多轴独立电驱动混合动力车整车控制系统的开发

混合动力汽车电机驱动系统一、混合动力汽车电机驱动系统的特点混合动力汽车以电机驱动为辅助动力，来降低燃料消耗，实现低污染、低燃油消耗。

相较于纯电动汽车，混合动力汽车使用的电驱动系统一般有以下特点：1、混合动力汽车使用的电机的响应要求更高，混合动力汽车上的电机往往要求频繁启停、频繁加速以及频繁切换工作模式。

2、混合动力汽车的电驱动系统具有体积小、质量轻、功率密度和工作效率高等性能，这是因为汽车内部空间有限。

3、相较于纯电动汽车上的电动机，混合动力汽车的电机具有更高的可靠性、抗震性和抗干扰性。

混合动力汽车的电驱动系统的工作环境更为恶劣，干扰更大。

4、传统电动机一般工作在额定功率附近，而混合动力汽车的电机的工作范围相对宽泛。

二、混合动力汽车对驱动电机的要求汽车行驶时需要频繁地启动、加速、减速、停车等，在低速行驶和爬坡时需要大转矩，在高速行驶时需要降低转矩和功率。

为了满足汽车行驶动力性的需要，获得好的经济性和环境指标等，就对电机提出了十分严格的要求。

1. 电压高。

采用高电压可以减少电机和导线等装备的尺寸、降低逆变器的成本和提高能量转换效率等。

2. 高转速。

电机的功率 P 与其转矩 M 和转速 n 成正比，即 P ∝M.n，因此，在 M 一定的情况下，提高 n 则可以提高 P；而在 P 一定的情况下，提高 n 则可降低电动机的 M，采用小质量和小体积的电机。

因此采用高速电机是电动汽车发展的趋势之一。

现代电动汽车的高转速电机的转速可以达到 8000-12000r/ min，由于体积和质量都小，有利于降低整车的装备质量。

3. 转矩密度、功率密度大，质量轻，体积小。

转矩密度、功率密度大指最大转矩体积比和最大功率体积比。

转矩密度、功率密度越大，HEV 电机驱动系统占用的空间越小。

采用铝合金外壳等降低电动机的质量。

各种控制装置和冷却系统的材料等也应尽可能选用轻质材料。

4. 具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能，以满足启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩；应具有自动调速功能，减轻操纵强度，提高舒适性，能达到与内燃机汽车同样的控制响应。

