【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電動汽車電機(jī)驅(qū)動控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法。
技術(shù)介紹
1、
2、作為一種新型的動力總成結(jié)構(gòu)，全輪驅(qū)動電動汽車可以在電動汽車的前后兩輪驅(qū)動軸上安裝驅(qū)動電機(jī)，也可以通過在車輪上安裝輪轂或輪邊電機(jī)等動力輪來驅(qū)動車輛。作為一種獨(dú)特的動力系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)扭矩的靈活分配，提高動力性、經(jīng)濟(jì)性和電動汽車的穩(wěn)定性。
3、扭矩分配可以被定義為涉及扭矩分配的過程，以便帶來車輛效率的提高。扭矩分配可以提高電動車中的經(jīng)濟(jì)性和安全性。當(dāng)考慮車輛安全性時，扭矩分配可以用于改進(jìn)電動車的經(jīng)濟(jì)性，尤其是通過減少能量損耗來改進(jìn)四輪電動車的經(jīng)濟(jì)性。
4、在電動汽車的轉(zhuǎn)矩分配問題上，經(jīng)濟(jì)性往往被忽略。因此，提高車輛的經(jīng)濟(jì)性是研究的重點，以實現(xiàn)節(jié)能的改善。在全輪驅(qū)動電動汽車動力總成控制的研究中，重點是建立電機(jī)損耗模型和車輪附著力優(yōu)化模型，設(shè)計多層控制器結(jié)構(gòu)，上層決策目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，下層通過控制電機(jī)。在目標(biāo)轉(zhuǎn)矩分配決策過程中，大多依賴于基于輪胎動載荷變化的電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配方法。在轉(zhuǎn)矩分配決策過程中，采用局部優(yōu)化算法對策略進(jìn)行控制。
5、雖然可以獲得局部最優(yōu)解，但局部優(yōu)化需要特定的限定條件，無法獲得電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)在整個行駛循環(huán)下的最優(yōu)能效，導(dǎo)致在已知行駛循環(huán)下缺乏全局性。在實際的全輪驅(qū)動系統(tǒng)中，由于制造工藝等原因，多個電機(jī)的特性參數(shù)往往存在一定的差異，這為扭矩分配優(yōu)化提供了一個棘手的問題。
6、針對轉(zhuǎn)矩分配控制方面，國內(nèi)外大部分的電動汽車在研發(fā)過程中采用
7、鑒于此，研究一種基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法是本
技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、
2、針對
技術(shù)介紹
存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其目的在于針對復(fù)雜工況下全輪驅(qū)動電動汽車雙軸電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分配能耗最優(yōu)問題，通過采用微分動態(tài)規(guī)劃方法對雙軸電機(jī)的工作點和雙軸電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的分配進(jìn)行優(yōu)化，從而既保證了在多工況情況下電動汽車雙軸電機(jī)工作點效率最優(yōu)，又使得不同工況條件下電動汽車雙軸電機(jī)動力系統(tǒng)效率輸出為最優(yōu)控制律，解決了電動汽車動力與效率的矛盾，提高了電動汽車雙電機(jī)系統(tǒng)的動力性能及效能。
3、實現(xiàn)本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
4、基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，該方法包括以下步驟：
5、步驟一、車輛縱向動力學(xué)模型的建立；
6、步驟二、軸驅(qū)動電機(jī)能耗模型的建立，包括基于電機(jī)效率map圖的能耗計算；
7、步驟三、基于微分動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)化算法，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配的動態(tài)調(diào)整，基于優(yōu)化結(jié)果設(shè)計不同工況下的控制策略。
8、所述步驟一的具體方法如下：
9、四輪電動車在斜坡上行駛需要的總驅(qū)動力可以通過以下公式導(dǎo)出：
10、
11、
12、
13、
14、
15、式中，是總的驅(qū)動力，是加速阻力，是坡度阻力，是滾動阻力，是空氣動力學(xué)阻力，為四輪電動車的質(zhì)量，為車輛的加速度,為道路坡度。表示滾動阻力系數(shù)，表示空氣動力學(xué)阻力系數(shù)，是空氣密度，表示四輪電動車前部面積，為車輛速度。
16、所述步驟二的具體方法如下：
17、四輪電動車行駛所需功率可以通過下式計算：
18、
19、電力系統(tǒng)總的所需功率為：
20、
21、式中，為總的消耗功率，為車輛行駛所需功率，為電機(jī)功率損耗。
22、軸驅(qū)動電機(jī)效率可以通過下式計算：
23、
24、式中的、分別為軸驅(qū)動電機(jī)的輸出功率和輸入功率，在這里，。
25、由式子可知，軸電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在四輪電動車驅(qū)動情況下的能耗可以由如下公式表示：
26、
