來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
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文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
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摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
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摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
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摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
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摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
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文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
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文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
上式中，dpwm為直流分量且和佔空比線性相關這也是產生電機扭矩的主要的電壓部分。其餘諧波正弦分佈，fsw為PWM的頻率，諧波的頻率滿足fsw的整數倍，諧波頻率隨基頻變化。電機屬於感性負載，電感電流特性為：通直阻交、通低頻阻高頻。越高次諧波頻率較高，電感效應明顯。電機控制過程PWM頻率適當降低從而降低諧波頻率，系統諧波分量變大，電機輸出扭矩平均值增大。利用諧波扭矩的控制策略特別適合在電機低速時增大輸出轉矩，提升電動汽車動力總成系統的動力性能。
3、系統仿真結果分析
如圖5所示，兩檔變速箱變比3:1，在選換擋電機模型中，部分參數取值情況如下:電樞電感L=0.8mH；電樞電阻R=0.5Ω；轉矩常數Kt=0.05N·m/A；轉動慣量J=0.2g·m2；反電勢常數Ke=0.05v·s/rad。設定電機額定轉速為700r/min，驅動電機輸出轉矩峰值為25N·m，會分別對選檔信號、換擋信號、輸出轉速、電機轉矩進行跟蹤。結合傳遞函數可知：
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
上式中，dpwm為直流分量且和佔空比線性相關這也是產生電機扭矩的主要的電壓部分。其餘諧波正弦分佈，fsw為PWM的頻率，諧波的頻率滿足fsw的整數倍，諧波頻率隨基頻變化。電機屬於感性負載，電感電流特性為：通直阻交、通低頻阻高頻。越高次諧波頻率較高，電感效應明顯。電機控制過程PWM頻率適當降低從而降低諧波頻率，系統諧波分量變大，電機輸出扭矩平均值增大。利用諧波扭矩的控制策略特別適合在電機低速時增大輸出轉矩，提升電動汽車動力總成系統的動力性能。
3、系統仿真結果分析
如圖5所示，兩檔變速箱變比3:1，在選換擋電機模型中，部分參數取值情況如下:電樞電感L=0.8mH；電樞電阻R=0.5Ω；轉矩常數Kt=0.05N·m/A；轉動慣量J=0.2g·m2；反電勢常數Ke=0.05v·s/rad。設定電機額定轉速為700r/min，驅動電機輸出轉矩峰值為25N·m，會分別對選檔信號、換擋信號、輸出轉速、電機轉矩進行跟蹤。結合傳遞函數可知：
