基于电机转速控制的电动汽车电制动算法研究

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为了解决气候恶化和能源紧缺的问题,推广和普及电动汽车势在必行。电动汽车可以通过能源多样化来提高能源安全;通过创造新的先进产业来促进经济增长;最重要的是,通过减少尾气排放来保护环境。电机控制技术作为电动汽车的一个核心技术,一直以来备受关注。其中电制动技术是电机控制技术的一个重要分支,由于其应用广泛,受到了越来越多的关注。电制动技术不但可以应用在再生制动工况中,还可以应用在驻车和自动泊车等工况中。这些应用在汽车功能安全和驾驶舒适性上都有很重要的意义。因此,对电制动技术的研究就显得尤为重要。本文以提高电动汽车的驻车稳定性,改善电动汽车自动泊车过程中的制动性能为研究目的,提出了一种电制动算法,利用电机转速控制来达到电机制动的目的。通过MATLAB搭建模型进行仿真分析,并在实车上进行了搭载试验。本文的工作成果如下:1)本文针对驻车和自动泊车两种工况分别提出了基于电机转速控制的电制动系统设计方案。在驻车电制动系统的方案中,分别设计了电驱系统被动进入驻车和主动进入驻车两种控制策略;在自动泊车电制动系统方案中,分别设计了舒适制动和紧急制动两种工况下的控制方案。设计了基于转速控制的电制动算法,将预加载转矩控制和转速PI控制相结合,由电机控制器全面接管控制转速,有效提高了响应的时效性。2)本文研究的电动汽车驱动电机是永磁同步电机。介绍了永磁同步电机的数学模型和矢量控制原理;推导了简化的空间矢量脉宽调制的公式,Clarke变换、Park变换及他们的逆变换的公式,d-q轴电流PI控制的公式,以及弱磁控制的公式等。继而根据这些原理和公式,搭建了电机控制的MATLAB模型并进行仿真分析。本文重点分析了驻车电制动算法的建模,自动泊车电制动算法的建模,和模式控制部分的建模实现。3)本文对电机控制器的软硬件进行了设计,包括软件架构设计,软件模块设计,硬件功能设计,硬件模块设计等。将设计好的电机控制器在电机台架上进行标定与测试,验证电机控制器的基本功能。4)本文进行了整车搭载试验,将设计好的电机控制器搭载到实车上进行标定与测试。主要进行了预加载转矩、预加载转矩系数的标定以及PI参数整定等工作。并在实车上测试驻车电制动和自动泊车电制动的控制效果。实车测试证明,驻车工况中,本文算法有良好的驻车快速性和稳定性;自动泊车工况中,一般情况下可在满足制动要求的同时不产生车辆抖动,紧急制动可有效缩短制动距离。
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