【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 繼矢量控制之后感應(yīng)電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)上又一個(gè)重大突破。直接轉(zhuǎn)矩控制具有如下特點(diǎn)：1) 相比矢量控制，不需要進(jìn)行坐標(biāo)變換，直接通過(guò)控制轉(zhuǎn)矩差和定子磁通差就能確定電壓矢量；2) 采用BangBang 控制；3) 與 PWM 技術(shù)并用來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制；4) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，控制性能優(yōu)良，適用于電動(dòng)車(chē)和機(jī)車(chē)牽引傳動(dòng)。由于直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)采用了 BangBang 控制，由此而產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，限制了系統(tǒng)的調(diào)速范圍；5) 系統(tǒng)未能徹底擺脫電機(jī)參數(shù)的影響，低速控制性能不好。為提高性能和改進(jìn)這些缺點(diǎn)，各國(guó)學(xué)者經(jīng)過(guò)十多年的共同努力，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。文獻(xiàn)[23]針對(duì)電動(dòng)車(chē)在行駛過(guò)程中出現(xiàn)的各種復(fù)雜工況，提出了包含空間電壓向量和定子磁鏈優(yōu)化的永磁式同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法。文獻(xiàn)[24]選擇無(wú)刷直流電機(jī)作為低成本電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，利用克里格 (Kriging) 預(yù)測(cè)算法來(lái)估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，并作為控制器的反饋，提高了系統(tǒng)的快速性。文獻(xiàn)[25]介紹了電壓空間矢量調(diào)節(jié)和離散電壓空間矢量調(diào)制方法的直接轉(zhuǎn)矩控制。文獻(xiàn)[26]采用分段解析模糊控制器選擇逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使系統(tǒng)起動(dòng)階段轉(zhuǎn)矩反應(yīng)更快，超調(diào)量也更小。凡是高性能交流電機(jī)控制系統(tǒng)，包括矢量控制系統(tǒng)、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)，都需要轉(zhuǎn)速反饋。然而速度傳感器的使用帶來(lái)了系統(tǒng)成本增加、可靠性降低、體積增大及易受工作環(huán)境影響等缺點(diǎn)。因此，無(wú)速度傳感器控制技術(shù)是交流電機(jī)調(diào)速控制的重要課題?；跓o(wú)速度傳感器技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制方法中的轉(zhuǎn)速估計(jì)主要借助于直接計(jì)算法、模型參考自適應(yīng)法 (MRAS)、卡爾曼濾波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、滑模變結(jié)構(gòu)法。 電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)能量回收控制在城市循環(huán)工況下，汽車(chē)的平均時(shí)速較低，負(fù)荷率起伏變化大，需要頻繁的啟動(dòng)與制動(dòng)，汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的能量絕大部分以熱能的形式散失到空氣中，如果對(duì)該部分損失的能量加以回收利用，車(chē)輛的續(xù)航能力會(huì)大大提高。制動(dòng)能量回收是在保證車(chē)輛行駛穩(wěn)定性的前提下，將電動(dòng)汽車(chē)制動(dòng)或減速時(shí)的一部分機(jī)械能經(jīng)再生系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，并經(jīng)功率轉(zhuǎn)化裝置存儲(chǔ)于儲(chǔ)能單元中，同時(shí)產(chǎn)生一定的制動(dòng)阻力使車(chē)輛減速制動(dòng)。制動(dòng)能量回收系統(tǒng)是 EV/HEV 中重要的系統(tǒng)之一，其性能主要依賴(lài)于該系統(tǒng)的控制策略。制動(dòng)能量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要參考整車(chē)的動(dòng)力傳遞結(jié)構(gòu)，其目標(biāo)通常是提高能量的回收率和優(yōu)化駕駛員感受和車(chē)輛穩(wěn)定性。在研究制動(dòng)能量回收控制時(shí)，還需要考慮汽車(chē)在能量回收時(shí)的一些約束條件：1) 蓄電池組的狀態(tài) SOC；2) 汽車(chē)低速能量回饋的平順性；3) 電機(jī)的發(fā)電功率不能超過(guò)蓄電池可以接收的最大功率；4) 逆變器的溫度、電壓和電流，油門(mén)和制動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)?；厥盏哪芰咳绻荒艿玫搅己玫睦?，那么能量回收則毫無(wú)意義。