混合动力汽车电机控制和动力系统参数匹配研究

【摘要】： 本文选题源于实际科研项目“混合动力电动汽车研究开发”,这是由湖南大学承担的国家科技部“985”课题,由湖南大学、湖南江麓容大车辆传动有限公司和长丰汽车有限公司合作开发一款基于无级变速器(Continuous Variable Transmission,简称CVT)的混联式混合动力电动汽车。而要深入研究混合动力电动汽车不仅要有扎实的汽车专业技术功底,而且要有很好的电子电气专业技术基础。本文将立足科研项目实际情况结合这两方面探讨HEV电机控制技术和动力系统参数匹配技术。 首先,在详细介绍目前应用于HEV的各类电机性能以及发展前景的基础上,结合应用于项目试验样车的各类电机深入探讨其控制策略。 接着,在本项目已有动力系统的基础上探讨中度HEV动力系统参数匹配方法,从燃油经济性,排放及整车成本出发重新对现有动力系统参数进行匹配。然后,提出了一种基于SPWM控制交流三相感应电机的全新采样法,并组建控制电路进行试验验证。 最后,在系统研究混合动力汽车电机控制技术和动力系统元件参数对整车性能影响的基础上,基于ADVISOR建立动力学模型进行仿真,为下一步研究工作的整车方案设计和控制软件设计提供理论依据。 HEV不仅具有纯电动汽车高效率、低排放的优点,而且具有传统内燃机汽车行驶里程长、燃料补充迅捷的优点,技术成熟度相对也较高。因此,HEV已成为当前解决节能、环保问题最为切实可行的方案。随着国家政策的支持力度逐步加大和落实,预计混合动力汽车技术将会在未来的时间里先于其他电动汽车得到迅速发展。 【关键词】：电机控制 动力系统参数匹配 混连式混合动力汽车 仿真
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-29
• 1.1 引言14
• 1.2 论文研究背景14-22
• 1.2.1 国内外HEV 研究现状15-20
• 1.2.2 HEV 的分类20-21
• 1.2.3 HEV 与CVT 融合的技术优势21-22
• 1.3 HEV 电机控制研究的意义与现状22-26
• 1.3.1 HEV 电机驱动系统电机简介22-24
• 1.3.2 HEV 电机控制研究意义24
• 1.3.3 HEV 电机控制研究现状24-26
• 1.4 动力系统参数匹配研究的意义与现状26-27
• 1.4.1 HEV 动力系统参数匹配问题26
• 1.4.2 HEV 动力系统参数匹配研究意义26
• 1.4.3 HEV 动力系统参数匹配研究现状26-27
• 1.5 论文主要研究内容27-28
• 1.6 本章小结28-29
• 第2章 整车系统构成及电机驱动系统概述29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 基于CVT 的PSHEV 系统构成29-33
• 2.2.1 总体构成29-30
• 2.2.2 系统运行和驱动模式切换策略30-33
• 2.3 HEV 电机驱动系统概述33-36
• 2.3.1 HEV 电机驱动系统构成及发展33-34
• 2.3.2 电机驱动系统电机原理34-36
• 2.3.3 电机驱动系统电机性能对比36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 HEV 电机控制37-55
• 3.1 引言37-38
• 3.2 交流三相感应电机控制38-48
• 3.2.1 正弦脉宽调制控制方法38-41
• 3.2.2 空间矢量脉宽调制控制方法41-45
• 3.2.3 直接转矩控制方法45-47
• 3.2.4 其他先进控制理论的应用47-48
• 3.3 永磁同步电机控制48-50
• 3.3.1 矢量控制FOC48-49
• 3.3.2 直接转矩控制DTC49-50
• 3.4 永磁无刷直流电机控制50-54
• 3.4.1 永磁无刷直流电机数学模型50-51
• 3.4.2 有传感器控制51-53
• 3.4.3 无传感器控制53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 基于CVT 的PSHEV 动力系统参数匹配55-63
• 4.1 引言55
• 4.2 动力系统总功率设计55-56
• 4.3 混合度的选择56-62
• 4.3.1 混合度的定义56-57
• 4.3.2 混合度对整车的影响57-59
• 4.3.3 混合度设计方法59-62
• 4.4 发动机、电机参数设计62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 基于CVT 的PSHEV 动力系统建模63-77
• 5.1 引言63-64
• 5.2 发动机建模64-67
• 5.2.1 发动机性能测试64-66
• 5.2.2 发动机缩放66-67
• 5.2.3 ADVISOR 发动机建模67
• 5.3 行星齿轮机构建模67-68
• 5.4 电机/控制器建模68-70
• 5.4.1 电机输出特性建模68
• 5.4.2 电机效率特性建模68-70
• 5.4.3 ADVISOR 电机/控制器建模70
• 5.5 电池建模70-72
• 5.6 四轮驱动整车控制建模72-76
• 5.6.1 驱动力控制子模块建模73-74
• 5.6.2 前后轮制动力控制子模块建模74-76
• 5.7 本章小结76-77
• 第6章 电机控制试验验证和动力系统仿真分析77-91
• 6.1 引言77
• 6.2 SPWM 控制方法采样法对比分析77-81
• 6.2.1 自然采样法77-78
• 6.2.2 规则采样法78-79
• 6.2.3 不对称优化规则采样法79-81
• 6.3 SPWM 控制方法试验验证81-83
• 6.4 动力系统仿真分析仿真运行参数计算83-86
• 6.4.1 整车参数及设计性能要求83-84
• 6.4.2 动力系统总功率的计算84
• 6.4.3 混合度的计算84-85
• 6.4.4 发动机、电机功率的计算85-86
• 6.5 循环工况的选择86
• 6.6 ADVISOR 文件修改86-87
• 6.7 仿真结果分析87-90
• 6.8 本章小结90-91
• 结论91-93
• 参考文献93-96
• 附录A（攻读硕士学位期间发表的学术论文目录）96-97
• 致谢97

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