电动汽车驱动系统与蓄电池高效充电一体化混合拓扑优化与控制

基本信息
批准号:51577109
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:王辉
学科分类:
依托单位:山东大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙媛媛,刘洪顺,李波,欧朱建,谢笑寒,凌志翔,晏坤,田珊也
关键词:
电动汽车蓄电池充电纹波抑制功率因数校正驱动系统
结项摘要

To solve the problems existing in the on-board electric vehicle(EV)charging system, such as high cost, big volume, inherent secondary ripple generated by the rectifier, and so on, this project proposes a research on the "Integrated Topology for EV Traction System and High-efficient Battery Charging System". The project bases on the present applications that EV's motor drive system and battery charging system don't work simultaneously, and reconstructs the charging system by using the hardware structures of traction system, and completes the functions of motor traction, high power factor charging, ripple rejection. The project will have a research on the EV with a permanent magnet synchronous motor drive system, and establish an integrated topology structure both for EV traction system and battery charging system. A high-efficient charging device will be researched, and will be designed to combine a single-stage high-power isolated PFC with ripple compensation structure. Moreover, a dynamic mathematical model of the integrated topology will be established to reveal the interaction mechanism of multi-objective control for EV traction, high-power-factor battery charging as well as ripple rejection, to design multi-objective coordinated control strategy. Based on the experimental system, and combined with the theoretical analysis and simulation methods, exploratory and innovative research will be carried out to form the systematic study of the integrated topology for EV traction system and high-efficient battery charging system, and to provide novel theories and technologies for the development of electric vehicle charging technology.

针对目前电动汽车车载型充电系统存在成本高、体积大、输出端存在固有二次纹波等问题,根据现有电动汽车电机驱动系统和蓄电池充电装置并不同时工作的应用现状,本项目提出研究“电动汽车驱动系统与蓄电池高效充电一体化混合拓扑”,即利用电动汽车牵引驱动系统的硬件结构重构成充电装置,分别完成电机驱动、高功率因数充电、纹波抑制等功能。本项目将以具有永磁同步电机驱动系统的电动汽车为研究对象,提出驱动与充电一体化混合拓扑结构;研究设计具有单级大功率隔离PFC及纹波抑制的高效充电装置;建立一体化混合拓扑的动态数学模型,揭示电动汽车驱动、蓄电池高功率因数充电与纹波治理的多目标控制交互作用机理,设计多目标协调控制策略。在构建实验系统的基础上,结合理论分析和仿真方法,开展探索性和创新研究,形成电动汽车驱动系统与蓄电池高效充电一体化混合拓扑的系统性研究成果,为发展电动汽车充电技术提供新理论与新技术。

项目摘要

整车轻量化、系统一体化设计是新一代电动汽车的重要课题任务。本项目瞄准电动汽车一体化前沿研究领域的关键课题,对电动汽车驱动系统与蓄电池充电一体化混合拓扑结构控制方法以及纹波治理展开研究。项目的主要研究成果为:1)提出了一种功率解耦拓扑。该拓扑以传统H桥为基础,增加了用于吸收二次纹波功率的储能电容,具有结构简单,不需要额外增加开关器件,可减小漏电流的优点。针对该拓扑设计提出了自动功率解耦控制策略,通过分别控制交流侧和直流侧的功率,实现了消除直流侧二次纹波、减小直流侧输出滤波电容,该控制器具有实现简单、纹波消除效果好的优点。2)提出了一种应用于车载充电装置的大功率单级PFC拓扑。采用小容量的CBB电容代替了整流侧电解电容;采用隔离DC/DC拓扑,利用变压器的漏感作为储能电感实现升压。完成PFC和充电的同时,降低了电路的体积,延长了电路的使用寿命。3)提出一种车载充电和驱动电路的一体化拓扑,该拓扑充电模式为两级式双有源全桥变换器,驱动模式为三相全桥变换器。4)选用三端口双向直流变换器实现充电系统和辅助电源系统的一体化,提出优化的移相加PWM零功率控制策略.5)提出一种四轮毂驱动电动汽车在线转矩分配策略,基于滑移损耗和机电损耗,通过合适的制动转矩分配策略提高制动能量回馈效率,保证车辆在非标称参数下的制动稳定性。项目组在研究中取得了较好的研究成果,对电动汽车充电理论和技术进行的挖掘和创新,必将对促进电动汽车发展具有重要的理论意义和应用价值.

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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