MDX61B0055-5A3-4-0T 雙電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型介紹
該款新型耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示。在該耦合驅(qū)動(dòng)構(gòu)型中，電機(jī)M1與太陽(yáng)輪S相連，電機(jī)M2與連接器T相連。制動(dòng)器L1與太陽(yáng)輪S同軸，當(dāng)L1閉合時(shí)，太陽(yáng)輪被固定，電機(jī)M1停止運(yùn)行。制動(dòng)器L2與齒圈R相連，當(dāng)L2閉合時(shí)，齒圈R固定。減速齒輪G1與齒圈R相連，當(dāng)連接器T位于右端時(shí)，三者相連接，隨電機(jī)M2的運(yùn)轉(zhuǎn)而運(yùn)行；當(dāng)連接器T位于中間時(shí)，電機(jī)M2關(guān)閉；當(dāng)連接器T位于左端時(shí)，兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩在太陽(yáng)輪C處耦合。
圖1 新型雙電機(jī)耦合系統(tǒng)構(gòu)型
當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，整車控制器接受并處理來(lái)自傳感器的信號(hào)，向電機(jī)控制器等執(zhí)行器發(fā)出指令，通過(guò)控制連接器T及制動(dòng)器L1、L2的開(kāi)閉，使動(dòng)力系統(tǒng)工作在不同的工作模式：電機(jī)M1單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式（定義為SM1）、電機(jī)M2單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式（定義為SM2）、雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合模式（定義為TC）、雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合模式（定義為SC）以及再生制動(dòng)模式。由于本文重點(diǎn)研究的是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)性能，故在此暫不考慮再生制動(dòng)的控制。本文中所研究的某款純電動(dòng)汽車的具體動(dòng)力部件參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 EV動(dòng)力部件參數(shù)
1.2 雙電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)建模
1.2.1 工作模式分析
當(dāng)制動(dòng)器L1斷開(kāi)，L2閉合，且連接器T位于中間位置時(shí)，電機(jī)M1工作，M2關(guān)閉，系統(tǒng)處于電機(jī)M1單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式，則SM1系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為
式中：n1為電機(jī)M1的轉(zhuǎn)速；T1為電機(jī)M1的轉(zhuǎn)矩；r為車輪半徑；k為行星架特征參數(shù)；i0為主減速器傳動(dòng)比；F t為驅(qū)動(dòng)力；v為車速。
當(dāng)制動(dòng)器L1閉合，L2松開(kāi)且連接器T位于右端時(shí)，電機(jī)M1停止，M2運(yùn)轉(zhuǎn)，功率經(jīng)減速齒輪、行星架輸出。此時(shí)為電機(jī)M2單獨(dú)運(yùn)行模式，SM2模式系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為
式中：i g為減速齒輪組的傳動(dòng)比；n2為電機(jī)M2的轉(zhuǎn)速；T2為電機(jī)M2的轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)制動(dòng)器L1斷開(kāi)，L2閉合，且連接器T位于左端時(shí)，兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在太陽(yáng)輪處耦合，經(jīng)行星架傳遞到車輪，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。系統(tǒng)處于雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩耦合模式TC，此時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型為
當(dāng)制動(dòng)器L1、L2斷開(kāi)，連接器T位于右端時(shí)，兩電機(jī)轉(zhuǎn)速在行星架處耦合，動(dòng)力經(jīng)行星架傳遞到車輪，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。系統(tǒng)處于雙電機(jī)轉(zhuǎn)速耦合模式，此時(shí)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型可表示為
1.2.2 系統(tǒng)效率建模
不同模式下的系統(tǒng)效率數(shù)學(xué)模型為
式中：ηSM1、ηSM2、ηTC、ηSC分別為 SM1、SM2、TC、SC模式下的系統(tǒng)效率；ηinv為逆變器效率。
約束條件為
式中：n1max、n2max分別為電機(jī) M1、M2的最大轉(zhuǎn)速；SOC min為電池組最小荷電狀態(tài)；SOC max為電池組最大荷電狀態(tài)；P battmax為當(dāng)前SOC對(duì)應(yīng)的最大放電功率。
