電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ )摘要在當(dāng)前全球汽車工業(yè)面臨金融危機(jī)和能源環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)的情況下，發(fā)展電動(dòng)汽車，利用無(wú)污染的綠色能源，實(shí)現(xiàn)汽車能源動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化，推動(dòng)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國(guó)際上已經(jīng)形成了廣泛共識(shí)。本課題以電動(dòng)汽車他勵(lì)電機(jī)控制器為例， 以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的加、 減速，起、制動(dòng)等基本功能以及一些特殊情況下的處理。以開發(fā)出高可靠性、高性能指標(biāo)、低成本并且具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)為目的。主要包括硬件電路板的設(shè)計(jì)，以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件部分的仿真調(diào)試。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，這里主控制芯片采用 ATMEL公司的 ATmega64 芯片。功率模塊

2、采用多 MOSFET并聯(lián)的方式，有效的節(jié)約了成本。電源模塊采用基于 UC3842的開關(guān)電源電路。選用 IR 公司的 IR2110 作為驅(qū)動(dòng)芯片，高端輸出驅(qū)動(dòng)電流可到 1 9A，低端輸出驅(qū)動(dòng)電流可到 2.3A ，能夠提供 7個(gè)MOSFET并聯(lián)時(shí)驅(qū)動(dòng)電流。對(duì)于電流檢測(cè)模塊，本文沒有采用電流傳感器或者是康銅絲 , 而是采用了一種基于 MOSFET管壓降的電流檢測(cè)電路，這種方式即節(jié)約了成本也保證了檢測(cè)精度。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，主要實(shí)現(xiàn)的功能為：開關(guān)量的檢測(cè)處理，故障檢測(cè)，串口通訊，勵(lì)磁、電樞控制，報(bào)警功能等。針對(duì)他勵(lì)電機(jī)電動(dòng)汽車的控制特性，提出了節(jié)能控制算法和最大轉(zhuǎn)矩控制算法，用于提高電動(dòng)汽車的續(xù)航

3、里程和加速性能。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠很好的運(yùn)行在電動(dòng)汽車上，性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) ATmega64PID11.131.231.3421521152 1 263 11032MCU103 2 1MCU103 2 2 ATmega64113 3123 4133 5163 6173 7183 8193 9203 10203 11213 12223 13234.124411244122442264 2 1264 2.2PWM274 2 328432930311.1 “ ” “ 2001108814 200 2 000 4000km8000km140000km：純電動(dòng)轎車和純電動(dòng)客車均已通過(guò)國(guó)家有關(guān)認(rèn)證

4、試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)主要汽車制造商對(duì)純電動(dòng)汽車的開發(fā)和研制也投入了相當(dāng)?shù)娜肆臀锪?，并取得了一定的成果。北京奧運(yùn)會(huì)期間，奇瑞、長(zhǎng)安、東風(fēng)、一汽、京華及福田等汽車生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位，向社會(huì)提供了自主研發(fā)的55輛純電動(dòng)鋰電池汽車、25輛混合動(dòng)力客車、75輛混合動(dòng)力轎車、20輛燃料電池轎車，以及400輛純電動(dòng)場(chǎng)地車等各種新能源汽車為奧運(yùn)會(huì)服務(wù)。奧運(yùn)會(huì)后，科技部還將計(jì)劃連續(xù)3年在國(guó)內(nèi) 10個(gè)以上有條件的大中城市開展千輛級(jí)混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車、以及提供基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模示范，到2010年底節(jié)能與新能源汽車達(dá)到 1萬(wàn)輛。最近，比亞迪公司新推出一款商業(yè)化的電動(dòng)汽車比亞迪e6，為我

5、國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)。1.2國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀近二十多年來(lái)，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家把電動(dòng)汽車的研究開發(fā)看是作解決環(huán)境問題和能源問題的一種有效手段。美國(guó)政府動(dòng)員全美所有科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行電動(dòng)汽車 (Electricvehicle，簡(jiǎn)稱 EV)的研究，在 1991年，美國(guó)通用汽車公司、福特汽車公司、克萊斯勒汽車公司共同協(xié)議，成立了“先進(jìn)電池聯(lián)合體” (USABC)，共同研發(fā)新一代電動(dòng)汽車所需要的高性能電池。為實(shí)現(xiàn)新的節(jié)能車而能保持現(xiàn)有汽車的價(jià)格和性能，美國(guó)先后推出了PNGV、Freedom CAR、 AVP計(jì)劃。法國(guó)政府推出“PREDIT m-20022006" 計(jì)劃，并給購(gòu)買 EV的用戶

6、提供 5000法郎的補(bǔ)貼。德國(guó)政府同 9個(gè)主要公司簽訂了一份理解備忘錄，為創(chuàng)建一個(gè)清潔能源城市 ( 柏林 ) 而結(jié)成同盟。英國(guó)、意大利等歐洲國(guó)家都在開展電動(dòng)汽車的研發(fā)工作。而日本政府更是特別重視電動(dòng)汽車的研究和開發(fā)。1998年日本東京電力公司聯(lián)合日本電池公司，共同開發(fā)了“ZA一牌電動(dòng)汽車，該電動(dòng)汽車采用了高新技術(shù)，使其具有當(dāng)時(shí)EV的世界最高水平。而豐田汽車公司在 1996 年就已成功地研制出燃料電池汽車的生產(chǎn)樣車，并先于其他汽車廠家在 1997年開始批量生產(chǎn)混合動(dòng)力電池汽車，成為環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域和世界電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)頭羊。以上各國(guó)政府在大力扶持大型汽車集團(tuán)的同時(shí)，紛紛通過(guò)制定環(huán)保和節(jié)能法規(guī)，采取