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
上式中，dpwm為直流分量且和佔空比線性相關這也是產生電機扭矩的主要的電壓部分。其餘諧波正弦分佈，fsw為PWM的頻率，諧波的頻率滿足fsw的整數倍，諧波頻率隨基頻變化。電機屬於感性負載，電感電流特性為：通直阻交、通低頻阻高頻。越高次諧波頻率較高，電感效應明顯。電機控制過程PWM頻率適當降低從而降低諧波頻率，系統諧波分量變大，電機輸出扭矩平均值增大。利用諧波扭矩的控制策略特別適合在電機低速時增大輸出轉矩，提升電動汽車動力總成系統的動力性能。
3、系統仿真結果分析
如圖5所示，兩檔變速箱變比3:1，在選換擋電機模型中，部分參數取值情況如下:電樞電感L=0.8mH；電樞電阻R=0.5Ω；轉矩常數Kt=0.05N·m/A；轉動慣量J=0.2g·m2；反電勢常數Ke=0.05v·s/rad。設定電機額定轉速為700r/min，驅動電機輸出轉矩峰值為25N·m，會分別對選檔信號、換擋信號、輸出轉速、電機轉矩進行跟蹤。結合傳遞函數可知：
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
上式中，dpwm為直流分量且和佔空比線性相關這也是產生電機扭矩的主要的電壓部分。其餘諧波正弦分佈，fsw為PWM的頻率，諧波的頻率滿足fsw的整數倍，諧波頻率隨基頻變化。電機屬於感性負載，電感電流特性為：通直阻交、通低頻阻高頻。越高次諧波頻率較高，電感效應明顯。電機控制過程PWM頻率適當降低從而降低諧波頻率，系統諧波分量變大，電機輸出扭矩平均值增大。利用諧波扭矩的控制策略特別適合在電機低速時增大輸出轉矩，提升電動汽車動力總成系統的動力性能。
3、系統仿真結果分析
如圖5所示，兩檔變速箱變比3:1，在選換擋電機模型中，部分參數取值情況如下:電樞電感L=0.8mH；電樞電阻R=0.5Ω；轉矩常數Kt=0.05N·m/A；轉動慣量J=0.2g·m2；反電勢常數Ke=0.05v·s/rad。設定電機額定轉速為700r/min，驅動電機輸出轉矩峰值為25N·m，會分別對選檔信號、換擋信號、輸出轉速、電機轉矩進行跟蹤。結合傳遞函數可知：
圖6所示分別反映的是選檔電機、換擋電機的工作情況，在縱座標數值2.5處虛線表示，絲桿運動的歸中點，實線表示直流電機目標位置，虛線表示選換擋電機動作的實際位置，開始階段換擋機構處在空擋位置，0.25S處入一檔，完成進檔後驅動電機轉速和轉矩提升，達到換擋點時，一檔進入二擋。換擋過程驅動電機轉矩降到需求轉矩，換擋成功後，再次提升轉矩和轉速，動力總成的輸出轉速達到要求值，此時電機穩定運行。
對電機矢量控制系統的仿真結果進行分析，從得到的轉速與轉矩波形，如圖7所示，可以大致看出電機控制系統的轉矩脈動不大，響應速度快，非常靈敏而且波動很小，整個系統能夠穩定地運行。
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
上式中，dpwm為直流分量且和佔空比線性相關這也是產生電機扭矩的主要的電壓部分。其餘諧波正弦分佈，fsw為PWM的頻率，諧波的頻率滿足fsw的整數倍，諧波頻率隨基頻變化。電機屬於感性負載，電感電流特性為：通直阻交、通低頻阻高頻。越高次諧波頻率較高，電感效應明顯。電機控制過程PWM頻率適當降低從而降低諧波頻率，系統諧波分量變大，電機輸出扭矩平均值增大。利用諧波扭矩的控制策略特別適合在電機低速時增大輸出轉矩，提升電動汽車動力總成系統的動力性能。
3、系統仿真結果分析
