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混合动力电动汽车双向DCDC变换器的分析和控制

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双向DC/DC变换器是混合动力汽车能量管理部件的核心之一,它的研究和应用正日益得到国内外机构和学者的青睐。本文对混合动力电动汽车车用双向DC/DC变换器进行了系统研究,包括理论推导分析、建模设计仿真以及实验验证,完整的设计研制了一款易于工程实现的高效率、安全性能好的双向DC/DC变换器。论文阐述了论文课题的研究背景和意义,介绍了混合动力汽车的国内外研究现状,其次,结合轻度混合动力汽车的要求选用了一种Buck/Boost同步整流的拓扑结构,并详细分析了该变换器的工作原理,结合设计要求给出了其主电路的参数设计,然后,对 12V+48V 轻混动力系统进行详细分析,设计了一种滑模控制器,并对该滑模控制器原理进行了具体的分析,同时进行了仿真实验,在此基础上,给出了变换器系统的硬件设计、搭建以及软件设计,最后对论文全文内容进行了总结,指出了双向DC/DC变换器进一步发展的趋势和可能性。
关键词:混合动力电动汽车;双向DC/DC变换器;硬件设计;软件设计;更多范文
混合动力电动汽车双向DCDC变换器的分析和控制
近几年来,环境污染成为影响我国生态环境安全的重要因素,尤其最近一段时期,我国多地雾霆笼罩,空气污染指数不断飘升,对广大人民群众的生命健康构成了极大的威胁。随着城市化的加剧,汽车数量激增,大量汽车尾气的排放加剧了城市空气污染。在持续的环保压力下,我国于2012年8月出台《节能减排“十二五”规划》。规划规定,2015年我国乘用车平均燃料消耗量要降至6.9升/百公里,2020年则要降低到5.0升/百公里,并明确表示将加大新能源汽车的扶持力度。值得注意的是,汽油的燃烧充分度能达到40%已经是非常理想的状态了,而现在的汽油内燃机燃烧充分度大致35%左右,平均燃料消耗量5.0升/百公里。这个数字对于传统内燃机汽车来说几乎是一个极限,让众多车企把目光转向了新能源及混合动力技术的应用。混合动力技术目前已经渡过了启动期,开始跨入成熟期,是现阶段最有效的新能源汽车技术解决手段,并且是联接传统与未来技术的桥梁。
一般混合动力汽车的推动装置不是内燃机就是电动机。在传统的内燃机推动的汽车中,加入电力推动的电动机,电动机可以作为其中一种推动装置或者可以通过与蓄电池结合来实现再生制动,将能力回收从而节约能源,减少尾气排放。但是这套系统不能直接加在原来的系统之上,要通过双向DC/DC变换器将两个系统连接起来,实现能量的双向流动。双向DC/DC变换器是混合动力汽车能量管理部件的核心之一,它的研究和应用正日益得到国内外机构和学者的青睐。由于混合动力电动汽车自身的特殊性,使得必须严格要求电动汽车储能装置、电能变换装置、控制系统装置达到一个较高的稳定性,并在系统稳定的同时给汽车本身带来高效节能的效果。在当今世界还没有解决高效大容量小型储能技术的时期,混合动力电动汽车将是最节能环保的交通工具之一。但是由于混合动力汽车复杂的工作特性,混合动力汽车用双向DC/DC变换器呈现很强的非线性。若继续用传统的控制方法对其进行控制,可能无法使系统的性能得到进一步的提高,甚至无法满足设计要求,因此当前的研究热点之一就是双向DC/DC控制策略的研究。

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