電動機及驅(qū)動系統(tǒng)仿真模型 - 基于ADVISOR的電動汽車仿真分析

　　電動機及驅(qū)動系統(tǒng)的建模基礎(chǔ)是電動機的電壓、轉(zhuǎn)矩、功率的平衡方程和運動特性方程。若假定繞組完全對稱、主電路電流連續(xù)、磁阻恒定、忽略粘性摩擦，則可得到無刷直流電機的電壓平衡方程：

　　式中：ua、ub、uc分別為定子相繞組電壓(V);ia、ib、ic分別為定子相繞組電流(A);ea、eb、ec分別為定子相繞組電動勢(V);R為每相繞組的電阻(Ω);L為每相繞組的自感(H);M為每兩相繞組間的互感(H)。

　　根據(jù)電壓平衡方程式(4)可以得到電動機的等效電路圖，如圖3所示。

　　這樣，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩Tem為：

　　式中Ω為轉(zhuǎn)子機械角速度。

　　基于上述分析，本文建立了永磁無刷直流電動機及驅(qū)動系統(tǒng)的仿真模型，如圖4所示。它主要由以下4個模塊構(gòu)成：

　　1)轉(zhuǎn)速限制模塊。該模塊主要用來預(yù)測電動機的請求轉(zhuǎn)速是否超過了電動機的轉(zhuǎn)速范圍。當(dāng)vveh>vcyc時，輸出的轉(zhuǎn)速為電機的最大轉(zhuǎn)速;當(dāng)vveh

　　ωa=va·ωlim/vavail

　　式中：vcyc為循環(huán)工況的請求車速;vveh為車輛模型計算的車速;va為實際車速;ωlim為受限制的需求轉(zhuǎn)速;vavail為驅(qū)動系統(tǒng)可達(dá)到的理論車速。

　　2)轉(zhuǎn)動慣量的作用模塊。該模塊主要是考慮電動機等轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)矩消耗。它根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)的整體傳動比，計算電動機慣量與整車慣量的函數(shù)關(guān)系，最后根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速計算轉(zhuǎn)動慣量。

　　3)轉(zhuǎn)矩限制模塊。該模塊主要是限制電動機的請求轉(zhuǎn)矩不能超出電動機的轉(zhuǎn)矩范圍。它根據(jù)最大轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，分別計算出作為電動機或發(fā)電機使用時的最大轉(zhuǎn)矩，再根據(jù)關(guān)系比較得出輸出的最大轉(zhuǎn)矩，建模關(guān)系為：當(dāng)Treq>0時，工作在電動機狀態(tài)，T=min(Treq，Tmax);當(dāng)Treq<0時，工作在發(fā)電機狀態(tài)，T=min(Treq，Tgen·max)。其中Treq為請求的電動機轉(zhuǎn)矩;Tmax、Tgen·max分別為最大充電

　　轉(zhuǎn)矩和最大發(fā)電轉(zhuǎn)矩。

　　4)熱量模塊。該模塊是用來計算電動機的溫度和為保持某一溫度所采用的散熱方式的熱功率損失。

　　2.3 整車仿真模型

　　ADVISOR的仿真模型是直接按照實際動力系統(tǒng)的布局搭建，其中整車仿真模型包括循環(huán)工況、車輛、車輪、變速器、驅(qū)動電機系統(tǒng)、能量源等子模塊。各個子模塊都建立了一個Simulink仿真模塊，且能夠通過M函數(shù)來控制其參數(shù)的變化。本文建立的整車仿真模型，如圖5所示。

　　3 整車動力性能仿真

　　3.1 整車的技術(shù)參數(shù)

　　改裝后的微型電動汽車主要的技術(shù)參數(shù)如表1所示。