一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计、仿真及电机驱动系统的研究

【摘要】：混合动力汽车融合了内燃机汽车和电动汽车的优点,是解决能源短缺和改善环境的有效手段之一,也是当代汽车发展的重要方向,被列入了我国“十五”863计划和国家有关推广计划中,对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的现实意义。论文在全面分析了混合动力电动汽车的发展现状与趋势的基础上,以一种新型混合动力汽车HFC6500HEV为研究对象,进行了混合动力系统的控制策略、电机驱动系统等方面的研究。 首先,对并联混合动力汽车的工作模式进行了分析,推导了功率混合动力系统功率流约束条件,对并联混合动力电动汽车进行了动力学分析,并在汽车布局限制的约束条件下,对HFC6500HEV的动力驱动系统进行了设计,根据客观条件和设计要求,确定了电机、电池的参数,并根据HEV的实际运行状态,制定了多能源系统的工作模式。 第二、根据所开发的混合动力电动汽车的实际数据和系统结构,在ADVISOR平台上,建立了HFC6500HEV的部件和整车模型,在混合控制策略分析的基础上,考虑在市区和高速两种工况循环下,分别对HFC6500HEV进行了电气辅助和模糊燃油最优的控制策略的仿真分析,并和传统的内燃汽车进行了同等条件下的比较分析,仿真结果表明HEFC6500HEV整车结构合理,采用混合控制比传统的内燃汽车在燃油和排放方面均有有效的改善。 第三、在Matlab/Simulink平台上建立了无刷直流电机驱动系统的动态模型,提出无刷直流电机的模糊自适应-PI控制,根据偏差和偏差变化率,在线修改PI的积分时间常数和比例系数,控制PWM输出信号,获得了很好的控制效果。 第四、对开关磁阻电机驱动系统的电动和制动进行了分析,提出了开关磁阻电机驱动系统仿真建模的新方法,在Matlab/Simulink中,建立了独立的功能模块,再进行功能模块的有机整合,搭建了开关磁阻电机驱动系统的仿真模型,仿真结果表明了该方法的合理性,有效性,为实际电机驱动系统的设计和调试提供了新的思路和借鉴。 第五、在Matlab/Simulink平台上建立了永磁直流电动机的PWM驱动系统的动态模型,考虑到永磁电机对温度的敏感性,建立了动态的温升模型,同时在模型里,引入了温度对电机参数的修正。 第六、根据混合动力的工作模式,针对电机电动和回馈制动两种运行状态,提出了双模PWM电流控制策略,在电动运行时,采用PI调节和受限单极PWM控制,在制动过程中,根据通常的PWM控制不能对回馈电流峰值进行有效的控制而可能损坏电池,本文提出采用电流滞环控制,仿真表明,该控制效果要好于PWM控制回馈制动。 【关键词】：混合动力 电动汽车 能量管理 回馈制动 仿真建模 模糊控制 PWM控制 CAN总线 智能功率模块(IPM)
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 第一章 绪论18-32
• 1.1 引言18-19
• 1.2 混合动力电动汽车发展状况19-21
• 1.3 混合动力电动汽车的关键技术21-26
• 1.4 本文的主要内容和创新点26-29
• 参考文献29-32
• 第二章 混合动力系统的分析与设计32-53
• 2.1 引言32
• 2.2 混合动力电动汽车的动力系统的技术分析32-36
• 2.3 并联混合动力电动汽车的功率流分析36-43
• 2.4 HFC6500HEV系统方案设计43-47
• 2.5 HFC6500HEV控制模式47-50
• 2.6 本章小结50-51
• 参考文献51-53
• 第三章 HFC6500HEV整车建模与性能仿真分析53-73
• 3.1 引言53
• 3.2 混和动力系统的建模53-60
• 3.3 并联式混合动力电动汽车的控制策略60-63
• 3.4 HFC6500HEV仿真分析63-70
• 3.5 本章小结70-71
• 参考文献71-73
• 第四章 混合动力电动汽车电机驱动系统动态建模与控制的研究73-102
• 4.1 引言73
• 4.2 无刷直流电机自适应模糊PI控制系统的研究73-81
• 4.3 开关磁阻电机驱动系统的建模与仿真81-89
• 4.4 永磁直流电动机PWM驱动系统的建模89-95
• 4.5 基于双模控制的永磁直流电机的控制95-99
• 4.6 本章小结99-100
• 参考文献100-102
• 第五章 HFC6500HEV整车控制系统与电机驱动系统的设计与实现102-127
• 5.1 引言102
• 5.2 基于DSP的HEV整车控制的硬件系统设计102-107
• 5.3 控制系统的软件系统设计107-110
• 5.4 CAN通讯110-114
• 5.5 电机驱动系统的设计114-120
• 5.6 混合动力电动汽车试验120-124
• 5.7 本章小结124-125
• 参考文献125-127
• 第六章 总结与展望127-130
• 6.1 论文的主要工作127-128
• 6.2 进一步的研究方向128-130
• 作者在读期间发表的论文130-132
• 作者在读期间参与的科研项目132

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