混合动力电动汽车动力单元控制系统研究

摘要

能源问题是目前制约现代社会发展的一个重要方面,而随着人民生活水平的提高,不断增长的汽车保有量在促进经济的高速发展的同时又将能源枯竭及环境污染问题推到了一个日益严重的位置。因此保持汽车工业的可持续性发展,减少汽车能源消耗,即进行汽车的节能研究具有重要的战略意义。当前,各国针对汽车节能技术进行了大量的研究与开发,其中混合动力电动汽车(Hybrid Electrical Vehicle,HEV)是目前最具有产业化和市场化前景的节能车型之一。HEV是传统燃油汽车和纯电动汽车相结合的新车型,因此对它的节能机理和参数设计与优化等关键技术进行研究具有重要的现实意义。 本文首先介绍了国内、外混合动力电动汽车的发展现状,对混合动力电动汽车的关键技术进行了分析。接下来对混合动力电动汽车的系统总体结构进行了介绍,并对串联式、并联式和混联式等三种结构形式混合动力电动汽车的构成及优缺点进行了分析。结合实际需要,采用串联式结构,完成了动力系统的匹配设计以及关键部件的选型。 辅助动力单元的控制对于发动机排放、动力输出、蓄电池寿命及车辆的续驶里程有着重要的影响,本文在满足整车控制策略的要求下,选取了恒温器与功率跟随相结合方式的辅助动力单元系统控制策略,并采用改进的PID和模糊控制算法进行发动机恒定转速控制,使辅助动力单元在其工作点稳定工作。实验结果表明,设计的混合动力中型客车辅助动力单元控制策略及控制系统是可行的,能够较好地实现辅助动力系统的优化控制。 本文中还分析介绍了无刷直流电机的结构和工作原理,并进行了控制系统的软硬件设计,实现了无刷直流电机的控制。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1混合动力电动汽车概述

1.2混合动力电动汽车的现状和发展趋势

1.2.1国外混合动力电动汽车的发展现状

1.2.2国内混合动力电动汽车的发展现状

1.2.3混合动力电动汽车的发展趋势

1.3课题主要研究内容及意义

第2章混合动力电动汽车动力系统总体设计

2.1混合动力电动汽车动力系统基本结构及工作原理

2.1.1串联式混合动力电动汽车(SHEV)

2.1.2并联式混合动力电动汽车(PHEV)

2.1.3混联式混合动力电动汽车(PSHEV)

2.2混合动力电动汽车动力系统总体设计

2.2.1动力系统结构确定

2.2.2关键部件选择

2.3本章小结

第3章辅助动力单元控制系统设计

3.1整车工作模式及APU控制策略

3.1.1混合动力中型客车工作模式

3.1.2 APU控制策略

3.2APU控制系统硬件电路设计

3.2.1控制系统整体设计

3.2.2输入模块主要电路设计

3.2.3输出模块主要电路设计

3.2.4发动机冷却液温度报警电路

3.2.5串行通信接口电路

3.3.APU控制系统软件设计

3.3.1APU控制系统总体设计

3.3.2发动机起停控制设计

3.3.3发动机转速的采集

3.3.4 APU参数显示

3.3.5 APU的监测与保护

3.4本章小结

第4章辅助动力单元控制方法研究

4.1发动机转速的PID控制

4.1.1 PID控制基本原理

4.1.2 PID算法的改进与实现

4.2发动机转速的模糊控制

4.2.1模糊控制系统设计

4.2.2控制规则的建立

4.2.3输入输出量的隶属度设计

4.2.4模糊规则及模糊推理设计

4.2.5解模糊

4.3实验结果与分析

4.3.1车辆纯电动行驶实验

4.3.2车辆混合驱动行驶实验

4.3.3发动机转速控制实验

4.4本章小结

第5章无刷直流电机控制系统设计

5.1无刷直流电机概述

5.1.1无刷直流电机的结构

5.1.2无刷直流电机的工作原理及单片机控制

5.2无刷直流电机控制系统硬件设计

5.2.1中央处理单元的硬件设计

5.2.2驱动及逆变单元的设计

5.2.3外围辅助电路设计

5.3无刷直流电机控制系统软件设计

5.3.1系统中断函数

5.3.2控制算法设计

5.4实验结果与分析

5.5本章小节

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