7、投資、稅收優(yōu)惠、政府補(bǔ)貼促進(jìn)消費(fèi)的政策，旨在搶占電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。代表著當(dāng)代EV先進(jìn)水平的福特汽車公司的 Think 、通用汽車公司的 Impact 、豐田汽車公司的 Ecorn 、Prius電動(dòng)汽車、本田公司的 Civic 電動(dòng)汽車正是這種競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)物。1.3本課題的任務(wù)和主要工作本文在廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于 ATmega64的他勵(lì)電機(jī)電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)。本文的主要工作歸納為以下幾點(diǎn)：1 介紹了他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的控制理論基礎(chǔ)與調(diào)速系統(tǒng)的仿真，為后章系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備。2. 討論系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。詳細(xì)討論了開關(guān)電源模塊電路、電流檢測(cè)電路、串口通信電路、驅(qū)動(dòng)電路、及抗干擾電路的設(shè)計(jì)

8、。3. 討論系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序整體框架、各任務(wù)模塊程序、中斷服務(wù)程序和抗干擾程序。4. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖表，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。第二章他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的控制理論基礎(chǔ)2 1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與制動(dòng)為了滿足各種生產(chǎn)機(jī)械對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的要求，在實(shí)際應(yīng)用中需通過(guò)設(shè)法改變電動(dòng)機(jī)的各種控制參數(shù)來(lái)達(dá)到所需的人為機(jī)械特性。由于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的可控參數(shù)多，易實(shí)現(xiàn)所需要的人為機(jī)械特性，所以在直流調(diào)速中較多地采用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)汽車中一般也是選用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)作為直流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因此，需要給出直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的兩個(gè)數(shù)學(xué)公式，

9、從而導(dǎo)出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性數(shù)學(xué)方程式，即電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系式n=f(t)，然后才能說(shuō)明如何改變方程式中的相關(guān)參數(shù)來(lái)獲得所需人為機(jī)械特性。2 1 1直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩1) 電樞電動(dòng)勢(shì)。電樞電動(dòng)勢(shì)是指直流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電樞繞組切割氣隙磁通所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。無(wú)論是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，只要電樞旋轉(zhuǎn)切割磁通就有電樞電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)前述直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理可導(dǎo)出直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì) Ea為：（ 2.1 ）式 (2 1) 中P電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)；N電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)；a電樞繞組的支路對(duì)數(shù)； 電動(dòng)機(jī)每極磁通(Wb)；n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(rmin)；c（ e）電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。2) 電磁轉(zhuǎn)矩。電磁

10、轉(zhuǎn)矩是指直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組流過(guò)電流時(shí)，這些載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受力而形成的總轉(zhuǎn)矩。同樣按直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理可推得直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T為：（ 2.2 ）式 (2 2) 中I（ a）電樞電流(A) ；C（t ）轉(zhuǎn)矩常數(shù)。電動(dòng)勢(shì)常數(shù) C(e) 和轉(zhuǎn)矩常數(shù) C(t) 都是決定于電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，對(duì)于一臺(tái)已制的電動(dòng)機(jī)C(e) 和 C(T) 都是恒定不變的常數(shù)，并且從式 (2 1) 和式 (2 2)可知兩者之間的關(guān)系為：2 1 2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性得出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性數(shù)學(xué)方程式：(2.3)式（ 2.3 ）中R （ a）電樞繞組內(nèi)電阻；R （ c）電樞外串聯(lián)電阻；n(0)理想空載轉(zhuǎn)速；

11、機(jī)械特性斜率其中，2 1 3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速通過(guò)對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性數(shù)學(xué)方程式(2 3) 的分析，可知改變其中 U、 、 R（ c）三個(gè)參數(shù)即可改變其轉(zhuǎn)速n。因此相應(yīng)的調(diào)速方法也要降壓、弱磁、串電阻三種：降壓調(diào)速是改變電源電壓 U來(lái)獲得恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；弱磁調(diào)速是通過(guò)改變勵(lì)磁電流 I(f) ，從而改變電動(dòng)機(jī)磁通量 來(lái)獲得恒功率調(diào)速；串電阻調(diào)速是通過(guò)逐級(jí)改變電樞回路中所串電阻 R(c) 來(lái)進(jìn)行調(diào)速，它使機(jī)械特性變軟，并增加了功耗，所以目前很少采用，主要用在大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程，即通過(guò)逐級(jí)減小電樞回路中所串電阻來(lái)減小起動(dòng)電流。而前兩種調(diào)速方法目前用得較多，并也是電動(dòng)汽車中需配合采用的方法，現(xiàn)分別

