電動汽車電控

　　1、能量管理系統(tǒng)

　　能量管理系統(tǒng)是多能源電動汽車的核心,它由3部分組成:功率分配、功率限制和充電控制。其工作原理可以簡單歸納為:由電子控制單元根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的電池狀態(tài)信息以及其它相關(guān)信息,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理,并形成最終的指令和信息發(fā)送到相應(yīng)的功能模塊。它所完成的功能包括維持電動車所有蓄電池組件的工作,并使其處于最佳狀態(tài);采集車輛的各個子系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù),進(jìn)行監(jiān)控和診斷;控制充電方式和提供剩余能量的顯示。與電機(jī)控制技術(shù)相比,能量管理技術(shù)還不是很成熟。如何實現(xiàn)無損電池的充電、監(jiān)控電池的充放電狀態(tài),避免過充電現(xiàn)象,并對電池實行定期的實時的檢測、診斷和維護(hù),最大限度地保證電池的正常可靠的運(yùn)行,是很多學(xué)者正在研究的方向。而在能量管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊的可靠性、剩余能量估算模塊的精度、安全管理模塊等方面有待進(jìn)一步提高。

　　2、再生制動控制系統(tǒng)

　　再生制動控制系統(tǒng)傳統(tǒng)汽車的制動過程多依靠摩擦的方式消耗車輛行駛的動能而降低車速,其制動能量轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)到周圍環(huán)境中去。而電動汽車在制動時,可以將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī),依靠車輪拖動電機(jī)產(chǎn)生電能和車輪制動力矩,從而在減緩汽車速度的同時將部分動能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來,回收了能量,提高了汽車的續(xù)航里程。

　　再生制動能量回饋系統(tǒng)的研究是電動汽車開發(fā)中的一個重要環(huán)節(jié),其設(shè)計開發(fā)需要綜合考慮汽車動力學(xué)特性、電機(jī)發(fā)電特性、電池安全保證與充放電特性等多方面的問題。采用再生制動技術(shù),需要滿足2個要求:(1)要滿足制動效能、制動效能恒定性、制動時汽車的方向穩(wěn)定性以及最大限度地提高制動能量的回收程度;(2)要滿足司機(jī)操作的習(xí)慣、舒適性能的要求。而這些性能的滿足主要依賴于合理設(shè)計能量管理系統(tǒng)以及系統(tǒng)的控制策略?？刂撇呗苑矫娴?種典型控制策略有:并行制動系統(tǒng)控制策略、最佳制動能量回收控制策略以及理想制動力分配控制策略。其中并行制動系統(tǒng)控制策略是在傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入電機(jī)制動,其驅(qū)動軸在制動時是采用機(jī)械制動系統(tǒng)與再生制動系統(tǒng)聯(lián)合制動;最佳制動能量回收控制策略是在保證制動要求的前提下最大限度地回收制動能量;理想制動力分配控制策略是在保證最佳制動性能的前提下盡量回收制動能量。這3種控制策略中,并行制動系統(tǒng)控制策略較簡單,另2種比較復(fù)雜,而且要求精確的計算和控制?？傮w來說,國內(nèi)關(guān)于制動能量回收的研究還處在初級階段。如何設(shè)計更加合理的系統(tǒng)及其控制策略以滿足制動要求和人性化要求,使再生制動與電動汽車性能匹配更加優(yōu)化將成為電動汽車研究的重要方向。

　　3、電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)

　　電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的好壞關(guān)系著電動汽車能否安全可靠地運(yùn)行。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由電機(jī)、電力電子

　　變流器、數(shù)字控制器和傳感器等幾個核心部分組成。

　　目前電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中,主要采用感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī);電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)由電力電子逆變器向IGBT集成模塊發(fā)展,傳感器向集成智能傳感器發(fā)展,在電機(jī)的控制方法方面,傳統(tǒng)的控制方法是直流電機(jī)的勵磁控制法與電樞電壓控制法;開關(guān)磁阻電動機(jī)的角度位置控制、電流斬波控制以及電壓控制;感應(yīng)電機(jī)主要有V/F控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等等。近幾年來出現(xiàn)了許多先進(jìn)的控制方法包括自適應(yīng)控制、變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、閉環(huán)控制、魯棒控制、滑?？刂啤＜蚁到y(tǒng)、模型參考自適應(yīng)控制、非耦合控制、交叉耦合控制以及協(xié)調(diào)控制等都適用于電機(jī)驅(qū)動。

　　4、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

　　電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常由傳感器、電子控制單元、電動機(jī)、電磁離合器和減速機(jī)構(gòu)等組成。其工作原理是電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的輸入力矩、轉(zhuǎn)動方向以及汽車速度等信號,決定電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小,并將指令傳遞給電動機(jī),通過離合器和減速機(jī)構(gòu)將輔助動力施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,從而完成實時控制的助力轉(zhuǎn)向。現(xiàn)今電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)日趨完善,在降低自重、減少生產(chǎn)成本、控制系統(tǒng)發(fā)熱、電流消耗、內(nèi)部摩擦,與整車進(jìn)行匹配獲得合理的助力特性以及保證良好的路感方面取得了重大的進(jìn)步。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展,一方面需要開發(fā)可靠性高、成本低的傳感器;另一方面需要開發(fā)滿足助力要求、駕駛員舒適性要求以及低成本的助力電機(jī)。而可靠性高、低成本、高效率以及高功率的直流無刷電機(jī)是今后助力電機(jī)的研究方向。此外,如何設(shè)計合理的控制策略以保證電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能以及可靠性,保證駕駛員獲得良好的路感,使系統(tǒng)能與整車上其他控制子系統(tǒng)相互通信協(xié)調(diào)以實現(xiàn)整車綜合控制,是今后研究的重點,而更多的先進(jìn)控制策略如人工智能控制方法將應(yīng)用于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制中。

　　5、動力總成控制系統(tǒng)

　　動力總成控制系統(tǒng)包括動力總成控制單元、發(fā)動機(jī)電控單元、電機(jī)控制器、AMT控制器及動力電池管理系統(tǒng)。其中動力總成控制單元用以確定發(fā)動機(jī)與電動機(jī)輸出功率的比例,以滿足汽車的動力性能、經(jīng)濟(jì)性、排放性等性能指標(biāo),保證換檔操作過程的平順性。多能源動力總成控制單元的研究成為近年來電動汽車技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)進(jìn)程中的重要研究開發(fā)方向。在這方面國外已開發(fā)出了不少成熟的動力總成控制器。