电动汽车驱动与控制pdf

⑴ 新能源汽车结构与原理pdf txt mobi下载及读书笔记

由于一次石化能源的日趋缺乏，纯电动汽车被认为是汽车工业的未来。纯电动汽车是完全由蓄电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供能量，由电机驱动的汽车。动力蓄电池组输出电能驱动电机，从而推动车辆行驶。动力蓄电池的电能通过充电系统在车辆行驶一定里程后进行补充。纯电动汽车主要由电力驱动控制系统、车载电源控制系统和辅助控制系统构成。电力驱动控制系统包括中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置；车载电源控制系统包括充电控制器（能量源）、动力蓄电池（能量单元）及能量管理单元；辅助控制系统包括助力转向单元、温控单元和辅助动力源等（不同车型会有所差别）。

作者: 瑞佩尔

出版年: 2019-01-01

页数: 247

ISBN: 9787122324511

http://www.txtepub.com/13303.html

1.1 新能源汽车概述

1.1.1 新能源汽车的定义

目前，传统燃料（汽油或柴油）汽车作为消耗和排放大户，加剧了全球能源和环境的挑战。因此，世界各国就新能源汽车发展形成了共识，包括纯电动、燃料电池技术在内的纯电驱动将是新能源汽车的主要发展方向，插电式混合动力车型将是重要的补充形式。

我国工业和信息化部2017年发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》对新能源汽车的定义是：采用新型动力系统，完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车，包括插电式混合动力（含增程式）汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等。考虑到我国目前的实际情况，本书中的混合动力汽车既包含插电式混合动力汽车，也包含不插电式混合动力汽车。

纯电动汽车是指主要以电池为动力源，全部或部分由电机驱动，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。纯电动汽车是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品，是与燃油汽车相对应的。纯电动汽车最早出现在英国，1834年Thomas Dwenport在布兰顿演示了采用不可充电的玻璃封装蓄电池的蓄电池车，此车的出现比世界上第一辆内燃机汽车早半个世纪。电动汽车在20世纪20年代达到鼎盛时期，然而在燃油汽车出现后，纯电动汽车无论在整车质量、动力性能、行驶里程、机动性和灵活性方面越来越落后于燃油汽车。但在全球温室效应与能源问题逐渐受到各国政府的重视下，各国的污染法规渐趋严格，因此对低污染车辆的需求势必增加。随着各种高性能电池和高效率电机的不断出现，人们又把目光转向了零污染或超低污染排放的电动汽车。20世纪70年代，新一代纯电动汽车脱颖而出，而后出现了各种高性能的纯电动汽车。例如，比亚迪e6纯电动汽车可续驶300km，最高车速160km/h；长安奔奔纯电动汽车续驶里程150km，最高车速120km/h；宝马Mini纯电动汽车可续驶240km，最高车速160km/h；三菱iMiEV纯电动汽车可续驶150km，最高车速130km/h；日产Leaf纯电动汽车可续驶160km，最高车速140km/h，只需30min可充电80%，而10min充电可行驶50km；奔驰Smart Fortwo纯电动汽车可续驶121km，最高车速135km/h。

传统汽车只有内燃机一种动力源，纯电动汽车或纯燃料电池电动汽车也只有电机一种动力源，混合动力汽车则至少有两种动力源，动力电池和氢燃料电池技术的发展将最终导致不同类型的汽车向纯电动汽车和纯燃料电池电动汽车方向发展。电动汽车的发展不但是动力系统的变化，其传动系统等也将随之发生变化。

由于一次石化能源的日趋缺乏，纯电动汽车被认为是汽车工业的未来。纯电动汽车是完全由蓄电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供能量，由电机驱动的汽车。动力蓄电池组输出电能驱动电机，从而推动车辆行驶。动力蓄电池的电能通过充电系统在车辆行驶一定里程后进行补充。纯电动汽车主要由电力驱动控制系统、车载电源控制系统和辅助控制系统构成。电力驱动控制系统包括中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置；车载电源控制系统包括充电控制器（能量源）、动力蓄电池（能量单元）及能量管理单元；辅助控制系统包括助力转向单元、温控单元和辅助动力源等（不同车型会有所差别）。

纯电动汽车的特点是用户端真正实现了“零排放”，不依赖石油，只要有电力供应的地方都能够充电，但是由于动力蓄电池的能量密度和功率密度比汽油或柴油低很多，因此纯电动汽车的连续行驶里程有限。新能源汽车的技术特点见表1-1。