12、具體介紹如下：(1) 降低電源電壓的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的磁通為額定值，電樞回路不串電阻，若將電源電壓分別降低為 U1、U2、U3等不同數(shù)值時(shí)，則可獲得與固有機(jī)械特性平行的人為機(jī)械特性，如圖 21所示。圖中所示的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在電源電壓為額定值 U(e) 時(shí)，其工作點(diǎn)為 e，電動(dòng)機(jī)為額定轉(zhuǎn)速 n(e) ；當(dāng)電壓降低到 U1時(shí)，工作點(diǎn)為 A，轉(zhuǎn)速為 n(a) ；電壓為 U2時(shí)，工作點(diǎn)為 B，轉(zhuǎn)速為 n(b) 等。即轉(zhuǎn)速隨電源電壓降低， 調(diào)速方向是從基數(shù) ( 額定轉(zhuǎn)速 N(e) 向下調(diào)節(jié)，并且電源電壓為不同值時(shí)，其機(jī)械特性的斜率都與固有機(jī)械特性斜率相等，即特性較硬。通常電源電壓不超過(guò)額

13、定值，即采用連續(xù)降低電源電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級(jí)調(diào)速，以獲得如圖 23所示的從基速到零速段的調(diào)速控制。(2) 減弱磁通的恒功率調(diào)速由于通常電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)均已在磁通近飽和狀態(tài)，故一般只能采用減弱磁通量的方法來(lái)調(diào)速。保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電源為額定值，電樞回路不串聯(lián)電阻，通過(guò)減小電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流I(f) ，即減弱電動(dòng)機(jī)磁通 時(shí)，其機(jī)械特性方程式為：(2.4)從式 (2 4) 中可看出 n(0) 隨 的減弱成反比例增加，而n隨 的二次方成反比地增加，若將近飽和額定磁通 (e)的比例定為 l ，減弱后其比例也就小于 l ，平方后其比例是減小，因此n(0)比 n增加得快，即減弱磁通 后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n將升高，

14、調(diào)速方向是從基速( 額定轉(zhuǎn)速 n(e) 向上調(diào)節(jié)。弱磁調(diào)速的機(jī)械特性如圖22所示。設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載互運(yùn)行于固有機(jī)械特性e點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速為n(e) 。當(dāng)磁通從 (e) 降到 (1) 時(shí)，轉(zhuǎn)速 n未能及時(shí)變化， 而電樞電動(dòng)勢(shì) E(a)= c(e) n(e) ，則因 下降而減小，使電樞電流 I(a)=(U-E(a)R(a) 增大。由于 R(a) 較小， E(a) 稍有減小就能使 I(a) 增加很多，此時(shí)雖然 減小了 , 但它減小的幅度小于 I(a) 增加的幅度，所以電磁轉(zhuǎn)矩 T=c(t) I(a) 還是增大了。增大后的電磁轉(zhuǎn)矩即為圖4-9 中的 T，工作點(diǎn)由e點(diǎn)過(guò)渡到 = 1的人為機(jī)械特性曲線上的

15、C點(diǎn)。由于 T>T(L)，轉(zhuǎn)速 n上升，E(a)隨之增大，I(a)及 T也跟著下降，當(dāng)T下降到T=T(L)時(shí)，又建立新的轉(zhuǎn)矩平衡，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至n(a)穩(wěn)定運(yùn)行于A點(diǎn)。在弱磁調(diào)速中，電樞電壓 U為額定電壓 U(e) ，若保持電樞電流 I(a) 為額定電流 I(e) 不變時(shí)，則輸出轉(zhuǎn)矩 T=C(T) I(e) ，代人式 (2 3) 即可得變化磁通 與轉(zhuǎn)速 n的關(guān)系式：(2.5)式（ 2.5 ）中 C1常數(shù) 1；于是電磁轉(zhuǎn)矩可表示為，（ 2.6 ）式（ 2.6 ）中 C2常數(shù)， C2=C1C(T)I(e) 。帶入電動(dòng)機(jī)輸出的功率公式有該式說(shuō)明了弱磁調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)允許輸出功率為常數(shù)，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)；

16、允許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比變化，即屬恒功率調(diào)速方式。由于勵(lì)磁電流一般較小，因此弱磁調(diào)速控制較方便、功耗也小，通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電源的電壓，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)的弱磁恒功率調(diào)速，以獲得如圖2 3所示的低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率的調(diào)速特性。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，受電動(dòng)機(jī)換向條件和機(jī)械強(qiáng)度的限制，一般他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速只能升到額定轉(zhuǎn)速n(e) 的 122倍，對(duì)于特制的調(diào)速電動(dòng)機(jī)才可升到ne的 34倍。在此需特別注意的是勵(lì)磁電流I(f)，在運(yùn)行中絕對(duì)不能為0，否則 趨近于 0， n趨近于無(wú)窮即將產(chǎn)生飛車，因此必須采取相應(yīng)的互鎖保護(hù)措施。為滿足電動(dòng)汽車行駛時(shí)能有較寬的速度要求，可把降低電樞電壓和