一体化电驱动总成研发生产方案一、实施背景随着全球能源结构的转变和新能源汽车行业的快速发展，电驱动总成研发生产成为行业的重要趋势。

中国作为世界最大的新能源汽车市场，对电驱动总成需求尤为旺盛。

然而，当前市场上电驱动总成产品性能参差不齐，缺乏高效、可靠、智能的一体化解决方案。

因此，我们提出了一体化电驱动总成研发生产方案，旨在满足市场对高性能、高品质电驱动总成的迫切需求。

二、工作原理一体化电驱动总成由电机、控制器、减速器三部分组成，通过集成设计，实现体积优化、高效驱动、智能控制等功能。

具体工作原理如下：1.电机部分：采用先进的永磁同步电机技术，实现高效能量转换。

同时，采用磁场定向控制算法，精确控制电机输出扭矩，提高驱动性能。

2.控制器部分：采用先进的功率半导体器件和微控制单元，实现电流的快速切换和精确控制。

结合电机控制算法，实现对车辆的平稳加速和减速控制。

3.减速器部分：通过精密齿轮设计和润滑优化，实现减速器的传动效率与使用寿命的提升。

同时，采用行星齿轮结构，实现动力的多级变速与传递。

三、实施计划步骤1.技术研发：投入研发资源，开展电机、控制器、减速器关键技术的攻关和原型样机研发。

2.样品试制：根据研发成果，进行样品试制，并对样品进行性能测试与验证。

3.与整车企业合作：与有需求的车企进行合作，将一体化电驱动总成应用于实际车型中，进行实际道路测试和优化。

4.产品定型：经过多轮测试与优化后，形成最终的产品定型，并制定生产工艺与质量控制体系。

5.批量生产：建设生产线，实现一体化电驱动总成的批量生产。

四、适用范围本方案适用于各类新能源汽车（包括纯电动、混动等），提供高效、可靠、智能的电驱动总成解决方案。

同时，也可应用于传统燃油车的改造和升级。

五、创新要点1.集成设计：将电机、控制器、减速器进行一体化设计，减少体积、重量和成本，提高系统的整体性能。

2.高效驱动：采用先进的永磁同步电机技术和磁场定向控制算法，提高能量转换效率和驱动性能。

电动汽车电机控制系统的开发与测试下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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电动汽车整车控制器（VCU）技术及开发流程深度剖析焉知焉知·焉能不知整车控制器（VCU）作为电动汽车上全部电⽓的运⾏平台，它的性能优劣，直接影响其他电⽓性能的发挥，是整车性能好坏的决定性因素之⼀。

1、组成1.1结构组成VCU，结构上，由⾦属壳体和⼀组PCB线路板组成。

1.2硬件组成功能上由主控芯⽚及其周边的时钟电路、复位电路、预留接⼝电路和电源模块组成最⼩系统。

在最⼩系统以外，⼀般还配备数字信号处理电路，模拟信号处理电路，频率信号处理电路，通讯接⼝电路（包括CAN通讯接⼝和RS232通讯接⼝）。

2、各电⽓与VCU之间是怎样⼯作的⼀些⽤于监测车体⾃⾝状态的信号或者车载部件中⽐较重要的开关信号、模拟信号和频率信号，由传感器直接传递给VCU，⽽不通过CAN总线。

电动汽车上的其他具有独⽴系统的电⽓，⼀般通过共⽤CAN总线的⽅式进⾏信息传递。

2.1直接传递的信号们开关信号：钥匙信号，档位信号，充电开关，制动信号等；模拟信号：加速踏板信号，制动踏板信号，电池电压信号等；频率信号，⽐如车速传感器的电磁信号。

输出的开关量，动⼒电池供电回路上的接触器和预充继电器，在⼀些车型上，由VCU负责控制。

2.2通过CAN交互的电⽓单元CAN总线上的通讯参与者地位不分主从，随时随地向总线发动信息。

信息之间的先后顺序由发出信息者的优先级确定。

优先级在通讯协议中已经做出规定，每条信息⾥都有发信者的地址编码；通讯中的信息编码，都有相应的通讯协议予以明确规定。

谁发出什么样的代码提供哪些类型的信息，主要依据是供需双⽅的约定。

2.2.1 VCU与动⼒电池系统动⼒电池是纯电动汽车动⼒的唯⼀来源。

VCU与电池管理系统（BMS）通过整车CAN总线进⾏信息交互。

动⼒电池包实时监测并上报给VCU参数包括：总电流，总电压，最⾼单体电压，最低单体电压，最⾼温度，电池包荷电状态SOC，某些系统还监测电池包健康状态SOH。

VCU发送给电池包的命令包括充电，放电和开关指令：充电，在最初的充电连接信号确认后，整车处于禁⽌⾏车状态，VCU交出控制权。

2驱动系统总体设计方案混合动力汽车驱动系统的部件特性、参数以及控制策略对于车的性能具有十分重要的作用。

但是充电设备的限制以及蓄电池组容量还是不能够忽视的，如果使用容量小的蓄电池，在行驶时电池荷电状态在一定范围内变动，而不用借助外部电网。

所以本方案属于电量维持型混动汽车[2]。

混合动力汽车驱动系统主要包括发电机、电池组、电动第二种布置形式，如图3，动力输出的扭矩主要在变速器的输出轴前端进行耦合，变速器的作用是传递发动机的输出功率，其额定功率比第一种形式小。

