关键词：新能源汽车;;电控水泵;;BLDC电机;;代码生成;;标定
摘 要：新能源汽车的发展成为了人类社会可持续发展的必然趋势,而水泵控制系统的性能是新能源汽车运行中较为重要的部分。为了解决传统机械水泵对发动机的高依赖性、效率低、磨损严重等问题,本文采用基于模型的设计和自动代码生成的方法,按照“策略设计——仿真分析——台架验证”的过程对新能源汽车电控水泵控制系统展开研究。而电控水泵控制系统的关键技术在于电机,所以本文主要对无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)的控制策略进行了研究。本文首先介绍了新能源汽车水泵和无刷直流电机的国内外研究现状,分析了本文的研究意义。并针对无刷直流电机的结构和工作原理进行了分析,建立了电机的数学模型。其次,阐述了无刷直流电机运行过程中的主要阶段,分析了电控水泵控制系统的主要要求,根据无刷直流电机启动阶段的特点提出了启动控制策略。在电机成功启动后,提出了基于PID控制算法的速度电流双闭环控制策略。根据电机运行环境的特征,设计了在不同温度和不同脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)下电机转速控制策略。最后,针对电机可能发生的故障,开发设计了无刷直流电机的保护策略。合理的解析了电机启动、运行、故障保护的过程,保证了电机平稳启动和换向以及故障发生时不会损坏。并基于MATLAB/Simulink搭建了控制策略模型,为控制策略的仿真调试以及台架验证做准备。最后,通过MATLAB/Simulink自动生成代码的功能,将模型生成的代码利用CodeWarrior软件集成到MC9S12ZVML12芯片中进行仿真调试验证,结果表明:在本次设计的控制策略作用下,电机可以实现平稳启动运行,并在各种故障状态下达到自我保护的目的。基于CANoe软件对控制策略参数进行标定和调试,可以通过CAN通信实现对处于运行状态时的电机关键性能参数进行了实时监测和修改。最后对电控水泵控制系统进行了台架实验验证,结果表明:通过实验数据采集的电压、流量、扬程以及泵效率之间的关系是符合行业标准的,表明了水泵控制系统的性能是可靠的,证明了本次设计的新能源电控水泵控制策略是能够满足实际性能要求的。
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