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原文传递一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计、仿真及电机驱动系统的研究

论文题名：	一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计、仿真及电机驱动系统的研究
关键词：	混合动力;电动汽车;能量管理;回馈制动;仿真建模;模糊控制
摘要：	混合动力汽车融合了内燃机汽车和电动汽车的优点，是解决能源短缺和改善环境的有效手段之一，也是当代汽车发展的重要方向，被列入了我国“十五”863计划和国家有关推广计划中，对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的现实意义。论文在全面分析了混合动力电动汽车的发展现状与趋势的基础上，以一种新型混合动力汽车HFC6500HEV为研究对象，进行了混合动力系统的控制策略、电机驱动系统等方面的研究。首先，对并联混合动力汽车的工作模式进行了分析，推导了功率混合动力系统功率流约束条件，对并联混合动力电动汽车进行了动力学分析，并在汽车布局限制的约束条件下，对HFC6500HEV的动力驱动系统进行了设计，根据客观条件和设计要求，确定了电机、电池的参数，并根据HEV的实际运行状态，制定了多能源系统的工作模式。第二、根据所开发的混合动力电动汽车的实际数据和系统结构，在ADVISOR平台上，建立了HFC6500HEV的部件和整车模型，在混合控制策略分析的基础上，考虑在市区和高速两种工况循环下，分别对HFC6500HEV进行了电气辅助和模糊燃油最优的控制策略的仿真分析，并和传统的内燃汽车进行了同等条件下的比较分析，仿真结果表明HEFC6500HEV整车结构合理，采用混合控制比传统的内燃汽车在燃油和排放方面均有有效的改善。第三、在Matlab/Simulink平台上建立了无刷直流电机驱动系统的动态模型，提出无刷直流电机的模糊自适应-PI控制，根据偏差和偏差变化率，在线修改PI的积分时间常数和比例系数，控制PWM输出信号，获得了很好的控制效果。第四、对开关磁阻电机驱动系统的电动和制动进行了分析，提出了开关磁阻电机驱动系统仿真建模的新方法，在Matlab/Simulink中，建立了独立的功能模块，再进行功能模块的有机整合，搭建了开关磁阻电机驱动系统的仿真模型，仿真结果表明了该方法的合理性，有效性，为实际电机驱动系统的设计和调试提供了新的思路和借鉴。第五、在Matlab/Simulink平台上建立了永磁直流电动机的PWM驱动系统的动态模型，考虑到永磁电机对温度的敏感性，建立了动态的温升模型，同时在模型里，引入了温度对电机参数的修正。第六、根据混合动力的工作模式，针对电机电动和回馈制动两种运行状态，提出了双模PWM电流控制策略，在电动运行时，采用PI调节和受限单极PWM控制，在制动过程中，根据通常的PWM控制不能对回馈电流峰值进行有效的控制而可能损坏电池，本文提出采用电流滞环控制，仿真表明，该控制效果要好于PWM控制回馈制动。第七、以16位DSP、CAN总线通讯为技术特征，设计了整车控制系统和电机控制系统应用。基于IPM智能功率模块设计了H桥PWM功率变换器，可以使电机在四象限运行，根据汽车对EMC的严格要求，对驱动系统进行了电磁兼容的设计。第八、在研究CAN总线协议原理和SAEJl939编码定义规则的基础上，为满足混合动力电动汽车控制策略需要，设计了HFEC6500HEV的总线应用层协议。参照SAEJl939，在CAN2.0B的基础上对标准帧的仲裁域进行了重新定义，并提出了具体的实施办法。最后，进行了样车安装和调试，完成了稳态下的不同工作模式实验和动态工况下工作模式的转换实验。在实际实验中，验证了动力系统的匹配情况，考核了系统结构，控制策略和控制系统，实验表明系统可靠、动力系统匹配合理，控制策略有效。
作者：	赵涛
专业：	电力电子与电力传动
导师：	王群京
授予学位：	博士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文