純電動汽車電動驅(qū)動橋設(shè)計與試驗

【摘要】：伴隨著能源危機(jī)和環(huán)保意識的增強(qiáng),特別是2014下半年全國大范圍出現(xiàn)霧霾天氣,促使人們加大對純電動汽車的關(guān)注度。國內(nèi)外有實力的傳統(tǒng)汽車商往往將產(chǎn)品定位較高,很難在大眾消費群體中普及,小微型純電動汽車以及純電動環(huán)保車輛作為中高端純電動汽車的補(bǔ)充將迎來很大的發(fā)展?jié)摿?這類純電動汽車具有結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量較輕,成本低等優(yōu)點。而電動驅(qū)動橋則是這類純電動汽車的核心構(gòu)件,包括電動驅(qū)動橋機(jī)械結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)。如何在滿足設(shè)計性能要求下保證電動驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度以及驅(qū)動控制系統(tǒng)具有良好的控制性能,是本文研究的重點。在確定設(shè)計對象的基本性能要求參數(shù)后,論文從電動驅(qū)動橋機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動控制器系統(tǒng)兩方面進(jìn)行了設(shè)計。在分析確定了電機(jī)與驅(qū)動橋布置方式基礎(chǔ)上,進(jìn)行了電動驅(qū)動橋的設(shè)計,主要包括半軸、主減速器、差速器和橋殼等部件。根據(jù)汽車運行時三種典型工況分析法,由理論計算確定了各部件的基本參數(shù)；在CATIA中建立了電動驅(qū)動橋虛擬樣機(jī)；結(jié)合有限元分析方法對各部件進(jìn)行了強(qiáng)度和疲勞校核。驅(qū)動控制系統(tǒng)的設(shè)計是從永磁無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型開始的,根據(jù)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型運用Matlab/Simulink工具箱建立了轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)雙閉環(huán)PI的控制系統(tǒng)模型,并得出仿真波形,為驅(qū)動控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計提供了主要依據(jù)；其次進(jìn)行了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計,并分析其中電源供電及檢測模塊,光電隔離及功率驅(qū)動模塊,電流限流及反饋模塊和霍爾信號檢測模塊等；闡述了驅(qū)動控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方案,并給出了主程序流程圖和部分子程序流程圖。為驗證理論分析的準(zhǔn)確性和方案的可行性,完成了電動驅(qū)動橋樣機(jī)和驅(qū)動控制器的制造,并在實驗室中基于NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建了驅(qū)動控制器試驗臺。采集了電機(jī)運轉(zhuǎn)波形如轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速波形,并對波形進(jìn)行了分析,控制性能達(dá)到了設(shè)計目的和要求,整個電動驅(qū)動橋設(shè)計具有一定的實用價值。 【關(guān)鍵詞】：電動驅(qū)動橋 PI控制 脈寬調(diào)制 數(shù)據(jù)采集
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 研究意義14-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 純電動汽車驅(qū)動橋總成介紹16-20
• 2.1 純電動汽車驅(qū)動橋總成工作原理簡介16-18
• 2.2 純電動汽車驅(qū)動橋總成方案分析18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 第三章 驅(qū)動橋機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計20-41
• 3.1 驅(qū)動橋工況分析22-32
• 3.1.1 半軸設(shè)計22
• 3.1.2 主減速器設(shè)計22-28
• 3.1.3 差速器選型28-30
• 3.1.4 橋殼設(shè)計30-32
• 3.2 有限元分析32-39
• 3.2.1 橋殼分析32-33
• 3.2.2 主減速器分析33-39
• 3.2.3 半軸分析39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第四章 驅(qū)動橋控制器設(shè)計41-64
• 4.1 驅(qū)動電機(jī)確定41-42
• 4.2 永磁無刷直流電機(jī)工作原理42-43
• 4.3 永磁無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型43-51
• 4.3.1 微分方程43-44
• 4.3.2 運動方程44-45
• 4.3.3 基于Matlab/Simulink仿真模型45
• 4.3.4 基于Matlab/Simulink仿真模型45-49
• 4.3.5 仿真實驗49-51
• 4.4 控制器硬件51-57
• 4.4.1 STM32F107VC芯片51-52
• 4.4.2 電源及檢測模塊52-53
• 4.4.3 光電隔離及功率驅(qū)動電路53-55
• 4.4.4 限流電路和電流反饋電路55-56
• 4.4.5 霍爾位置采集電路56-57
• 4.5 控制器軟件57-63
• 4.5.1 程序開發(fā)環(huán)境簡介57-58
• 4.5.2 軟件方案設(shè)計58-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第五章 試驗64-73
• 5.1 樣機(jī)制造64-65
• 5.2 程序調(diào)試與試驗65-71
• 5.3 本章小結(jié)71-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 后續(xù)研究工作展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 致謝78-79
• 作者簡介79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文專利及參與項目80

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