27、式中、分別代表前軸電機(jī)能耗和后軸電機(jī)能耗，、分別表示前、后軸電機(jī)轉(zhuǎn)矩，、分別表示前、后軸電機(jī)轉(zhuǎn)速，、分別表示前、后軸電機(jī)效率。電機(jī)效率可以由當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速通過電機(jī)效率map圖得到。
28、所述步驟三的具體方法如下：
29、在雙電機(jī)驅(qū)動電動車的轉(zhuǎn)矩分配過程中，目標(biāo)是通過最小化系統(tǒng)能耗，來實現(xiàn)動力性與經(jīng)濟(jì)性的平衡?？紤]電動汽車在各種工況下的驅(qū)動需求，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)可以定義為：
30、
31、其中，和分別表示前軸和后軸電機(jī)的能耗，表示車輛行駛需求轉(zhuǎn)矩，并且以離散求和的方式最小化整個行駛周期的能量消耗。
32、通過微分動態(tài)規(guī)劃（ddp）求解轉(zhuǎn)矩分配的優(yōu)化問題。ddp算法在每一迭代中輸出的最優(yōu)控制律用于確定前、后軸電機(jī)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配。通過將車輛當(dāng)前的動力需求分配到前后軸電機(jī)，同時結(jié)合電機(jī)效率map圖，動態(tài)調(diào)整前后軸的轉(zhuǎn)矩輸出，以保證系統(tǒng)能耗最小化。ddp算法的收斂性通過目標(biāo)函數(shù)的變化幅度控制。若在連續(xù)若干次迭代中，目標(biāo)函數(shù)的變化幅度小于預(yù)設(shè)閾值，則停止迭代，確定當(dāng)前控制律為最終的最優(yōu)控制策略。同時，為保證實時性，在實際應(yīng)用中可以設(shè)置最大迭代次數(shù)，以避免因收斂速度問題而導(dǎo)致的計算延遲。
33、本專利技術(shù)的有益效果為：
34、（1）高效節(jié)能：通過全局的能耗優(yōu)化，能有效降低雙電機(jī)驅(qū)動電動汽車的能耗，提高整體系統(tǒng)的效率。
35、（2）實時控制：由于微分動態(tài)規(guī)劃的局部二次近似方法，能有效降低計算量，滿足實時性需求，適用于車輛的在線控制。
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1.基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，該電機(jī)控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟一中，所述車輛縱向動力學(xué)模型包括計算加速阻力、坡度阻力、滾動阻力和空氣動力學(xué)阻力以及車輛的總驅(qū)動力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟二中，所述軸驅(qū)動電機(jī)能耗模型通過計算前、后軸電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從電機(jī)效率MAP圖獲取電機(jī)效率，并根據(jù)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速計算能耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟三中，通過微分動態(tài)規(guī)劃算法對電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配的優(yōu)化過程包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟三中，每次迭代中包含正向計算軌跡、反向迭代更新控制序列和判斷是否收斂的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟三中，在連續(xù)若干次迭代中，若目標(biāo)函數(shù)的變化幅度小于預(yù)設(shè)閾值，則停止迭代并確定當(dāng)前控制律為最終的最優(yōu)控制策略。
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，該電機(jī)控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟一中，所述車輛縱向動力學(xué)模型包括計算加速阻力、坡度阻力、滾動阻力和空氣動力學(xué)阻力以及車輛的總驅(qū)動力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟二中，所述軸驅(qū)動電機(jī)能耗模型通過計算前、后軸電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從電機(jī)效率map圖獲取電機(jī)效率，并根據(jù)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速計算能耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分動態(tài)規(guī)劃的雙電機(jī)驅(qū)動電動車轉(zhuǎn)矩分配節(jié)能控制方法，其特征在于，所述步驟三中，通過微...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙彬，張鈞溟，張洋，王佳傲，劉小梅，劉暢，孫福弘，李家樂，
申請(專利權(quán))人：長春工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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