純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)研究

【摘要】：純電動汽車以其零排放、不依賴石油資源的優(yōu)點,受到了廣大汽車企業(yè)的一致青睞,是未來汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。純電動汽車與傳統(tǒng)汽車最大的不同是：以蓄電池代替燃油作為汽車的能量源,驅(qū)動電機代替內(nèi)燃機作為汽車的動力輸出裝置。驅(qū)動控制系統(tǒng)作為純電動汽車的核心,起著能量轉(zhuǎn)換與系統(tǒng)控制的作用。如何在行駛過程中根據(jù)駕駛員的踏板實際操作將蓄電池電能高效的轉(zhuǎn)換為車輛行駛的動能,直接影響到純電動汽車的整車性能及行駛安全。本文以陜西省重點科技攻關項目“純電動汽車實驗車研究”為背景,重點對純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)進行了研究,以驪山LS6600C1型中巴客車為改造對象設計并制作了純電動汽車的驅(qū)動控制器。論文的主要工作有： 1、提出驅(qū)動控制系統(tǒng)設計方案。以純電動汽車系統(tǒng)為討論對象,將整體系統(tǒng)劃分為：驅(qū)動控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。重點對驅(qū)動電機、驅(qū)動電路、功率器件、MCU進行設計及選型。 2、驅(qū)動控制系統(tǒng)建模。以傳統(tǒng)汽車動力學模型為基礎,結(jié)合永磁直流電機數(shù)學模型,建立了純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學模型。在Simulink仿真環(huán)境下以實際驅(qū)動電路參數(shù)為建模依據(jù),以純電動汽車的行駛車速為被控對象,采用速度單閉環(huán)PID控制策略,對純電動汽車整車驅(qū)動控制系統(tǒng)進行了仿真。從仿真結(jié)果上可以看出該系統(tǒng)具有良好的跟隨性和魯棒性。 3、控制器硬件設計。使用“飛思卡爾”MC9S12DG128 16位單片機設計、制作了純電動汽車控制器硬件電路。采用“單點共地”及“光耦”隔離的方法解決了干擾問題。采用“數(shù)字電路設計方法”實現(xiàn)了PWM信號的控制及保護電路。采用“隔離放大器”實現(xiàn)了電壓信號的隔離測量。采用“遲滯比較器”設計實現(xiàn)了磁電式速度傳感器的信號處理電路。 4、控制器軟件設計。采用模塊化程序設計思想將軟件系統(tǒng)劃分為：主程序模塊、異常檢測及處理模塊、數(shù)據(jù)采集及處理模塊、驅(qū)動控制模塊、速度測量模塊、通信模塊。重點實現(xiàn)了：控制器的自檢、車速及電機轉(zhuǎn)速的M/T法測速、PWM信號的閉環(huán)控制。 【關鍵詞】：汽車工程 純電動汽車 驅(qū)動控制系統(tǒng) 控制器
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 電動汽車的發(fā)展10
• 1.2 國內(nèi)外電動汽車的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 混合動力電動汽車研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 燃料電池電動汽車研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 純電動汽車研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 國外純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12
• 1.3.2 國內(nèi)純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.3 我國純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)存在的問題13
• 1.4 課題的來源及研究內(nèi)容13-15
• 第二章 純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)設計方案15-27
• 2.1 純電動汽車整車設計方案15-18
• 2.1.1 純電動汽車改造方案15-17
• 2.1.2 純電動汽車驅(qū)動電機選型17-18
• 2.2 純電動汽車驅(qū)動器需求18-24
• 2.2.1 驅(qū)動器功能性需求18
• 2.2.2 驅(qū)動電路選型18-22
• 2.2.3 功率器件選型22-24
• 2.3 純電動汽車控制器需求24-26
• 2.3.1 控制器功能性需求24-25
• 2.3.2 控制器MCU選型25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 純電動汽車驅(qū)動控制系統(tǒng)建模27-41
• 3.1 傳統(tǒng)汽車動力學數(shù)學模型27-32
• 3.1.1 汽車的行駛驅(qū)動力27-28
• 3.1.2 汽車的行駛阻力28-32
• 3.1.3 汽車的行駛方程式32
• 3.2 純電動汽車用永磁直流電機數(shù)學模型32-36
• 3.2.1 電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩32-34
• 3.2.2 永磁直流電機穩(wěn)態(tài)運行方程34-35
• 3.2.3 永磁直流電機拖動系統(tǒng)方程35-36
• 3.3 永磁直流電機驅(qū)動純電動汽車數(shù)學模型36-38
• 3.3.1 永磁直流電機驅(qū)動純電動汽車行駛方程36
• 3.3.2 永磁直流電機驅(qū)動純電動汽車轉(zhuǎn)動方程36-38
• 3.4 基于整車的驅(qū)動控制系統(tǒng)仿真38-40
• 3.4.1 基于SIMUlink的模塊實現(xiàn)38-39
• 3.4.2 速度單閉環(huán)控制策略的實現(xiàn)39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 控制器硬件設計41-58
• 4.1 控制器硬件設計方案41-43
• 4.1.1 控制器硬件總體設計方案41-43
• 4.1.2 控制器硬件功能模塊劃分43
• 4.2 控制器電源模塊設計43-47
• 4.2.1 控制器電源需求43-44
• 4.2.2 電源設計及接地設計44-47
• 4.3 控制器核心模塊47-49
• 4.3.1 核心模塊最小系統(tǒng)組成47
• 4.3.2 核心模塊最小系統(tǒng)電路設計47-49
• 4.4 控制器信號處理模塊設計49-57
• 4.4.1 傳感器信號電路設計49-55
• 4.4.2 PWM信號電路設計55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 控制器軟件設計58-79
• 5.1 控制器軟件設計方案58-61
• 5.1.1 控制器軟件總體設計方案58-59
• 5.1.2 控制器軟件功能模塊劃分59-61
• 5.2 自檢及異常處理模塊設計61-66
• 5.2.1 故障檢測與代碼定義61-64
• 5.2.2 檢測原理及流程64-66
• 5.3 速度測量模塊設計66-72
• 5.3.1 速度測量算法選擇67-69
• 5.3.2 速度測量算法實現(xiàn)69-72
• 5.4 驅(qū)動控制模塊設計72-78
• 5.4.1 驅(qū)動控制方法72-74
• 5.4.2 控制算法實現(xiàn)74-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 測試及分析79-83
• 6.1 控制器硬件測試79-81
• 6.1.1 PWM功能模塊測試79-80
• 6.1.2 測速功能模塊測試80-81
• 6.2 電動汽車臺架試驗81-82
• 6.2.1 車輛模擬加速試驗81-82
• 6.2.2 車輛模擬爬坡試驗82
• 6.3 臺架實驗分析82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 總結(jié)與展望83-85
• 全文總結(jié)83-84
• 研究展望84-85
• 參考文獻85-88
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果88-89
• 致謝89

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