辛軍　佟永強(qiáng)

【摘 要】研究電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)具有重要意義。研究對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。主要包括根據(jù)電力汽車(chē)對(duì)動(dòng)力源的要求，分析電機(jī)的幾種主要調(diào)速策略，并對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略進(jìn)行了選擇；根據(jù)選用電機(jī)特性，建立了電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制模型，并確定了該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成；在完成了增量式PI控制算法的實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，利用工程正定法選定了系統(tǒng)PI控制主要參數(shù)，并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的主控制程序。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車(chē)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)；控制系統(tǒng)；PI控制

1、電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略

電壓控制策略直流電機(jī)系統(tǒng)在調(diào)壓調(diào)速特性為：Te=Cm（Udo-CeN）/R；在限制最大輸出電流下，調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性，在電壓控制方式下，不同電壓下的外輪廓斜線是一組相互平行的斜線，其斜線斜率由Te=CmId決定。對(duì)于一般電動(dòng)汽車(chē)所用電動(dòng)機(jī)，由于其功率較大，所要求的電樞電流也較大，為了提高電動(dòng)機(jī)效率，其電樞回路的電阻R都很小，而Ce、Cm較大，因此這些斜線的斜率都很大。同時(shí)在這種控制方式下，控制系統(tǒng)的工作區(qū)域主要在限制最大電流的區(qū)域。采用這種控制方式，油門(mén)踏板對(duì)應(yīng)不同的控制電壓，此時(shí)一旦電壓高于電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)，控制系統(tǒng)及其容易進(jìn)入限流控制區(qū)，車(chē)輛以最大驅(qū)動(dòng)力矩行駛，這顯然是跟傳統(tǒng)駕駛特性不同的。

轉(zhuǎn)速控制策略是電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的駕駛感覺(jué)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)不同，閉環(huán)控制是控制踏板的不同位置決定其不同的行駛速度。

力矩控制策略對(duì)永磁直流電機(jī)系統(tǒng)，采用積分作用（如PI規(guī)律）進(jìn)行調(diào)節(jié)的電流負(fù)反饋控制實(shí)際上屬于力矩控制。電流閉環(huán)控制，在理想電源條件下，永磁直流電動(dòng)機(jī)得力矩-轉(zhuǎn)速特性為平行于轉(zhuǎn)速軸的直線。其曲線方程為：Te=CmId.

電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略的選擇是驅(qū)動(dòng)電機(jī)選取調(diào)節(jié)電機(jī)輸出力矩的控制策略，駕駛員的控制指令在瞬時(shí)對(duì)應(yīng)于電機(jī)輸出力矩，在穩(wěn)態(tài)對(duì)應(yīng)于輸出轉(zhuǎn)速的控制。為了達(dá)到駕駛員期望的行駛速度，駕駛員通過(guò)對(duì)電機(jī)電樞電流的相應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)調(diào)節(jié)電流的大小可以控制汽車(chē)的行駛速度，通過(guò)駕駛員對(duì)車(chē)輛行駛速度調(diào)節(jié)就實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，如果把駕駛員也看成一個(gè)控制環(huán)節(jié)，這樣就形成了一個(gè)外環(huán)有駕駛員參與的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)為電機(jī)電樞電流的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，這種控制策略適合于人工操縱的車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)駕駛。

2、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制模型

電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是駕駛員對(duì)電機(jī)的操縱指令被轉(zhuǎn)換成可變的電壓信號(hào)，與電樞電流的反饋電壓信號(hào)比較后，通過(guò)主控制器的控制算法輸出控制電壓Uc，通過(guò)改變PWM變換電路的占空比來(lái)控制電機(jī)端電壓的平均值，調(diào)節(jié)電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速。

3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器算法的實(shí)現(xiàn)

增量式PI控制算法的實(shí)現(xiàn)，首先從CAN總線讀取PI控制器的參數(shù)，通過(guò)定時(shí)器每間隔Ts 中斷一次，完成一次PI控制計(jì)算，不斷調(diào)整被控參數(shù)，LPC2119中的PWM單元根據(jù)控制參數(shù)的變化，調(diào)整PWM輸出波形的占空位，完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。