17、減弱磁通兩種調(diào)速方法合起來(lái)實(shí)用，以獲得低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率的調(diào)速特性?！?-9 】第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本章主要介紹了他勵(lì)直流電機(jī)電動(dòng)汽車控制器的硬件設(shè)計(jì)，其中包括了控制器整體電路模塊的設(shè)計(jì)、電源模塊設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)、電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)和通信模塊設(shè)計(jì)等。下面做具體的介紹。3 1系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)方案本電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)是基于他勵(lì)直流電機(jī)設(shè)計(jì)的，控制器的硬件設(shè)計(jì)既要達(dá)到動(dòng)力性能要求，也要達(dá)到便捷的操控性要求。根據(jù)第二章對(duì)他勵(lì)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)提出的性能要求結(jié)合電動(dòng)汽車的操控性要求，設(shè)計(jì)了如圖 3 1所示的硬件系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)包括對(duì)電樞和勵(lì)磁的分別PWM控制模塊，電源模塊，開關(guān)量處理模塊，和模擬量處理

18、模塊，硬件性能滿足設(shè)計(jì)要求，可在此硬件系統(tǒng)上對(duì) MCU進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，從而達(dá)到最終的控制要求。3 2主控制器 MCU的介紹3 2 1 MCU的選擇MCU是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)和通訊等功能。選擇一款合適的控制器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。對(duì)于明確應(yīng)用對(duì)象的系統(tǒng)，選擇功能過(guò)少的控制器，難于完成控制任務(wù)，外圍器件的擴(kuò)展也會(huì)使系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)笨重復(fù)雜從而使精確度降低。選擇功能過(guò)強(qiáng)的控制器，則會(huì)造成資源浪費(fèi)，使產(chǎn)品的性能價(jià)格比下降。目前，市面上的控制器不僅種類繁多，而且在性能方面也各有不同?？紤]到單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易上手且系統(tǒng)對(duì)速度要求不高，因此本系統(tǒng)選用一款高性價(jià)比的單片機(jī)充當(dāng) MC

19、U。在實(shí)際應(yīng)用中，選擇單片機(jī)時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：【5】(1) 單片機(jī)的基本性能參數(shù)，例如指令執(zhí)行速度，程序存儲(chǔ)器容量，中斷能力及可用 IO 口引腳數(shù)量等。(2) 單片機(jī)的增強(qiáng)功能，例如看門狗， AD功能，雙串口， RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘 ) ， EEPROM， CAN接口等。(3) 單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)，對(duì)于程序存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器和OTP(一次性可編程) 存儲(chǔ)器相比較，最好是選擇Flash存儲(chǔ)器。(4) 芯片的封裝形式，如 DIP封裝， PLCC封裝及表面貼附封裝等。(5) 芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級(jí)、軍品級(jí)還是商業(yè)級(jí)，如果設(shè)計(jì)戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級(jí)芯片。(6) 單片機(jī)的工作電壓是否在常用范圍

20、內(nèi)。(7) 單片機(jī)的抗干擾性能。(8) 編程器以及仿真器的價(jià)格，單片機(jī)開發(fā)是否支持高級(jí)語(yǔ)言以及編程環(huán)境要好用易學(xué)。(9) 供貨渠道是否暢通，價(jià)格是否低廉，是否具有良好的技術(shù)服務(wù)支持。根據(jù)上面所述的原則，結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際情況，儀表選用ATMEL公司生產(chǎn)的 ATmega64單片機(jī)作為主控模塊的核心芯片3 2 2 ATmega64的特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)ATmega64是ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、低功耗的8位 AVR高檔微處理器，采用 RISC結(jié)構(gòu)，具備 IMIPSMHz(百萬(wàn)條指令每秒兆赫茲) 的高速處理能力，有效緩減了系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。它可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表

21、、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。其主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下：【6】(1) 自帶廉價(jià)的程序存儲(chǔ)器 (FLASH) 和非易失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (EEPROM)。這些存儲(chǔ)器可可擦寫 1000次以上，新工藝 AVR器件，程序存儲(chǔ)器擦寫可達(dá) 1萬(wàn)次以上，基本不再會(huì)有報(bào)廢品產(chǎn)生。這樣使程序開發(fā)更加方便，工作更可靠。(2) 高速度，低功耗。在和M51單片機(jī)外接相同晶振條件下，AVR單片機(jī)的工作速度是M51單片機(jī)的 30- 一 40倍；并且增加了休眠功能及低功率、非揮發(fā)的 CMOS工藝，一般耗電在1 25mA，典型功耗情況，WDT關(guān)閉時(shí)為100hA，其功耗遠(yuǎn)低于M51單片機(jī)，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備。(3) 工業(yè)級(jí)產(chǎn)

22、品。具有大電流輸出可直接驅(qū)動(dòng)SSR和繼電器，內(nèi)有看門狗定時(shí)器，防止程序跑飛，從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。工作電壓范圍寬 (2 7"-6 ov)，電源抗干擾性強(qiáng)。IO口功能強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)能力大。AVR的 IO口是真正的IO口，能正確反映IO口輸入輸出的真實(shí)情況。IO 口有輸入輸出，三態(tài)高阻輸入，也可設(shè)定內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能，便于作各種應(yīng)用特性所需 ( 多功能 IO口 ) 。(4) 程序下載方便。 AVR程序?qū)懭肟梢圆⑿袑懭?( 用萬(wàn)用編程器 ) ，也可用串行 ISP( 通過(guò) PC機(jī) RS232H或打印 E1) 在線編程擦寫。也就是說(shuō)不需要將IC 芯片拆下拿到萬(wàn)用編程器上擦寫，可直接在電

