電動汽車動力控制系統特性研究

【摘 要】電動汽車因其環保、節能等優點再次逐漸進入人們的生活中，但是仍然存在不少缺陷，其中的主要限制是蓄電池和電機驅動控制系統的不完善，本文論述了PID控制算法在這方面的應用，同時也對中國大學生電動方程式賽車的發展有一定的意義，也對中國的汽車工業進行了展望。

【關鍵詞】電動汽車；動力控制；PID控制算法

汽車的出現改變了人們的出行方式，給人們帶來了很大的便利，同時促進了世界經濟的發展。汽車發展至今已經成為一個巨大的行業，為社會創造了巨大的財富，但同時也帶來了一系列的問題，比如能源、環境和安全問題等等。在能源日漸枯竭的今天，這些問題引起了全世界的廣泛關注。

這時，電動汽車作為一種新能源汽車重新走進了人們的視野，電動汽車因其環境保護效果、噪聲低、熱效率高、排放的廢熱少、可回收利用的能量多、可以改善能源結構、解決汽車的替代能源問題等優勢受到各國政府和各大汽車制造商的高度重視，他們投入了巨大的人力、物力研發和改進電動汽車，可以預見電動汽車將是21世紀重要的交通工具。

限制電動汽車發展的技術難題除了蓄電池外，另一難題就是電機驅動控制系統，由于汽車要頻繁地啟停、加減速、爬坡、制動等等，為了保證電動汽車良好的安全性和操作性，對電機控制系統的實時響應性、穩定可靠性及調速范圍提出很高的要求。研發高性能的電機驅動控制系統對我國的電動汽車的發展具有重要意義。

首先，確定整車基本參數；基于整車基本參數進行分析，從而確定動力性目標；根據要求和動力性目標匹配驅動電機；根據所選電機建立數學模型；用Mat lab/Simulink模塊對電機數學模型進行仿真分析；最后對比分析仿真結果。

電機驅動的任務是在駕駛人操縱控制下，將內燃機-發電機系統、動力電池組的電能轉化為車輪的動能驅動車輛，并在車輛制動時把車輛的動能再生為電能反饋到動力電池中來實現車輛的再生制動。

比例-積分-微分（PID）控制算法由于結構簡單、對模型誤差具有魯棒性的特點在自動控制領域得到了廣泛應用，其最核心的問題是確定PID參數。PID參數自整定控制的思想是在一定的條件約束下，通過調整控制器參數，使某個目標函數達到最佳值，而此時的各參數值也是所需最優值。

PID控制器參數整定方法有：

1.Z-N經驗公式法

1.1最小模型的假設

從對象的開環響應曲線看，大部分工業過程都可以近似描述一階慣性加純滯后模型，簡稱為FOPDF模型。

1.2經驗公式

2.Z-N臨界比例度法

在應用閉環的情況下，臨界比例度法首先去掉PID控制器積分和微分的作用，留下比例的作用，在系統中加入一個擾動，如果系統響應衰減，則加大比例增益后再重新實驗。

3.Cohen-Coon整定法

4.最優整定法

本文蘇搭建的模型大概可以擬合成一個傳遞函數形如下公式的傳遞函數CarAcc（s）。

CarAcc（s）=

其中，阻尼比為ξ，Ks為系統增益，s為拉普拉斯算子，Wn為系統固有頻率。

本文所研究的是基于中國大學生電動方程式賽車進行的電機控制系統的設計及優化仿真。針對大賽動態項目的特性，對賽車電機控制系統進行針對性的設計和優化，使賽車在滿足賽事規則的情況下具有優異的加速性能。

中國FSAE秉持“中國創造擎動未來”的遠大理想，立足于中國汽車工程教育和汽車產業的現實基礎，吸收借鑒其他國家FSAE賽事的成功經驗，打造一個新型的培養中國未來汽車產業領導者和工程師的交流盛會，并成為與國際青年汽車工程師交流的平臺。中國FSAE致力于為國內優秀汽車人才的培養和選拔搭建公共平臺，通過全方位考核，提高學生們的設計、制造、成本控制、商業營銷、溝通與協調等五方面的綜合能力，全面提升汽車專業學生的綜合素質，為中國汽車產業的發展進行長期的人才積蓄，促進中國汽車工業從“制造大國”向“產業強國”的戰略方向邁進。 [科]

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