轮独立驱动电动车的ABS 控制方法 3 3西北工业大学研究生创业种子基金(Z200724)资助。 原稿收到日期为2006年10月24日,修改稿收到日期为2007年3月16日。 周 勇1 ,李声晋2 ,田海波2 ,方宗德2 ,周奇勋 2 (11西北工业大学航空学院; 21西北工业大学机电学院,西安 7100722) [摘要] 为实现四轮独立驱动电动车制动防抱系统(ABS )控制,提出了基于4台无刷直流轮毂电机的控制方 案,通过对电机驱动理论及传统ABS 系统进行分析,设计了基于单片机(P I C )和复杂可编程逻辑器件(CP LD )的电动车控制器。采用四轮独立驱动方式,提出了开、闭环控制策略,给出了电动车参考车速和实际车速的计算方法,进行了纯电动ABS 控制方法研究。对配有4台700W 轮毂电机的电动样车进行仿真和实验的结果表明,电动车控制器设计合理,系统具有良好的动态性能;ABS 系统控制策略正确,能够满足四轮独立驱动电动车的制动要求。 关键词:电动车;四轮独立驱动;ABS;控制方法 A Contr ol Strategy for ABS System of Four 2wheel Mot or D rive EV Zhou Y ong 1 ,L i Shengji n 2 ,T n Ha i bo 2 ,Fang Zongde 2 &Zhou Q i xun 2 11School of A eronautics,N orthw estern Polytechnical U niversity; 21School of M echatronics,N orthw estern Polytechnical U niversity,X i πan 710072 [Abstract] For realizing the anti 2l ock braking syste m (ABS )in an electric vehicle (E V )with in 2wheel mo 2t or drive,a contr ol sche me for f our in 2wheel brushless DC mot ors is p r oposed and an EV contr oller based on P I C &CP LD is designed .Giving the calculati on method of the reference s peed and actual s peed of the EV,a pure electric contr ol strategy f or ABS is studied .Both si m ulati on and test on a p r ot otype E V with f our 700W in 2wheel mot ors are carried out .The results validate the rati onality of the contr oller,and sho w that the syste m has favorable dyna m ic perfor mance with a correct contr ol strategy f or ABS,meeting the braking require ments of f our 2wheelmot or drive E V. Keywords:Electr i c veh i cle;Four 2wheel m otor dr i ve;ABS;Con trol stra tegy 前言 由于能源危机与环境污染等问题,电动车得到 了越来越广泛的研究与发展[1-2] 。目前大部分电动车是后轮或前轮驱动方式;基于能量传递效率和车体空间限制等考虑,近年来无刷直流轮毂电机四轮 独立驱动式电动车已经成为研究热点[2-7] 。轮毂驱动电机彻底改变了汽车传统的驱动方式,电动机安装在车轮的轮毂内,电机的转子为外转子,输出转矩直接传输到车轮,舍弃了传统的离合器、减速器、驱动桥、差速器等机械部件,使整车质量减轻,降低了 机械传动损耗,并具有灵活的行驶特性[3-8] 。 随着汽车行驶速度的提高,以及道路行车密度 的增大,对于汽车行驶安全性能的要求越来越高。汽车制动防抱系统(ABS )就是在这种要求下产生和 发展的[9] 。目前,ABS 系统已经成为汽车向电子化 发展的一个重要方面[9-11] 。现有的电动车ABS 系 统往往沿用了传统汽车ABS 系统的设计[12] ,这样既增加了液压、传动等机械结构,又降低了电动车特有的操控性能。为了提高电动车的操作安全性和控制稳定性,作者提出了一种四轮独立驱动电动车的纯电动ABS 控制方法。 1 四轮独立驱动电动车控制器设计 为了能实现同时控制4台无刷直流轮毂电机,文中设计了基于单片机(P I C )和复杂可编程逻辑器
电动车无刷电机是目前最普及的电动车用动力源，无刷电机以其相对有刷电机长寿，免维护的特点得到广泛应用，然而由于其使用直流电而无换向用的电刷，其换向控制相对有刷电机要复杂许多，同时由于电动车负载极不稳定，又使用电池作电源，因此控制器自身的保护及对电机，电源的保护均对控制器提出更多要求。 自电动车用无刷电动机问世以来，其控制器发展分两个阶段：第一阶段为使用专用无刷电动机控制芯片为主组成的纯硬件电路控制器，这种电路较为简单，其中控制芯片的代表是摩托罗拉的MC33035,这个不是这里的主题，所以也不作深入介绍。第二阶段是以MCU为主的控制芯片。这是这篇文章介绍的重点，在MCR版本的设计中，揉和了模拟、数字、大功率MOSFET驱动等等许多重要应用，结合MCU智能化控制，是一个非常有启迪性的设计。今以应用最广泛的以PIC16F72为智能控制中心，350W的整机电路为例,整机电路如图1： 图1:350W整机电路图 整机电路看起来很复杂，我们将其简化成框图再看看：
图2:电路框图 电路大体上可以分成五部分： 一、电源稳压，供应部分； 二、信号输入与预处理部分； 三、智能信号处理，控制部分； 四、驱动控制信号预处理部分； 五、功率驱动开关部分。 下面我们先来看看此电路最核心的部分：PIC16F72组成的单片机智能处理、控制部分，因 为其他电路都是为其服务或被其控制，弄清楚这部分，其它电路就比较容易明白。