23、路板上進(jìn)行程序修改、燒錄等操作，方便產(chǎn)品升級(jí)。(5) 具有模擬比較器、脈寬調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。AVR內(nèi)帶模擬比較器， IO口可作 AD轉(zhuǎn)換用，可組成廉價(jià)的AD轉(zhuǎn)換器。使得工業(yè)控制中的模擬信號(hào)處理更為簡(jiǎn)單方便。(6) 強(qiáng)大的通訊功能。內(nèi)置了同步串行接HSH、通用串行接 HUART、兩線串行總線接HTWI(12C)，使網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。(7) 超級(jí)保密功能，應(yīng)用程序可采用多重保護(hù)鎖功能。不可破解的位加密鎖 Lock bit技術(shù)， Flash 保密位單元深藏于芯片內(nèi)部，無(wú)法用電子顯微鏡看到保密位，可多次燒寫的Flash 且具有多重密碼保護(hù)鎖死(LOCK)功能，因此可快速完成產(chǎn)品商品化，并

24、可多次更改程序( 產(chǎn)品升級(jí) ) 而不必浪費(fèi) IC 芯片或電路板，大大提高產(chǎn)品質(zhì)量及競(jìng)爭(zhēng)力。由上述內(nèi)容可知， ATmega64的處理速度快且功耗低，內(nèi)部自帶的 EPROM能夠滿足車輛運(yùn)行曲線參數(shù)的存儲(chǔ)，F(xiàn)OE的推挽設(shè)計(jì)使抗干擾能力更加增強(qiáng)，在線仿真功能使得程序開發(fā)更加簡(jiǎn)單，兩USARTD滿足系統(tǒng)的需要(232和 485) ，內(nèi)部各種增強(qiáng)功能的設(shè)計(jì)使得控制器外設(shè)更加簡(jiǎn)單。因此，本系統(tǒng)選用 ATmega64作為主控制芯片。3 3開關(guān)電源模塊、近年來(lái)，隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源朝著高頻化，集成化的方向發(fā)展，開關(guān)電源已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源與線性電源相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1) 效率高；

25、 2) 體積小、重量輕；3) 穩(wěn)壓范圍廣；4) 性能靈活、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)； 5) 可靠性高，當(dāng)開關(guān)損壞時(shí)，也不會(huì)有危及負(fù)載的高低壓出現(xiàn)。而傳統(tǒng)的開關(guān)電源普遍采用電壓型PWM技術(shù)。電流型 PWM是近年興起的新技術(shù)，與電壓型PWM相比，電流型 PWM開關(guān)電源具有更好的電壓和負(fù)載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性得以明顯改善，特別是其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力可以使控制電路簡(jiǎn)單可靠。目前，小功率開關(guān)電源正從電壓控制模式向電流控制模式方向轉(zhuǎn)化。UC3842是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員提供只需要最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。此集成電路具有可微調(diào)的振

26、蕩器、能進(jìn)行精確的占空比控制、溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出， 是驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET的理想器件。 本文以 UC3842為核心控制部件，設(shè)計(jì)了 DC60 V輸入、 DCl2V輸出的單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源控制電路是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán) PI 控制系統(tǒng)。主要的功能模塊包括：?jiǎn)?dòng)電路、反饋電路、保護(hù)電路、整流電路。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3 3所示。在電路設(shè)計(jì)中，利用 UC3842控制芯片內(nèi)部的誤差放大器、由 R1、R2構(gòu)成的電壓反饋電路，和 R3、C1共同構(gòu)成電壓閉環(huán) PI 調(diào)節(jié)器，利用芯片內(nèi)部的比較器與由 R5電流檢測(cè)和 R4、C2濾波電路構(gòu)成的電

27、流反饋電路構(gòu)成電流閉環(huán)。外接的定時(shí)電阻 R（ T）和定時(shí)電容 C（ T），決定系統(tǒng)的工作頻率， f=1 8R（ T）C（ T）。系統(tǒng)中取 R（ T）為 7 5K ，取 C，為 0 01uf 。系統(tǒng)的工作頻率 f=24KHz 。采用 LM7905變換芯片產(chǎn)生 -5V 電源，給運(yùn)放工作提供負(fù)電源。3 4電流檢測(cè)模塊在功率變換器中，經(jīng)常要對(duì)流過(guò)主功率開關(guān)器件的電流進(jìn)行檢測(cè)，其目的主要有兩個(gè)：1) 對(duì)功率變換器進(jìn)行過(guò)流保護(hù)；2) 作為功率變換器控制器的電流反饋檢測(cè)量。通常的做法是在功率變換器的直流母線上安裝電流霍爾或電流互感器以提供電流反饋檢測(cè)量。由于流過(guò)主開關(guān)器件的電流通常都較大，所采用的霍爾器件或