2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模式劃分與控制策略
2.1 不同模式工作范圍的劃分
基于上述分析可知，DMCP-EV具有4種驅(qū)動(dòng)模式。在動(dòng)力需求的約束下，整車控制器根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)行駛速度、加速度信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作特性以及各個(gè)模式的工作原理，獲得各個(gè)模式的工作范圍。對(duì)各個(gè)模式工作范圍的劃分流程如圖2所示，可簡(jiǎn)述如下，首先由車載傳感器采集到速度、加速度信號(hào)，然后根據(jù)各個(gè)模式的動(dòng)力學(xué)模型以及速度等信息，計(jì)算各個(gè)模式在該工況下所需要的電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，則可以獲得各個(gè)模式的有效工作范圍
MDX61B0055-5A3-4-0TS7-200
6ES7 211-0AA23-0XB0 CPU221 DC/DC/DC,6輸入/4輸出
6ES7 211-0BA23-0XB0 CPU221 繼電器輸出,6輸入/4輸出
6ES7 212-1AB23-0XB8 CPU222 DC/DC/DC,8輸入/6輸出
6ES7 212-1BB23-0XB8 CPU222 繼電器輸出,8輸入/6輸出
6ES7 214-1AD23-0XB8 CPU224 DC/DC/DC,14輸入/10輸出
6ES7 214-1BD23-0XB8 CPU224 繼電器輸出,14輸入/10輸出
6ES7 214-2AD23-0XB8 CPU224XP DC/DC/DC,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7 214-2BD23-0XB8 CPU224XP 繼電器輸出,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7 216-2AD23-0XB8 CPU226 DC/DC/DC,24輸入/16輸出
6ES7 216-2BD23-0XB8 CPU226 繼電器輸出,24輸入/16輸出
擴(kuò)展模塊
6ES7 221-1BH22-0XA8 EM221 16入 24VDC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 221-1BF22-0XA8 EM221 8入 24VDC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 221-1EF22-0XA0 EM221 8入 120/230VAC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 222-1BF22-0XA8 EM222 8出 24VDC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 222-1EF22-0XA0 EM222 8出 120V/230VAC，0.5A 開(kāi)關(guān)量
6ES7 222-1HF22-0XA8 EM222 8出 繼電器
6ES7 222-1BD22-0XA0 EM222 4出 24VDC 固態(tài)－MOSFET
6ES7 222-1HD22-0XA0 EM222 4出 繼電器 干觸點(diǎn)
6ES7 223-1BF22-0XA8 EM223 4入/4出 24VDC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 223-1HF22-0XA8 EM223 4入 24VDC/4出 繼電器
6ES7 223-1BH22-0XA8 EM223 8入/8出 24VDC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 223-1PH22-0XA8 EM223 8入 24VDC/8出 繼電器
6ES7 223-1BL22-0XA8 EM223 16入/16出 24VDC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 223-1PL22-0XA8 EM223 16入 24VDC/16出 繼電器
6ES7 223-1BM22-0XA8 EM223 32入/32出 24VDC，開(kāi)關(guān)量
6ES7 223-1PM22-0XA8 EM223 32入 24VDC/32出 繼電器
6ES7 231-0HC22-0XA8 EM231 4入*12位精度，模擬量
6ES7 231-7PB22-0XA8 EM231 2入*熱電阻，模擬量
6ES7 231-7PD22-0XA8 EM231 4入*熱電偶，模擬量
6ES7 232-0HB22-0XA8 EM232 2出*12位精度，模擬量
6ES7 235-0KD22-0XA8 EM235 4入/1出*12位精度，模擬量
6ES7 277-0AA22-0XA0 EM277 PROFIBUS-DP接口模塊
6GK7 243-2AX01-0XA0 CP243-2 AS-i接口模塊
6ES7 253-1AA22-0XA0 EM253 位控模塊
6ES7 241-1AA22-0XA0 EM241 調(diào)制解調(diào)器模塊
6GK7 243-1EX00-0XE0 CP243-1 工業(yè)以太網(wǎng)模塊
6GK7 243-1GX00-0XE0 CP243-1IT 工業(yè)以太網(wǎng)模塊
附件
6ES7 291-8GF23-0XA0 MC291,新CPU22x存儲(chǔ)器盒,64K
6ES7 297-1AA23-0XA0 CC292,CPU22x時(shí)鐘/日期電池盒
6ES7 291-8BA20-0XA0 BC293,CPU22x電池盒
6ES7 290-6AA20-0XA0 擴(kuò)展電纜,I/O擴(kuò)展,0.8米,CPU22x/EM
