电动汽车再生制动系统电机转速测量研究

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1、轻型汽车技术2014(1／2)江苏省汽车工程学会“2013新能源汽车技术与发展研讨会”优秀论文9电动汽车再生制动系统电机转速测量研究盘朝奉1．z陈燎陈龙-2(1．江苏大学汽车工程研究院2．江苏大学汽车与交通工程学院)摘要再生制动系统能够提高能量利用率，在电动汽车上配置再生制动系统能够提高电动汽车的续驶里程。再生制动过程中控制系统需要获取电机转速信号，判断电机馈电电压的大小，选择采取升压或者降压再生制动模式，因此获取精确的电机转速信号有助于对再生制动过程进行准确的控制。在分析电机霍尔位置信号特性以及转速测量误差产生原因的基础上，提出了以电机霍尔位置信号组成的与方波信号为

2、电机转速测量信号，采用1．5T测速并进行四采样点滑动平均滤波的方法，以提高电机转速测量的精度。设计了以ATMage16单片机为核心的电机转速测量系统硬件电路和软件系统，以实现电机转速信号的采集处理。理论分析和试验结果表明，所提出的电机转速测量方法和设计的电机转速测量系统能实现设计功能，满足电动汽车再生制动控制系统的要求。关键词：再生制动霍尔位置传感器单片机电机转速与方波为核心的数字化测速系统以处理能力强、成本低、引言可靠性高等优势，在电机控制系统中得到了广泛由于纯电动汽车的车载储能系统存储能量有应用。限，为了提高电动汽车的续驶里程，需要提高电动本文以电动汽车再生制动系

3、统为研究对象，汽车的能量利用率。再生制动系统能够在电动汽研究再生制动系统转速测量方法，首先对直流无车制动过程中将动能再生转换成电能回收到储能刷电机霍尔位置传感器信号的特性进行分析，然系统中，提高了电动汽车的能量利用率。已有的研后设计霍尔位置信号的调理电路，提出霍尔位置究表明，采用再生制动系统能够使能量利用率提信号的处理方法，以获得精确的直流无刷电机转高8％～25％o】。在电动汽车电机控制系统中，转速速信号输入到电动汽车再生制动控制系统。是电机驱动控制系统的关键输人参数，对转速的1再生制动系统电机转速精确测量极为重要。再生制动系统的控制也需要测量原理获取准确的电机转速信

4、号翻。传统转速测量主要采用模拟方式，最典型的就是测试发电机。以单片机1．1再生制动系统结构原理基金项目：国家自然科学基金(51105178)；江苏省自然科学基金(BK2011489)10江苏省汽车工程学会“2013新能源汽车技术与发展研讨会”优秀论文轻型汽车技术2f)14(1／2)1_2电机转速与馈电特性分析再生制动过程中，控制系统根据采集的电机转速信号，判断电机馈电电压的大小，与超级电容电压比较，当馈电电压低于超级电容电压时，采取升压再生制动；当馈电电压高于超级电容电压时，采取降压再生制动。而要根据电机转速信号做以图1再生制动控制系统结构示意图上的判断，首先要获取电

5、机转速信号与馈电电压之间的关系。电动汽车再生制动控制系统的结构示意图如电机馈电过程中，电机处在发电状态下，外电图l所示。该控制系统以再生制动控制器为中心源不再提供电能，在惯性或负载带动下电机转子构建，与电机控制器相对独立，相互间协调工作。旋转，电机定子绕组上产生感应电动势，若此时电再生制动控制系统所实现的功能主要包括以下几机外电路能形成一个回路，就产生一个j三相交流个方面：的制动电流，电机提供能量。此时电机驱动控制器(1)主电路切换控制：通过控制主继电器切通过其开关管内部反向并联的二极管起整流器作换回路中的蓄电池和超级电容，驱动时将蓄电池用，如图2所示。接入主电路；制

6、动时将蓄电池断开，同时将超级电容接入主电路进行能量回收；(2)驾驶员意图判断：通过采集加速踏板信号、制动踏板信号，判断驾驶员意图；(3)再生制动控制：采集电机转速信号、超级电容端电压信号和母线电流信号，判断电机运行状态，然后输出双向DC／DC控制继电器切换控制图2电机发电状态信号和DC／DC变换器升降压开关管的PWM控制发电时任意时刻电机两相导通，假设A、B两信号，对超级电容进行升压或降压充电。相导通，图中虚线方向为电流方向，此时有e一E(4)数据通信：通过系统与PC机之间的通eB=Eec=0E为反电动势峰值。对于直流无刷电机信，实现对母线电流、电机转速、超级电容电压

7、等的电枢绕组和线路结构，电机感应电动势可以表再生制动控制系统运行状态参数的实时显示和存示为：储；另外，控制系统还可以接收PC上位机发送的ek-2n=Kn(1)m指令，通过指令控制取代部分手动操作，如模拟加式中，p为电机转子极对数；N为每相总导体速信号、模拟制动信号等。数；(1)为每极气隙磁通(Wb)；n为电机转速输入到再生制动控制器电机转速测量信号从电机霍尔位置传感器获取，但不会影响电机控制(rpm)；K为电机反电动势系数(V／rpm)。器对电机转速信号的采集，其它输入信号则均不由式(1)可知，电机馈电电压与电机转速之是电机控制器需要采集的信号，因此