这两种布置形式，扭矩耦合装置主要是通过齿轮传动来实现。

齿轮传动效率高，结构紧凑，带传动布置灵活，具有防过载的特点，在实际中采用较多。

第三种布置形式，如图4，发动机和电机通过各自的传动系驱动车轮。

但是存在控制复杂的缺点，本文并联式———————————————————————基金项目:广东省普通高校青年创新人才类项目（2019GKQNCX93）。

图2变速器输入轴耦合形式油箱电池发动机离合器扭矩耦合装置电动机变速器差速器图1混合动力汽车动力总成结构图HV 蓄电池动力控制单元电动机发电机动力分离装置发动机减速机图3变速器输出轴耦合形式油箱电池发动机离合器扭矩耦合装置电动机变速器差速器混合动力汽车驱动系统采用第二种布置形式，扭矩通过带传动装置在变速器输出轴处进行扭矩耦合。

3混合动力汽车驱动系统部件参数确定对于混合动力汽车驱动系统的主要部件参数，要在动力性能满足的前提下，根据动力系统的控制策略，整车参数来确定[3]。

本文所选车型基础参数如表1所示。

式中，P c 为发动机单独驱动产生的功率；率，取为0.9；m 为整车质量；g 为重力加速度；力系数；v c 为巡航速度；C D 为空气阻力系数；3.2电动机参数确定如图5所示。

驱动电机典型的输出特性主要包括两个工作区：①速以下恒转矩区，主要作用是对混合动力汽车的载重能力速空间。

驱动电机功率可由下式计算[3]：式中，P d 为电动机功率；η2为电机传动效率；低速行驶时的速度。

前轴双电机后轴单电机（DFSRM）四驱电动汽车驱制动控制策略及模拟试验台开发研究面对日趋严峻的能源危机和环境危机,大力发展电动汽车已成为国内外汽车工业界的战略共识。

四驱电动汽车既具有节能环保的优点,又具有动力性、稳定性等方面的优势,已经成为近年来电动汽车发展的一种趋势。

本文以前轴双电机、后轴单电机四驱电动汽车(Dual Front Motor and Single Rear Motor 4-wheel-drive Electric Vehicle,下文均简称:DFSRM四驱电动汽车)为研究对象,结合汽车动力学理论、电机控制理论和智能控制理论,深入研究了四驱电动汽车的驱动控制、滑行制动控制和复合制动控制三个关键的问题,结合本文所研究的DFSRM四驱电汽车结构特点,针对每个问题提出了对应的解决方案和控制策略,并基于A&D5435平台开发了DFSRM四驱电动汽车驱制动系统模拟试验台,通过仿真和试验验证相结合的方法验证了所提出的控制策略的有效性。

本文主要研究内容如下:(1)针对四驱电动汽车的性能特点,通过对比6种不同拓扑结构四驱电动汽车的优缺点,最终选择前轴双电机、后轴单电机驱动的DFSRM 四驱电动汽车作为研究车型;根据该车型的结构特点,确定动力系统中电机和蓄电池的类型以及拓扑结构,并参照整车性能指标进行动力系统参数匹配;根据动力系统的匹配结果,利用AVL Cruise和MATLAB/Simulink建立整车动力学仿真模型及动力系统模型,为后续控制策略的仿真研究提供了可靠的仿真平台。

(2)DFSRM四驱电动汽车驱动控制策略。

针对四驱电动汽车能量消耗问题,从经济性角度出发,基于电机损耗模型和拉格朗日乘子法制定了电机工作效率优化的基准转矩分配策略;针对起步或急加速等动力需求较大的工况,从动力性角度出发制定了基于驾驶意图的转矩补偿模糊控制策略;针对湿滑路面等低附着条件下可能会出现的车轮滑转等危险工况,从安全性角度出发制定了基于前轮滑转率相近、后轮滑转率高选的直线行驶工况驱动防滑控制策略。

１　概述驱动防滑控制（Acceleration Slip Regulation，ASR）是多轮独立电驱动车辆行驶控制的关键技术，其单轮控制效果将直接影响整车的动力性和稳定性。

