基于PMSM电动汽车驱动与能量回收方法的优化研究

摘要

随着日益严重的环境问题和潜在的能源危机，电动汽车成为汽车行业的研究热点，但纯电动汽车的驾驶舒适度（动力性能）和车载能源的行驶里程制约着电动汽车的进一步发展。针对这一问题，目前主要通过电动汽车驱动和能量回收方法的优化进行改善。
　　本文针对永磁同步电机（PMSM，permanent magnet synchronous)电动汽车的驱动和能量回收方法进行优化研究。首先，通过对传统的电动汽车驱动和能量回收方法进行研究分析，发现其在结合驾驶员驾驶意图和电动汽车的行驶路况方面存在不足。然后，结合传统方法、驾驶员驾驶意图和电动汽车的行驶路况，对电动汽车的驱动和能量回收方法进行优化。在驱动方面，根据电动汽车运行状态所需的驱动力不同，将驱动模式分为“动力模式、正常模式和经济模式”三种模式，并对三种模式进行智能切换来优化电动汽车的驱动力，以此来提高电动汽车的动力性能和车载能源利用率；在能量回收方面，增加了下坡非制动操作情况下的能量回收，以此来增加电动汽车回收的能量。在研究方法确定之后，设计制作了适合本文研究方法的电动汽车硬件电路；采用压电薄膜制作了精度较高（90°倾角变化对应0～1V以上电压，普通的倾角传感器90°倾角变化对应0～1V以下电压）的倾角传感器，以实时监测电动汽车运行路况。并根据设计电路搭建了实验平台。最后，以本文研究的驱动和能量回收方法为基础设计了相应的程序，对其进行了实验验证。
　　实验使用珠海运控公司生产的400W永磁同步电机（型号为60BL(30)B40-30),并限定PMSM最高转速为800r/min。通过模拟在一段4000m的路段上运行得出：本文研究方法在整段路程运行中提高了约1％的动力性能，节约了约0.7%的能量。能量回收方面，可智能回收下坡能量，比传统方法多回收一种能量。因此，本文研究方法能够有效地改善电动汽车的驾驶舒适度和车载能源的行驶里程，对电动汽车的进一步发展具有一定的推进作用。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 电动汽车驱动与能量回收方法的国内外研究进展

1.3 研究内容及章节安排

2 电动汽车的驱动与能量回收方法

2.1 永磁同步电机的数学模型

2.2 PMSM的转矩控制

2.3 电动汽车的控制方法

2.4 小结

3 电动汽车的硬件电路设计

3.1 硬件电路的整体设计

3.2 伺服系统功率电路设计

3.3 IRMCK201和STM32通讯接口设计

3.4 辅助电路设计

3.5 基于压电薄膜的倾角传感器及相关电路设计

3.6 系统电源设计

3.7 小结

4 软件设计

4.1 IRMCK201与STM32通讯及系统相关子程序设计

4.2 IRMCK201初始化

4.3 系统主程序设计

4.4小结

5 实验结果及分析

5.1 倾角传感器的测试与标定

5.2 死区时间测试实验

5.3 实验平台的硬件电路性能测试

5.4 驱动控制实验

5.5 能量回收控制实验

5.6小结

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献