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纯电动汽车复合储能再生制动系统的研究

关注热度:123   来源:新能源学术论文  作者:苏革航
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【摘要】:汽车是人类现代生活中不可缺少的一部分,但随着不可再生能源的日益减少以及环境问题的日益严重,传统汽车无疑加剧了石油的短缺和大气的污染,发展电动汽车势在必行。然而电动汽车由于电池技术的制约,其续驶里程非常不理想。再生制动技术可以有效地解决这个问题,达到节能减排的目的。 本文首先分析了再生制动系统国内外现状,并对其电路结构进行了研究。在电机方面,考虑到纯电动汽车的驱动需求和再生制动的特点,对选择无刷直流电机作为驱动电机进行了论证,并给出了电机的数学模型。基于此数学模型分析了电机在电动状态和发电状态时,电机控制器中各个功率开关管的工作状态。在电源方面,选择超级电容作为制动能量的储能元件,与锂电池组成复合储能系统。在分析了常见的再生制动力与机械制动力的分配策略后,结合模糊控制理论对两者的分配策略进行了优化与仿真验证。 在对整个系统进行了理论分析和仿真验证后,进行了实验平台的硬件设计和软件设计工作,完成了硬件电路和软件流程的设计。通过测功机对不同路况进行模拟,采用制动踏板模拟驾驶员信号,并通过上位机对系统的主要参数和实时状态进行监控。 最后,搭建实验平台,对纯电动汽车复合储能再生制动系统进行了实验和结果分析。实验结果表明,以超级电容为复合储能元件的再生制动系统可以有效回收制动能量,释放能量时可以满足电动汽车在启动、加速时需要的瞬时大功率。
【关键词】:再生制动 无刷直流电机 复合储能 模糊控制 实验平台
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U469.72;U463.5
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 绪论10-15
  • 1.1 课题背景与意义10-12
  • 1.2 国内外电动汽车再生制动系统研究现状12-13
  • 1.2.1 国外研究现状12
  • 1.2.2 国内研究现状12-13
  • 1.3 论文主要研究内容13-15
  • 第2章 纯电动汽车再生制动原理及结构分析15-27
  • 2.1 再生制动原理及工作过程15-16
  • 2.2 无刷直流电机的数学模型与分析16-23
  • 2.2.1 无刷直流电机的结构16-17
  • 2.2.2 无刷直流电机的工作原理17-19
  • 2.2.3 无刷直流电机的数学模型19-20
  • 2.2.4 再生制动状态下无刷直流电机工作过程20-23
  • 2.3 复合储能系统的分析与研究23-25
  • 2.3.1 纯电动汽车对电池的要求23-24
  • 2.3.2 超级电容24-25
  • 2.3.3 锂电池与超级电容的匹配方案选择25
  • 2.4 本章小结25-27
  • 第3章 再生制动系统控制策略的分析与仿真27-42
  • 3.1 再生制动控制策略研究27-31
  • 3.1.1 串联制动控制策略研究27-30
  • 3.1.2 并联制动控制策略研究30-31
  • 3.2 基于模糊控制的再生制动策略研究31-33
  • 3.2.1 模糊控制原理研究31-32
  • 3.2.2 模糊控制系统的组成32
  • 3.2.3 模糊控制系统的设计32-33
  • 3.3 基于模糊控制的再生制动策略建模与仿真33-41
  • 3.3.1 Mamdani 型模糊控制器的建立33-37
  • 3.3.2 仿真结果及分析37-41
  • 3.4 本章小结41-42
  • 第4章 纯电动汽车再生制动系统的硬件和软件设计42-52
  • 4.1 纯电动汽车再生制动系统的硬件设计42-47
  • 4.1.1 DSP 控制电路设计43-44
  • 4.1.2 功率变换电路44-45
  • 4.1.3 隔离驱动电路45
  • 4.1.4 位置检测电路45-46
  • 4.1.5 上位机通信电路46
  • 4.1.6 复合储能系统电路46-47
  • 4.2 纯电动汽车再生制动系统软件设计47-51
  • 4.2.1 系统主程序47-48
  • 4.2.2 制动子程序48-49
  • 4.2.3 制动能量释放子程序49-50
  • 4.2.4 上位机通信子程序50-51
  • 4.3 本章小结51-52
  • 第5章 纯电动汽车复合储能再生制动实验平台设计52-59
  • 5.1 实验平台整体设计52-55
  • 5.1.1 无刷直流电机53
  • 5.1.2 测功机53-55
  • 5.1.3 复合储能系统55
  • 5.2 实验结果分析55-58
  • 5.3 本章小结58-59
  • 结论59-60
  • 参考文献60-63
  • 攻读硕士学位期间发表的研究成果63-64
  • 致谢64


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关键词: 再生制动

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