浅析电动汽车电磁离合器及控制器的设计与应用

马晓龙

摘 要：受节能减排号召影响，新能源汽车得到快速发展，电磁离合器及控制器在电动汽车的传动器系统中应用越来越广泛。电磁离合器和控制器作为电动汽车的动力系统的重要组成部分之一，具有自动控制、结构简单、响应速度快等特点，不仅会影响电动汽车的整体性能，同时还会对其动力性和安全性产生严重影响。鉴于此，有必要对电动汽车的电磁离合器和控制器进行分析和研究。

关键词：电动汽车 电磁离合器 控制器 应用

在电动汽车的实际设计过程中，多采用模块化设计理念，在模块化设计理念下，不仅可以保值离合控制器可以完成相应的信息交互任务，同时也可以对离合器电机进行有效控制。

一、电动离合器以及控制器的构成及工作原理简析

电动离合器作为电动汽车动力系统的重要组成部分，其主要由以下几部分构成：①主控ECU;②直流电机;③离合执行器;④控制操作杆。其中主要由离合器主控单元负责对车辆的运行状态进行监控和调整，如果电动汽车需要换挡时，此时驾驶员可以通过操作杆或者给操作杆的信号开关发送相应的换挡信号来对车辆进行换挡。当电动汽车的离合器检测到相應的换挡信号之后，此时就可以进行相应操作使得离合器分离，从而完成换挡操作。当驾驶员松开离合器开关之后，电动汽车的MCU则会发送相应的信号给到离合器的控制单元，而控制单元则会通过分析车辆的实际运行情况执行相应的驱动执行装置，并以此来保障车辆处于正常运行状态。而电动汽车控制器则由以下几部分构成：①输入输出数据采集系统;②不同模式转化系统;③整车控制系统;④故障处理系统。其中第一部分主要负责对车辆控制器的开关以及档位等信号进行分析和判断，而第二部分则可以通过控制器传回的信号对车辆的运行模式进行调整和优化。

二、电动汽车离合器和控制器的总体设计分析

（一）电动汽车离合器的总体设计分析

结合前文可知，由于电动汽车的离合器属于重要的动力注册部分，设计人员都会单独为离合器开辟一个独立的模块，并对该模块进行独立式设计，以确保离合器可以对车辆整车进行有效控制。

例如在电动汽车离合器的设计中，为了充分满足车辆的运行性能和对车辆的控制效果，设计人员可以使用集运算速度快和转换性能较强的STM32处理器来配置硬件电路。此外，由于STM32处理器内部高度集成，共有两个12位模数转换器以及DMA、7个定时器和CAN等9个通信接口，可以大幅提高离合模块的独立性。为了进一步提高离合器电机的运行功率，设计人员可以使用MOS管H桥对车辆进行PWM控制。

（二）电动汽车控制系统的总体设计分析

在电动汽车控制系统设计进行分析时，首先要充分考虑电动汽车较为复杂的控制环境。为了进一步提高整车的控制效果，控制器在执行动作控制命令和总线控制命令时可以实现同步操作。鉴于此，设计人员可以采取如下设计方案：

例如设计人员在对控制系统的主背景程序进行设计时，首先要对系统的AD模块、PWM控制器以及总线驱动系统进行初始化操作，待初始化操作完成后，然后再通过上位机发送相应的控制命令，并借此完成对整车的控制操作。同时，为了实现对离合器位置的精确控制，设计人员可以对电动汽车离合器伺服程序进行优化设计，如可以借助插补算法和直线加减速原理来有效提高离合器的控制效果。

三、电动汽车电磁离合器及控制器的有效应用

（一）可以借助系统仿真来优化车辆的运行性能

虽然电动汽车具有绿色、环保、耗能低等优势，但是和传统的燃油汽车相比，其运行性能还存在一定差距。鉴于此，设计人员可以通过系统仿真优化和提升电动汽车的整体性能。

例如在电动汽车的使用过程中，车辆的运行以及充放电操作都会对车辆的效率产生影响。鉴于此，可以利用仿真操作来对车辆的运行参数以及各项数据进行整合，优化车辆运行过程中的问题。如可以通过仿真技术操作来为车辆后期的各类物理实验留出大量的实验时间等。同时，为了对电动汽车控制器进行充分研究，可以利用半实物在环系统仿真操作分析电动汽车控制器在实际运行环境中的各类数据，通过仿真模拟完善电动汽车的控制器和离合器。

（二）通过台架以及道路试验来对控制器和离合器进行完善

为了提高电动汽车离合器和控制器的性能，可以通过台架以及大量的道路试验来分析车辆在实际运行过程中的给数据。

例如对车辆控制器优化过程中，可以通过现实的道路试验来检验车辆的整体性能，并根据车辆性能参数来对车辆控制器和离合器进行设计。此外，为了规避试验风险和降低研发成本，设计人员要根据实验条件制定合适的车辆时间方案，利用数据分析测试优化车辆的性能。此外，对于同一类型以及同一型号的电动汽车，设计人员还要参考实际的路况信息和路况特点来对车辆离合器和控制器的参数进行优化设计，以确保电动汽车的离合器和控制器适用于复杂的路况环境。

四、结语

通过优化电动汽车的离合器装置及控制器设计，可以大幅提升离合器起步和换挡的平顺性，延长离合器的使用寿命，减轻驾驶员的劳动强度，对电动汽车的发展具有重要的实用价值。

参考文献

[1]龚章平.电动汽车电磁离合器及控制器的设计与应用[J].电脑迷，2018（26）：162.

[2]刘建华，李晓伟，朱光谦.高职电气工程CAD课程教学改革探索[J].中国职业技术教育，2012（20）：85—87.