表1-1 新能源汽车的技术特点

1.1.2 新能源汽车与传统燃油汽车的区别

新能源汽车与传统燃油汽车的区别如下。

1）购车成本：新能源汽车免征车辆购置税，并享受国家和地方财政补助；传统汽车需缴纳车辆购置税，只能享受商家提供的优惠政策。当然这一点将随着国家和地方政策的改变而改变。

2）使用成本：新能源汽车每行驶100km使用成本为传统燃油汽车的1/9。

3）维修保养：新能源汽车保修期为5年或10万km（并非所有品牌），首保以及二次保养免费，在保修期内，如果零部件出现质量问题，绝大部分品牌的客户都将享受全免费维修。传统燃油汽车首保免费，保养价格跟车辆售价相关，且在使用中燃油滤芯、空气滤芯、空调滤芯、火花塞等部件须定期检查或更换。因此在维修保养方面，新能源汽车费用明显低于传统燃油汽车。

4）结构与原理：传统燃油汽车主要由发动机、底盘、车身和电器四大部分组成。新能源汽车除以上系统（纯电动汽车没有发动机）外还有电力驱动系统、主能源系统和辅助控制系统，其中电力驱动系统由电控系统、电机、传动系统和驱动车轮等部分组成；主能源系统由动力电池为核心的能量管理系统构成，能量管理系统能实现能源利用监控、能量再生、协调控制等作用；而辅助控制系统主要包括辅助动力源、动力转向系统、其他辅助装置等。

5）排放性：纯电动汽车无内燃机，可以实现零排放；混合动力汽车上搭载的传统燃油发动机工作在最佳工况下，排放大大降低。传统内燃机汽车虽然有比较完善的尾气处理装置，但其排放仍含CO和HC，而CO和HC是大气污染中危害最大的。对比排放废气中的CO 2 纯电动汽车排放量减少了约30%，这对缓解温室效应引起的全球变暖及气候异常有较大的作用。另外，纯电动汽车无内燃机产生的噪声。

6）能源效率：电动汽车能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行工况，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。

1.1.3 新能源汽车研发概况

2001年，我国将新能源汽车研发列入了“十五”国家863计划重大专项，形成了以纯电动、插电式混合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”，以动力蓄电池、驱动电机、动力总成控制系统三种共性技术为“三横”的新能源汽车研发格局，共计200多家整车及零部件企业、高校和科研院所，以及3000多名科技人员直接参加了电动汽车专项研发。2017年共有280余款新能源汽车进入我国汽车产品公告，建成数十个电动汽车国家重点实验室等国家级技术创新平台。

目前，世界各国虽然都很重视新能源汽车的发展，但是各有侧重。美国侧重解决石油依赖，保证石油安全；欧洲侧重温室气体的减排；日本侧重既保证能源安全，又提高产业的竞争力。在技术路线的选择方面，欧、美、日在早期主要以替代燃料为主，如欧洲、美国发展生物燃料，但近期基本都转向发展纯电动汽车，把长期发展纯电动汽车、短期内发展插电式混合动力汽车作为发展新能源汽车规划的重要组成部分。

⑵ 谁能提供关于电动汽车驱动系统的设计方案包括控制部分及功率部分的。

网上看到一篇文章，主控芯片用tms320lf2407a dsp芯片，IGBT模块用infineon公司的bsm300gb600dlc，IGBT驱动电路用落木源公司的TX-KA101，是05、06年的文章，应用应该比较成熟了，转贴给你供参考。
贴不上图，具体内容你再网上再搜搜。

《基于F2407aDSP的全数字混合动力电动汽车驱动系统的设计》

关键字：混合动力电动汽车、驱动、F2407A、bsm300gb600dlc、TX-KA101、bldcm

1 引言
随着城市环境污染问题的日益严重，汽车尾气的控制越来越受到人们的重视，很多国家都开展了电动汽车的研究。但是电动汽车存在续驶里程短、动力性能差等弱点，加之成本太高，目前还无法大批量投入市场。为了兼顾传统燃油汽车和电动汽车的优点，国内外都开始进行混合动力汽车的研究。混合动力电动汽车是目前解决低排放、大幅度地降低污染最有效最现实的一种环保交通工具，它不仅具有续驶里程长的优点，还能发挥出更好的动力性能。混合动力电动汽车同时拥有电机驱动和内燃机驱动，对电机驱动系统不仅要求具有较高的重量比功率，而且既能作电动机运行，还能作发电机运行。
本文所介绍的混合动力系统采用tms320lf2407a dsp芯片构成主控制器，同时选用infineon公司的bsm300gb600dlc igbt模块作为功率器件，选用北京落木源公司的TX-KA101作为IGBT驱动芯片。实现了基于无刷直流电机(brushless dc motor, bldcm)的控制系统。实验结果表明，该系统设计合理，性能可靠。

