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纯电动汽车电动驱动桥设计与试验

关注热度:455   来源:新能源学术论文  作者:俞传阳
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【摘要】:伴随着能源危机和环保意识的增强,特别是2014下半年全国大范围出现雾霾天气,促使人们加大对纯电动汽车的关注度。国内外有实力的传统汽车商往往将产品定位较高,很难在大众消费群体中普及,小微型纯电动汽车以及纯电动环保车辆作为中高端纯电动汽车的补充将迎来很大的发展潜力,这类纯电动汽车具有结构紧凑,质量较轻,成本低等优点。而电动驱动桥则是这类纯电动汽车的核心构件,包括电动驱动桥机械结构及其驱动控制系统。如何在满足设计性能要求下保证电动驱动桥结构具有足够的强度以及驱动控制系统具有良好的控制性能,是本文研究的重点。在确定设计对象的基本性能要求参数后,论文从电动驱动桥机械结构和驱动控制器系统两方面进行了设计。在分析确定了电机与驱动桥布置方式基础上,进行了电动驱动桥的设计,主要包括半轴、主减速器、差速器和桥壳等部件。根据汽车运行时三种典型工况分析法,由理论计算确定了各部件的基本参数;在CATIA中建立了电动驱动桥虚拟样机;结合有限元分析方法对各部件进行了强度和疲劳校核。驱动控制系统的设计是从永磁无刷直流电机的数学模型开始的,根据电机的数学模型运用Matlab/Simulink工具箱建立了转速环、电流环双闭环PI的控制系统模型,并得出仿真波形,为驱动控制系统软硬件设计提供了主要依据;其次进行了控制系统的硬件设计,并分析其中电源供电及检测模块,光电隔离及功率驱动模块,电流限流及反馈模块和霍尔信号检测模块等;阐述了驱动控制系统的软件实现方案,并给出了主程序流程图和部分子程序流程图。为验证理论分析的准确性和方案的可行性,完成了电动驱动桥样机和驱动控制器的制造,并在实验室中基于NI数据采集系统搭建了驱动控制器试验台。采集了电机运转波形如转矩、转速波形,并对波形进行了分析,控制性能达到了设计目的和要求,整个电动驱动桥设计具有一定的实用价值。
【关键词】:电动驱动桥 PI控制 脉宽调制 数据采集
【学位授予单位】:安徽农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U469.72
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-12
  • 第一章 绪论12-16
  • 1.1 研究背景12-14
  • 1.2 研究意义14-15
  • 1.3 本文研究的主要内容15
  • 1.4 本章小结15-16
  • 第二章 纯电动汽车驱动桥总成介绍16-20
  • 2.1 纯电动汽车驱动桥总成工作原理简介16-18
  • 2.2 纯电动汽车驱动桥总成方案分析18-19
  • 2.3 本章小结19-20
  • 第三章 驱动桥机械结构设计20-41
  • 3.1 驱动桥工况分析22-32
  • 3.1.1 半轴设计22
  • 3.1.2 主减速器设计22-28
  • 3.1.3 差速器选型28-30
  • 3.1.4 桥壳设计30-32
  • 3.2 有限元分析32-39
  • 3.2.1 桥壳分析32-33
  • 3.2.2 主减速器分析33-39
  • 3.2.3 半轴分析39
  • 3.3 本章小结39-41
  • 第四章 驱动桥控制器设计41-64
  • 4.1 驱动电机确定41-42
  • 4.2 永磁无刷直流电机工作原理42-43
  • 4.3 永磁无刷直流电机数学模型43-51
  • 4.3.1 微分方程43-44
  • 4.3.2 运动方程44-45
  • 4.3.3 基于Matlab/Simulink仿真模型45
  • 4.3.4 基于Matlab/Simulink仿真模型45-49
  • 4.3.5 仿真实验49-51
  • 4.4 控制器硬件51-57
  • 4.4.1 STM32F107VC芯片51-52
  • 4.4.2 电源及检测模块52-53
  • 4.4.3 光电隔离及功率驱动电路53-55
  • 4.4.4 限流电路和电流反馈电路55-56
  • 4.4.5 霍尔位置采集电路56-57
  • 4.5 控制器软件57-63
  • 4.5.1 程序开发环境简介57-58
  • 4.5.2 软件方案设计58-63
  • 4.6 本章小结63-64
  • 第五章 试验64-73
  • 5.1 样机制造64-65
  • 5.2 程序调试与试验65-71
  • 5.3 本章小结71-73
  • 第六章 总结与展望73-75
  • 6.1 总结73
  • 6.2 后续研究工作展望73-75
  • 参考文献75-78
  • 致谢78-79
  • 作者简介79-80
  • 攻读硕士学位期间发表的论文专利及参与项目80


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关键词: 电动驱动桥

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