如圖5所示，兩檔變速箱變比3:1，在選換擋電機模型中，部分參數取值情況如下:電樞電感L=0.8mH；電樞電阻R=0.5Ω；轉矩常數Kt=0.05N·m/A；轉動慣量J=0.2g·m2；反電勢常數Ke=0.05v·s/rad。設定電機額定轉速為700r/min，驅動電機輸出轉矩峰值為25N·m，會分別對選檔信號、換擋信號、輸出轉速、電機轉矩進行跟蹤。結合傳遞函數可知：
圖6所示分別反映的是選檔電機、換擋電機的工作情況，在縱座標數值2.5處虛線表示，絲桿運動的歸中點，實線表示直流電機目標位置，虛線表示選換擋電機動作的實際位置，開始階段換擋機構處在空擋位置，0.25S處入一檔，完成進檔後驅動電機轉速和轉矩提升，達到換擋點時，一檔進入二擋。換擋過程驅動電機轉矩降到需求轉矩，換擋成功後，再次提升轉矩和轉速，動力總成的輸出轉速達到要求值，此時電機穩定運行。
對電機矢量控制系統的仿真結果進行分析，從得到的轉速與轉矩波形，如圖7所示，可以大致看出電機控制系統的轉矩脈動不大，響應速度快，非常靈敏而且波動很小，整個系統能夠穩定地運行。
4、臺架實驗和數據分析
實驗臺架主要結構見圖8。整個實驗臺架耗能較低，可以按照設定的程序進行加載動作，記錄變速器的輸入轉速、轉矩，輸出轉速、轉矩，效率曲線等。①大功率散熱鼓風機；②高效內嵌式永磁同步電機；③集成選換擋機構的國產法士特變速箱；④傳動軸；⑤扭矩、轉速傳感器集成箱為驗證傳動系統電機調速和基於扭矩的換擋控制策略，實驗臺架主要工作：選換擋測試、通信測試、效率測試，監控動力總成系統從起步到穩定速度勻速運行過程，變速箱控制器和電機控制器之間通過CAN通信協同工作，並且並生成相應的數表。
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
上式中，dpwm為直流分量且和佔空比線性相關這也是產生電機扭矩的主要的電壓部分。其餘諧波正弦分佈，fsw為PWM的頻率，諧波的頻率滿足fsw的整數倍，諧波頻率隨基頻變化。電機屬於感性負載，電感電流特性為：通直阻交、通低頻阻高頻。越高次諧波頻率較高，電感效應明顯。電機控制過程PWM頻率適當降低從而降低諧波頻率，系統諧波分量變大，電機輸出扭矩平均值增大。利用諧波扭矩的控制策略特別適合在電機低速時增大輸出轉矩，提升電動汽車動力總成系統的動力性能。
3、系統仿真結果分析
如圖5所示，兩檔變速箱變比3:1，在選換擋電機模型中，部分參數取值情況如下:電樞電感L=0.8mH；電樞電阻R=0.5Ω；轉矩常數Kt=0.05N·m/A；轉動慣量J=0.2g·m2；反電勢常數Ke=0.05v·s/rad。設定電機額定轉速為700r/min，驅動電機輸出轉矩峰值為25N·m，會分別對選檔信號、換擋信號、輸出轉速、電機轉矩進行跟蹤。結合傳遞函數可知：
圖6所示分別反映的是選檔電機、換擋電機的工作情況，在縱座標數值2.5處虛線表示，絲桿運動的歸中點，實線表示直流電機目標位置，虛線表示選換擋電機動作的實際位置，開始階段換擋機構處在空擋位置，0.25S處入一檔，完成進檔後驅動電機轉速和轉矩提升，達到換擋點時，一檔進入二擋。換擋過程驅動電機轉矩降到需求轉矩，換擋成功後，再次提升轉矩和轉速，動力總成的輸出轉速達到要求值，此時電機穩定運行。
對電機矢量控制系統的仿真結果進行分析，從得到的轉速與轉矩波形，如圖7所示，可以大致看出電機控制系統的轉矩脈動不大，響應速度快，非常靈敏而且波動很小，整個系統能夠穩定地運行。
4、臺架實驗和數據分析
實驗臺架主要結構見圖8。整個實驗臺架耗能較低，可以按照設定的程序進行加載動作，記錄變速器的輸入轉速、轉矩，輸出轉速、轉矩，效率曲線等。①大功率散熱鼓風機；②高效內嵌式永磁同步電機；③集成選換擋機構的國產法士特變速箱；④傳動軸；⑤扭矩、轉速傳感器集成箱為驗證傳動系統電機調速和基於扭矩的換擋控制策略，實驗臺架主要工作：選換擋測試、通信測試、效率測試，監控動力總成系統從起步到穩定速度勻速運行過程，變速箱控制器和電機控制器之間通過CAN通信協同工作，並且並生成相應的數表。
