淺析電動汽車電磁離合器及控制器的設(shè)計與應(yīng)用

馬曉龍

摘 要：受節(jié)能減排號召影響，新能源汽車得到快速發(fā)展，電磁離合器及控制器在電動汽車的傳動器系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛。電磁離合器和控制器作為電動汽車的動力系統(tǒng)的重要組成部分之一，具有自動控制、結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，不僅會影響電動汽車的整體性能，同時還會對其動力性和安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。鑒于此，有必要對電動汽車的電磁離合器和控制器進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：電動汽車 電磁離合器 控制器 應(yīng)用

在電動汽車的實際設(shè)計過程中，多采用模塊化設(shè)計理念，在模塊化設(shè)計理念下，不僅可以保值離合控制器可以完成相應(yīng)的信息交互任務(wù)，同時也可以對離合器電機(jī)進(jìn)行有效控制。

一、電動離合器以及控制器的構(gòu)成及工作原理簡析

電動離合器作為電動汽車動力系統(tǒng)的重要組成部分，其主要由以下幾部分構(gòu)成：①主控ECU;②直流電機(jī);③離合執(zhí)行器;④控制操作桿。其中主要由離合器主控單元負(fù)責(zé)對車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，如果電動汽車需要換擋時，此時駕駛員可以通過操作桿或者給操作桿的信號開關(guān)發(fā)送相應(yīng)的換擋信號來對車輛進(jìn)行換擋。當(dāng)電動汽車的離合器檢測到相應(yīng)的換擋信號之后，此時就可以進(jìn)行相應(yīng)操作使得離合器分離，從而完成換擋操作。當(dāng)駕駛員松開離合器開關(guān)之后，電動汽車的MCU則會發(fā)送相應(yīng)的信號給到離合器的控制單元，而控制單元則會通過分析車輛的實際運(yùn)行情況執(zhí)行相應(yīng)的驅(qū)動執(zhí)行裝置，并以此來保障車輛處于正常運(yùn)行狀態(tài)。而電動汽車控制器則由以下幾部分構(gòu)成：①輸入輸出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);②不同模式轉(zhuǎn)化系統(tǒng);③整車控制系統(tǒng);④故障處理系統(tǒng)。其中第一部分主要負(fù)責(zé)對車輛控制器的開關(guān)以及檔位等信號進(jìn)行分析和判斷，而第二部分則可以通過控制器傳回的信號對車輛的運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

二、電動汽車離合器和控制器的總體設(shè)計分析

（一）電動汽車離合器的總體設(shè)計分析

結(jié)合前文可知，由于電動汽車的離合器屬于重要的動力注冊部分，設(shè)計人員都會單獨(dú)為離合器開辟一個獨(dú)立的模塊，并對該模塊進(jìn)行獨(dú)立式設(shè)計，以確保離合器可以對車輛整車進(jìn)行有效控制。

例如在電動汽車離合器的設(shè)計中，為了充分滿足車輛的運(yùn)行性能和對車輛的控制效果，設(shè)計人員可以使用集運(yùn)算速度快和轉(zhuǎn)換性能較強(qiáng)的STM32處理器來配置硬件電路。此外，由于STM32處理器內(nèi)部高度集成，共有兩個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及DMA、7個定時器和CAN等9個通信接口，可以大幅提高離合模塊的獨(dú)立性。為了進(jìn)一步提高離合器電機(jī)的運(yùn)行功率，設(shè)計人員可以使用MOS管H橋?qū)囕v進(jìn)行PWM控制。

（二）電動汽車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計分析

在電動汽車控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行分析時，首先要充分考慮電動汽車較為復(fù)雜的控制環(huán)境。為了進(jìn)一步提高整車的控制效果，控制器在執(zhí)行動作控制命令和總線控制命令時可以實現(xiàn)同步操作。鑒于此，設(shè)計人員可以采取如下設(shè)計方案：

例如設(shè)計人員在對控制系統(tǒng)的主背景程序進(jìn)行設(shè)計時，首先要對系統(tǒng)的AD模塊、PWM控制器以及總線驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，待初始化操作完成后，然后再通過上位機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制命令，并借此完成對整車的控制操作。同時，為了實現(xiàn)對離合器位置的精確控制，設(shè)計人員可以對電動汽車離合器伺服程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，如可以借助插補(bǔ)算法和直線加減速原理來有效提高離合器的控制效果。

三、電動汽車電磁離合器及控制器的有效應(yīng)用

（一）可以借助系統(tǒng)仿真來優(yōu)化車輛的運(yùn)行性能

雖然電動汽車具有綠色、環(huán)保、耗能低等優(yōu)勢，但是和傳統(tǒng)的燃油汽車相比，其運(yùn)行性能還存在一定差距。鑒于此，設(shè)計人員可以通過系統(tǒng)仿真優(yōu)化和提升電動汽車的整體性能。

例如在電動汽車的使用過程中，車輛的運(yùn)行以及充放電操作都會對車輛的效率產(chǎn)生影響。鑒于此，可以利用仿真操作來對車輛的運(yùn)行參數(shù)以及各項數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，優(yōu)化車輛運(yùn)行過程中的問題。如可以通過仿真技術(shù)操作來為車輛后期的各類物理實驗留出大量的實驗時間等。同時，為了對電動汽車控制器進(jìn)行充分研究，可以利用半實物在環(huán)系統(tǒng)仿真操作分析電動汽車控制器在實際運(yùn)行環(huán)境中的各類數(shù)據(jù)，通過仿真模擬完善電動汽車的控制器和離合器。

（二）通過臺架以及道路試驗來對控制器和離合器進(jìn)行完善

為了提高電動汽車離合器和控制器的性能，可以通過臺架以及大量的道路試驗來分析車輛在實際運(yùn)行過程中的給數(shù)據(jù)。

例如對車輛控制器優(yōu)化過程中，可以通過現(xiàn)實的道路試驗來檢驗車輛的整體性能，并根據(jù)車輛性能參數(shù)來對車輛控制器和離合器進(jìn)行設(shè)計。此外，為了規(guī)避試驗風(fēng)險和降低研發(fā)成本，設(shè)計人員要根據(jù)實驗條件制定合適的車輛時間方案，利用數(shù)據(jù)分析測試優(yōu)化車輛的性能。此外，對于同一類型以及同一型號的電動汽車，設(shè)計人員還要參考實際的路況信息和路況特點(diǎn)來對車輛離合器和控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以確保電動汽車的離合器和控制器適用于復(fù)雜的路況環(huán)境。

四、結(jié)語

通過優(yōu)化電動汽車的離合器裝置及控制器設(shè)計，可以大幅提升離合器起步和換擋的平順性，延長離合器的使用壽命，減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，對電動汽車的發(fā)展具有重要的實用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]龔章平.電動汽車電磁離合器及控制器的設(shè)計與應(yīng)用[J].電腦迷，2018（26）：162.

[2]劉建華，李曉偉，朱光謙.高職電氣工程CAD課程教學(xué)改革探索[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2012（20）：85—87.