电动汽车驱动控制系统及CAN总线网络控制系统

摘要

电动汽车以其清洁无污染、能量效率高和能量来源多样化等优点成为汽车发展的新热点，也将是一种未来最有前途的绿色汽车。其中电机及其控制系统作为电动汽车的驱动核心和关键技术之一，是研制电动汽车首先需要解决的问题。本文设计的低压小功率开关磁阻电机驱动系统可用作高尔夫球车、电动游览车的驱动。
　　 首先，本文介绍了开关磁阻电机调速系统的各个组成部分及目前常用的控制方法，分析了各种控制方法的优缺点。在此基础上，本文结合3kW/48V、三相12/8极开关磁阻电机进行了系统软硬件设计。开关磁阻电机驱动系统硬件设计的主要工作包括开关磁阻电机功率变换器主电路的设计及参数选择，驱动电路及驱动电源设计，功率主电路功率损耗的估算以及散热器设计，各种信号检测及保护电路的设计，控制电路的改进设计等。
　　 同时本文还设计了基于CAN总线的电机数据采集显示系统，把先进的网络通信技术应用于电动汽车中，通过汽车局域网CAN总线实现了电动机数据的采集传输，使得传输线束大为简化。实现与液晶显示系统的通信，使得电机状态得到实时监控。在控制软件设计中采用了模块化编程，增强了程序的可读性和通用性。
　　 最后，进行了电机运行和CAN总线通信测试实验，并对实验所得各类数据和波形进行了分析，验证了本系统设计的合理性。最后对整个系统的运行性能进行了总结，对电动汽车的下一步研制有着一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 电动汽车的国内外发展现状

1.3 CAN总线在电动汽车上的应用

1.4 电动汽车驱动控制结构

1.5 电动汽车驱动电机选型

1.6 本文的主要工作

2 电动汽车用开关磁阻电机控制策略的研究

2.1 开关磁阻电机系统的基本工作原理

2.2 开关磁阻电机系统的运行控制方案

2.2.1 开关磁阻电机电动控制方案

2.2.2 开关磁阻电机再生制动控制方案

3 电动汽车驱动系统硬件设计

3.1 电动汽车性能指标的提出

3.1.1 电动汽车驱动力

3.1.2 车载动力电池组

3.2 驱动系统功率变换器设计

3.2.1 功率变换器主电路的选用依据及原则

3.2.2 主开关管和续流二级管的选用

3.3 MOSFET驱动电路

3.3.1 功率MOSFET器件设计要求

3.3.2 功率MOSFET驱动电路

3.4 功率变换器散热设计

4 电动汽车控制系统设计

4.1 总体结构

4.1.1 相电流检测电路

4.1.2 电制动踏板

4.1.3 数字给定设计

4.1.4 温度检测电路

4.2 系统电源设计

4.3 保护电路

4.3.1 欠压保护电路

4.3.2 过流保护电路

4.3.3 过温保护电路

4.4 CAN通信系统设计

5 电动汽车控制系统软件设计

5.1 主程序

5.2 CAN通信系统软件设计

5.2.1 CAN初始化程序

5.2.2 CAN发送程序

5.2.3 CAN接收程序

5.3 串行通信程序

5.4 A/D转换程序

5.5 D/A转换程序

6 实验结果与分析

6.1 实验系统

6.2 电机运行实验分析

6.2.1 电源波形

6.2.2 驱动信号波形

6.2.3 位置及转速信号

6.2.4 绕组电流波形

6.2.5 绕组电压波形

6.3 CAN总线通信测试实验

7 全文总结与展望

参考文献

作者简历

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