序號(hào)
名稱
描述
訂貨號(hào)
1
CPU222 CN
CPU222 DC / DC / DC8 輸入/ 6 輸出
6ES72121AB230XB8
2
CPU222 CN
CPU222 AC / DC/Relay8 輸入/ 6 繼電器
6ES72121BB230XB8
3
CPU224 CN
CPU224 DC / DC / DC14 輸入/10 輸出
6ES72141AD230XB8
4
CPU224 CN
CPU224 AC / DC/Relay14 輸入/ 10 繼電器
6ES72141BD230XB8
5
CPU224XP CN
CPU224 XP DC / DC / DC14 輸入/ 10 輸出
6ES72142AD230XB8
6
CPU224XP CN
CPU224 XP AC / DC / 繼電器14 輸入/ 10 繼電器輸出
6ES72142BD230XB8
7
CPU226XP CN
CPU226 DC / DC / DC24 輸入/ 16 輸出
6ES72162AD230XB8
8
CPU226XP CN
CPU226 AC / DC / 繼電器24 輸入/ 16 繼電器
6ES72162BD230XB8
9
CPU221
CPU 221 DC / DC/DC 6 輸入/ 4 輸出
6ES72110AA230XB0
10
CPU221
CPU 221 AC / DC / 繼電器6 輸入/ 4 輸
6ES72110BA230XB0
11
CPU222
CPU222 DC / DC / DC8 輸入/ 6 輸出
6ES72121AB230XB0
12
CPU222
CPU222 AC / DC/Relay8 輸入/ 6 繼電器
6ES72121BB230XB0
13
CPU224
CPU224 DC / DC / DC14 輸入/10 輸出
6ES72141AD230XB0
14
CPU224
CPU224 AC / DC/Relay14 輸入/ 10 繼電器
6ES72141BD230XB0
15
CPU224XP
CPU224 XP DC / DC / DC14 輸入/ 10 輸出
6ES72142AD230XB0
16
CPU224XP
CPU224 XP AC / DC / 繼電器14 輸入/ 10 繼電器輸出
6ES72142BD230XB0
17
CPU226XP
CPU226 DC / DC / DC24 輸入/ 16 輸出
6ES72162AD230XB0
18
CPU226XP
CPU226 AC / DC / 繼電器24 輸入/ 16 繼電器
6ES72162BD230XB0
S7-200擴(kuò)展模塊：
6ES7221-1BF22-0XA8 EM 221 數(shù)字量輸入模塊，8 輸入24V DC
6ES7221-1BH22-0XA8 EM 221 數(shù)字量輸入模塊，16 輸入24 VDC
6ES7222-1BF22-0XA8 EM 222 數(shù)字量輸出模塊，8 輸出24 VDC
6ES7222-1HF22-0XA8 EM 222 數(shù)字量輸出模塊，8 輸出繼電器
6ES7223-1BF22-0XA0 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，4 輸入/4 輸出24V DC
6ES7223-1HF22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，4 輸入24 VDC/4 繼電器輸出 6ES7223-1BH22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，8 輸入/8 輸出24 VDC
6ES7223-1PH22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，8 輸入24 VDC/8 繼電器輸出 6ES7223-1BL22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，16 輸入/16 輸出24 VDC
6ES7223-1PL22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，16 輸入24 VDC/16 繼電器輸出
6ES7231-0HC22-0XA8 EM 231 模擬量輸入模塊，4 輸入
6ES7231-7PB22-0XA8 EM 231 2 路輸入熱電阻
6ES7231-7PD22-0XA8 EM 231 4 路輸入熱電偶
6ES7232-0HB22-0XA8 EM 232 模擬量輸出模塊，2 輸出
6ES7235-0KD22-0XA8 EM 235 模擬量輸入/ 輸出模塊4 輸入/1 輸出
6ES7241-1AA22-0XA0 EM 241 調(diào)制解調(diào)器模塊
6ES7253-1AA22-0XA0 EM 253 定位模塊
6ES7277-0AA22-0XA0 EM 277 PROFIBUS-DP 模塊
6GK7243-1EX00-0XE0 CP 243-1 以太網(wǎng)模塊
6GK7243-1GX00-0XE0 CP 243-1 IT 版以太網(wǎng)模塊
6GK7243-2AX01-0XA0 CP 243-2 AS-i 接口模塊
6ES7291-8GE20-0XA0 MC 291，32K x 8 EEPROM 存儲(chǔ)器盒
6ES7291-8GF23-0XA0 存儲(chǔ)卡，64 Kbytes
6ES7291-8GH23-0XA0 存儲(chǔ)卡，256 Kbytes
6ES7297-1AA20-0XA0 CC 292，CPU 22x 時(shí)鐘/ 日期電池盒
6ES7297-1AA23-0XA0 新CPU 221 和222 時(shí)鐘卡（包括電池卡功能）
6ES7291-8BA20-0XA0 BC 293，CPU 22x 電池盒
6ES7290-6AA20-0XA0 擴(kuò)展電纜，I/O 擴(kuò)展，0.8 米，CPU 22x/EM
6ES7901-3CB30-0XA0 編程通訊電纜，PC/PPI，RS232/485 轉(zhuǎn)換，帶光電隔離，
MDX61B0055-5A3-4-0T