一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统及控制方法技术方案

一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统，属于电动汽车驱动技术领域，该系统包括一个主控制器和两台轮边电机；主控制器负责电能转换以及双驱轮边开关磁阻电机控制，双驱轮边开关磁阻电机给整车提供动力；主控制器包括主功率单元、DSP控制单元、电子差速控制单元以及外围电路；本发明专利技术采用开关磁阻电机作为双驱轮边电机，有效提高了整车能效；采用电子差速控制系统有效简化了整车结构，使得传动效率得以提高；采用总控+三层电子差速控制，具备故障检测功能，使得电子差速系统控制更加精确，使得整个系统更加安全，更能适应实际车辆运行状况，具有很好的创新性。具有很好的创新性。具有很好的创新性。

【技术实现步骤摘要】
一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统及控制方法


[0001]一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统及控制方法，属于电动汽车驱动


技术介绍

[0002]微型电动汽车因其节能环保、微型小巧的优点，成为当前电动汽车可持续发展的研究方向之一。轮边电机驱动是一种比较先进的汽车驱动方式，因其舍弃了传统传动结构，直接将电机通过减速器和车轮连接，在传动效率、操控性能等方面有着很强的技术优势，非常切合节能减排理念。同时传统汽车电机控制系统主要采用异步电机和永磁同步电机作为动力驱动，传统电机有着启动电流大，对电池的冲击大，低速运行性能差等缺点，会造成微型电动汽车爬坡性能差，耗电量大的问题，并且永磁同步电机需要永磁材料，抗震性能差，容易受温度影响，存在高温或偶尔出现短路电流而产生的去磁的危险，可靠性稍低。而开关磁阻电机作为新型电机，有着启动电流小、启动转矩高、高效率范围宽、节电率高等优势，非常适合微型电动汽车的运行工况。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决微型电动汽车驱动系统结构复杂，能耗高和可靠性低的问题，设计了一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统及控制方法。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统，其特征在于包括主控制器、双驱轮边电机；所述主控制器包括电子差速控制单元、DSP控制单元、主功率单元、信号采集单元、以及外围电路，双驱轮边电机包括两台轮边开关磁阻电机。
[0006]电子差速控制单元根据信号采集单元发送的反馈信号，重新计算发送给DSP控制单元实现对双驱轮边电机的控制完成整车直行、转弯等行为；
[0007]具体的，所述电子差速控制单元采用总控+三层控制策略，电子差速总控模块在得到整车控制信号后，会在线检测双驱轮边电机的故障情况，如果没有故障信息则将整车控制信号传达到上层控制中，若存在故障情况，则会封锁整车控制信号，传达故障信息并警报停机；
[0008]上层控制包括总驱动转矩计算模块(10)和横摆力矩相关数值计算模块，总驱动转矩计算模块通过整车控制指令计算得到车辆的期望总驱动转矩T
m
，横摆力矩相关数值计算模块用来求取与其相关的数值Q，s，然后上层控制将计算结果传输给中层控制；
[0009]中层控制中，转矩优化分配模块用来计算左、右电机的期望转矩T
A_req
，T
B_req
和滑模趋近律参数K，为了提高电机效率，将滑模控制算法中的趋近律参数K和横摆力矩分配参数Q，s作为实时优化变量，轮心速度计算模块根据关于期望横摆力矩的两个数值Q，s和滑模趋近律参数K可以实时的计算期望横摆力矩T
A_req
，T
B_req
，再基于考虑车轮侧偏角的
Ackerman转向模型和期望横摆力矩T
A_req
，T
B_req
求取左、右后轮的期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
，然后将最佳的左、右后轮期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
传输到下层控制；
[0010]下层控制中，电机期望转速模块基于左、右电机的期望转矩T
A_req
，T
B_req
和期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
计算出左、右后轮的期望转速ω
A_req
，ω
B_req
，再通过电流转速双闭环控制模块计算处理传输给DSP控制单元；
[0011]电子差速控制单元的控制步骤如下：
[0012]S1：整车控制指令传输给电子差速控制单元的电子差速总控模块；
[0013]S2：电子差速总控模块检测双驱轮边电机故障信息，如果没有故障信息则将整车控制信号传达到上层控制区域，若存在故障情况，则会封锁整车控制信号，传达故障信息并警报停机；
[0014]S3：上层控制区域的总驱动转矩计算模块根据整车控制指令计算得到车辆的期望总驱动转矩T
m
；同时横摆力矩相关数值计算模块计算得到车辆状态函数值Q和滑模切换函数值s，传输给中层控制区域；
[0015]S4：中层控制区域的转矩优化分配模块计算得到左、右电机的期望转矩T
A_req
，T
B_req
；同时轮心速度计算模块计算得到左、右后轮的期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
