基于双电池组的电动汽车驱动控制系统研究

发布时间：2017-10-20 03:01

  本文关键词：基于双电池组的电动汽车驱动控制系统研究

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【摘要】：目前我国新能源汽车的发展正处于一个全新的时期,而纯电动汽车凭借其零排放的优点已被人们开始逐渐接受,然而一次充电的续航里程短以及供电电源单一的可靠性差等缺点导致其在推广过程中仍存在较大的阻碍。驱动控制系统包括电源,驱动电机及其调速控制装置,其作为电动汽车中最为关键的技术,其水平高低直接影响着电动汽车的整体性能。本课题以增加纯电动汽车的续航里程为目标,提出了以双电池组为动力源的驱动控制系统。设计了双电池组的供电方案,从结构、工作原理、数学模型、回馈制动等方面对车用永磁直流无刷电机进行分析,设计了系统的软硬件部分,并运用MATLAB对系统进行仿真,最后通过实验平台进行了系统验证。首先,从供电的电压等级过高、成组效应严重、冗余性差等角度出发,提出双48V电池组供电的方案。在车载动力电池的电流、电压、温度等参数的动态变化下,提出了蓄电池SOC估算的修正经验公式,解决了常规SOC估算方法复杂化且精度低的问题。其次,在SOC估算的基础上,提出了双电池组在电动和制动模式下的智能控制策略,解决了供电和制动过程中能量的损耗与回收。然后,从无刷直流电机调速的平滑性角度设计了PI调节的电流内环和速度外环的双闭环控制方式。最后利用MATLAB完成对直流无刷电机驱动控制系统的仿真分析,搭建实验平台完成实物的调试,从仿真与实物调试中验证了系统的可靠性与实用性。
【关键词】：双电池组 SOC 无刷直流电机 PI
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 纯电动汽车发展史和国内外研究现状11-13
• 1.2.1 纯电动汽车发展史11
• 1.2.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 纯电动汽车电机控制系统的要求以及发展趋势13-17
• 1.3.1 纯电动汽车用牵引电机分类13-16
• 1.3.2 纯电动汽车对电机控制系统的要求16-17
• 1.3.3 纯电动汽车电机驱动系统发展趋势17
• 1.4 纯电动汽车动力电池的国内外发展现状17-19
• 1.4.1 国外发展现状18-19
• 1.4.2 国内发展现状19
• 1.5 论文主要研究内容19-20
• 第二章 双电池组驱动控制系统研究20-38
• 2.1 动力系统方案20-22
• 2.2 铅酸蓄电池SOC估算研究22-29
• 2.2.1 铅酸蓄电池特性研究22-23
• 2.2.2 常用铅酸蓄电池SOC估算策略23-26
• 2.2.3 铅酸蓄电池SOC估算修正经验公式26-29
• 2.2.3.1 铅酸蓄电池充电实验26-28
• 2.2.3.2 铅酸蓄电池放电实验28-29
• 2.3 无刷直流电机及其回馈制动29-37
• 2.3.1 无刷直流电机的工作原理29-32
• 2.3.2 无刷直流电机的数学模型32-34
• 2.3.3 无刷直流电机的回馈制动34-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 系统硬件实现38-51
• 3.1 硬件系统整体方案38-39
• 3.2 双电池组智能切换系统39-44
• 3.2.1 双向直流变换器39-41
• 3.2.2 STM32F103VET6最小系统41-42
• 3.2.3 双电池组智能切换电路42-43
• 3.2.4 双电池组电流检测电路43-44
• 3.3 电机驱动系统44-50
• 3.3.1 电机驱动系统控制电路44-45
• 3.3.2 MOSFET功率驱动电路45-47
• 3.3.3 转子位置信号检测电路47
• 3.3.4 PWM信号处理电路47-49
• 3.3.5 串口通信电路49
• 3.3.6 电源电路49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 系统软件设计51-62
• 4.1 软件开发环境51
• 4.2 整体设计方案51-61
• 4.2.1 双电池组智能切换部分软件设计51-54
• 4.2.1.1 控制策略流程图52-53
• 4.2.1.2 ADC数据采集53
• 4.2.1.3 数据处理函数设计53-54
• 4.2.2 电机驱动部分软件设计54-61
• 4.2.2.1 主程序实现55-56
• 4.2.2.2 电机启动子程序模块56-57
• 4.2.2.3 ADC中断子程序模块57-58
• 4.2.2.4 捕获测速子程序模块58
• 4.2.2.5 电流调节子程序模块58-59
• 4.2.2.6 带有死区的PWM波形模块59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 系统仿真与实验分析62-72
• 5.1 基于MATLAB的仿真模型的建立62-65
• 5.1.1 供电电源和逆变器模块62-63
• 5.1.2 转子位置检测模块63
• 5.1.3 换相逻辑控制模块63-64
• 5.1.4 直流无刷电机模块64-65
• 5.1.5 电流和速度PI调节模块65
• 5.2 仿真结果及分析65-69
• 5.2.1 仿真参数设置65
• 5.2.2 仿真结果65-69
• 5.2.3 仿真分析69
• 5.3 实验分析69-71
• 5.3.1 蓄电池SOC估算实验69-70
• 5.3.2 无刷直流电机驱动控制实验70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-73
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

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本文编号：1064844