因此，制動(dòng)力分配是制定再生制動(dòng)控制策略要研究的首要問(wèn)題，它直接影響到制動(dòng)能量回收效果。文獻(xiàn)[2728]提出了三種制動(dòng)力分配控制策略，即：并聯(lián)再生制動(dòng)控制策略、理想再生制動(dòng)控制策略和最大能量回收控制策略，并在城市循環(huán)工況下分別對(duì)控制策略進(jìn)行了仿真分析。日本 EcoVehicle 使用的制動(dòng)控制器直接接收主缸壓力信號(hào)，然后計(jì)算車(chē)輛上的回收制動(dòng)力，并將結(jié)果作為電信號(hào)發(fā)送給車(chē)輛控制器，車(chē)輛控制器將實(shí)際參與能量回收制動(dòng)，然后將結(jié)果反饋到制動(dòng)控制，通過(guò)對(duì)壓力控制閥的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)壓力的控制。文獻(xiàn)[29]以駕駛員的制動(dòng)意圖和制動(dòng)能量回收率為設(shè)計(jì)指標(biāo)，基于最優(yōu)控制理論和PI控制理論設(shè)計(jì)了一套有效的制動(dòng)力模型，從提高能量回收率的角度來(lái)看，最優(yōu)控制方法更適合該系統(tǒng)。文獻(xiàn)[30]根據(jù)混合動(dòng)力汽車(chē)的不同行駛工況，設(shè)計(jì)了能夠得到最大回收制動(dòng)扭矩的控制策略，達(dá)到了最優(yōu)剎車(chē)效率的同時(shí)獲得了最大的能量收益。文獻(xiàn)[31]研究了車(chē)輛在低摩擦系數(shù)下轉(zhuǎn)彎時(shí)的制動(dòng)能量回收控制策略，考慮到制動(dòng)時(shí)的約束條件以及過(guò)大的橫擺力矩會(huì)使車(chē)輛穩(wěn)定性受到影響，設(shè)計(jì)了MPC控制器，在保證車(chē)輛穩(wěn)定行駛的同時(shí)，得到了最大的制動(dòng)回收能量。文獻(xiàn)[32]以二象限的DCDC直流斬波器驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)為模型對(duì)PWM微觀(guān)過(guò)程進(jìn)行了解析，提出一種理論上可行的恒定回饋電流再生制動(dòng)控制策略。在再生制動(dòng)系統(tǒng)與常規(guī)制動(dòng)、ABS 系統(tǒng)兼容方面，文獻(xiàn)[33]針對(duì)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)與 ABS系統(tǒng)兼容的問(wèn)題，通過(guò)精確設(shè)計(jì)電機(jī)制動(dòng)門(mén)限，能夠區(qū)分制動(dòng)力分配，從而利用調(diào)節(jié)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的防抱死控制和電機(jī)回饋能量。文獻(xiàn)[34]通過(guò)電機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的 ABS液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，在確保制動(dòng)安全性的前提下，對(duì)非緊急制動(dòng)狀態(tài)條件下以及在不同路面附著條件下緊急制動(dòng)情況下的能量回收進(jìn)行了研究。在電動(dòng)車(chē)能量回收系統(tǒng)中，再生制動(dòng)力矩是一個(gè)非常重要但是不可測(cè)量的物理量，文獻(xiàn) [35]利用測(cè)量輪速建立了再生制動(dòng)力矩觀(guān)測(cè)器，并基于此觀(guān)測(cè)器建立了制動(dòng)力矩跟蹤控制器。3 電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)的展望綜上，電動(dòng)汽車(chē)控制技術(shù)取得了令人矚目的進(jìn)展，然而電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)由多個(gè)功能獨(dú)立但動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)耦合的子系統(tǒng)組成，每部分的動(dòng)力學(xué)機(jī)理復(fù)雜、性能指標(biāo)相互影響。同時(shí)大量新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，滿(mǎn)足了汽車(chē)的節(jié)能減排、動(dòng)力性及安全性，但引入了諸多新型電控執(zhí)行器，增加了控制自由度和動(dòng)力學(xué)耦合的復(fù)雜程度，使得電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、標(biāo)定和實(shí)驗(yàn)更加困難，對(duì)傳統(tǒng)控制理論和方法的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。雖然電動(dòng)汽車(chē)控制中還存在很多重要且尚未解決的問(wèn)題需要從事汽車(chē)控制的科研人員去探索和認(rèn)知，但是汽車(chē)控制行業(yè)對(duì)自主創(chuàng)新認(rèn)識(shí)逐步深刻，我們的目標(biāo)越來(lái)越清晰。雖然任重道遠(yuǎn)，但前途光明，希望將來(lái)能有更多的學(xué)者從事汽車(chē)控制領(lǐng)域的研究。參考文獻(xiàn)[1] Sundstr168。om O, Soltic P, Guzzella L. 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