能量管理系統
能量管理系統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數據採集電路採集到的電池狀態信息以及其它相關信息,進行數據分析和處理,並形成最終的指令和信息傳送到相應的功能模組。它所完成的功能包括維持電動車所有蓄電池組件的工作,並使其處於最佳狀態;採集車輛的各個子系統的運行數據,進行監控和診斷;控制充電方式和提供剩餘能量的顯示。與電機控制技術相比,能量管理技術還不是很成熟。如何實現無損電池的充電、監控電池的充放電狀態,避免過充電現象,並對電池實行定期的實時的檢測、診斷和維護,最大限度地保證電池的正常可靠的運行,是很多學者正在研究的方向。而在能量管理系統中數據採集模組的可靠性、剩餘能量估算模組的精度、安全管理模組等方面有待進一步提高。
再生制動控制系統
再生制動控制系統傳統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,其制動能量轉化為熱能散發到周圍環境中去。而電動汽車在制動時,可以將牽引電機轉換為發電機,依靠車輪拖動電機產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化為電能儲存起來,回收了能量,提高了汽車的續航里程。
再生制動能量回饋系統的研究是電動汽車開發中的一個重要環節,其設計開發需要綜合考慮汽車動力學特性、電機發電特性、電池安全保證與充放電特性等多方面的問題。採用再生制動技術,需要滿足2個要求:(1)要滿足制動效能、制動效能恆定性、制動時汽車的方向穩定性以及最大限度地提高制動能量的回收程度;(2)要滿足司機操作的習慣、舒適性能的要求。而這些性能的滿足主要依賴於合理設計能量管理系統以及系統的控制策略。控制策略方面的3種典型控制策略有:並行制動系統控制策略、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。其中並行制動系統控制策略是在傳統汽車制動系統的基礎上加入電機制動,其驅動軸在制動時是採用機械制動系統與再生制動系統聯合制動;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儘量回收制動能量。這3種控制策略中,並行制動系統控制策略較簡單,另2種比較複雜,而且要求精確的計算和控制。總體來說,國內關於制動能量回收的研究還處在初級階段。如何設計更加合理的系統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最佳化將成為電動汽車研究的重要方向。
電機驅動控制系統
電機驅動控制系統的好壞關係著電動汽車能否安全可靠地運行。電機驅動系統主要由電機、電力電子
變流器、數字控制器和感測器等幾個核心部分組成。
目前電動汽車電機驅動系統中,主要採用感應電機、永磁同步電機和開關磁阻電機;電機驅動控制系統由電力電子逆變器向IGBT集成模組發展,感測器向集成智慧型感測器發展,在電機的控制方法方面,傳統的控制方法是直流電機的勵磁控制法與電樞電壓控制法;開關磁阻電動機的角度位置控制、電流斬波控制以及電壓控制;感應電機主要有V/F控制、轉差頻率控制、矢量控制和直接轉矩控制等等。近幾年來出現了許多先進的控制方法包括自適應控制、變結構控制、模糊控制和神經網路控制、閉環控制、魯棒控制、滑模控制、專家系統、模型參考自適應控制、非耦合控制、交叉耦合控制以及協調控制等都適用於電機驅動。
電動助力轉向系統
電動助力轉向系統通常由感測器、電子控制單元、電動機、電磁離合器和減速機構等組成。其工作原理是電子控制單元根據轉向盤的輸入力矩、轉動方向以及汽車速度等信號,決定電動機的鏇轉方向和助力電流的大小,並將指令傳遞給電動機,通過離合器和減速機構將輔助動力施加到轉向系統中,從而完成實時控制的助力轉向。現今電動助力轉向系統日趨完善,在降低自重、減少生產成本、控制系統發熱、電流消耗、內部摩擦,與整車進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步。電動助力轉向系統的進一步發展,一方面需要開發可靠性高、成本低的感測器;另一方面需要開發滿足助力要求、駕駛員舒適性要求以及低成本的助力電機。而可靠性高、低成本、高效率以及高功率的直流無刷電機是今後助力電機的研究方向。此外,如何設計合理的控制策略以保證電動助力轉向系統的動態性能、穩定性能以及可靠性,保證駕駛員獲得良好的路感,使系統能與整車上其他控制子系統相互通信協調以實現整車綜合控制,是今後研究的重點,而更多的先進控制策略如人工智慧控制方法將套用於電動助力轉向系統的控制中。
動力總成控制系統
動力總成控制系統包括動力總成控制單元、發動機電控單元、電機控制器、AMT控制器及動力電池管理系統。其中動力總成控制單元用以確定發動機與電動機輸出功率的比例,以滿足汽車的動力性能、經濟性、排放性等性能指標,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發展和產業進程中的重要研究開發方向。在這方面國外已開發出了不少成熟的動力總成控制器。