与传统机械传动车辆相比，多轮独立电驱动车辆具有全轮独立可控特性[1]，整车机动性和灵活性更高，但车辆的分布式驱动形式对防滑控制策略及算法提出了更高要求。

针对这一问题，国内外学者进行了大量研究。

陈泽宇等[2]提出一种将复杂路面最优滑转率参数估计问题转化为高、低附着路面切换问题的方法，引入了最优滑转率的高估计门限值和低估计门限值，采用逻辑门限控制，控制结构简单，但系统参数固定，对非线性系统控制效果不理想。

陶维辉等[3]提出了利用轮毂电机转矩和角加速度识别最优滑转率的方法，并采用模糊控制算法对车轮滑转率进行控制，优点在于外界干扰对控制效果影响小、鲁棒性强，但模糊控制规则的形成往往依赖于人的经验，控制精度较低。

李亮等[4]提出了一种可变参数的自适应PID控制算法，根据滑转率偏差自适应调整PID参数从而改善PID控制的品质，但由于PID控制自身的局限性容易造成电机输出转矩的剧烈抖动，对电驱动车辆系统的控制效果并不理想。

滑模变结构控制（Sliding Mode Control，SMC）对非线性系统控制的鲁棒性较强，简单滑模变结构控制需要解决的关键问题是减小系统抖振，以避免控制输出高频振动对被控对象硬件造成损害。

本文根据最优滑转率控制的思想，基于滑模变结构控制、降低系统抖振的相关理论，设计了滑模变结构防滑控制器。

在ADAMS/View中搭建多轮独立电驱动车辆动力学模型，并在MATLAB/Simulink中搭建控制器模型，利用机电联合仿真验证控制算法的有效性。

图中，m为整车质量在单轮的分量（按为车辆纵向速度，ω为z为车轮纵向力，其中μ为路面附着w =cvv2为空气阻力。

这里，cvr =cω为车轮的滚动阻力，c为轮胎的滚动阻力系数。

此外，Te为轮毂电机实际输出转矩，r为轮胎有效半径。

电动汽车驱动电机系统研发方案1. 实施背景随着全球对环保和能源转型的重视，电动汽车市场在近年来得到了快速的发展。

中国作为世界上最大的汽车市场，对电动汽车的推广尤其积极。

然而，电动汽车的驱动系统作为其核心部件，直接决定了车辆的性能和效率。

当前，我国在驱动电机系统的研发上与发达国家还存在一定差距。

为此，我们提出以下电动汽车驱动电机系统的研发方案。

2. 工作原理电动汽车驱动电机系统主要包括电机、逆变器和控制器三部分。

电机作为驱动系统的核心，采用电磁感应原理，将电能转化为机械能，从而推动车辆前行。

逆变器则负责将直流电源转化为交流电源，为电机提供动力。

控制器则是整个系统的中枢，根据车辆的运行状态和驾驶员的指令，控制电机的转速和转向。

3. 实施计划步骤（1）技术研究：对现有驱动电机系统进行深入分析，找出技术瓶颈和问题所在；（2）团队建设：建立跨学科研发团队，包括电机工程师、电子工程师和系统工程师等；（3）合作与资源整合：与高校、研究机构和企业进行深度合作，共享资源，实现技术转移；（4）产品开发：根据技术研究的结果，开发出具有自主知识产权的驱动电机系统；（5）试验与验证：对开发的驱动电机系统进行严格的试验和验证，确保其性能和质量；（6）推广与应用：将研发的产品推广至汽车制造企业和终端消费者，实现商业化应用。

4. 适用范围本研发方案适用于汽车制造企业、电动汽车制造商以及相关的零部件供应商。

通过本方案的实施，可以提高我国电动汽车驱动系统的技术水平，提升国际竞争力。

5. 创新要点（1）材料创新：采用新型材料制作电机，提高电机的效率和寿命；（2）设计创新：优化电机设计和制造工艺，提高电机的性能；（3）控制策略创新：通过先进的控制算法和策略，提高电机的响应速度和稳定性；（4）系统集成创新：将电机、逆变器和控制器进行一体化设计，提高整个系统的效率。

6. 预期效果预计通过本方案的实施，可以降低电动汽车的能耗、提高车辆的行驶效率，同时提升车辆的安全性和舒适性。