图3:PIC16F72在控制器中的各引脚应用图 我们先来简单介绍一下PIC16F72的外部资源：该单片机有28个引脚，去掉电源、复位、振荡器等，共有22个可复用的IO口，其中第13脚是CCP1输出口，可输出最大分辨率达10BIT的可调PWM信号，另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口，可提供检测外部电路的电压，一个外部中断输入脚，可处理突发事件。内部软件资源我们在软件部分讲解，这里并不需要很关心。 各引脚应用如下： 1：MCLR复位/烧写高压输入两用口 2：模拟量输入口：放大后的电流信号输入口，单片机将此信号进行A-D转换后经过运算来控制PWM的输出，使电流不致过大而烧毁功率管。正常运转时电压应在0-1.5V左右 3：模拟量输入口：电源电压经分压后的输入口，单片机将此信号进行A-D转换后判断电池电压是否过低，如果低则切断输出以保护电池，避免电池因过放电而损坏。正常时电压应在3V以上 4：模拟量输入口：线性霍尔组成的手柄调速电压输入口，单片机根据此电压高低来控制输出给电机的总功率，从而达到调整速度的目的。 5：模拟/数字量输入口：刹车信号电压输入口。可以使用AD转换器判断，或根据电平高低判断，平时该脚为高电平，当有刹车信号输入时，该脚变成低电平，单片机收到该信号后切断给电机的供电，以减少不必要的损耗。 6：数字量输入口：1+1助力脉冲信号输入口，当骑行者踏动踏板使车前行时，该口会收到齿轮传感器发出的脉冲信号，该信号被单片机接收到后会给电机输出一定功率以帮助骑行者更轻松地往前走。 7：模拟/数字量输入口：由于电机的位置传感器排列方法不同，该口的电平高低决定适合于哪种电机，目前市场上常见的有所谓120°和60°排列的电机。有的控制器还可以根据该口的电压高低来控制起动时电流的大小，以适合不同的力度需求。 8：单片机电源地。 9：单片机外接振荡器输入脚。 10：单片机外接振荡器反馈输出脚。 11：数字输入口：功能开关1
四轮驱动电动汽车驱动方式控制系统设计 摘要 作为电动汽车行业新颖的发展方向，四轮驱动电动汽车由于其理想的控制特性和良好的应用前景，受到学术和工程界的普遍关注，已经成为研究热点。首先，根据整车参数和动力性的要求，计算出电机的功率、转速等主要指标，选定轮毂式无刷直流电机型号并进行简单的动力匹配。再根据不同工况，选择适合电动汽车的驱动方式，构建四轮独立驱动电动车的驱动方式控制的系统模型。其次，根据电动汽车行驶路面的路况和所处的工况，采用一定的控制策略和驱动策略，由切换电动机的工作状态，使电动汽车既可以在不同的工况（例如启动、爬坡及转弯）选择适应的驱动方式，又可以在不同等级的路面下（例如城市路面、高速公路）选择最佳的驱动方式，即做到电动汽车的即时四驱，从而最大程度地发挥电动汽车驱动方式控制的优点。最后，本文通过建立数学模型，并利用matlab进行软件仿真，来对轮毂电机驱动力模型、整车模型以及控制策略模型这些模型进行仿真试验。以上研究表明：四轮驱动是一种理想可行的驱动方案；本文建立的仿真模型合理实用。 关键词：四轮驱动；驱动方式控制；不同工况；轮毂式无刷直流电机
DESIGN OF DRIVING FORMS CONTROL SYSTEM OF FOUR-WHEEL DRIVE ELECTRIC VEHICLE ABSTRACT The four-wheel drive(4WD) EV is one of the developing directions for further EV. Because of its perfect controlling performance and good application prospect in engineering, 4WD EV have been getting universal attention by both academicians and engineers.It also has become a research hotspot of research.Firstly,according to the requirements of the vehicle parameters and power performance,we need to calculate main indicators such as the motor power, rotational speed, and select the model for wheel-hub brushless DC motor. According to different working condition, we should choose suitable driving forms for EV, and build up the model of driving control system about four-wheel independent drive EV.Then,according to EV working condition of pavement, we need to adopt certain control strategy and drive strategy.By switching the working state of the motor, 4WD EV can not only work in different conditions (such as starting, climbing and turning) to choose adapted drive forms, but also under different levels of the road (such as urban roads, highways) to choose the best way of driving.Which achieve the real-time four-wheel drive for EV, so as to maximize the advantages of EV driving forms control.Finally,by establishing the mathematical models and using MATLAB to simulation,we can set up the simulation models for driving force models of wheel-hub motor, vehicle models and control strategy models. Above research shows that the 4WD is a kind of ideal and feasible driving form; the simulation models in this paper is reasonable and practical. Key words：Four-wheel drive;The control of driving forms;Different working conditions;Wheel brushless DC motor