2 bldcm的控制原理
bldcm转子采用永磁体激磁，功率密度高，控制简单，调速性能好，既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等特点，又具备直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，故广泛应用于车辆驱动，家用电器等方面。
如图1所示，通常的无刷直流电机具有120°的反电动势波形，在每相反电动势的最大处通入电流，就能产生恒定的电磁转矩，其转矩表达式如下式。

图1 三相反电势和电流波形

(1)

其中td是电机的电磁转矩，ea、eb、ec分别是每相的反电动势，ia、ib、ic分别是每相的电流值，ω是电机的角速度。因此，当电机反电动势纯梯形分布时，其力矩与电流的大小成正比。但是，通常情况下电机的反电动势不是纯梯形分布，另外，由于电机绕组电感的存在使得电流在换相时存在脉动，从而造成较大的转矩脉动。已有大量的文献对bldcm的换相转矩脉动抑制进行了讨论。bldcm调速中另一个必须知道的是电机转子轴位置，一般通过检测电机的霍尔信号来获得，并以此进行电机的换相控制。

3 主电路以及控制策略

图2 驱动系统主电路
图2是整个系统的主电路图，本系统中，bldcm的驱动采用了buck＋full_bridge的电路结构。与常规三相桥的驱动方式不同，通过控制buck电路的输出电流，即电感l1上的电流来使bldcm获得近乎直流的电流，以此来获得尽可能好的力矩控制效果。图3(a)、(b)、(c)分别是电感l1，电容c0以及电机母线端电流波形。
下面来分析该电路的工作原理。
(1) 正向电动模式
此时t1工作于开关状态，t2不导通，d2作为buck电路的二极管。通过控制电感l1上的电流和电容c0上的电压可以实现电路的恒流、恒压控制。此时，后端的full_bridge电路根据电机的三相霍尔信号进行换相控制，其开关工作在低频条件下。通过对电感l1电流的控制可以减少电机启动时的冲击电流，减少启动转矩的脉动。

图3 恒流控制下各元件电流波形
(2) 反向充电模式
当整个系统的内燃机开始工作后，后端bldcm处于发电状态。此时t2工作于开关状态，t1不导通，d1作为boost电路的二极管工作。通过控制boost电路的输出电压和电感l1上的电流可以使电路工作于恒压、恒流等模式，从而实现对蓄电池的恒压限流、恒流和浮充三段式充电方式。此时后端的三相桥电路工作于不控整流状态下。
(3) 制动模式
当车辆需要停止或刹车时，通过反向对蓄电池充电来进行制动，其工作方式与反向充电模式类似。此时电机内相反电动势与相电流反相位，其电磁转矩起制动作用，从而可以使电机很快的停下来。

