四轮驱动电动汽车电气控制系统设计

摘要

四轮驱动电动汽车，因其简洁的整车结构、高效传动及借助微机实时控制各车轮实现差速转向和驱动防滑等突出优点成为了电动汽车的一个研究热点。为了满足四轮轮式驱动电动汽车的电气需求，本文首先分析了电动汽车的基本结构和关键技术（能源系统、电力驱动系统、能量管理系统）。其次介绍了电源种类，并着重对蓄电池的工作原理、性能参数及工作特性进行了详细分析，为四轮驱动电动汽车的试验车电源选取提供了理论依据。最后对电动汽车进行了动力学分析和无刷电机工作原理分析及等效模型构建，在此基础上设计了四轮独立驱动电动汽车的电气系统，该系统包括动力回路和辅助回路。

关键词：电气系统；纯电动车；四轮驱动；无刷直流电机

FOUR-WHEEL ELECTRIC VEHICLE ELECTRIC CONTROL SYSTEM DESIGN

ABSTRACT

Four-wheel electric vehicle becomes a research hotspot sector because of it’s various advantages .Firstly, this thesis analyzes some key technologies of four-wheel electric vehicle.Secondly,this thesisintroduces some types of power source ,the detailedanalysis has beenmade about the operating principle ,performanceparameter and working performance of storage battery. All of these theories provides a theoretical base when choosing a power source for four-wheel electric vehicle.Lastly,this paper analyzes driving motor by taking electric vehicle dynamics analysisand brushless DC motor for examples to design electrical system of four-wheel electric vehicle, including power loop and subsidiary loop.

Keywords: electric system;electric vehicle; four-wheel drive; BLDC

目录

第一章 绪言………………………………………………………………………....1

1.1 课题的研究背景............................................................................................1

1.2 研究的目的和意义........................................................................................4

1.3 研究内容........................................................................................................5

第二章 电动汽车基本结构及关键技术....................................................................6

2.1 电动汽车基本结构........................................................................................6

2.2 电动汽车关键技术........................................................................................8

第3章 驱动电机及动力电池分析.............................................................................13

3.1 电动汽车驱动电机类型总体分析.....................................................13

3.2 永磁无刷直流电机性能分析......................................................................13

3.2.1 永磁无刷驱动电机的结构.................................................................14

3.3.2 无刷直流电机工作原理.....................................................................15

3.4 电动汽车动力电池分析.................................................................................20

第四章 电动汽车电气系统设计...............................................................................21

4.1 iECar电动汽车相关参数............................................................................21

4.2 电动汽车动力学模型分析..........................................................................24

4.3 驱动电机的选型及匹配..............................................................................24

4.4 动力电池的选取和匹配计算......................................................................25

第五章 iECar电气系统................................................................... .......................35

5.1 iECar电气系统的图解...............................................................................35

5.2 iECar驱动电机分析...................................................................................36

5.3 iECar的电机驱动和控制模块................. ..................................................37

5.4 iECar动力电池....................................... ....................................................41

5.5 iECar DC-DC模块............................................. ........................................43

5.6 iECar倒车控制电路...................... ..................................................... .......45

第六章 总结..................... ... ............................................................. .......................35

参考文献......................................................................................................................48

致谢..............................................................................................................................50

附录………………………………………………………………………………......51

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

在国外，早在1976年7月美国国会通过《电动汽车和复合式汽车的研究开发和样车试用法令》，立法以政府资助和财政补贴等手段促进电动汽车发展。上世纪90年代，首先在美国由政府组织企业和科研机构成立“美国汽车研发委员会”（USCAR）制定“新一代汽车研究计划”（PNGV），联合开展电动汽车研究。不久，包括法国、德国和日本在内的其他发达国家纷纷效仿，成立了类似机构。二十世纪初美国的加利福尼亚州制定了“加州立法”，该法案旨在支持电动汽车在美国加州的发展，但同时又对全球的电动汽车产业发展产生了重大而积极的影响，该法案规定了1998年加州境内的零排放汽车占汽车销售总额的2%，2000年达到10%。2001年，美国通用汽车研制了名为Autonomy的概念车，该车为X-by-wire线控的四轮轮式驱动汽车。随后研制了以氢为燃料电池，并能进行线控转向的Hy-wire概念车。2005年，通用公司在北美国际车展展出了sequel氢燃料电池车，利用四个电动轮驱动，将一台横向布置的峰值扭矩为60KW的轮毂电机驱动双前轮，峰值扭矩均为25kw的两台轮毂电机分别驱动双后轮。通过精确控制电机扭矩实现对车辆快速有效控制。

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