淺析電動汽車電磁離合器及控制器的設計與應用

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、結構簡單、響應速度快等特點，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行分析和研究。

關鍵詞：電動汽車 電磁離合器 控制器 應用

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

一、電動離合器以及控制器的構成及工作原理簡析

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成：①主控ECU;②直流電機;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責對車輛的運行狀態(tài)進行監(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發(fā)送相應的換擋信號來對車輛進行換擋。當電動汽車的離合器檢測到相應的換擋信號之后，此時就可以進行相應操作使得離合器分離，從而完成換擋操作。當駕駛員松開離合器開關之后，電動汽車的MCU則會發(fā)送相應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行情況執(zhí)行相應的驅(qū)動執(zhí)行裝置，并以此來保障車輛處于正常運行狀態(tài)。而電動汽車控制器則由以下幾部分構成：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責對車輛控制器的開關以及檔位等信號進行分析和判斷，而第二部分則可以通過控制器傳回的信號對車輛的運行模式進行調(diào)整和優(yōu)化。

二、電動汽車離合器和控制器的總體設計分析

（一）電動汽車離合器的總體設計分析

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

例如在電動汽車離合器的設計中，為了充分滿足車輛的運行性能和對車輛的控制效果，設計人員可以使用集運算速度快和轉(zhuǎn)換性能較強的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立性。為了進一步提高離合器電機的運行功率，設計人員可以使用MOS管H橋?qū)囕v進行PWM控制。

（二）電動汽車控制系統(tǒng)的總體設計分析

在電動汽車控制系統(tǒng)設計進行分析時，首先要充分考慮電動汽車較為復雜的控制環(huán)境。為了進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，設計人員可以采取如下設計方案：

例如設計人員在對控制系統(tǒng)的主背景程序進行設計時，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)進行初始化操作，待初始化操作完成后，然后再通過上位機發(fā)送相應的控制命令，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，設計人員可以對電動汽車離合器伺服程序進行優(yōu)化設計，如可以借助插補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用

（一）可以借助系統(tǒng)仿真來優(yōu)化車輛的運行性能

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，其運行性能還存在一定差距。鑒于此，設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行參數(shù)以及各項數(shù)據(jù)進行整合，優(yōu)化車輛運行過程中的問題。如可以通過仿真技術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行設計。此外，為了規(guī)避試驗風險和降低研發(fā)成本，設計人員要根據(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，設計人員還要參考實際的路況信息和路況特點來對車輛離合器和控制器的參數(shù)進行優(yōu)化設計，以確保電動汽車的離合器和控制器適用于復雜的路況環(huán)境。

四、結語

通過優(yōu)化電動汽車的離合器裝置及控制器設計，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度，對電動汽車的發(fā)展具有重要的實用價值。

參考文獻

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