28、電流互感器的額定參數(shù)也必須很大，不僅成本高、體積大、安裝不方便，且不便于實(shí)現(xiàn)功率變換器的高功率密度。文中介紹一種用半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電流檢測(cè)電路，可以直接布置在功率變換器的控制器的印制板上，不僅成本低廉，體積小，安裝方便，而且性能良好，還可以同功率變換器固化在一起形成專用集成電路(ASIC) 。3 4 1 MOSFET電流檢測(cè)原理MOSFET的通態(tài)電阻具有正的溫度系數(shù)，約為0 4一 0 8，有利于采用多MOSFET管并聯(lián)。多只元件并聯(lián)工作時(shí)，MOSFET間可以自動(dòng)均流。當(dāng)MOSFET功率開關(guān)流過(guò)通態(tài)電流時(shí)，由于通態(tài)導(dǎo)通電阻的存在，在其導(dǎo)通溝道上有一定的壓降，又因器件的導(dǎo)通溝道電阻基本穩(wěn)定，該壓降

29、與器件的通態(tài)電流成正比。所以，檢測(cè)出主開關(guān)器件的通態(tài)壓降也就是檢測(cè)流過(guò)器件的電流大小。即：（ 3.1 ）式（ 3.1 ）中， V（ DSN） OS開關(guān)的漏源通態(tài)壓降；R （ D）溝道等效電阻； Id 漏極電流。3 4 2他勵(lì)直流電機(jī)電流檢測(cè)方法他勵(lì)直流電機(jī)控制器要采集的電流信號(hào)是電樞電流信號(hào)和勵(lì)磁電流信號(hào)，電樞電流只有一相，勵(lì)磁電流要采集的信號(hào)有兩相，如圖31硬件結(jié)構(gòu)框圖所示，電樞電流采集流過(guò)下橋MOSFET的電流，勵(lì)磁采集流過(guò)H橋下橋MOSFET的電流。因?yàn)樵矶际且粯拥?，故只分析采集電樞電流的電路。由于電機(jī)所需功率比較大，所以每一項(xiàng)都是多個(gè)MOSFET管并聯(lián)【 251。他勵(lì)電機(jī)電樞電流檢測(cè)

30、電路如圖 3 4所示。電路工作原理： Vlow驅(qū)動(dòng)下橋 MOSFET管，當(dāng) Vlow 為低電平時(shí)， D2右端也被鉗位為低電平， U1的正向輸入端即為低電平， U1的負(fù)向輸入端為固定電平，此時(shí) U1輸出為低電平， U2輸出也為低電平，經(jīng)過(guò) U3，正反輸入端都為 0，所以 U3輸出為 0。 MCU電流采樣點(diǎn) V04為 O。當(dāng) Vlow為高電平時(shí)， D2右端電壓為高電平， 此時(shí) U1輸出為高阻態(tài)， Vol 的電壓為 MOSFET電流在內(nèi)阻上的壓降加上 D1的管壓降， 因?yàn)榧由狭?D1的管壓降，所以檢測(cè)的電流不準(zhǔn)，故我們采用了U2來(lái)去除管壓降，此時(shí)U2輸出為高阻態(tài)， V02的電壓為二極管管壓降。V03

31、=K*(V01V02) ；K=(R9R8)為電壓放大倍數(shù)；V03經(jīng)過(guò) C1和 R10組成的濾波電路可得電壓V04，此時(shí) V04的電壓即能準(zhǔn)確 Ql 上的管壓降，將 V04的電壓送入 MCU進(jìn)行處理。開關(guān)管管壓降和電流檢測(cè)電路相關(guān)點(diǎn)的波形分析如圖3 5所示。T1和 T3是導(dǎo)通時(shí)刻，T2是 MOSFET關(guān)斷時(shí)刻， Vl 是導(dǎo)通時(shí) D3的管壓降，V2是運(yùn)放的零飄電壓。3 5驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是實(shí)現(xiàn)主電路中的電力電子器件按照預(yù)定設(shè)想運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可以使電力電子器件工作在較為理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗。此外，對(duì)器件或整個(gè)

32、裝置的一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)，因此驅(qū)動(dòng)電路對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的影響。功率MOSFET為電壓型驅(qū)動(dòng)功率器件，常見的MOSFET柵極集成驅(qū)動(dòng)器為IR公司生產(chǎn)的 IR21XX系列高壓浮動(dòng)MOS柵極驅(qū)動(dòng)集成電路，該集成電路將驅(qū)動(dòng)一個(gè)高壓側(cè)和一個(gè)低壓側(cè)MOSFET所需的絕大部分功能集成在一個(gè)封裝內(nèi)，它們依據(jù)自舉原理工作，驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)和低壓側(cè)兩個(gè)元件時(shí)，不需要獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源，因而使電路得到簡(jiǎn)化，而且開關(guān)速度快，可以得到理想的驅(qū)動(dòng)波形。在設(shè)計(jì)功率主電路的驅(qū)動(dòng)電路中，要綜合考慮減小開關(guān)損耗、驅(qū)動(dòng)的一致性、抑制感生電壓等問題，因此驅(qū)動(dòng)電路對(duì)系統(tǒng)的可靠性有重要的影

33、響。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用IR2110 作為驅(qū)動(dòng)芯片。圖 3 6為單橋臂的驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。在 MOSFET柵極串聯(lián)一個(gè)限流電阻Rl ，降低 MOSFET的開關(guān)速度，減小電壓電流的變化率，降低 EMI，且對(duì)動(dòng)態(tài)均流有顯著的作用，但增大了 MOSFET的開關(guān)損耗， 經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)， 取 R1的電阻值為 15 ；電阻 R2是防靜電電阻，以免由于靜電燒損功率管；采用 15V的 TvS防止驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)高，損壞功率管。3 6電壓檢測(cè)電路在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中使用的功率器件是IRFB4310，其耐壓值為 100V，當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，功率器件會(huì)因過(guò)壓而損壞，所以電壓信號(hào)的檢測(cè)是很重要的一個(gè)信號(hào)量。電壓檢測(cè)電路如圖37所示。我

