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电动汽车车载充电系统设计及其智能控制策略研究

作　者: 周帅
导　师: 邓元望
学　校: 湖南大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电动汽车 CAN 零电压零电流移相全桥 模糊自适应PID控制器 TMS320F28335
分类号: TM910.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


电动汽车是全部或者部分用电力用作动力源的汽车,它不会存在传统汽车的燃油与汽车废气排放等问题,在清洁、环境保护、节约能源等方面占有着比较明显的优势,对于它的研究和开发已经成为全球的热点问题。但是当今对于充电机等电动汽车能源管理系统的研究还非常少,有很多理论与技术上的问题还有待进一步解决,目前充电机的水平还不足以满足电动汽车的需求,严重地限制了电动汽车的快速发展与普及,国内外对充电方法和充电控制策略进行了大量的模型理论和试验研究,表明常规充电方法和单一的控制策略具有优势的同时也同样存在一些明显的缺点。而将常规PID控制和模糊控制相结合的控制方法,不仅系统动态响应曲线比较好,超调较小,响应速度较快,而且系统遇到干扰时能很快恢复稳态,明显优于常规PID控制方法。为此,本论文以TI公司的TMS320F28335作为主控芯片,采用多种充电方法方法、PID控制和模糊控制等相结合的方法对车载充电系统及其智能控制策略进行了研究,论文的主要创新点和研究工作如下：(1)设计了电动汽车车载充电系统,对充电系统的硬件电路和软件进行了设计,为了克服传统硬开关存在的不足,系统中采用了零电压零电流全桥移相软开关电路,这种电路能够同时实现超前臂的零电压和滞后臂的零电流开关,使开关管的功率损耗大大降低,同时它具有开关器件耐压、通过电流的能力强,功率变压器利用率高等优点。为了保证系统的稳定性采用了高精密电源芯片TPS62143,设计了CAN、RS232和RS422等通讯接口,以便实现与不同系统的接口兼容。(2)研究了电动汽车充电系统模糊自适应PID控制策略,设计了模糊自适应PID控制器,从其仿真结果可以看出,这种控制方法兼顾了模糊控制与常规PID控制的优点,对被控制系统有很强的适应性和较好的鲁棒性,尤其是当系统参数发生变化时照样可以获得非常好的控制效果。(3)进行了电动汽车车载充电系统应用研究,针对传感器信号存在的非线性误差,提出了函数运算法、可变电压源电桥法和非线性补偿法等线性化处理方法。根据系统设计要求搭建了充电系统的Matlab仿真模型,并进行了仿真,仿真结果能较好的达到预定的设计要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 课题背景与意义  10-11
  1.2 电动汽车充电机技术的发展现状  11-13
  1.3 电动汽车充电机控制策略国内外研究现状  13-14
  1.4 论文结构  14-15
第2章 充电方法的研究  15-21
  2.1 恒流充电  15
  2.2 恒压充电  15-17
  2.3 脉冲式快速充电  17-18
  2.4 电池充电终止控制方法  18
  2.5 六阶段充电法的设计  18-20
  2.6 本章小结  20-21
第3章 电动汽车车载充电系统设计  21-48
  3.1 硬件电路设计  21-39
    3.1.1 DC/DC变换器设计  22-29
    3.1.2 控制电路的设计  29-34
    3.1.3 数据采集电路的设计  34-39
  3.2 软件设计  39-45
    3.2.1 充电系统软件总体设计  39
    3.2.2 带死区时间的PWM移相脉冲生成子程序  39-44
    3.2.3 数据采集子程序  44-45
  3.3 抗干扰技术  45-47
    3.3.1 充电系统内部的干扰源及其抗干扰方法  45
    3.3.2 印制电路板抗干扰设计  45-47
    3.3.3 软件抗干扰技术  47
  3.4 本章小结  47-48
第4章 电动汽车充电系统模糊自适应PID控制策略  48-55
  4.1 电动汽车车载充电系统模糊自适应PID控制器设计  48-54
  4.2 本章小结  54-55
第5章 电动汽车车载充电系统应用研究  55-62
  5.1 传感器采集信号非线性影响机理  55
  5.2 电动汽车车载充电系统传感器常用线性化处理方法  55-57
    5.2.1 函数运算法  55-56
    5.2.2 可变电压源电桥法  56-57
  5.3 电动汽车车载充电系统Matlab仿真实现  57-61
    5.3.1 主电路模型的建立  57-58
    5.3.2 电动汽车车载充电系统仿真结果  58-61
  5.4 本章小结  61-62
总结和展望  62-64
参考文献  64-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 一般性问题 > 充电方式、充电设备
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