4 系统软硬件设计
4.1 软件设计
f2407a控制程序由3个部分组成:主程序的初始化、pwm定时中断程序和dsp与周边资源的数据交换程序。
(1) 主程序
主程序先完成系统的初始化、i/o口控制信号管理、dsp内各个控制模块寄存器的设置等，然后进入循环程序，并在这里完成系统参数的保存。
(2) pwm定时中断程序
pwm定时中断程序是整个控制程序的核心内容，在这里实现电流环、速度环采样控制以及bldcm的换相控制、pwm信号生成、电感连续、断续控制，工作模式的选择，软件过流、过压的保护，以及与上位控制器的通讯等。中断控制程序周期为50μs，即igbt开关频率为20khz。其中每个开关周期完成电流环的采样和开关信号的输出，每20个开关周期完成一次速度环控制。pwm控制信号采用规则采样pwm调制方法生成。
(3) 数据交换程序
数据交换程序主要包括与上位机的通讯程序、eeprom中参数的存储。其中通讯可以采用rs-232或can总线接口，根据特定的通讯协议接受上位机的指令，并根据要求传送参数。eeprom的数据交换通过dsp的spi口完成。
4.2 硬件设计
(1) dsp以及周边资源
整个系统的控制电路由f2407a+gal组成。其中gal主要用于系统io空间的选通信号以及开关驱动信号的输出控制等。f2407a作为控制核心，接受上位机信息后判断系统的工作模式，并转换成igbt的开关信号输出，该信号经隔离电路后直接驱动igbt模块给电机供电。另外eeprom用于参数的保存和用户信息的存储。
(2) 功率电路
系统的功率器件选用了infineon公司bsm300 gb600dlc igbt模块，其内部集成2个igbt开关管，耐压600v，耐流300a。驱动选用北京落木源公司的TX-KA101 igbt驱动芯片，内含三段式的过流保护电路。系统的辅助电源采用反激式开关电源，主要供电包括系统所有开关管的驱动电源，f2407a和gal以及其他控制芯片的电源和采样lem以及三相霍尔的工作电源。
(3) 采样电路
本系统需要采样电感l1上的电流，另外需要对蓄电池电压和电机端输入电压进行采样，从而完成电路的恒流、恒压等控制功能。采样电路采用霍尔传感器并经模拟电路处理在0~3.3v的电压范围内，再送入f2407a的ad采样口。
(4) 转子位置检测电路
电机位置反馈采用双极性锁存型霍尔元件，在电机的每相绕组处都安放一个元件。霍尔信号根据电机转子磁极的极性来产生方波信号。霍尔元件安放的位置通常有60°和120°之分。f2407a通过判断方波信号跳变的极性来获取换相信息，同时记录方波脉冲的个数来计算电机的转速，从而实现电机速度的闭环控制。
(5) 保护电路
系统的保护分为软硬件保护，由于硬件保护速度较快，通常用于驱动信号的直接封锁。从保护等级来分，可以分系统级保护和驱动级保护，其中，驱动级保护是通过igbt驱动芯片TX-KA101特有的保护功能来实现的。系统级保护包括控制器的过流、过压、欠压，过温以及霍尔元件故障等保护。

5 实验结果
实验中采用了宁波欣达集团乐邦电机厂的bldcm，其额定功率为50kw，最大功率100kw，额定转矩212n·m，额定转速2300r/min，额定电流214a。额定电压336v，通过蓄电池组供电。整个驱动系统采用f2407a dsp芯片控制，其开关频率为20khz,电感l1=75μh，电容c0=100μf。功率模块选用infineon公司的bsm300gb600dlc低损耗igbt模块，其内部是一个半桥电路，具有低引线电感的封装结构。系统散热采用水冷。图4是正向电动时电感l1上的电流，此时电流连续，图5是电流连续时二极管d2两端的电压波形，可以看出几乎没有尖峰电压。图6是电感电流不连续时的波形，图7是电流断续时二极管d2两端电压波形。图8是电机轻载时的相电流波形，其电流较为平稳。图9，图10分别是igbt在导通和关断时的电压波形，其开关时间都在100ns左右，且关断时没有尖峰电压。

图4 正向放电电流连续波形

图5 电流连续时二极管电压结论

图6 正向放电电流断续波形

图7 电流断续时二极管电压

图8 电机相电流波形

图9 igbt导通时的电压波形

图10 igbt关断时的电压波形

6 结束语
本系统控制上采用dsp的数字结构，电路设计简单，紧凑，满足了大功率bldcm的实时控制要求。同时全数字化的控制，使系统在控制精度、功能和抗干扰能力上都有了很大程度的提高。整个系统不仅具有正向电动的功能，同时具有反向充电和制动功能。实验结果表明该系统设计合理，适应混合动力电动汽车的应用要求。

⑶ 电动汽车电控技术的电机驱动控制系统

电机驱动控制系统的好坏关系着电动汽车能否安全可靠地运行。电机驱动系统主要由电机、电力电子
变流器、数字控制器和传感器等几个核心部分组成。
电动汽车电机驱动系统中,主要采用感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机;电机驱动控制系统由电力电子逆变器向IGBT集成模块发展,传感器向集成智能传感器发展,在电机的控制方法方面,传统的控制方法是直流电机的励磁控制法与电枢电压控制法;开关磁阻电动机的角度位置控制、电流斩波控制以及电压控制;感应电机主要有V/F控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制等等。近几年来出现了许多先进的控制方法包括自适应控制、变结构控制、模糊控制和神经网络控制、闭环控制、鲁棒控制、滑模控制、专家系统、模型参考自适应控制、非耦合控制、交叉耦合控制以及协调控制等都适用于电机驱动。

