电—电混合纯电动汽车整车控制器的开发

【摘要】：随着环境污染、能源短缺的日趋严峻,发展零污染、低噪声、高效率的电动汽车已成必然趋势。本文分析了传统纯电动汽车的发展现状、性能、发展瓶颈,提出“动力电池+超级电容”结构的复合电源,其充分利用超级电容比功率大、充放电迅速等优点,为动力电池“削峰填谷”,提高了动力电池的使用寿命,并克服了单电源纯电动汽车续驶里程短、加速性能差等缺点。整车控制器为纯电动汽车控制系统的核心部件,其控制策略的优良直接影响到整车的动力性、经济性,因此,开发电-电混合纯电动汽车整车控制器,实现复合电源优势,对发展电动汽车产业意义重大。 本文分析了电-电混合纯电动汽车动力系统结构特点与各部件性能参数,确定了合理高效的复合电源系统结构；依据原型车的动力性能指标,对电-电混合纯电动汽车的驱动电机、动力电池、超级电容做了选型与参数匹配；同时,结合车辆行驶工况、复合电源工作特性,制定了电-电混合纯电动汽车整车控制策略,并基于MATLAB/Simulink软件建立驱动电机、动力电池、超级电容、整车控制策略的离线仿真模型,通过离线仿真验证了所制定控制策略的有效性。此外,对电-电混合纯电动汽车整车控制器进行了软、硬件设计,并基于dSPACE平台,对整车控制器进行了硬件在环试验,验证并完善了整车控制器的功能。 试验结果表明：制定的整车控制策略完全能够实现整车控制功能,超级电容能够充分发挥其快速充放电、高效率的优势,有效保护动力电池的使用寿命,并提高了纯电动汽车的续驶里程。 【关键词】：电-电混合纯电动汽车 复合电源 控制策略 整车控制器 硬件在环仿真
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究背景15
• 1.2 纯电动汽车发展现状15-18
• 1.2.1 国内外纯电动汽车发展现状16-17
• 1.2.2 纯电动汽车的发展难点17-18
• 1.3 复合电源的提出和研究意义18
• 1.4 电-电混合纯电动汽车整车控制器研究现状18-20
• 1.4.1 国内外复合电源研究现状18-19
• 1.4.2 纯电动汽车整车控制器的研究现状19-20
• 1.5 课题来源与本文研究的主要内容20-22
• 第二章 电-电混合纯电动汽车结构分析与参数匹配22-35
• 2.1 电-电混合纯电动汽车结构与部件性能要求22-23
• 2.1.1 电-电混合纯电动汽车基本结构22-23
• 2.1.2 关键部件性能要求23
• 2.2 复合电源系统结构选型23-27
• 2.2.1 动力电池23-24
• 2.2.2 超级电容24-25
• 2.2.3 复合电源系统结构选型25-27
• 2.3 原型车基本参数与关键部件选型27-29
• 2.3.1 原型车基本参数与性能分析27-28
• 2.3.2 关键零部件选型28-29
• 2.4 动力系统参数匹配29-34
• 2.4.1 驱动电机29-31
• 2.4.2 动力电池31-32
• 2.4.3 超级电容和双向DC/DC32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 电-电混合纯电动汽车整车控制策略的制定与仿真35-56
• 3.1 整车工作模式与主控制模块35-37
• 3.1.1 复合电源工作模式35-36
• 3.1.2 主要控制模块36-37
• 3.2 整车控制策略的制定37-43
• 3.2.1 逻辑门限值控制策略的制定38-40
• 3.2.2 模糊理论整车控制策略40-42
• 3.2.3 模糊控制规则的制定42-43
• 3.3 整车系统建模43-47
• 3.3.1 驱动电机及其控制模型43-44
• 3.3.2 动力电池模型44-46
• 3.3.3 超级电容器模型46
• 3.3.4 双向DC/DC模型46-47
• 3.4 整车控制器模型的建立与离线仿真47-54
• 3.4.1 模型搭建思路47-48
• 3.4.2 动力学模型建立理论48-50
• 3.4.3 离线仿真分析50-54
• 3.5 复合电源优势分析54-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第四章 整车控制器设计56-68
• 4.1 整车控制器总体设计56-59
• 4.1.1 整车控制器的功能需求56-57
• 4.1.2 整车各控制系统简介57-58
• 4.1.3 整车控制器总体设计58-59
• 4.2 整车控制器硬件设计59-64
• 4.2.1 主芯片选型59
• 4.2.2 电源模块设计59-60
• 4.2.3 最小系统设计60-61
• 4.2.4 信号采集电路设计61-62
• 4.2.5 通讯模块设计62-64
• 4.3 整车控制器软件设计64-67
• 4.3.1 硬件驱动层程序设计65-66
• 4.3.2 上层管理程序设计66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 整车控制器硬件在环试验68-72
• 5.1 基于DSPACE的电控系统开发流程68
• 5.2 VCU硬件在环试验68-70
• 5.2.1 试验方案68-69
• 5.2.2 硬件在环测试模型的搭建69-70
• 5.3 试验结果与分析70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 全文总结与展望72-74
• 6.1 全文总结及创新点72
• 6.1.1 全文总结72
• 6.1.2 创新点72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文77

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