基于内置式交流永磁同步电机的混合动力汽车电力驱动的研究

【摘要】： 能源危机和环境恶化是当今影响全球发展的两个重大问题,研发节能、低排放的汽车能够有效缓解能源压力和改善环境质量。混合动力汽车(HEV)由于具有低油耗、低排放、长行驶里程等优点,已经成为研究热点。因此对混合动力汽车及其新型电机驱动系统的研究已经迫在眉睫。 本文分别论述了三种类型的混合动力汽车的结构和特点,并在比较后选定了混联驱动结构为本文所研究的结构类型。对电机的驱动性能进行了比较分析,并以内置式永磁同步电机作为其驱动电机。并对发动机和蓄电池的性能进行了简要分析。 在确定了采取混联式结构和以内置式永磁同步电机作为其驱动电机的基础上,选择了一种双内置式永磁同步电机混合动力汽车动力总成方案,对双内置式永磁同步电机的主要参数进行了设计,并对双内置式永磁电机的主要工况进行了仿真分析。另外还详细阐述了内置式永磁同步电机驱动系统的硬件电路和相关软件程序的设计,以DSP为控制核心设计构建硬件平台,并在软件的配合下构建了一个完整的内置式永磁同步电机控制系统。 最后,主要介绍了Advisor电动汽车仿真软件参数的设置,仿真模块模型的数学描述和模块的建立以及对仿真软件的介绍,最后在Advisor的Prius混联式模型的基础上进行了适合本文设计的复合式混联结构的二次开发,给出了整车模型、发电机、电动机以及复合电源模块。仿真工况很好地验证了控制策略的可行性。分析结果显示百公里油耗和排放满足了整车开发的性能要求目标,与相应结构的传统汽车相比大大提高了节能与环保性能。 【关键词】：混合动力汽车 内置式永磁同步电机 混联 双电机
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 混合动力汽车的背景意义及发展趋势10-12
• 1.2 混合动力电动汽车主要技术发展状况12-16
• 1.2.1 电池及电池管理系统13-14
• 1.2.2 电机及其驱动控制14-15
• 1.2.3 多能源控制策略15-16
• 1.3 本文的主要工作及内容安排16-17
• 第二章 混合动力汽车驱动系统结构与动力部件的研究17-34
• 2.1 混合动力汽车主要驱动类型的结构与特点17-21
• 2.1.1 串联式混合动力汽车的结构与特点17-18
• 2.1.2 并联式混合动力汽车的结构与特点18-19
• 2.1.3 混联式混合动力汽车的结构与特点19-20
• 2.1.4 混合动力汽车各驱动类型的比较分析20-21
• 2.2 电机驱动性能分析21-30
• 2.2.1 直流电动机性能分析22-23
• 2.2.2 普通感应电机性能分析23-24
• 2.2.3 开关磁阻电机性能分析24-25
• 2.2.4 永磁同步电机性能分析25-30
• 2.3 发动机与蓄电池性能分析30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 内置式永磁同步电机参数设计及混联式电力驱动主要工况的仿真分析34-53
• 3.1 双内置式永磁同步电机的参数设计34-40
• 3.1.1 内置式永磁同步电机转子结构和极数的选择35-36
• 3.1.2 内置式永磁同步电机MG1主要尺寸的初始计算与选择36-37
• 3.1.3 内置式永磁同步电机气隙的仿真选择37
• 3.1.4 内置式永磁同步电机绕组匝数对电机效率的影响37-38
• 3.1.5 内置式永磁同步电机永磁体的优化设计38-39
• 3.1.6 内置式永磁同步电机MG2设计39-40
• 3.2 双内置式永磁同步电机的主要工况仿真分析40-52
• 3.2.1 起动发动机1200 rpm时的工况41-44
• 3.2.2 中等加速要求微弱助动时的工况44-47
• 3.2.3 中速运行充电时的工况47-48
• 3.2.4 低速电动时的工况48-49
• 3.2.5 减速制动时的工况49-51
• 3.2.6 低制动发电(发动机动能回收)时的工况51-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 混合动力汽车电力驱动系统软硬件设计53-64
• 4.1 混合动力汽车电力驱动系统硬件设计53-60
• 4.1.1 硬件电路设计思路53-54
• 4.1.2 DSP外围电路设计54-56
• 4.1.3 主电路及驱动电路设计56-58
• 4.1.4 检测电路58-60
• 4.2 混合动力汽车电力驱动系统软件设计60-63
• 4.2.1 混合动力汽车电力驱动系统主程序设计61-62
• 4.2.2 混合动力汽车用永磁同步电机驱动子程序62
• 4.2.3 换档中断服务程序62-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第五章 混合动力汽车整车建模与性能仿真分析64-85
• 5.1 整车仿真分析参数64-79
• 5.1.1 驾驶循环模块65-66
• 5.1.2 车辆模块66-68
• 5.1.3 车轮与车轴模块68
• 5.1.4 变速器模块68-70
• 5.1.5 电机控制器模块70-71
• 5.1.6 发电机控制器模块71-72
• 5.1.7 控制策略模块72-73
• 5.1.8 功率总线模型73-74
• 5.1.9 储能器模块74-75
• 5.1.10 发动机模块及排放系统模块75-79
• 5.2 测试实验79-84
• 5.2.1 二次开发的必要性79-80
• 5.2.2 系统的性能部分分析80-84
• 5.3 本章小结84-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 全文总结85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-92
• 致谢92-93
• 硕士期间发表的论文93

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