电动车辅助电源的研究

论文摘要

电源系统是电动车的关键部件之一。论文通过建立电动车制动系统数学模型对电动车在不同运行条件下制动系统可回收利用的能量进行了仿真计算,得出电动车可回收能量与自身质量及运行速度之间的变化规律。针对现有电动车电源系统续航及功率能力低、制动能量回收效率低等问题,提出了一种采用电动车辅助电源系统的解决方案。该系统由超级电容器、双向DC/DC变换器和辅助电源的硬件控制电路组成。通过超级电容器补偿电动车的峰值功率和回收制动能量,并采用飞渡电容电压平衡法解决超级电容器在串联使用中存在的电压均衡问题;采用双向半桥DC/DC变换器实现对电动车的能量流动的控制;采用由超级电容器组母线电压、电流检测电路、CAN通讯电路及DC/DC变换器的驱动、保护电路组成的控制电路实现对电动车辅助电源的综合控制与保护功能。初步研究表明,本文提出的电动车辅助电源系统可实现制动能量回收和提供峰值功率等功能,为该课题的深入研究打下了良好基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 国内外的发展现状
• 1.1.1 电动汽车的发展
• 1.1.2 电动汽车电源系统的发展
• 1.1.3 电动车用DC/DC变换器的发展
• 1.2 电动车能量回收的意义
• 1.2.1 现有制动方法的分析
• 1.2.2 电动车制动过程中可回收能量的计算
• 1.2.3 电动车制动过程中可回收能量的仿真
• 1.3 本文的主要工作
• 2 超级电容在电动车上的应用与研究
• 2.1 超级电容简介
• 2.1.1 超级电容的优缺点
• 2.1.2 超级电容主要参数
• 2.1.3 超级电容充放电特性
• 2.2 超级电容的串并联应用
• 2.2.1 超级电容的串并联参数计算方法
• 2.2.2 超级电容器的串联电压均衡问题
• 2.3 利用飞渡电容器实现的电压均衡方法
• 2.3.1 飞渡电容器电压均衡电路结构及其工作原理
• 2.3.2 飞渡电容器电压均衡过程
• 2.3.3 飞渡电容平衡电路的仿真
• 3 电动车双向DC/DC变换器选型和参数设计
• 3.1 DC/DC变换器在电动车上应用的特点
• 3.2 双向DC/DC变换器的拓扑结构及选择
• 3.3 双向半桥DC/DC变换器电路参数的设计
• 3.3.1 储能电感L的设计
• 3.3.2 输入、输出电容的计算
• 3.3.3 功率开关元件的选择
• 3.3.4 缓冲电路的选择
• 3.4 双向半桥DC/DC变换器的损耗分析
• 3.4.1 电感损耗
• 3.4.2 电容损耗
• 4 辅助电源控制电路的硬件实现
• 4.1 硬件电路的整体结构
• 4.2 控制电路CAN通讯的设计
• 4.2.1 节点的硬件设计
• 4.2.2 DSP与CAN总线接口电路设计
• 4.3 超级电容器组的单体检测管理电路
• 4.3.1 超级电容单体电压平衡电路
• 4.3.2 超级电容组单体电压采样电路
• 4.4 超级电容器组及母线的检测电路
• 4.4.1 超级电容器总电压采样电路
• 4.4.2 电流检测电路及充放电状态判断电路
• 4.5 DC/DC变换器的驱动、保护电路及其仿真
• 4.5.1 DC/DC变换器的驱动电路
• 4.5.2 DC/DC变换器的过流保护电路
• 4.5.3 DC/DC变换器保护电路的仿真
• 5.结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录:电动车电源辅助系统控制电路