电动汽电机控制策略问题研究

　　摘 要：为提高电动汽车电机控制器在高转速区的直流母线电压利用率，提出一种针对表贴式永磁同步电机的电流闭环相位控制矩形波调制策略。永磁同步电机中的永磁体产生的磁场不可调节，受电动汽车车载电压所限，提高转速，增大调速范围，需要进行弱磁控制。制定了模式切换控制策略，确定了车辆的目标运行模式和两电机的目标转矩。

　　关键词：电动车;电机;控制

　　0引言

　　汽车作为当今世界上最普遍的交通工具，给人们的日常生活、工作带来极大的便利. 但是，传统的燃油汽车发展加剧了对不可再生石油资源的依赖，汽车尾气的排放造成了环境的污染，引发温室效应和全球变暖，近来国家工信部已启动制定我国燃油车停产停售时间表. 在如此背景下，新能源汽车在全球范围内得到了迅速的发展，尤其是以车载电池为动力的电动汽车. 在锂电池以及锌空气电池等应用，更加速了以特斯拉为首的电动汽车的发展. 电动汽车以电池作为动力，将电能通过电机转化为机械能，从而驱动汽车前进. 相比较传统燃油汽车，环境污染较小，有良好的发展前景. 其中，电机的选择以及驱动系统的设计是决定电动汽车性能的关键因素之一。

　　1永磁同步电机弱磁控制策略

　　永磁同步电机(PMSM)不同于传统的由电流励磁产生磁场，而是选用永磁体作为材料产生磁场，从而具有重量轻、体积小、惯性低、响应快、电机功率密度高、能量密度高、低速转矩密度高、效率高、可靠性高等显著特点，也因此成为电动汽车首选的电机. 但是，永磁体产生的磁场是固定不能改变的，并且驱动电路输出最高电压又受到车载电源电压限制，电机转速无法继续增加. 为了提高电机性能，必须进一步提高电机转速，增大其调速范围，则需进行弱磁 FW(Flux weaking)控制. 永磁同步电机的励磁磁场是由永磁体产生，无法对其直接减弱以获取弱磁控制. 永磁同步电机控制的基本思想是通过利用电机直轴电流分量形成去磁磁动势作用，从而减弱电机的气隙磁场，起到弱磁控制的作用. 通过弱磁控制可以拓宽调速范围，但为了充分发挥驱动系统的性能，则有必要合理的设计弱磁控制的算法，从而最大限度的满足未来电动汽车的驱动需求。

　　2双电机型纯电动汽车动力系统工作效率分析

　　在传统纯电动汽车结构基础上，加设了一个小功率辅助电机MG2，动力系统转换为一双电机动力系统，得到了一种双电机型纯电动汽车。结构如图1所示。本节将对车辆动力系统的能量平衡和各驱动生制动模式下系统的工作效率(电能利用率或能量回收效率)进行分析。电机型纯电动汽车通过控制两电机的工作状态，可以形成3种驱动和3种再生制动模式，即MGl单独驱动再生制動、MG2单独驱动再生制动，MGl与MG2共同驱动：g生制动。各驱动和再生制动模式下，电功率耦合器两侧转矩关系如下，并计算各模式下动力系统的工作效率。给定循环工况下，当整车工作在不同驱动再生制动模式时，动力系统所获得的工作效率不同。使动力系统工作效率最大为原则，来制定模式切换控制策略，具体为：在驱动状态下，实时计算3种驱动模式下动力系统的最大工作效率，

　　并将其进行比较，规定其中的最大者对应的驱动模式为车辆的目标驱动模式，对应的两电机需求转矩为目标需求转矩;同理，在再生制动状态下，可确定车辆的目标再生制动模式，以及两电机的目标制动需求转矩。本节以下内容将详细介绍模式切换策略的具体设计过程，即首先分析双电机动力系统在各模式下的最大工作效率，然后比较相关模式间系统工作效率，制定模式切换条件，确定车辆目标模式和目标模式下两电机的转矩。

　　3电动汽车动力耦合机构的设计及其控制

　　电动汽车为对象，将其单电机改为双电机，结构上采用双行星排将两个电动机的动力进行耦合，在单电机运行时，该结构利用大传动比起到降速增扭的作用;在双电机运行时，低速耦合得到大转矩，高速耦合得到大功率，起到转矩转速耦合的作用。通过用双行星排机构代替原车的减速机构，两个电动机相互配合丁作，旨在提高车辆动力性的同时，优化电机的状态，从而改善整车的经济性。电机耦合机构的分析，行星排耦合机构和原理图：

　　4结论

　　双电机电力系统控制策略主要是通过理论分析，通过仿真验证双电机电力系统控制策略的可靠性。原型分析没有进行进一步的分析和验证。因此，对双电机电力系统的样机试验和加载实验的验证实践是下一步工作的重点。双行星排动力耦合结构，充分利用行星排大减速比特性，耦合机构起到降速增扭和转速耦合的作用，根据车辆的不同工况要求，双电机驱动或多电机驱动是一种电动车设计的可选方式。

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文章名称： 电动汽电机控制策略问题研究

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