【正文】 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。 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。 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。坡度越大，回饋的能量越多。 4．減速行駛。 24 第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車的控制策略研究 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。 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。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。報(bào)警電路如圖 3． 11所示。當(dāng)外部的開關(guān)閉合時(shí)，相應(yīng)的 I／ O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 I／ 0口接收到 0的低電平信號(hào)。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 A／ D口。在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中電路設(shè)計(jì)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。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，起到抑制充電電流，保護(hù)電路板的功能。電壓檢測(cè)電路如圖 3． 7所示。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用 IR2110作為驅(qū)動(dòng)芯片。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。 V03=K*(V01． V02)； K=(R9／R8)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。他勵(lì)電機(jī)電樞電流檢測(cè)電路 如圖 3． 4所示。即： （ ） 式（ ）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． 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)。 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。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． 8／ R（ T） C（ T）。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)。 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 13 的解決方案。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； 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)。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。使得工業(yè)控 制中的模擬信號(hào)處理更為簡(jiǎn)單方便。 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。 I／ O口功能強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)能力大。 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～ 2． 5mA，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。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)。 (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)。 (4)芯片的封裝形式，如 DIP封裝， PLCC封裝及表面貼附封裝等?？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) MCU。 11 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。 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。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 φ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。 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)φ I(e)，代人式 (2． 3)即可得變化磁通φ與轉(zhuǎn)速 n的關(guān)系式： () 式（ ）中 C1— — 常數(shù) 1； 于是電磁轉(zhuǎn)矩可表示為， 9 （ ） 式（ ）中 C2—— 常數(shù)， C2=C1C(T)I(e)。當(dāng)磁通從φ (e)降到φ (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) φ n(e)，則因φ下降而減小，使電樞 8 電流 I(a)=(UE(a))／ R(a)增大。 7 (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。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 U U 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 2． 1所示。電磁轉(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。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)。 5 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。 3. 討論系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 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)。 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 4 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。法 國(guó)政府推出“ PREDIT m2020／ 2020計(jì)劃，并給購(gòu)買 EV的用戶提供 5000法郎的補(bǔ)貼。 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 國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)。 我國(guó)電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)實(shí)施 4年來(lái)，經(jīng)過(guò) 200多家企業(yè)、高校和科研院所的 2 000多名技術(shù)骨干的努力，目前已取得重要進(jìn)展：燃料電池汽車已經(jīng)成功開發(fā)出性能樣車，燃料電池轎車?yán)塾?jì)運(yùn)行 4000km，燃料電池客車?yán)塾?jì)運(yùn)行 8000km：混合動(dòng)力客車已在武漢等地公交線路上試驗(yàn)運(yùn)行超過(guò)140000km：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)證試驗(yàn)。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)航里程和加速性能。電源模塊采用基于 UC3842的開關(guān)電源電路。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。 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。功率模塊采用多 MOSFET并聯(lián)的方式，有效的節(jié)約了成本。 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。為此，從2020年 10月起，國(guó)家共計(jì)撥款 8． 8億元作為這一重大科技專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi) 【 1】 。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 2020年底節(jié)能與新能源汽車達(dá)到 1萬(wàn)輛。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。而日本政府更是特別重視電動(dòng)汽車的研究和開發(fā)。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 E． corn、 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。詳細(xì)討論了開關(guān)電源模塊電路、電流檢測(cè)