，传输给下层控制；
[0016]S5：下层控制区域的电机期望转速模块根据左、右电机的期望转矩T
A_req
，T
B_req
，左、右后轮的期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
计算出左、右后轮的期望转速ω
A_req
，ω
B_req
，然后传递给电流转速双闭环控制模块，电流转速双闭环控制模块将其转换为驱动信号传输给DSP控制单元。
[0017]DSP控制单元由一片TMS320F28335为核心控制芯片，根据信号采集单元的处理信号和电子差速控制信号控制主功率单元的十二路IGBT的驱动信号；
[0018]主功率单元由12个IGBT及滤波电容、二极管等构成，根据驱动信号将蓄电池电能整流转换为双驱轮边电机所需电能形式；
[0019]信号采集单元用于对整车控制信号、主功率单元驱动控制信号、双驱轮边电机的转矩、转速、电流、温度信号的采集和处理，并将处理后的信息传送至DSP控制单元和电子差速控制单元；
[0020]双驱轮边电机由两台轮边开关磁阻电机组成，两台电机采用相同参数设计，相同工艺制造；
[0021]一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统的控制方法步骤如下：
[0022]S1：车辆启动、启动主控制器；
[0023]S2：整车控制信号向电子差速控制单元发送执行命令；
[0024]S3：电子差速控制单元向DSP控制单元发送控制信号；
[0025]S4：DSP控制单元向主功率单元发送驱动信号；
[0026]S5：主功率单元将电能提供给双驱轮边电机；
[0027]S6：双驱轮边电机驱动车辆按照整车控制命令运行；
[0028]S7：双驱轮边电机反馈状态信息，通过信号采集单元反馈给电子差速控制单元和DSP控制单元，实现闭环控制。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统结构图；
[0030]图2为本专利技术一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统的电子差速控制系统结构框图。
[0031]图中：1
‑
主控制器；2
‑
电子差速控制单元；3
‑
DSP控制单元；4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统，其特征在于包括主控制器(1)、双驱轮边电机(9)；所述主控制器(1)包括电子差速控制单元(2)、DSP控制单元(3)、主功率单元(4)、信号采集单元(5)、以及外围电路(6)，双驱轮边电机(9)包括两台轮边开关磁阻电机(7)、(8)。2.根据权利要求1所述的一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统，所述电子差速控制单元(2)根据信号采集单元(5)发送的反馈信号，重新计算发送给DSP控制单元(3)实现对双驱轮边电机(9)的控制完成整车直行、转弯等行为；具体的，所述电子差速控制单元(2)采用总控+三层控制策略，电子差速总控模块(16)在得到整车控制信号后，会在线检测双驱轮边电机(9)的故障情况，如果没有故障信息则将整车控制信号传达到上层控制中，若存在故障情况，则会封锁整车控制信号，传达故障信息并警报停机；上层控制包括总驱动转矩计算模块(10)和横摆力矩相关数值计算模块(11)，总驱动转矩计算模块(10)通过整车控制指令计算得到车辆的期望总驱动转矩T
m
，横摆力矩相关数值计算模块(11)用来求取与其相关的数值Q，s，然后上层控制将计算结果传输给中层控制；中层控制中，转矩优化分配模块(12)用来计算左、右电机的期望转矩T
A_req
，T
B_req
和滑模趋近律参数K，为了提高电机效率，将滑模控制算法中的趋近律参数K和横摆力矩分配参数Q，s作为实时优化变量，轮心速度计算模块(13)根据关于期望横摆力矩的两个数值Q，s和滑模趋近律参数K可以实时的计算期望横摆力矩T
A_req
，T
B_req
，再基于考虑车轮侧偏角的Ackerman转向模型和期望横摆力矩T
A_req
，T
B_req
求取左、右后轮的期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
，然后将最佳的左、右后轮期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
传输到下层控制；下层控制中，电机期望转速模块(14)根据左、右电机的期望转矩T
A_req
，T
B_req
，左、右后轮的期望轮心速度V
A_req
，V
B_req
计算出左、右后轮的期望转速ω
A_req
，ω
B_req
，然后传递给电流转速双闭环控制模块(15)，电流转速双闭环控制模块(15)将其转换为驱动信号传输给DSP控制单元(3)。3.根据权利要求1所述的一种微型电动汽车用双驱轮边开关磁阻电机驱动系统，所述电子差速控制单元(2)的控制步骤如下：S1：整车控制指令传输给电子差速控制单元(2)的电子差速总控模块(16)；S2：电子差速总控模块(16)检测双驱轮边电机故障信息，如果没有故障信息则将整车控制信号传达到上层控制区域，若存在故障情况，则会封锁整车控制信号，传达故障信息并警报停机；S3：上层控制区域的总驱动转矩计算模块(10)根据整车控制指令计算得到车辆的期望总驱动转矩T

【专利技术属性】
技术研发人员：李红伟，吴金城，胡其杰，明兴莹，亢庆林，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：