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纯电动轿车动力总成控制系统的研究

张毅  
【摘要】: 纯电动汽车是由蓄电池输出电能,采用电动机驱动,单一动力源的汽车。其具有零排放的特点,与燃料电池汽车,混合动力汽车相比,具有许多共同的关键性技术,整车结构相对简单,成本较低,特别适用于城市运行工况,因而对纯电动汽车的研究具有重大意义。 本文围绕国家“863”计划电动汽车重大专项“QR纯电动轿车”(2002AA501700)项目动力总成控制系统开展了深入系统的理论和试验研究,在广泛调研国内外电动汽车发展状况的基础上,主要完成了整车系统功能设计,动力总成驱动控制、能量回馈控制,高压电管理系统的研究,控制程序的编写,仿真平台的建立及实车道路试验等一系列的工作。 本文基于整车多节点控制器的架构,采用分层控制的思想,定义了各个控制器的功能及交互接口,为各控制器节点之间设计了CAN通讯网络,搭建了QREV的整车平台。围绕延长纯电动汽车续驶里程这一核心问题,研究了动力总成驱动控制技术,提出了整车经济运行与动力运行模式,将整车运行划分为起步、驱动、失效、空转及能量回馈等五种状态并研究了相应的控制策略。深入分析了电动汽车能量回馈的原理,提出了滑行能量回馈模式及制动能量回馈模式,并提出一种基于常规汽车制动结构的电动汽车能量回馈控制系统,研究了整车与驱动电机的交互策略,运用无刷直流电机扭矩闭环的PI调节器及半桥调制实现了能量回馈,为电动汽车的能量回馈提供了易于实现的工程解决方案。开发了电动汽车高压电管理系统ADM(Auto Disconnect Module),可监测高压电路的绝缘、预充电、接地及高压互锁等八种高压电路状态,并于高压电试验台证明了ADM高压接触器动态响应良好,在135ms内完成高压接触器稳定闭合接通过程,可于13ms内迅速断开接触器,比GB/T 18384.1-2001中20ms切断高压的响应速度要求提高35%,完全满足国标及SAE的安全性能指标。为调试动力总成控制器,基于MC68376开发了动力总成控制器的硬件在环仿真系统,于上位PC机里建立了整车模型,电机模型及蓄电池模型,采用了Labview图形语言及C语言,多线程的编程技术,实现了内嵌模型与图形监测界面的调用,保证了上位机运行的实时响应。 所研究的成果运用于国家“863”计划电动汽车重大专项“QR纯电动轿车”(2002AA501700)上,并于专用试车场进行了道路试验,整车性能良好,0~50km加速为8.4s,采用制动回馈技术后,能量回馈率达9%,车辆续驶里程达300多公里,超出国家科技部要求50%,整车性能通过了第三方检测机构北方车辆所的检验,圆满通过国家科技部验收。


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