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基于模型的电动汽车PTC控制方法

发布日期:2021-09-24 05:32   来源:未知   阅读:

  :为了改善电动车PTC控制方法以及提高对PTC控制的保护,本文基于模型搭建了电动汽车PTC控制用软件,通过仿真测试,该模型可以实现电动汽车PTC的控制,判断PTC的过温、过流等故障,按相应的故障等级进行动作,并能够实现电流、功率的闭环控制,提供了一种电动汽车用简易、高效的PTC控制方法。

  作者简介:陈士刚(1987—),男,天津理工大学机械工程专业毕业,硕士,工程师,主要研究方向为新能源汽车电驱动系统。E-mail:。

  传统汽油车由发动机提供热量给车内取暖,新能源汽车尤其是纯电动汽车依靠驱动电机进行驱动,驱动电机无法像发动机依靠自身发热给整车供暖,需采用外部部件给整车供暖。通常电动汽车尤其是纯电动车采用组件(Positive Temperature Coefficient)给整车供暖。当前大多数的方法主要为机械式调节,www.123cbw.com,通过对PTC端部输入高压,依靠手动改变PTC 电阻值进而改变电流大小进行发热供暖。此方法无闭环控制,且为手动调节及无相应诊断机制,无法进行相应故障判断和保护。当前整车基于模型开发的部件有很多,如智能钥匙[1]、车灯控制[2]、智能空调[3]等。参考上述开发模型,本文提供了一种PTC 控制用模型,能够实现电流闭环控制、故障判断、过温过流保护等,更有效、合理地满足电动车PTC 控制需求。如图1,该PTC 控制组件包含两路IGBT,每一路包含1 组PTC 电阻且两路IGBT为并联结构。使用时两路IGTB 互不影响,其中一路发生故障另一路可正常使用,通过输出模型计算的PWM波进行IGBT 驱动,IGBT 将输入高压调节成目标电压来输出功率。

  本文所搭建的模型是PTC 控制器应用层软件,具备单独控制、调试的软件模型。所建模型分总调度模块、软硬件输入、输出模块以及驱动计算模块,重点介绍的是驱动计算模块。驱动计算模块包含信号输入、故障判断、驱动计算、信号输出。首先是根据硬件AD 采样模块采集的电流、电压、温度等值输入到模型中进行故障判断,输出对应故障等级及相应故障,以便在驱动计算时根据故障等级进行相应功率输出;尤其出现过温、过流警告时PTC 根据不同温度进行降额输出,大发图库以便对PTC 控制器进行保护。

  PTC 控制组件包含两路IGBT,两路IGBT 在使用时经常会因过温、过流、过压等造成损坏。本模型通过软件对硬件采样的电流、温度、电压等值进行判断分析,当发生故障时采用相应策略进行过温、过流、过压等保护。软件模型中会设置两路IGBT 的不同温度报警阈值、温度故障阈值、电流故障阈值以及电压过压阈值、欠压阈值;当超出相应阈值时,软件触发相应故障标志位,同时将不同故障分不同等级上报;图2 所示为模型故障判断stateflow 流程图。

  ,都是比较有效的闭环控制。本文模型采用查表插值闭环控制方法。模型中PTC 功率输出是依靠PTC 计算实际功率与请求功率修正后的功率值,再与PTC 最大可输出功率比值作为两路IGBT 驱动占空比,来驱动IGBT 进行电压调制。因PTC 本身作为正温度可变电阻,PTC 通电后温度上升阻值也在变化。因此在实际功率计算时采用修正后的功率值作为占空比计算,以有效提高计算精度。如图3所示,本模型修正功率值的计算是通过对请求功率ipd_w_PTCTrgPwr 与PTC 实际计算功率值Actual_Ptcpower 的差值进行插值查表修正计算;采用SIMULINK模块中的Prelookup 模块与Interpolation Using Prelookup模块结合使用计算修正系数,修正系数与差值的乘积作为修正的偏差,与实际功率和作为调节后的功率Targer_Power2,以及PTC 最大输出功率的比值作为占空比来输出。当请求功率与实际功率差值小于50 时,不进行差值计算。

  模型故障判断仿真时,以过压故障仿真为例,仿真时设置的过压故障阈值为430 V,模拟信号在前4 s 时电压信号为430 V,第4 s 开始电压信号值提高至450 V(模型仿真时,步长设置为固定步长,步长为0.01 s,以下仿线 仿线 s开始PTC_FaultLevel 由0 置为1,代表PTC 由无故障变成1 级故障,1 级故障在本文定义为PTC 禁止输出,通过IGBT1 路的占空比dcd_flg_IGBTdrive1 可知,其输出由正常变为0,代表此时IGBT 禁止输出。

  驱动计算仿真主要仿真点为电流闭环控制仿真,通过硬件采集的电流计算出实际功率,与实际请求功率比较进行闭环调节,以输出所需占空比。本例仿真时请求功率ipd_wPTCTrgPwr 值设置为3 500 W,输入电压为350 V,硬件采集电流ipd_i_IGBT2_Cur,此时电流值变化如图5 所示,由5 A 逐渐上升到7 A,再降为5 A,ipd_i_IGBT1_Cur 电流为恒定值5 A,模型计算时原来5 A 对应3 500 W,当IGBT2 电流变化时,此时计算的功率值要大于3 500 W,此时计算的占空比也就大于原来的值;由图可知调节后功率Targer_Power2 逐渐减小,以降低输出占空比。

  经过本文仿真验证,本文提出的基于电动车PTC控制器搭建的软件控制模型具备PTC 控制器故障诊断、闭环调节等功能,能够满足电动汽车PTC 控制要求,提供了一种电动汽车用简易、高效的PTC 控制方法。

  [1] 李伟民.基于MATLAB开发的汽车智能启动系统[D].上海:上海交通大学,2019.[2] 卞勇明,申睿章.基于模型的车灯控制系统快速设计与实现[J].中国工程机械学报,2013(3):248-251.

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