搭载电控无级变速器纯电动汽车动力系统控制策略的研究

【摘要】：随着环保和能源问题的日益突出，纯电动汽车以其零排放、低噪声等优点倍受关注，世界各国已把电动汽车作为汽车工业的发展方向。而纯电动汽车动力系统效率的高低，直接决定着整车性能的好坏，因此对电动汽车的动力系统控制的研究十分必要。 搭载电控金属带式无级变速器的纯电动车，由于无级变速器的速比可以连续变化，从而使电动汽车的行驶条件与电动机相独立，通过调节无级变速器的速比使电动机在最佳工作点运行，从而提高电动汽车驱动系统效率和整车的经济性。而且由于电控金属带式无级变速器用机电控制系统取代传统液压系统，这不仅使其在电动汽车上的应用有更大的优势，同时使传动系统的效率有很大的提高。 本文主要是对搭载电控金属带式无级变速器纯电动车动力系统的控制进行研究，首先在阅读大量文献的基础上，对电动汽车驱动系统的结构形式和驱动电机的种类和性能进行介绍，同时对电控金属带式无级变速器的工作原理进行分析，建立速比数学模型，在此基础上对驱动系统速比控制策略进行研究，采用一种经济性和动力性折衷的速比控制策略，通过对PID控制算法的分析及优缺点的比较，采用积分分离PID速比控制算法，并讨论了电机最优工作曲线的确定方法。利用Matlab/Simulink软件建立搭载无级变速器整车仿真模型，作为研究对象，对整车进行仿真分析。最后，根据电机及其控制器试验方案，进行台架试验，得到了电机的转速转矩特性曲线以及电机及其控制器的效率，为电动机最佳工作曲线的确定提供数据。 【关键词】：电动汽车 控制策略 PID速比控制 电机试验
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题的研究背景10-13
• 1.1.1 发展纯电动汽车的重要意义10-11
• 1.1.2 国内外电动汽车的研究现状11-12
• 1.1.3 电动汽车也需要变速器12-13
• 1.2 金属带式无级变速器13-15
• 1.2.1 金属带式无级变速器国内外研究现状13-15
• 1.2.2 电控金属带式无级变速器应用在电动汽车上的优势15
• 1.3 研究内容15-16
• 1.4 本章小结16-18
• 2 纯电动汽车驱动系统18-27
• 2.1 纯电动汽车驱动系统构成及结构形式18-21
• 2.2 纯电动汽车电机驱动系统分类21-23
• 2.2.1 直流电机驱动系统21
• 2.2.2 异步电机驱动系统21-22
• 2.2.3 永磁同步电机驱动系统22
• 2.2.4 开关磁阻电机驱动系统22-23
• 2.3 电机驱动控制系统23-24
• 2.4 纯电动汽车电机驱动系统性能比较24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 3 电控金属带式无级变速器27-45
• 3.1 电动汽车用无级变速器27-28
• 3.2 电控金属带式无级变速器28-32
• 3.2.1 电控金属带式无级变速器的基本组成28-29
• 3.2.2 电控金属带式无级变速器工作原理29-32
• 3.2.3 电控金属带式无级变速器的控制32
• 3.3 速比控制电机选型及控制方法32-34
• 3.4 电控金属带式无级变速器速比模型34-40
• 3.5 主从动带轮夹紧力及其耦合关系40-43
• 3.6 本章小结43-45
• 4 动力系统控制策略的研究45-57
• 4.1 电控金属带式无级变速器速比控制目标和要求45
• 4.2 电控金属带式无级变速器速比控制原理45-46
• 4.3 电控金属带式无级变速器速比控制策略46-49
• 4.4 速比的 PID 控制器设计49-54
• 4.4.1 PID 控制原理49-51
• 4.4.2 常规的速比 PID 控制算法51
• 4.4.3 增量式 PID 控制原理51-54
• 4.5 电控无级变速器速比 PID 控制的改进54-55
• 4.5.1 积分分离的 PID 控制算法54-55
• 4.6 电机最佳工作曲线的确定方法55-56
• 4.7 本章小结56-57
• 5 电控无级变速器纯电动汽车建模仿真分析57-67
• 5.1 异步电机特性模型及仿真参数57-58
• 5.2 整车动力学模型及仿真建模58-61
• 5.2.1 整车动力学模型58
• 5.2.2 驱动电机仿真子模型58-59
• 5.2.3 汽车整车模型59
• 5.2.4 目标速比模型59-60
• 5.2.5 电控无级变速器模型及积分分离 PID 控制器模型60
• 5.2.6 整车仿真模型60-61
• 5.3 整车动态仿真分析61-66
• 5.3.1 起步工况61-63
• 5.3.2 起步后加速工况63-64
• 5.3.3 行驶过程中遇路面阻力变化工况64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 6 纯电动汽车电机及控制器台架试验67-77
• 6.1 纯电动汽车电机及控制器试验依据67
• 6.2 纯电动汽车电机及其控制器台架试验方案67-68
• 6.2.1 台架试验系统框图67-68
• 6.2.2 试验条件及试验设备要求68
• 6.3 测试系统基本组成68-72
• 6.3.1 试验动力部分68-70
• 6.3.2 信号传感部分70
• 6.3.3 操作台部分70
• 6.3.4 交流电力测功机系统70-72
• 6.4 电机驱动系统试验结果72-75
• 6.5 本章小结75-77
• 7 结论与展望77-79
• 7.1 全文总结77
• 7.2 全文展望77-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-85
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果85

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