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电动汽车制动能量回收系统仿真及控制器设计

赵轩  
【摘要】: 随着汽车工业的快速发展,世界汽车保有量迅速增涨。汽车所带来的能源短缺,环境污染和气候变暖等负面影响日益严重。电动汽车作为新能源汽车,是解决能源危机和环境污染问题的最有效途径。 电动汽车续驶里程短,已成为制约电动汽车发展的主要问题,解决续驶里程最直接的方法是增加蓄电池的容量,但蓄电池能量存储技术在短期内不会有重大的突破,那么电动汽车续驶里程的增加主要依靠能量利用率的提高。电动汽车能量利用率的关键突破技术是制动过程中怎样合理、高效的把汽车机械能转化为电能,存储到储能元件中。本课题以纯电动汽车的工程项目“纯电动汽车试验车研究(批准号:2001K10-G1)”为背景,主要研究制动能量回收系统仿真及控制器设计。 本论文对电动汽车制动过程进行受力分析,根据电动汽车制动能量回收的约束条件,建立了制动系统的动力学模型,并把该模型整合到Simulink环境下进行仿真,其中采用恒定制动电流控制策略,使用PID控制器控制DC/DC变换器的占空比D,使得制动状态下,电机电枢电流对制动踏板开度具有良好的跟随性。实验结果表明:(1)当需求制动力小于电机所能提供的最大制动力时,电动汽车制动力全部由电制动系统产生。在满足制动安全性和制动约束条件的前提下,制动时电机电枢电流越大制动力越大,制动距离越短,制动过程回收的能量越多。(2)当需求制动力大于电机所能提供的最大制动力时,电动汽车制动力由复合制动系统产生。复合制动时,制动力较大,制动距离较短,制动回收的能量较少。本论文的最后,设计了一款电动汽车制动能量回收控制器,该控制器基于飞思卡尔MC9S12DG128单片机,控制器主要由四个模块组成:数据采集模块,数据显示模块,数据通讯模块,驱/制动控制模块,并设计了这四个模块的硬件电路和软件程序流程图。并且在电动汽车试验台上对主控制器、功率变换器IGBT、驱动电机机械特性以及传感器进行试验和测试。 本文的研究工作对于提高我国在电动汽车制动能量回收领域的研究水平具有一定的现实意义。


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