超级电容蓄能电动车制动能量回收控制器研发

摘要

当今世界面临能源短缺和环境污染的双重挑战，纯电动汽车由于零污染、低耗能，已成为汽车发展的方向之一，但电池技术暂时无法有大的突破，导致纯电动汽车普遍存在续驶里程不足、动力电池寿命短的问题。超级电容与动力电池有很好的互补性，与动力电池组成复合电源系统，不仅可以延长续驶里程，另外，超级电容对制动能量进行回收还可以进一步延长续驶里程、延长动力电池使用寿命、降低机械制动部件损耗，因此，对超级电容蓄能的复合电源电动汽车制动能量回收控制系统进行研究有重要意义。以超级电容蓄能电动汽车制动能量回收控制器设计为目标，主要做了如下工作:
　　 根据制动能量回收系统的功能需求，设计了回收控制器的硬件电路。在硬件电路设计过程中充分考虑了信号隔离和测量精度等因素，硬件电路主要对转速测量信号、超级电容端电压信号和母线电流信号等进行调理，并输出DC/DC变换器的PWM控制信号和继电器控制信号。其中，转速测量信号采用由电机三相霍尔位置信号获得的“与方波”信号，超级电容端电压信号的调理则由V/F变换电路实现。
　　 基于硬件电路，采用模块化设计方案，设计了软件系统，采集硬件电路调理得到的信号并进行数据处理。通过理论分析和试验对比，最终采用一个半周期、四采样点求平均的数字滤波方式进行转速测量。另外，对传输数据的格式进行转换，实现控制器与上位机之间的有效通信，对数据进行显示和保存。
　　 最后，通过与其它设备测量结果对比，对系统测量精度进行测定，并进行过程控制试验。结果表明，控制系统的测控精度能够满足测试和控制的要求，可以作为复合电源电动汽车制动能量回收控制系统的基础研发平台。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 能量回收控制系统国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 主要研究工作

第二章 电动汽车回收系统的结构

2．1 系统结构

2．2 动力电池

2．3 超级电容

2．4 DC-DC变换器

2．4．1 电动车用直流变换器

2．4．2 改进的DC／DC变换器

2．5 电机

2．6 本章小结

第三章 制动能量回收控制器硬件电路设计

3．1 控制系统总体功能设计

3．1．1 控制系统的功能

3．1．2 控制系统的工作模式

3．2 控制器硬件电路设计

3．2．1 主控芯片的选择

3．2．2 电源电路

3．2．3 输入信号调理电路

3．2．4 PWM输出调理电路

3．2．5 通信电路

3．3 本章小结

第四章 软件系统设计

4．1 上位机软件系统总体设计方案

4．2 主程序的设计

4．3 转速测量

4．3．1 单相霍尔位置信号测转速

4．3．2 与方波信号单脉冲测转速

4．3．3 与方波信号多脉冲测转速

4．4 PWM输出控制

4．5 A／D转换

4．6 超级电容端电压测量

4．7 下位机通信程序

4．8 上位机程序

4．9 本章小结

第五章 电动车制动能量回收试验

5．1 试验台架的组成

5．2 测控系统标定

5．2．1 电压测量

5．2．2 电流测量

5．3 制动能量回收试验

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文