[发明专利]双电机非对称动力分配效率优化方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双电机非对称动力分配效率优化方法，用于汽车电驱动。本发明还涉及一种双电机非对称动力分配效率优化系统。

背景技术

永磁同步电机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为新能源汽车纯电驱动的主流电机。永磁同步电机在纯电驱动汽车上的应用，主要有直接驱动、带变速器驱动和带减速器驱动几种形式。

直接驱动方案中，电机输出法兰直接连接传动轴，该方案的特点是传动直接，高效，其缺点是为了满足车辆最大爬坡度，电机最大转矩较大。电机的最大转矩通常和电机的体积成正比，因此在电机最大转矩较大时，所需的材料成本较高。

电机+变速器驱动方案的优点是变速器将大大扩展动力系统的转速和转矩范围，实现较高的爬坡度和较高的最高转速；变速器可以在一定程度上把电机的工况点尽量放在电机的高效区域，有助于提高电机的效率–但是，由于已经高度优化的永磁同步电机的高效区域非常宽广，而且高效和低效之间的效率差不大，变速器的效率优化效果远远低于对感应异步电机的优化效果(更低于对内燃机的优化效果)。电机+变速器的缺点是变速器的传动损耗会降低整个系统的效率，通常多档变速箱的效率在90％到95％之间，变速箱的造成系统效率的损失，甚至会多于变速器能带来的效率改善，导致车辆单位里程电耗的增加。

电机+减速器驱动的方案的优点是通过减速器的减转速增转矩功能，增加动力系统的输出转矩。该方案主要应用于乘用车，其优点是可以减小电机体积，有效降低电机的成本，减速器的效率通常可以做到97％-98％，缺点是电机的体积减小以后，散热能力会相应降低，从而限制了电机的最大连续工作转矩。应用于重载商用车时，电机的持续功率难以满足持续重载的要求。

综上所述，在重载商用车中，直驱方案仍然是最常见，效率最高的方案。由于重载商用车对电机转矩需求较高，单电机直驱方案往往不能兼顾低速和高速的效率，而且当电机转速超过拐点以后，随着电机转速的增加，输出转矩和功率会快速下降，影响车辆在高速的驱动能力。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种双电机非对称动力分配效率优化方法，利用不同效率特性电机并联驱动，实现在不同转速、转矩区域下驱动效率的最优化，并提高了电机在高速区域的驱动功率，使得电驱动系统的总体效率和性能得以提高。

本发明同时还提供了一种双电机非对称动力分配效率优化系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

双电机非对称动力分配效率优化方法，设置两组驱动效率不等的电机组成一个动力组，分别为第一电机和第二电机，所述电机并联对外输出转矩，获得两组电机各自的效率值，在所述动力组有不同的输出转矩需求时，通过优化计算在两组电机之间分配转矩，得到所述动力组最高效率值。

进一步，所述第一电机转矩偏大，效率高效区位于低速区，所述第二电机转矩偏小，效率高效区位于高速区。

进一步，所述优化计算方法包括以下步骤：

步骤1.在离线状态下进行仿真优化，采用扫描计算方法，对所述动力组允许的转矩/转速范围内，划分若干网格点，对每个网格点所对应的需求转矩T_d和转速ω，求解最优的分配比例x，使得第一电机的转矩为：

T_m1＝T_d·x

第二电机的转矩为：

T_m2＝T_d·(1-x)

步骤2.第一电机和第二电机的效率分别表示为：

η₁＝f₁(T,ω)，η₂＝f₂(T,ω)

则所述动力组系统效率η_dual表示为：

每个转矩需求和转速点数值求解方法为：x在0到1之间的区间划分若干区间，列举x从0到1之间的的所有点；

求解使得所述动力组系统效率最高的x_i，并记录该点的最高系统效率η_i，制作成为需求转矩T_d和转速ω的数据库，最优分配比例和最高效率表示为T_d和ω的函数：

x^*＝f_x(T_d,ω)

η^*＝f_η(T_d,ω)

步骤3.采用数值计算求解以后，即可得到不同转矩需求和转速下最高的转矩分配数据库。