纯电动汽车驱动特性分析与控制

【摘要】：纯电动汽车是现阶段节能与新能源汽车发展的重要组成部分。本文根据纯电动汽车的性能要求和实际运行条件,重点围绕纯电动汽车动力参数匹配、能量控制策略以及电气安全控制策略展开研究工作。其创新性研究如下: 1.本文从汽车动力学出发,对电动汽车在各种行驶工况下的驱动力矩和阻力矩以及驱动功率和阻力功率进行了分析。在此基础上,综合考虑各参数之间的相互影响关系,分析研究了纯电动汽车通用的驱动系统匹配设计方法,并以某型纯电动汽车为例,根据其动力性能的要求,对其驱动系统参数进行了匹配设计,利用ADVISOR汽车仿真软件对匹配设计的驱动系统进行了动力性能仿真。仿真结果表明参数匹配很好的满足了电动汽车的工况需求,体现了良好的动力性能。 2.本文综合考虑纯电动汽车实际运行过程各模块参数的动态变化情况,分析研究了动力驱动能量控制策略,具体包括:根据电动汽车加速性能要求设计了踏板管理策略;根据电机过载热特性设计了过载管理策略;根据动力电池放电特性确定了驱动功率限制方法;结合动力电池状态和回馈充电特性确定了满足动力电池SOC等约束条件的能量回馈控制策略。应用MATLAB/Simulink和ADVISOR联合仿真方法对能量控制策略进行了仿真,并对仿真结果进行了分析比较。结果表明,控制策略适用于纯电动汽车能量控制,较好地满足了电动汽车的动力性能要求,保证了动力电池充放电的安全性,有效保护了动力电机过载工作。 3.本文根据纯电动汽车驱动系统的高压电气特点,结合目前国内外纯电动汽车的相关安全性规范,确定了电动汽车电气安全控制系统模型参数,利用MATLAB/Simulink对其响应速度和稳定性进行了仿真,并以此为基础设计了动力驱动电气安全控制系统,可检测高压电路的完整性、预充电、接触器触点、绝缘性等九种高压电路状态,提出了基本的开通、运行和关断控制策略。 在上述研究工作的基础上,本文在实际的10KW异步电机实验平台上进行了实验,结果表明能量控制策略有效提高了驱动性能,具有较强的实用性;动力驱动电气安全控制策略响应速度快,可以有效的保护驱动系统的安全运行。 【关键词】：纯电动汽车 特性分析 参数匹配 能量控制 安全控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 电动汽车发展现状及关键技术13-16
• 1.2.1 国内外电动汽车的发展13-15
• 1.2.2 电动汽车开发的关键技术15-16
• 1.3 电动汽车驱动控制系统特点及发展现状16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-20
• 第二章 纯电动汽车的动力学分析20-29
• 2.1 纯电动汽车驱动系统结构20-21
• 2.2 纯电动汽车的受力分析21-24
• 2.2.1 驱动力21
• 2.2.2 阻力分析21-24
• 2.2.3 驱动力与阻力平衡方程24
• 2.3 电动汽车的功率分析24-29
• 2.3.1 电动汽车驱动功率与阻力功率分析24-25
• 2.3.2 驱动功率与阻力功率平衡方程25-26
• 2.3.3 主电路传递的功率分析26-27
• 2.3.4 主电路的负载电流27-29
• 第三章 纯电动汽车驱动系统参数匹配与设计29-45
• 3.1 纯电动汽车驱动性能评价指标29
• 3.2 驱动电机参数匹配29-32
• 3.2.1 驱动电机概述30
• 3.2.2 纯电动汽车对驱动电机的基本要求30-31
• 3.2.3 驱动电机峰值功率和额定功率的选择31-32
• 3.3 传动器参数的选择32-33
• 3.4 动力电池参数的选择33-36
• 3.4.1 动力电池概述33-34
• 3.4.2 纯电动汽车对动力电池的基本要求34
• 3.4.3 动力电池参数的匹配34-36
• 3.5 功率器件参数的匹配36-38
• 3.5.1 功率器件概述36
• 3.5.2 纯电动汽车对IGBT 的基本要求36-37
• 3.5.3 IGBT 的选择37-38
• 3.6 支撑电容参数的匹配38-40
• 3.6.1 电力电子电容概述38
• 3.6.2 纯电动汽车对支撑电容的基本要求38
• 3.6.3 支撑电容的选择38-40
• 3.7 设计实例40-45
• 3.7.1 某样车动力性能指标40
• 3.7.2 驱动系统参数的选择40-42
• 3.7.3 仿真分析42-45
• 第四章 纯电动汽车动力驱动能量控制策略研究45-67
• 4.1 纯电动汽车驱动控制系统概述45-46
• 4.2 矢量控制理论研究46-51
• 4.2.1 坐标变换和矢量变换46-49
• 4.2.2 异步电机的数学模型49-50
• 4.2.3 异步电机的矢量控制原理50-51
• 4.3 驱动踏板管理策略51-54
• 4.4 过载管理策略54-57
• 4.4.1 温升分析54-56
• 4.4.2 过载保护策略56-57
• 4.5 驱动功率限制策略57-58
• 4.6 能量回馈控制策略58-64
• 4.6.1 回馈制动实现原理58-60
• 4.6.2 回馈制动的约束条件60-61
• 4.6.3 能量回馈控制策略61-64
• 4.7 仿真与分析64-67
• 4.7.1 过载管理策略仿真与分析64-66
• 4.7.2 驱动功率限制策略仿真与分析66-67
• 第五章 纯电动汽车动力驱动电气安全控制策略研究67-90
• 5.1 纯电动汽车动力驱动电气系统概述67-70
• 5.1.1 纯电动汽车动力驱动电气安全要求67
• 5.1.2 纯电动汽车动力驱动电气安全控制系统结构67-68
• 5.1.3 纯电动汽车动力驱动电气安全控制系统模型68-70
• 5.2 动力驱动电气安全检测与保护70-78
• 5.2.1 主电路互锁检测70
• 5.2.2 预充电保护70-71
• 5.2.3 触点检测71-72
• 5.2.4 绝缘检测72-74
• 5.2.5 过流检测74-75
• 5.2.6 过温检测75-76
• 5.2.7 事故检测76
• 5.2.8 欠压检测76-77
• 5.2.9 余电泄放保护77-78
• 5.3 动力驱动电气安全控制策略78-84
• 5.3.1 电气接通控制策略79
• 5.3.2 电气运行状态管理策略79-82
• 5.3.3 电气断开控制策略82-84
• 5.4 仿真分析84-86
• 5.5 实验86-90
• 5.5.1 实验环境86-87
• 5.5.2 实验结果与分析87-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 6.1 总结90
• 6.2 工作展望90-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-96
• 个人简历及研究成果96-97
• 附录 实验环境照片97-98

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