基于開關(guān)磁阻電機(jī)的混合動力汽車42V電氣系統(tǒng)研究

【摘要】： 隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展及人類對汽車的功能寄予更高的需求,今后對汽車在燃油消耗、廢氣排放、動力及舒適性方面的要求會越來越高。其中,車輛電子化、電動化是今后汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。為此,大量高新技術(shù)應(yīng)用在汽車上,伴隨而來的是汽車用電量的迅速增長。傳統(tǒng)的14V汽車電氣系統(tǒng)(電池電壓為12V)的極限功率僅為3KW左右,已經(jīng)無法滿足需要,而且電功率的增加,導(dǎo)致了電流的增加,汽車將采用更粗的導(dǎo)線,增加了汽車成本和能源消耗。如果不增加電流,最有效的方法是提高汽車電氣系統(tǒng)電壓,42V電氣系統(tǒng)作為下一代汽車電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓已成為國際上的共識。 在新的混合動力汽車電氣系統(tǒng)中,有兩種可行性方案：一種是全42V電氣系統(tǒng)；另一種是42V/14V混合電氣系統(tǒng)。前者會對當(dāng)前的汽車制造工業(yè)造成較大沖擊,后者則具較大的兼容性。本文在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,對42V／14V電氣系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下： 首先,本文分析了汽車電氣系統(tǒng)升壓的原因,介紹了國內(nèi)外汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)展情況及技術(shù)動向。探討了汽車42V電氣系統(tǒng)對關(guān)鍵部件例如發(fā)動機(jī)、蓄電池及整車的影響。 其次,本文研究并比較了目前混合動力汽車用幾種蓄電池方案和混合動力汽車42V電氣系統(tǒng)閥控式密封鉛酸VRLA (Valve Regulated Lead Acid)蓄電池充電方法。探討了混合動力汽車DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并提出了提高DC/DC變換器效率的有效方案。 最后,介紹了42V/14V電氣系統(tǒng)的核心裝置——起動發(fā)電一體化系統(tǒng)(ISG)裝置,提出了一種基于開關(guān)磁阻電機(jī)的ISG系統(tǒng)設(shè)計方案,分析了汽車電源升壓產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓和電磁干擾并闡述了基本抑制方法。在理論研究的基礎(chǔ)上完成了開關(guān)磁阻電機(jī)起動實驗和調(diào)試,驗證了基于開關(guān)磁阻電機(jī)的ISG系統(tǒng)能滿足42/14V電氣系統(tǒng)的需要。 目前,汽車電氣系統(tǒng)由14V向42V發(fā)展已經(jīng)是必然趨勢,作為過渡階段,會存在42V/12V混合電氣系統(tǒng),這為國內(nèi)的汽車及汽車零部件廠商發(fā)展帶來了沖擊、機(jī)遇和挑戰(zhàn),同時,這將給汽車產(chǎn)業(yè)帶來新一輪的電氣技術(shù)革命。 【關(guān)鍵詞】：42V系統(tǒng) DSP DC/DC 起動發(fā)電 開關(guān)磁阻電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 混合動力汽車電氣系統(tǒng)的高電壓化12-13
• 1.2.1 14V電氣系統(tǒng)12-13
• 1.2.2 汽車電氣系統(tǒng)升壓原因13
• 1.3 42V汽車電氣系統(tǒng)13-17
• 1.3.1 42V汽車電氣系統(tǒng)概述13-14
• 1.3.2 42V汽車電氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)14
• 1.3.3 42V汽車電氣系統(tǒng)缺點(diǎn)14-15
• 1.3.4 42V電氣系統(tǒng)的實現(xiàn)方案15-16
• 1.3.5 42V電氣系統(tǒng)發(fā)展概況16-17
• 1.4 基于開關(guān)磁阻電機(jī)的混合動力汽車ISG系統(tǒng)17-18
• 1.4.1 基于開關(guān)磁阻電機(jī)的ISG系統(tǒng)簡介17-18
• 1.4.2 ISG系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀18
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 42V電氣系統(tǒng)蓄電池及DC/DC變換器設(shè)計20-39
• 2.1 汽車蓄電池20-26
• 2.1.1 汽車蓄電池應(yīng)該具備的特性20-21
• 2.1.2 酸性蓄電池及其充電特性21-22
• 2.1.3 混合動力汽車42V電氣系統(tǒng)用VRLA蓄電池的充電方法22-23
• 2.1.4 堿性蓄電池23-24
• 2.1.5 各種車用蓄電池性能比較24-26
• 2.2 DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-35
• 2.2.1 DC/DC基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-30
• 2.2.2 混合動力汽車DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)30-35
• 2.3 混合動力汽車42V電氣系統(tǒng)的DC/DC變換器的高效化35-38
• 2.3.1 小型高頻化35
• 2.3.2 DC/DC變換器高效化35-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 開關(guān)磁阻電機(jī)ISG系統(tǒng)理論研究39-48
• 3.1 ISG系統(tǒng)39-40
• 3.1.1 ISG起動發(fā)電一體化39-40
• 3.1.2 混合動力汽車ISG系統(tǒng)40
• 3.2 開關(guān)磁阻電機(jī)ISG系統(tǒng)體系構(gòu)成40-46
• 3.2.1 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)40-43
• 3.2.2 功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)43-46
• 3.2.3 控制器46
• 3.3 開關(guān)磁阻電機(jī)起動/發(fā)電一體化系統(tǒng)功能46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 ISG系統(tǒng)數(shù)字控制硬件設(shè)計48-59
• 4.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖48-49
• 4.2 TMS320F2812 DSP控制系統(tǒng)49-51
• 4.2.1 TMS320F2812 DSP49-50
• 4.2.2 DSP控制系統(tǒng)設(shè)計50-51
• 4.3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計51-57
• 4.3.1 IPM驅(qū)動電路51-54
• 4.3.2 電源電路54-55
• 4.3.3 鍵盤和顯示電路55-56
• 4.3.4 電流檢測電路56
• 4.3.5 DSP最小系統(tǒng)56-57
• 4.4 電氣系統(tǒng)的抗干擾57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第五章 ISG系統(tǒng)軟件設(shè)計及實驗59-64
• 5.1 ISG軟件開發(fā)平臺59
• 5.2 ISG硬件開發(fā)平臺59-61
• 5.3 實驗及結(jié)論61-64
• 5.3.1 電動實驗61-62
• 5.3.2 發(fā)電實驗62
• 5.3.3 實驗結(jié)論62-64
• 第六章 全文總結(jié)與展望64-66
• 6.1 全文總結(jié)64-65
• 6.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70
• 碩士期間發(fā)表的論文70

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