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⑸ 新能源汽车结构与原理pdf

新能源汽车有很多种类。只要不是由传统汽车燃料提供动力，它们都可以被称为新能源汽车。比较常见的新能源汽车有纯电动汽车、增程式汽车和插电式混合动力汽车。每种新能源汽车的结构和原理都不一样。由于空间的限制，下面以纯电动汽车为例进行说明。纯电动汽车是一种使用单节电池作为储能电源的车辆。它以电池作为储能电源，通过电池向电机提供电能，驱动电机运转，从而驱动车辆行驶。纯电动汽车最重要的部分；电动机、电池组、电控系统。电动机相当于纯电动汽车的心脏，因为纯电粗耐动汽车完全由电动机而岩皮春不是发动机驱动。电池组相当于普通汽车的油箱。目前最常用的电池组是镍氢电池和锂电池。包括锂电池、锂熔盐电池、锂聚合物电池握岩等。电控系统相当于纯电动汽车的神经中枢。它负责连接和控制电机、电池和其他辅助系统。

⑹ 电动汽车的驱动与控制的内容简介

随着现代控制理论的发展，现在各种现代控制技术和微处理器已经在电动车驱动控制系统中发挥着重要的作用。电动车动控制系统必将向着各学科交叉、融合的方向发展，成为一个机电集成的智能化系统。
（1）现状
现在使用较多的电动午．用驱动电机中，交流异步电机采用的控制方案有矢量控制和直接转矩控制两种：永磁同步电机驱动因为控制系统比较复杂，为达到最佳控制效果，常常将两种或几种控制方案结合运用，如采用最人转矩控制和弱磁控制原理以实现电机的效率最佳化和宽范围的调速方案，集转矩控制和PWM控制于一身的控制方案等。
近来在电动车驱动系统中又出现了效率最优控制、无速度传感器交流调速控制系统和高频交流脉冲密度调制技术等几种新技术。随着交流电机在电动牟驱动系统中的应用，常规线性控制算法，如P l和P ID调节方法已不能再满足惟能的控制要求。现在各种现代控制技术开始应用在电动车电机驱动控制系统中，如模糊控制、自适应控制、神经网络和专家系统等。
（2）发展趋势
通过对I乜动车用电机的比较可见，交流电机仍将是未来电动车电机驱动系统的首选，其控制系统将随着电力电子技术的发展小断优化，交流电机控制装置与控制技术将得到不断发展。随着现代控制理论的发展，现在各种现代控制技术和微处理器已经在电动车驱动控制系统中发挥着重要的作用。电动车动控制系统必将向着各学科交叉、融合的方向发展，成为一个机电集成的智能化系统。
《电动汽车的驱动与控制》比较全面地介绍了电动汽车驱动系统控制技术的现状，阐述了电动汽车驱动系统的基本结构、工作原理、驱动电动机技术、功率变换技术、传感器技术及相关的建模与仿真技术。针对纯电动汽车的驱动系统进行建模，对电动汽车驱动系统的速度闭环控制的稳定性问题和控制策略进行了深入研究。根据两款电动轿车驱动系统的主要参数，建立了简化的被控对象数学模型，设计了PID控制器、自适应控制器、模糊控制器和预测控制器，利用数值仿真进行比较分析并研究了其控制性能。书中融入了编著者近期的研究成果，对于电动汽车设计具有重要的指导意义。《电动汽车的驱动与控制》理论联系实际，研究成果比较丰富，深入浅出、图文并茂，可作为高等院校相关专业的研究生教材及本科生参考用书，也可供电动汽车及其相关领域的工程技术人员和科研人员参考。

⑺ 电力驱动系统-电动汽车

电力驱动系统
电动汽车的电驱动方式基本可以分为电机中央驱动和电动轮驱动两种。电机中央传动系统由电机、固定减速器和差速器组成。在这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，可以减小机械传动的体积和质量。
电机中央驱动系统的另一种布置，类似于前轮驱动、横置前置发动机燃油车的布置，将电机、固定减速器、差速器集成在一起，用两个半轴连接两个驱动轮。这种布置最广泛地用于小型电动车辆。
电机固定速比的行星齿轮减速器安装在车轮内，没有传动轴和差速器，简化了传动系统。然而，电动轮的驱动模式需要两个或四个电机，其控制电路复杂。这种驱动模式广泛应用于重型电动汽车。

⑻ 电动汽车驱动与控制

有专门的电动汽车控制器，可以根据电机的大小来决定控制器的大小，说白了就是将蓄电池的直流电转换成三相的交流电。

⑼ 电动汽车的驱动与控制的介绍

《电动汽车的驱动与控制》是2010年电子工业出版社出版的图书，作者是徐国凯。