摘 要：為提高電動汽車電機控制器在高轉(zhuǎn)速區(qū)的直流母線電壓利用率，提出一種針對表貼式永磁同步電機的電流閉環(huán)相位控制矩形波調(diào)制策略。永磁同步電機中的永磁體產(chǎn)生的磁場不可調(diào)節(jié)，受電動汽車車載電壓所限，提高轉(zhuǎn)速，增大調(diào)速范圍，需要進行弱磁控制。制定了模式切換控制策略，確定了車輛的目標運行模式和兩電機的目標轉(zhuǎn)矩。

　　關(guān)鍵詞：電動車;電機;控制

　　0引言

　　汽車作為當今世界上最普遍的交通工具，給人們的日常生活、工作帶來極大的便利. 但是，傳統(tǒng)的燃油汽車發(fā)展加劇了對不可再生石油資源的依賴，汽車尾氣的排放造成了環(huán)境的污染，引發(fā)溫室效應和全球變暖，近來國家工信部已啟動制定我國燃油車停產(chǎn)停售時間表. 在如此背景下，新能源汽車在全球范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，尤其是以車載電池為動力的電動汽車. 在鋰電池以及鋅空氣電池等應用，更加速了以特斯拉為首的電動汽車的發(fā)展. 電動汽車以電池作為動力，將電能通過電機轉(zhuǎn)化為機械能，從而驅(qū)動汽車前進. 相比較傳統(tǒng)燃油汽車，環(huán)境污染較小，有良好的發(fā)展前景. 其中，電機的選擇以及驅(qū)動系統(tǒng)的設計是決定電動汽車性能的關(guān)鍵因素之一。

　　1永磁同步電機弱磁控制策略

　　永磁同步電機(PMSM)不同于傳統(tǒng)的由電流勵磁產(chǎn)生磁場，而是選用永磁體作為材料產(chǎn)生磁場，從而具有重量輕、體積小、慣性低、響應快、電機功率密度高、能量密度高、低速轉(zhuǎn)矩密度高、效率高、可靠性高等顯著特點，也因此成為電動汽車首選的電機. 但是，永磁體產(chǎn)生的磁場是固定不能改變的，并且驅(qū)動電路輸出最高電壓又受到車載電源電壓限制，電機轉(zhuǎn)速無法繼續(xù)增加. 為了提高電機性能，必須進一步提高電機轉(zhuǎn)速，增大其調(diào)速范圍，則需進行弱磁 FW(Flux weaking)控制. 永磁同步電機的勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生，無法對其直接減弱以獲取弱磁控制. 永磁同步電機控制的基本思想是通過利用電機直軸電流分量形成去磁磁動勢作用，從而減弱電機的氣隙磁場，起到弱磁控制的作用. 通過弱磁控制可以拓寬調(diào)速范圍，但為了充分發(fā)揮驅(qū)動系統(tǒng)的性能，則有必要合理的設計弱磁控制的算法，從而最大限度的滿足未來電動汽車的驅(qū)動需求。

　　2雙電機型純電動汽車動力系統(tǒng)工作效率分析

　　在傳統(tǒng)純電動汽車結(jié)構(gòu)基礎上，加設了一個小功率輔助電機MG2，動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為一雙電機動力系統(tǒng)，得到了一種雙電機型純電動汽車。結(jié)構(gòu)如圖1所示。本節(jié)將對車輛動力系統(tǒng)的能量平衡和各驅(qū)動生制動模式下系統(tǒng)的工作效率(電能利用率或能量回收效率)進行分析。電機型純電動汽車通過控制兩電機的工作狀態(tài)，可以形成3種驅(qū)動和3種再生制動模式，即MGl單獨驅(qū)動再生制動、MG2單獨驅(qū)動再生制動，MGl與MG2共同驅(qū)動：g生制動。各驅(qū)動和再生制動模式下，電功率耦合器兩側(cè)轉(zhuǎn)矩關(guān)系如下，并計算各模式下動力系統(tǒng)的工作效率。給定循環(huán)工況下，當整車工作在不同驅(qū)動再生制動模式時，動力系統(tǒng)所獲得的工作效率不同。使動力系統(tǒng)工作效率最大為原則，來制定模式切換控制策略，具體為：在驅(qū)動狀態(tài)下，實時計算3種驅(qū)動模式下動力系統(tǒng)的最大工作效率，

　　并將其進行比較，規(guī)定其中的最大者對應的驅(qū)動模式為車輛的目標驅(qū)動模式，對應的兩電機需求轉(zhuǎn)矩為目標需求轉(zhuǎn)矩;同理，在再生制動狀態(tài)下，可確定車輛的目標再生制動模式，以及兩電機的目標制動需求轉(zhuǎn)矩。本節(jié)以下內(nèi)容將詳細介紹模式切換策略的具體設計過程，即首先分析雙電機動力系統(tǒng)在各模式下的最大工作效率，然后比較相關(guān)模式間系統(tǒng)工作效率，制定模式切換條件，確定車輛目標模式和目標模式下兩電機的轉(zhuǎn)矩。

　　3電動汽車動力耦合機構(gòu)的設計及其控制

　　電動汽車為對象，將其單電機改為雙電機，結(jié)構(gòu)上采用雙行星排將兩個電動機的動力進行耦合，在單電機運行時，該結(jié)構(gòu)利用大傳動比起到降速增扭的作用;在雙電機運行時，低速耦合得到大轉(zhuǎn)矩，高速耦合得到大功率，起到轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速耦合的作用。通過用雙行星排機構(gòu)代替原車的減速機構(gòu)，兩個電動機相互配合丁作，旨在提高車輛動力性的同時，優(yōu)化電機的狀態(tài)，從而改善整車的經(jīng)濟性。電機耦合機構(gòu)的分析，行星排耦合機構(gòu)和原理圖：

　　4結(jié)論

　　雙電機電力系統(tǒng)控制策略主要是通過理論分析，通過仿真驗證雙電機電力系統(tǒng)控制策略的可靠性。原型分析沒有進行進一步的分析和驗證。因此，對雙電機電力系統(tǒng)的樣機試驗和加載實驗的驗證實踐是下一步工作的重點。雙行星排動力耦合結(jié)構(gòu)，充分利用行星排大減速比特性，耦合機構(gòu)起到降速增扭和轉(zhuǎn)速耦合的作用，根據(jù)車輛的不同工況要求，雙電機驅(qū)動或多電機驅(qū)動是一種電動車設計的可選方式。

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