基于上述分析,本文建立了永磁无刷直流电动机及驱动系统的仿真模型,如图4所示。它主要由以下4个模块构成:
1)转速限制模块。
该模块主要用来预测电动机的请求转速是否超过了电动机的转速范围。当vveh>vcyc时,输出的转速为电机的最大转速;当vveh<vcyc时,输出的转速为:
ωa=va·ωlim/vavail
式中:vcyc为循环工况的请求车速;vveh为车辆模型计算的车速;va为实际车速;ωlim为受限制的需求转速;vavail为驱动系统可达到的理论车速。
2)转动惯量的作用模块。
该模块主要是考虑电动机等转动部件的转矩消耗。它根据驱动系统的整体传动比,计算电动机惯量与整车惯量的函数关系,最后根据输入的转速计算转动惯量。
3)转矩限制模块。
该模块主要是限制电动机的请求转矩不能超出电动机的转矩范围。它根据最大转速所对应的最大转矩,分别计算出作为电动机或发电机使用时的最大转矩,再根据关系比较得出输出的最大转矩,建模关系为:当Treq>0时,工作在电动机状态,T=min(Treq,Tmax);当Treq<0时,工作在发电机状态,T=min(Treq,Tgen·max)。其中Treq为请求的电动机转矩;Tmax、Tgen·max分别为最大充电转矩和最大发电转矩。
4)热量模块。
该模块是用来计算电动机的温度和为保持某一温度所采用的散热方式的热功率损失。
2.3 整车仿真模型
ADVISOR的仿真模型是直接按照实际动力系统的布局搭建,其中整车仿真模型包括循环工况、车辆、车轮、变速器、驱动电机系统、能量源等子模块。
各个子模块都建立了一个Simulink仿真模块,且能够通过M函数来控制其参数的变化。本文建立的整车仿真模型,如图5所示。