混合动力汽车电驱动控制系统研究

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1、摘要2008-06-03遏金动力汽奎电望动控圭!』丕统硒窒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3大关键零部件电池、电机和控制系统的相关研究列为3个纵向发展目标。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

2、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SWB6116混合动力大客车的动力驱动系统进行分析、设计，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Matlab／Simulink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

3、低的问题。为了比较控制方法的有效性，与传统的PID控制器和线性滑模控制器进行了比较，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，

4、并在MATLAB／SIMULINK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TMS320LF2407A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，PWM控制，CAN总线，DSP上海交通大学汽车工程研究院博士后出站报告2008舶加3STUDYONELECTRICALDIUVECONTROLSYS

5、TEMFoRHYBRIDELECTRICAbstractAsthecombinationofinternalcombustion(IC)vehiclesandelectricvehicles，Hybridelectricvehicles(HEV)canleadtosignificantimprovementsinvehicleperformance，energyutilizationefficiency,andpollutingemissions．Hybridelectricvehiclehasbeenthoughtasthemostpromisin

6、gresearchdirectionofallcleancars．ManydevelopedcountriesincludingUSA,JapanandsomeEuropecountriesalemakinggreateffortstodevelophybridelectricvehicles．Inourcountry,hybridelectricvehicleshavebeenlistedasoneoftheimportantprojeels．Meanwhile叠sthekeycomponents，thebattery,motoranditscon

7、trolsystemagefistedasthethreegoalsalso．MotorandElectricaldrivecontrolsystem埘tllhighpeakpowerandquickpowerresponse，asthemainpowerSourceofHEVs，willresultsinhighvehicleperformance，SOthedeepresearchonkeytechnologiesofthemotorandElectricaldrivesystemhassignificantmeaning．Thepapergav

8、eastudyonmotoranditsdrivesystem，includingBLDCmotorandA