电动汽车制动能量回收系统仿真及控制器设计

发布时间：2017-05-01 21:00

  本文关键词：电动汽车制动能量回收系统仿真及控制器设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着汽车工业的快速发展,世界汽车保有量迅速增涨。汽车所带来的能源短缺,环境污染和气候变暖等负面影响日益严重。电动汽车作为新能源汽车,是解决能源危机和环境污染问题的最有效途径。 电动汽车续驶里程短,已成为制约电动汽车发展的主要问题,解决续驶里程最直接的方法是增加蓄电池的容量,但蓄电池能量存储技术在短期内不会有重大的突破,那么电动汽车续驶里程的增加主要依靠能量利用率的提高。电动汽车能量利用率的关键突破技术是制动过程中怎样合理、高效的把汽车机械能转化为电能,存储到储能元件中。本课题以纯电动汽车的工程项目“纯电动汽车试验车研究(批准号：2001K10-G1)”为背景,主要研究制动能量回收系统仿真及控制器设计。 本论文对电动汽车制动过程进行受力分析,根据电动汽车制动能量回收的约束条件,建立了制动系统的动力学模型,并把该模型整合到Simulink环境下进行仿真,其中采用恒定制动电流控制策略,使用PID控制器控制DC／DC变换器的占空比D,使得制动状态下,电机电枢电流对制动踏板开度具有良好的跟随性。实验结果表明：(1)当需求制动力小于电机所能提供的最大制动力时,电动汽车制动力全部由电制动系统产生。在满足制动安全性和制动约束条件的前提下,制动时电机电枢电流越大制动力越大,制动距离越短,制动过程回收的能量越多。(2)当需求制动力大于电机所能提供的最大制动力时,电动汽车制动力由复合制动系统产生。复合制动时,制动力较大,制动距离较短,制动回收的能量较少。本论文的最后,设计了一款电动汽车制动能量回收控制器,该控制器基于飞思卡尔MC9S12DG128单片机,控制器主要由四个模块组成：数据采集模块,数据显示模块,数据通讯模块,驱／制动控制模块,并设计了这四个模块的硬件电路和软件程序流程图。并且在电动汽车试验台上对主控制器、功率变换器IGBT、驱动电机机械特性以及传感器进行试验和测试。 本文的研究工作对于提高我国在电动汽车制动能量回收领域的研究水平具有一定的现实意义。
【关键词】：电动汽车 制动能量回收 仿真 Simulink 控制器 MC9S12DG128
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究电动汽车的意义10-11
• 1.2 国内外纯电动汽车发展现状11-13
• 1.3 制约电动汽车发展的因素13-14
• 1.4 制动能量回收技术的发展现状14-15
• 1.5 研究制动能量回收技术的意义15-17
• 1.6 本文的研究内容及章节安排17-18
• 第二章 制动能量回收技术的基本原理18-28
• 2.1 传统汽车制动系统18-19
• 2.2 制动能量回收系统的基本原理19-23
• 2.2.1 永磁直流电机电动运行工作原理19-20
• 2.2.2 永磁直流电机制动运行工作原理20-23
• 2.3 电动汽车制动能量回收系统基本原理23-24
• 2.4 机械制动和电机制动的分配关系24-26
• 2.5 复合制动系统与传统摩擦制动系统的比较26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 电动汽车制动过程及能量回收的约束条件28-38
• 3.1 电动汽车的制动过程28-32
• 3.1.1 电动汽车制动过程的受力分析28-30
• 3.1.2 制动效能30-32
• 3.2 电动汽车制动能量回收的约束条件32-33
• 3.3 制动系统的动力学分析33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 制动能量回收系统控制策略及仿真38-55
• 4.1 DC/DC斩波器基本原理38-40
• 4.1.1 降压斩波电路(Buck Chopper)38-39
• 4.1.2 升压斩波电路(Boost Chopper)39-40
• 4.2 二象限DC/DC变换器工作原理40-44
• 4.2.1 电动运行状态41
• 4.2.2 制动运行状态41-42
• 4.2.3 轻载电动状态42-44
• 4.3 二象限DC/DC变换器的数学模型44
• 4.4 再生制动运行状态的数学模型44-46
• 4.5 制动能量回收系统的控制策略46-49
• 4.5.1 制动能量回收控制系统46-47
• 4.5.2 电动汽车制动系统的控制策略47-49
• 4.6 制动控制策略的仿真及结果49-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 制动能量回收控制器的设计实现55-79
• 5.1 控制器总体设计方案56-57
• 5.2 制动能量回收控制系统的硬件构成57-68
• 5.2.1 单片机最小系统设计58-59
• 5.2.2 PWM输出电路设计59-60
• 5.2.3 传感器及信号调理电路设计60-66
• 5.2.4 液晶显示界面设计66-67
• 5.2.5 数据通信接口电路设计67-68
• 5.3 系统的软件构成68-72
• 5.3.1 数据采集系统的软件设计68-70
• 5.3.2 显示通讯系统的软件设计70-71
• 5.3.3 制动能量回收系统的软件设计71-72
• 5.4 控制系统测试与实验72-77
• 5.5 本章小结77-79
• 第六章 结论与展望79-82
• 6.1 总结79-80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-85
• 致谢85

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐林勋;高松;;纯电动客车超级电容储能系统研究与计算界面设计[J];山东理工大学学报(自然科学版);2012年01期

2 范久臣;褚亚旭;何明明;孙雪梅;李洪洲;贾双林;王开宝;;电动汽车制动能量回收系统设计[J];北华大学学报(自然科学版);2012年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 甄娜;面向后驱动复合电源电动汽车仿真的ADVISOR二次开发研究[D];长安大学;2011年

2 史骏;纯电动汽车驱动控制系统研究[D];长安大学;2011年

3 李健;电动汽车双馈级联驱动再生制动控制系统仿真[D];沈阳工业大学;2012年

4 刘喜明;电动汽车再生制动能量回馈控制技术研究[D];西华大学;2012年

5 宋广发;电动汽车电机驱动系统制动能量回收策略研究[D];长安大学;2012年

6 吴高华;混合动力摩托车制动能量回收系统研究[D];西南大学;2013年

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本文编号：339603