[发明专利]一种电动车辆驱动/牵引集成控制结构与运动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车辆(包括电动汽车和轨道电力牵引车辆)的相关技术领域，特别是车用永磁同步电机驱动的新驱动力和牵引力的集成控制结构和方法。

背景技术

汽车的牵引力控制系统(TCS)是动力学控制的重要内容，特别是在低粘着系数路面(如冰面)或加速阶段，通过对车辆滑移率的控制，可以保证汽车行驶稳定性和安全性。

有TCS/ABS系统的传统内燃机驱动的车辆，其运动控制通常是在转矩控制的基础上，由TCS/ABS系统检测车轮是否发生滑移，如果发生滑移或有滑移的趋势则限制发动机输出转矩，进而实现车轮不打滑的目标。

电动汽车的滑移率控制，目前均沿用传统汽车的牵引控制方法，牵引控制系统根据车辆运动过程中检测或计算的滑移率，根据设定的滑移率对电机转矩进行闭环控制，因此目前电动汽车的牵引控制系统通过滑移率和转矩两个闭环来控制，滑移率控制的响应时间取决与车辆的惯性。

电机驱动的电动车辆，具有输出转矩可控、响应时间短(小于10ms)、成本低等特性。有关文献对直流电机和交流电机驱动的电动车辆的运动控制进行了研究，一般通过滑移率调节器得出的转矩限制值与转矩给定值进行取小操作，并作为最终的转矩给定，转矩取小值通过外环实现，能满足一般运动控制的要求，对于复杂路况和安全要求较高的场合，这种控制结构动态响应较慢，难以满足要求。

永磁同步电机(PMSM)具有体积小、效率高、可靠性好以及对环境的适应性强等诸多优点，其直接转矩控制更是具有响应快速、结构简单的优点，因此PMSM是无污染、能源多样化配置的电动汽车驱动系统和辅助动力的理想选择。然而更高的车辆运动稳定性和安全性要求需要更高性能的永磁同步电机控制结构。

车辆滑移率的计算方法目前主要有两类，一类是滑移率的定义式(a)，通过车轮线速度和车速来求取，或者用从动轮速度代替车速、用主动轮速度代替车轮线速度来求取当前滑移率。

λ=Vω-VVω]]>或λ=Vw-VdVw---(a)]]>

另一类是通过电机电流、电压等参数来实时求取当前滑移率。相关日本文献已经研究得出电机滑移率状态方程如(b)所示。