[發明專利]基于電流控制的車用電機的運動控制方法

無效

• 申請號: 201010128375.8
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101841288A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 徐國卿;胡浩;胡波;劉峰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于電動汽車技術領域，涉及電動汽車的車用電機的運動控制方法，特別是電動汽車的具有牽引力控制功能的控制。

背景技術

永磁無刷電機具有結構簡單、功率密度高的特點，其轉矩特性與直流電機一樣，具有調節控制方便、調速范圍寬、動態響應快等優點，非常適合于電動汽車應用中。

車輛的運動控制，是根據車輛運行過程中車輛的滑移率對汽車動力系統的輸出轉矩進行控制，使得車輛運行于穩定的狀態。目前的電動汽車用的牽引力控制系統是在傳統的內燃機汽車的基礎上發展得到的。比起傳統內燃機汽車的發動機轉矩控制困難、成本高等不利因素，在電動汽車中，由于采用了電機，電機具有轉矩可控性好，而且控制簡單，控制響應速度快、不需要增加附加裝置等特點，因此越來越受到重視。

目前的電動汽車牽引力控制系統其控制原理是通過檢測驅動輪以及從動輪的速度得到汽車運行的滑移率，進而作為控制電機控制器的參考控制量對電機的輸出轉矩進行控制。該方法需要先確定目標滑移率，并根據滑移率控制電機控制器的目標控制轉矩，再由電機控制根據目標轉矩對輸出占空比進行控制，實現對驅動電機的轉矩控制。該方法需要至少兩個以上的控制環，由于控制環節都具有慣性延時的特性，因此，該控制方法一定程度上影響了系統的響應速度，使得系統的動態性能受到影響。

下面對牽引力控制系統的原理做詳細說明：

汽車行駛過程中牽引力的產生來自于車輪與路面之間的黏著傳遞，而汽車所受到的最大牽引力又受到車輪與路面之間最大黏著系數的限制。而最大黏著系數則是由路面以及汽車輪胎所決定的。一般來說，僅考慮路面狀態對黏著的影響。當車輪上所發揮的牽引力大于路面所能提供的最大黏著力時，車輪就會發生空轉(滑移)。(制動情況也是類似。)此時，黏著摩擦將過渡到滑動摩擦，此時力的傳遞將急劇減小。對于電動汽車來說，對其車輪進行受力分析，如圖5所示。忽略風阻：

Fm-Fd=MwdVwdt]]>

描述車輛滑移率有：

λ=Vω-VVw]]>

其中，F_m，F_d，M_w，V_w，V分別為電機提供的驅動力，路面提供的牽引力，車輪質量，車輪線速度和車速。

而車輛的牽引力是由路面的黏著力提供，用黏著系數表示

μ=FdN]]>

N為車輛的載荷，而黏著系數μ是由車輪的滑移率λ決定，其曲線圖如圖6所示，對應的不同路況下，黏著系數μ和滑移率λ的關系。從圖中可以看出，隨著滑移率從0增加，黏著系數逐漸上升，與此同時，側滑力逐漸下降，隨著黏著系數達到最大值，如果滑移率進一步增加，側滑力與黏著力快速下降，此時汽車處于不受控制狀態，使得安全性大大降低。因此，需要把滑移率控制在圖示陰影部分，使得汽車具有良好的可靠性和安全特性的同時并具有良好的加速性能。

因此，為了控制滑移率，傳統的牽引力控制方法是通過減小電機的牽引轉矩Fm，使得車輪轉速降低，減小輪胎與路面的滑移率，使車輛運行在穩定區域(圖6中陰影區域)。