測試系統主要參數：變速器總成輸入扭矩範圍0-200Nm；扭矩測量精度±0.05%FS、輸出信號頻率60±30KHz、變速器輸入轉速範圍0-6500rpm、轉速傳感器精度±1rpm、變速比參考變速箱銘牌（1檔3.816、2檔2.15）、驅動電機（額定功率16KW、最大轉矩180Nm、額定轉速1800rpm、最高轉速6000rpm）。電機額定轉速為1800rpm，變速箱的變速比為1檔3.816、2檔2.15，進行輸出轉速換算可知一檔時電機達到額定轉速時輸出轉速大概在470rpm，二擋時電機達到額定轉速時輸出轉速約為837rpm。將目標轉速設定為1000rpm，在動力總成的提速踏板開度方式恆定，達到目標轉速前，對應不同的車速，分別對一檔、二擋、加入換擋控制三種情況繪製效率曲線。
如圖9所示，連續的自動換擋工作曲線表明系統能夠正常工作，單獨某一擋位下的效率曲線在超出合理轉速工作區後明顯下降，採用本文控制策略的系統效率比單一某擋位工作的效率要高，而且高效率工作區明顯較大。
來源 | 直驅與傳動
文 | 張佳偉 鍾前進 劉國華
摘要：通過ADVISOR軟件環境下建立了電機控制、換擋控制等模型，針對提升新能源汽車電驅系統的動力性能和工作效率，結合驅動電機精準調速調矩的控制特性，從電機和變速箱綜合控制環節提出基於輸出扭矩動力總成傳動系統的觀點，並進行仿真和實驗加以驗證。
1、引言
電動汽車用電機的控制在平直路面基本可以滿足車輛的運行要求。某些特殊工況難以應付，如：車輛下坡電機負載很小接近於零，再施加加速信號可能帶來安全隱患，須使轉速在一個較寬工作領域連續可調；瞬間啟動需要較大的轉矩，易使永磁電機退磁，可通過變速機構通過增大轉速比提高輸出轉矩。文中是將變速箱作為輸出扭矩和電機轉速的綜合協調部件，整個動力系統包括：電機控制系統、變速箱控制系統、整車控制系統和一些功能子模塊。
2、系統設計方案和模型建立
動力總成傳動系統在永磁同步電機矢量調速系統基礎上加裝機械式自動變速器（AMT），通過一整套電控執行單元優化提升車輛動力性能，如圖1所示。電控單元（TCU）作為整個變速箱控制核心，純電動汽車的選換擋機構中取消了離合控制，控制單元需要採集加速、制動踏板信號，並和換擋單元、電機控制模塊進行通信，同時還集成整車控制器（EVCU）的功能。
通過ADVISOR軟件進行電動汽車模型仿真，如圖2所示。由電機直驅方式加入變速器模型構成新型總成仿真模型，並進行仿真研究。
電動汽車仿真模型中動力總成模型進行調整之後，變速箱的選換擋電機的端電壓作為輸入量，把電機的轉動速度作為輸出量，進行推導並建立選換擋傳遞函數：圖3所示為兩檔變速箱仿真模型。
變速換擋時，驅動電機的電流環工作狀態，通過速度、轉矩兩參數調節的方法來完成換擋控制。傳統的扭矩控制理論主要有以下兩種：（1）直接把扭矩降到零；（2）降扭過程有曲線過渡平滑的降到零。本文采用的降扭控制策略，換擋之前計算需求扭矩，再結合降扭曲線到達預定值，如圖4所示。
需求扭矩Te取決於加速踏板Acc、制動踏板信號Bra、檔位信號Ks、車速Vcar、驅動電機轉速Vmotor、電池組電壓水平U、電流大小I、電池負荷Qs等參量。
扭矩函數式可以拆解成駕駛期望速度函數式Vexp和需求扭矩函數式Teneed：
驅動電機控制採用的是內嵌式永磁電機電流、速度閉環矢量控制。矢量控制的實質就是建立的旋轉磁場和定子的磁場要相同步，其兩者相位角關係滿足：定子磁場滯後旋轉磁場π/2。從驅動電機的傳感器獲得信號反饋，計算PWM信號佔空比，最終實現控制算法。永磁電機的有感調速方法基礎上提出變頻調速的方法提高驅動電機輸出轉矩。假令控制週期時間為2T，對應的波形函數f（x），進行傅里葉展開研究其電流的諧波，為了簡化計算令f（x）是偶函數。
