基于無刷輪轂電機的電動汽車ABS智能傳感器研究

基于無刷輪轂電機的電動汽車ABS智能傳感器研究

無刷輪轂電機越來越多地被用于四輪電動汽車中。提出了一種用于無刷輪轂電機電動汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的智能傳感器。在ABS系統(tǒng)中，ABS傳感器的作用是測量車輪轉(zhuǎn)速，并將該信息輸入至ABS控制器中。ABS傳感器由齒環(huán)（ABS環(huán)）、一個永久磁鐵和一個線圈組成。ABS環(huán)與車輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)。ABS環(huán)在永久磁鐵的磁場中作旋轉(zhuǎn)運動，并在繞組中產(chǎn)生電壓。該電壓包含車輪速度信息，傳統(tǒng)ABS利用該信息估計車輪轉(zhuǎn)速。

永磁同步電機（PMSM）和無刷直流電機具有相同的結(jié)構(gòu)，是永磁無刷器械的兩種類型。兩臺電機所需的磁場由具有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子和連接至三相電源的電樞繞組產(chǎn)生，且產(chǎn)生的磁場位于定子內(nèi)。永磁同步電機由三相正弦電壓供給能量，而無刷直流電機由將三相電壓源轉(zhuǎn)換為直流為其供應(yīng)能量。當驅(qū)動PMSM和無刷直流電機時，電機產(chǎn)生的反電動勢形狀不同。但當電機作為發(fā)電機時，都會產(chǎn)生正弦形電壓。本文使用無刷電機在發(fā)電機模式時產(chǎn)生的反電動勢與在再生模式下產(chǎn)生的反電動勢集中在一起。

無刷電機由永磁同步電動機、位置傳感器（霍爾效應(yīng)傳感器）和一個逆變器組成。電子換向無刷電機見圖1。

所提出的傳感器系統(tǒng)可以減少車輛制造和維護的成本，利用小波信號處理方法能夠準確地估計車輪速度和識別道路標識，可顯著改進ABS的性能。利用實際的ABS硬件測試傳感器系統(tǒng)測試結(jié)果表明，采用無刷直流電機驅(qū)動技術(shù)的新型傳感器對車輪速度估計的準確性比現(xiàn)在常用的ABS傳感器更精確。此外，將無刷電機驅(qū)動的傳感器ABS與直流電機驅(qū)動的ABS相比，該無刷直流電機傳感器的ABS具有更高的精確度、穩(wěn)健性和可靠性。

試驗結(jié)果表明，具有8個極對的無刷直流電機傳感器對車輪速度測量的精度比傳統(tǒng)ABS傳感器的測量精度高約50%。當使用離散小波變換方法時，對于具有非常少極對（如只有兩個極對）的電機，其測量精度仍比商用傳感器高約40%。

刊名：Transactions on Industrial Electronics（英）

刊期：2015年第62期

作者：Amir Dadashnialehi et al

編譯：朱會