34、們需要測(cè)量蓄電池電壓值，在信號(hào)的采樣點(diǎn)的選擇上，我可以選擇鑰匙開關(guān)的接口點(diǎn)KEY作為蓄電池電壓的采樣點(diǎn)，為了配合系統(tǒng)的故障檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，選擇B+點(diǎn)作為蓄電池電壓采樣點(diǎn)。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)先通過(guò)二極管和PTC功率熱敏電阻給功率電路中的濾波電容充電，延時(shí) lS 后，通過(guò)檢測(cè) B+點(diǎn)的電壓， 電壓過(guò)低，可以判斷功率電路出現(xiàn)故障，發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)；電壓過(guò)高，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果系統(tǒng)正常，吸合主接觸器，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，但也存在主接觸器不能可靠吸合在運(yùn)行的過(guò)程中斷開的故障情況，此時(shí)B+點(diǎn)的電壓將下降，系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)停止運(yùn)行。當(dāng)功率電路出現(xiàn)故障時(shí)，充電電路的電流較大，PTC功率電阻溫度升高，其阻值升高，起

35、到抑制充電電流，保護(hù)電路板的功能。3 7溫度檢測(cè)電路在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的功率電路中利用MOSFET的關(guān)斷與導(dǎo)通來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 MOSFET的損耗都轉(zhuǎn)換成熱量，并變成溫升， 但 MOSFET溫度過(guò)高時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性將會(huì)下降，甚至造成功率器件損壞。因此控制器設(shè)計(jì)時(shí)，考慮功率器件溫升情況，通過(guò)采集功率結(jié)構(gòu)散熱器的溫度信號(hào)，間接檢測(cè)功率器件工作的環(huán)境溫度，當(dāng)功率器件的工作環(huán)境溫度大于 60時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)聲音，提醒用戶；當(dāng)功率器件的工作環(huán)境溫度大于 70時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將強(qiáng)制停止運(yùn)行，并發(fā)出報(bào)警聲音，等待功率器件的工作環(huán)境溫度小于60時(shí)，重新恢復(fù)正常工作狀態(tài)。在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中電路設(shè)計(jì)

36、中，溫度信號(hào)的檢測(cè)采用玻封的 NTC熱敏電阻裝在散熱器上作為溫度傳感器， NTC熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)，其電阻值變小，通過(guò)查閱器件資料，可得到具體型號(hào)的NTC熱敏電阻在不同環(huán)境溫度下所對(duì)應(yīng)的阻值。 通過(guò)電阻分壓， 將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，輸入微處理器的 AD口。溫度檢測(cè)電路如圖 3 8所示。3 8加減速踏板信號(hào)檢測(cè)電路電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度由加速踏板的加速器控制。在本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，加速器采用線性霍爾測(cè)量駕駛員的速度給定信號(hào)，其輸出為0 5V4 5V的電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)RC濾波和電壓跟隨器后送人微處理器的AD口。加速信號(hào)處理電路如圖3 9所示。在加減速踏板中，安裝了微動(dòng)開關(guān)，配合

37、加速器的使用，可以提高系統(tǒng)的可靠性， 微動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)， 系統(tǒng)根據(jù)加速器的信號(hào)進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，微動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，速度為零，轉(zhuǎn)入靜止準(zhǔn)備狀態(tài)。3 9 開關(guān)量輸入信號(hào)控制系統(tǒng)中使用的開關(guān)量輸入有：加速器內(nèi)部的微動(dòng)開關(guān)信號(hào)、檔位信號(hào)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)使能開關(guān)信號(hào)。當(dāng)外部的開關(guān)閉合時(shí)，相應(yīng)的IO口接收到4V的高電平信號(hào)；當(dāng)外部的開關(guān)斷開時(shí)，相應(yīng)的I0 口接收到 0的低電平信號(hào)。開關(guān)輸入信號(hào)處理電路如圖3 10所示。3 10蜂鳴器報(bào)警電路故障報(bào)警器件采用12V壓電式蜂鳴器。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生電池電壓在不允許的范圍內(nèi)、散熱器溫度超限，系統(tǒng)接線故障，功率橋損壞等故障時(shí)蜂鳴器將根據(jù)故障的情況，發(fā)出不同的

38、報(bào)警提示聲音。報(bào)警電路如圖311所示。3 11通訊模塊電路設(shè)計(jì)通訊模塊包括JTAG接口和 USART接口。 JTAG接口用于系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與所開發(fā)系統(tǒng)之間的通訊，主要用于處理器的熔絲位設(shè)定、程序下載、系統(tǒng)調(diào)試等。 USART0接口用于和上位機(jī)完通訊完成成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和各種控制任務(wù)，控制器提供了一種通信接口即RS232。在設(shè)計(jì)時(shí)，ATmega64的USART0121用于負(fù)責(zé)本 RS232接口通信，電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAX232，具體接口電路設(shè)計(jì)如圖3 12 -3 13所示。JTAG接口同過(guò)仿真器與PC連接， JTAG接口圖如圖 312所示：3 12硬件抗干擾的設(shè)計(jì)合格的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：系統(tǒng)

