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原文传递一种锂电池电动客车的动力系统和集成控制方法

专利名称：	一种锂电池电动客车的动力系统和集成控制方法
摘要：	本发明公开了一种锂电池电动客车的动力系统，包括电动机参数选择系统、传动系传动比选择系统、锂电池能量与容量选择系统和整车动力系统，所述电动机参数选择系统包括确定电机连续功率系统和确定电机峰值功率参数系统；通过电动机参数选择系统可以实现低速恒扭矩、高速恒功率的工作模式，并且易实现无级调速，满足最高车速和最大爬坡度的要求，能有效的发挥电动车的性能，可以保证电动车的动力性和续驶里程，有利于车里保持充沛的动力，通过分层分析降低了车辆的非线性和耦合程度，利用车辆逆动力学求出车体所需的总纵向力、总侧向力、总横摆力矩，实现驾驶意图，对于乘员的乘坐舒适性更好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江西;36
申请人：	江西博能上饶客车有限公司
发明人：	姚杰;杨志康;龚群英;谢晏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910786422.9
公开号：	CN110481340A
代理机构：	北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	卢富华
分类号：	B60L15/20(2006.01);B;B60;B60L;B60L15
申请人地址：	334000 江西省上饶市上饶经济开发区凤凰西大道18号
主权项：	1.一种锂电池电动客车的动力系统，包括电动机参数选择系统、传动系传动比选择系统、锂电池能量与容量选择系统和整车动力系统，其特征在于：所述电动机参数选择系统包括：确定电机连续功率系统和确定电机峰值功率参数系统；所述传动系传动比选择系统可以实现低速恒扭矩、高速恒功率的工作模式，并且易实现无级调速；其中，传动比i应同时满足最高车速要求，即式(1)，以及最大爬坡度的要求，即式(2)：式中：Nmax为电机最大转速，rpm；r为轮胎直径，m；uamax为最高车速，km/h；Famax为爬坡时的最大行驶阻力，N；ηT为传动系的机械效率；Tmax为电机最大转矩，N.m；所述锂电池能量与容量选择系统：电池可利用能量Ea应满足等速续驶里程要求，即式(3)，以及电池最大放电功率Pbmax应满足车辆加速时的功率电机峰值功率需求，即式(4)：式中：S为续驶里程，km；Pf为阻力功率，kW；ηe为电动机及控制器工作效率，ηb为电池工作效率；ua为车速，km/h；C为放电倍率；Pmax为电机峰值功率，kW；所述整车动力系统：确定车辆性能指标及整车主要技术参数后，即可根据以上公式设计传动系有关参数。 2.根据权利要求1所述的一种锂电池电动客车的动力系统，其特征在于：所述确定电机连续功率系统包括：所选的电动机功率Pe应不小于以最高车速行驶时的阻力功率之和，即式(5)：式中：ηT为传动系的机械效率；m为汽车实际质量，Kg；g为重力加速度；f为轮胎的滚动阻力系数；uamax为最高车速，km/h；CD为空气阻力系数；A为迎风面积。 3.根据权利要求1或2所述的一种锂电池电动客车的动力系统，其特征在于：所述确定电机峰值功率参数系统，用于在不同行驶工况下，根据汽车行驶功率平衡下最大功率需求来确定电机峰值功率。 4.根据权利要求3所述的一种锂电池电动客车的动力系统，其特征在于：所述确定电机峰值功率参数系统包括根据最大爬坡度确定的电机功率Pimax，即式(6)：式中：m为汽车满载质量，Kg；g为重力加速度；f为轮胎的滚动阻力系数；ua为低速爬坡时的车速，km/h；imax为最大爬坡度。 5.根据权利要求3所述的一种锂电池电动客车的动力系统，其特征在于：所述确定电机峰值功率参数系统还包括根据加速时间确定的电机功率系统Ptmax，即式(7)；式中：m为汽车实际质量，Kg；g为重力加速度；f为轮胎的滚动阻力系数；ua为加速车速，km/h；CD为空气阻力系数；A为迎风面积；δ为旋转质量换算系数。 6.根据权利要求3-5任一项所述的一种锂电池电动客车的动力系统，其特征在于：所述确定电机峰值功率参数系统还包括，选取根据最大爬坡度确定的电机功率Pimax和根据加速时间确定的电机功率Ptmax中的最大值作为所述电机峰值功率。 7.根据权利要求1或2所述的一种锂电池电动客车的动力系统，其特征在于：所述确定电机峰值功率参数系统还包括确定电机额定转矩与峰值转矩系统；所述确定电机额定转矩与峰值转矩系统用于根据电机的额定功率和额定转速确定电机额定转矩Te，即式(8)：式中：Pe表示电机的额定功率，kW；ne表示电机额定转速，rpm；所述电机峰值转矩Tmax由式(9)确定： Tmax＝λ·Te………………(9) 式中：Te为电机额定转矩，N.m；三相交流永磁同步电机的过载系数λ取值为2-3。 8.一种根据权利要求1-7任一项所述的锂电池电动客车的动力系统的集成控制方法，其特征在于：所述集成控制方法采用分层控制结构，将整个控制过程分成两个部分，即，过程1)整车目标运动到整车合力的转换；过程2)整车合力到子系统力的转换；其中，过程1)基于车辆逆动力学分析和相应控制理论求得控制解，过程2)则可以容易的转化为纯数学问题，通过选择合适的数学优化方法进行求解。 9.根据权利要求8所述的锂电池电动客车的动力系统的集成控制方法，其特征在于：所述集成控制方法包括以下步骤： S1.建立四轮独立电动车的数学模型：该模型能够反映车辆纵向运动、侧向运动、横摆运动之间的耦合关系，体现驱动电机、转向电机的动态响应特性，能够进行四轮独立电动车所特有的多运动模式仿真；然后针对该模型在高速、低附着等极限工况的仿真精度进行验证； S2.制定控制用简化三自由度车辆被控系统模型：采用模型预测控制理论设计上层集中控制层算法，控制车辆实现驾驶员通过方向盘、加速踏板、制动踏板给定的驾驶意图，将控制算法得到的车辆所需总纵向力、总侧向力、总横摆力矩输出给下层控制力分配层； S3.设计下层控制力分配层优化分配算法；该算法以最大化四个轮胎附着裕度为分配目标，考虑轮胎垂直载荷、路面附着条件对轮胎附着能力的限制，得到轮胎纵向力、侧向力的优化分配结果；轮胎纵向力可以由驱动、制动系统直接控制实现，轮胎侧向力则需要控制车轮转角以获得对应轮胎侧偏角实现，因此这部分内容还包括选取适当的控制用轮胎逆模型实现轮胎侧向力控制。 10.根据权利要求1-9任一项所述的锂电池电动客车的动力系统的集成控制方法，其特征在于：所述集成控制方法采用两层控制结构，上层为集中控制层，该层求解车体运动控制力，即根据车辆运动目标值，利用车辆逆动力学求出车体所需的总纵向力、总侧向力、总横摆力矩，实现驾驶意图；下层为控制力分配层，该层把四个车轮的转向角和驱动力矩作为8个独立的控制变量，利用最优化控制方法并考虑优化利用轮胎附着能力提高车辆稳定性，从而把车体运动所需的总控制力转化为控制变量的具体值作为集成控制器的输出。
所属类别：	发明专利