上式中
f（x）是偶函數
上式中，dpwm為直流分量且和佔空比線性相關這也是產生電機扭矩的主要的電壓部分。其餘諧波正弦分佈，fsw為PWM的頻率，諧波的頻率滿足fsw的整數倍，諧波頻率隨基頻變化。電機屬於感性負載，電感電流特性為：通直阻交、通低頻阻高頻。越高次諧波頻率較高，電感效應明顯。電機控制過程PWM頻率適當降低從而降低諧波頻率，系統諧波分量變大，電機輸出扭矩平均值增大。利用諧波扭矩的控制策略特別適合在電機低速時增大輸出轉矩，提升電動汽車動力總成系統的動力性能。
3、系統仿真結果分析
如圖5所示，兩檔變速箱變比3:1，在選換擋電機模型中，部分參數取值情況如下:電樞電感L=0.8mH；電樞電阻R=0.5Ω；轉矩常數Kt=0.05N·m/A；轉動慣量J=0.2g·m2；反電勢常數Ke=0.05v·s/rad。設定電機額定轉速為700r/min，驅動電機輸出轉矩峰值為25N·m，會分別對選檔信號、換擋信號、輸出轉速、電機轉矩進行跟蹤。結合傳遞函數可知：
圖6所示分別反映的是選檔電機、換擋電機的工作情況，在縱座標數值2.5處虛線表示，絲桿運動的歸中點，實線表示直流電機目標位置，虛線表示選換擋電機動作的實際位置，開始階段換擋機構處在空擋位置，0.25S處入一檔，完成進檔後驅動電機轉速和轉矩提升，達到換擋點時，一檔進入二擋。換擋過程驅動電機轉矩降到需求轉矩，換擋成功後，再次提升轉矩和轉速，動力總成的輸出轉速達到要求值，此時電機穩定運行。
對電機矢量控制系統的仿真結果進行分析，從得到的轉速與轉矩波形，如圖7所示，可以大致看出電機控制系統的轉矩脈動不大，響應速度快，非常靈敏而且波動很小，整個系統能夠穩定地運行。
4、臺架實驗和數據分析
實驗臺架主要結構見圖8。整個實驗臺架耗能較低，可以按照設定的程序進行加載動作，記錄變速器的輸入轉速、轉矩，輸出轉速、轉矩，效率曲線等。①大功率散熱鼓風機；②高效內嵌式永磁同步電機；③集成選換擋機構的國產法士特變速箱；④傳動軸；⑤扭矩、轉速傳感器集成箱為驗證傳動系統電機調速和基於扭矩的換擋控制策略，實驗臺架主要工作：選換擋測試、通信測試、效率測試，監控動力總成系統從起步到穩定速度勻速運行過程，變速箱控制器和電機控制器之間通過CAN通信協同工作，並且並生成相應的數表。
測試系統主要參數：變速器總成輸入扭矩範圍0-200Nm；扭矩測量精度±0.05%FS、輸出信號頻率60±30KHz、變速器輸入轉速範圍0-6500rpm、轉速傳感器精度±1rpm、變速比參考變速箱銘牌（1檔3.816、2檔2.15）、驅動電機（額定功率16KW、最大轉矩180Nm、額定轉速1800rpm、最高轉速6000rpm）。電機額定轉速為1800rpm，變速箱的變速比為1檔3.816、2檔2.15，進行輸出轉速換算可知一檔時電機達到額定轉速時輸出轉速大概在470rpm，二擋時電機達到額定轉速時輸出轉速約為837rpm。將目標轉速設定為1000rpm，在動力總成的提速踏板開度方式恆定，達到目標轉速前，對應不同的車速，分別對一檔、二擋、加入換擋控制三種情況繪製效率曲線。
如圖9所示，連續的自動換擋工作曲線表明系統能夠正常工作，單獨某一擋位下的效率曲線在超出合理轉速工作區後明顯下降，採用本文控制策略的系統效率比單一某擋位工作的效率要高，而且高效率工作區明顯較大。
5、結語
本研究完成了對基於扭矩的純電動汽車動力總成傳動系統仿真和臺架實驗。永磁同步電機在矢量閉環控制算法下，對電機轉速、轉矩、三相電流進行跟蹤，又利用ADVISOR軟件把汽車模型進行調整分析；根據臺架實驗數據得出動力總成效率曲線，驗證了動力總成系統控制方案對於動能傳遞，能量管理，增加續航里程有重要意義。