39、功能的實(shí)現(xiàn)與良好的抗干擾能力。干擾不僅會(huì)使電子元器件性能降級(jí)或失效，使處理器工作失常；同時(shí)還可能使輸入輸出及控制信號(hào)發(fā)生偏移或嚴(yán)重失真，導(dǎo)致計(jì)量誤差。系統(tǒng)的干擾信號(hào)主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：1) 元器件布局不合理造成的干擾；2) 數(shù)字地和模擬地的相互影響； 3) 寄生耦合； 4) 電磁干擾； 5) 靜電干擾等。這些干擾使 MCU的檢測(cè)值嚴(yán)重失真，直接影響系統(tǒng)整體系能。3 13本章小結(jié)本章根據(jù)系統(tǒng)提出的要求，提出了硬件電路總體設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)描述了各硬件模塊的電路實(shí)現(xiàn)。對(duì)影響系統(tǒng)的干擾進(jìn)行了分析，給出了具體的抗干擾措施。設(shè)計(jì)的電路具有簡(jiǎn)單可靠成本低等特點(diǎn)。第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1電動(dòng)汽車的控制策略

40、研究控制器是分工況對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的。純電動(dòng)汽車的行駛工況分為以下五種：1啟動(dòng)。2勻速行駛。3加速行駛。4減速行駛。5制動(dòng)。對(duì)不同的行駛工況采用不同的控制策略，這樣不僅能改善純電動(dòng)汽車的響應(yīng)方式，而且能優(yōu)化控制效果。4 1 1再生制動(dòng)控制策略1長(zhǎng)下坡時(shí)的再生制動(dòng)控制策略純電動(dòng)汽車行駛在下坡路況，當(dāng)坡度角大于某一數(shù)值時(shí)，電樞電流小于零，電機(jī)從電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡到再生制動(dòng)狀態(tài)，向蓄電池充電，再生制動(dòng)所產(chǎn)生能量經(jīng)功率變換器存儲(chǔ)到純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池中。坡度越大，回饋的能量越多。當(dāng)坡度過(guò)大時(shí)，回饋電流將大于動(dòng)力蓄電池最大允許充電電流，這種情況下必須對(duì)充電電流進(jìn)行限制，此時(shí)采用再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)相

41、結(jié)合的制動(dòng)方式來(lái)保證動(dòng)力蓄電池的安全充電及行車安全。2中輕度剎車時(shí)的再生制動(dòng)策略中輕度剎車是車輛行駛過(guò)程中最常見的一種剎車。中輕度剎車時(shí)，若所需制動(dòng)力小于動(dòng)力蓄電池允許最大充電電流等效的制動(dòng)力，機(jī)械能直接通過(guò) PWM變換器給蓄電池充電；若所需制動(dòng)力大于動(dòng)力蓄電池允許最大充電電流等效的制動(dòng)力，則用最大允許充電電流向蓄電池充電，多余部分能量由機(jī)械制動(dòng)消耗。3急剎車時(shí)的再生制動(dòng)策略當(dāng)駕駛員在駕駛過(guò)程中遇到時(shí)緊急情況時(shí)會(huì)進(jìn)行緊急剎車行為，此時(shí)考慮到行車的安全性，應(yīng)使用機(jī)械制動(dòng)迅速停車。4 1 2驅(qū)動(dòng)控制策略在現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，PID控制是應(yīng)用最廣泛的控制策略。PID算法不僅具有簡(jiǎn)單而固定的形式，而且

42、在很寬的工作范圍內(nèi)都能保持較好的魯棒性。然而常規(guī)PID控制器難以滿足高精度、快響應(yīng)的控制要求，常常不能有效克服負(fù)載、模型參數(shù)的大范圍變化以及非線性因素的影響。模糊控制是以模糊集理論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種智能控制方法，它從行為上模擬人的模糊推理和決策過(guò)程。其最大的特點(diǎn)是將專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)表示為語(yǔ)言控制規(guī)則，并用這些控制規(guī)則去控制系統(tǒng)，這樣它可以不依賴于被控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，能夠克服非線性因素的影響，對(duì)被控制對(duì)象的參數(shù)具有較強(qiáng)的魯棒性。純電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中，環(huán)境的變化具有不可預(yù)知的特點(diǎn)，因此常規(guī)的 PID控制算法在控制系統(tǒng)中較難取得滿意的控制效果。所以，對(duì)速度的控制策略采用將 PID控制和模糊控制相結(jié)合的方法一模糊自適應(yīng)整定PID控制，即利用模糊控制規(guī)則在線對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改。【7】如圖 4 3所示：PID參數(shù)自整定的實(shí)現(xiàn)思想是先找出PID的三個(gè)參數(shù)與誤差e和誤差變化率 eg之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過(guò)不斷檢測(cè)e和 eg，再根據(jù)模糊控制原理來(lái)對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足不同e和 ec時(shí)對(duì)控制器參數(shù)的不同要求，而使被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。確定系統(tǒng)中連續(xù)變量e， ec的變化范圍，本系統(tǒng)中