文档介绍：上海交通大学
博士后学位论文
混合动力汽车电驱动控制系统研究
姓名:陈晓丽
申请学位级别:博士后
专业:车辆工程
指导教师:殷承良
20080501
遏金动力汽奎电望动控圭回澄摘要混合动力汽车融合了内燃机汽车和电动汽车的优点,在不降低动力性的前提下,可大幅提高燃油经济性及减少汽车排放,是目前清洁汽车研究的主要方向。美、日及欧洲等许多发达国家投入大量资金和人力进行相关研究,我国也将混合动力汽车作为重点攻关项目,同时将混合动力汽车的蠊丶悴考绯亍⒌缁涂刂葡低车南喙匮芯苛形个纵向发电机及控制系统作为混合动力汽车主要的动力源,其性能好环直接影响混合动力汽车整车的动力性能,因此对其关键技术进行深入研究具有现实意义。本文对混合动力汽车用电机及其驱动控制系统进行了相应研究,包括永磁无刷直流电机和交流感应电机,具体内容包括:首先,对混合动力汽车的工作模式进行了分析,推导了混合动力系统功率流约束条件,根据混合动力汽车动力学,对旌隙Υ罂统档亩η低辰蟹治觥⑸杓疲根据客观条件和设计要求,确定了电机、电池参数以及对电机驱动控制器的具体要求和实现策略。第二,对永磁无刷直流电机工作原理进行了分析,在此基础之上利用/软件建立了永磁无刷直流电机的数学模型和控制模型,并进行终端滑模控制器的设计和仿真研究;变结构控制方法的引入有效的改善了无刷直流电机固有的电机转矩脉动大,控制精度低的问题。为了比较控制方法的有效性,与传统的刂破骱拖咝曰?刂破鹘第三,对交流感应电机进行了建模和仿真研究,感应电机显著优点是电机设计制造容易、电机坚固耐用,而且随着现代电力电子技术的发展,大功率电力电子器件的出现,以及调速方法的不断改进,使得交流调速系统的性能得到了很大改善,因此对交流感应电机的研究也是目前国际上电动汽车用电机的研究热点。本章建立了三相感应电机在不同坐标系上的数学模型;之后,基于建立的三相感应电机的数学模型,对矢量控制原理进行了分析,设计了转子磁场定向的矢量控制系统,并在/环境下,对三相感应电动机和转子磁场定向矢量控制系统进行仿真分析。最后,对混合动力汽车用永磁无刷直流电机驱动系统进行了设计,包括硬件电路设计和软件开发两部分内容,实现了恒转矩启动和恒功率运行的要求。为了验证所设计系统的有效性,研制了一个小功率试验平台,该平台以为核心器件,基本实现了混合动力汽车要求的大部分功能。关键词:混合动力,电动汽车,仿真建模,刂疲珻总线,展目标。了比较,仿真结果说明,所设计非奇异终端滑模控制器效果最佳上海交通大学汽车工程研究院.
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第一章绪论阋辉珑炅素课题研究的背景在上述背景下,以发动机和电动机为动力源的汽车——混合动力汽车汽车在给人类带来无数便利的同时,也伴随带来了众多不利影响。目前世界汽车保有量约诹荆ぜ频耆蚱当S辛拷ù锏诹尽サ氖拖言诮通领域,预计到年交通用油占全球石油总消耗的%以上。在汽车保有量高和使用集中的大城市,汽车噪声和尾气排放对城市环境己造成严重污染,对生态环境构成严重威胁。因此从节约资源,保护环境,降低汽车污染物的排放量,以绿色环保汽车代替燃油汽车也是社会可持续发展战略的需要,成为世界共同关注的问题。电动汽车是一种节约石油资源、减少污染甚至无污染的理想清洁汽车,无疑是解决上述问题的有效途径,因此受到了广泛的关注和重视。上世纪年代,以美国、日本为代表的国家加快了电动汽车的研究和开发,电动汽车也由最初问世时的单一全电池供电的纯电动汽车发展成为现在的三大类:纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车其中纯电动汽车发展时间最长,经验也丰富,纯电动汽车的缺点是一次充电续驶里程短、蓄电池充电时间长、成本高、而且存在废旧电池的二次污染回收问题,这些瓶颈问题抑制了其发展的步伐,使其市场化推广进程十分缓慢,尚需漫长过程。燃料电池汽车是目前所能看到的最有可能产业化的终极汽车新动力方案,燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换电能的装置,其最大特点是反应过程不涉及燃烧和热机做功,能源利用效率是普通内燃机的丁G馊剂系绯囟ο低巢唤龈咝А⒌噪音,而且无污染、无二氧化碳排放,是一种新兴的环保动力源。由于氢在地球中的蕴藏十分丰富,氢气来源极其广泛,可从多种物质中提取,是一种可再生的能源资源,可通过石油、天然气、甲醇、甲烷等进行重整制氢:也可通过电解水制氢、生物制氢等方法获取氢气。但由于燃料电池技术尚未突破以及由此形成的成本问题及可靠性和运行寿命较低等问题,大批量投入市场也需很长一段时间。应运而生,成为新型汽车开发的热点‘俊】。混合动力汽车被认为是目前电动汽车中最具有产业化和市场化前景的车