[发明专利]轮毂电机系统转矩控制方法及转矩控制方法的检验台架

摘要

一种轮毂电机系统转矩控制方法及转矩控制方法的检验台架，属于电动汽车技术领域。本发明的目的是实现在各种车型和各种复杂道路行驶工况仿真环境中，嵌入轮毂电机驱动硬件系统，测试轮毂电机驱动系统性能的轮毂电机系统转矩控制方法及转矩控制方法的检验台架。本发明的步骤是：整车模型搭建和道路工况仿真部分、负载部分、测量部分、驱动电机模块及电机控制器。本发明成本较低，投入经费、人力和场地较少，电机参数的匹配、数据的获取及复杂道路工况模拟都较便捷，省去实车试验的成本和危险性，缩短开发周期，利于驱动电机系统性能和电动汽车动力性研究。

主权项

一种轮毂电机系统转矩控制方法，其特征在于：a、整车模型搭建和道路工况仿真部分：在AMESim中搭建高仿真高精度的四轮轮毂驱动电动汽车整车模型，整个电动汽车仿真模型包括电驱动模块、传动模块、车辆纵向动力学、转向系统、悬架、空气动力学、轮胎模块、路况信息；b、负载部分：负载大小，由整车模型中的轮胎在所设定的道路上受到的阻力矩经过计算折合到驱动电机力矩输出轴上受到的反力矩计算得到；其中，电动汽车单个车轮的驱动电机输出轴上的负载力矩计算公式如下：（1）（2）在上述公式中，r为轮胎半径，F_i为轮胎所受摩擦力矩，C_FK为滑移率刚度，λ为滑移率；c、测量部分：利用转速传感器和电流传感器测得驱动电机的转速和驱动电机输入端的电流参数，通过转速传感器测得转速参数会受负载转矩影响且数值上回发生相应变化；d、驱动电机模块及电机控制器：将c步骤获得参数经DSP控制器A/D口传给DSP控制器进行处理，同时通过DSP控制器的232串口线传回主机，供主机进行显示和存储；转矩控制算法如下：永磁同步电机的动态电压方程式：（3）永磁同步电机在dq坐标上的磁链方程简化为：（4）（5）电压方程简化为：（6）（7）转矩方程为：（8）式中， L_sd、L_sq为d、q轴上等效电感，ψ_d、ψ_q、ψ_r为电机定子磁链在dq坐标上的磁链分量和转子磁链，i_d、i_q为定子电流在dq坐标上的电流分量，u_d、u_q为定子电压在dq坐标上的电压分量，R_s为电枢回路总电阻，w为电机电角速度，p为微分算子，n_p为电枢极对数；将电机数学模型转化为状态空间形式：（9）对于方程（6）中的励磁电流方程，设置虚拟控制量v，令（10）则励磁电流方程可转化为：（11）i_d的给定信号是i_d^*，其中i_d^*=0，控制目标是让d轴电流i_d跟随i_d^*，定义d轴误差变量为e_d=i_d‑i_d^*，则（12）由于i_d = e_d+i_d^*，则（13）选取李雅普诺夫函数取k_d0为一正实数，则（14）令取k_d1为一正数，则（15）从而使误差系统e_d=i_d‑i_d^*满足李亚普诺夫渐进稳定条件；由上，虚拟控制律为（16）从而得到d轴励磁电流控制规律为：（17）针对方程（7）中的转矩电流方程设置虚拟控制，令（18）将转矩电流方程转化为：（19）i_q的给定信号是i_q^*，控制目标是让q轴电流i_q跟随i_q^*，定义q轴误差变量为e_q=i_q‑ i_q^*，则（20）由于i_q =e_q+i_q^*则（21）选取李雅普诺夫函数取k_q0为正实数，则（22）令取k_q1为一正数，则有（23）从而使误差系统e_q=i_q‑ i_q^*满足李亚普诺夫渐进稳定条件；由上，虚拟控制律为（24）从而得到q轴转矩电流控制规律：（25）。