毕业论文.电动汽车控制设计----新能源的利用系别：自动控制系班级：电气化0941姓名：王发志指导老师：冀俊茹2011年10月前言随着世界环境的污染、全球石油危机日益严重而带动的石油价格不断上涨给汽车工业带来了不可忽视的冲击，也增强了人们开发新能源的意识，而新能源汽车更是人们关注的一大焦点。

目前电瓶式纯电动汽车以噪音小、耗能低、无污染、成本低、结构简单而成为新能源汽车发展的主流，世界很多国家都投入了大量的人力、财力去开发电动汽车。

本文主要围绕电动汽车的电动机以及目前普遍使用的电动车控制系统主要参数作出分析，例如转速与转矩的关系、转速与功率的关系、功率与转矩的关系以及传动比、蓄电池的比能量等，设计出合理的电动车动力系统和控制系统。

本文主要采用电动机的转矩、转速、功率；电动机的主要调速方式进行分析。

关键词：电动机发动机转矩变频调速交流电动机目录前言 (2)第一章电动汽车构造与原理 (5)第一节电动车的种类 (5)第二节蓄电池电动车 (7)第三节燃料电池电动车 (9)第二章电动车动力及控制系统设计 (11)第一节电动车驱动电机种类 (11)第二节直流驱动电动机与控制 (14)第三节交流驱动电动机与控制 (16)第三章我国电动汽车的缺点与发展 (20)第一节我国电动汽车的缺点 (20)第二节电动汽车的发展趋势 (21)结束语 (23)参考文献 (24)致谢言 (25)附录 (26)电动汽车控制设计----新能源的利用汽车工业的告诉发展，汽车带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭和安全等方面的问题越来越突出。

为了保持国民经济的可持续发展，保护人类居住环境和能源供给，各国政府不惜巨资，投入大量人力、物力，寻求解决这些问题的各种途径。

我国面临的形式也十分严峻，国内的石油储藏量和开采量相当有限，随着汽车保有量的增加，石油需求越来越多，目前已不能自给，不足部分主要通过进口来满足，而且每年成递增趋势。

由于电动汽车具有突出的环保方面的优势，使得电动汽车的开发和研究成为各国开发绿色汽车的主流。

电动汽车使用的能源是可以用与发电的一切能源。

因此使用电动汽车可以摆脱汽车对化石燃料的依赖，改善能源结构，使能源供给多样化，使能源的供给有保障。

电动汽车在解决道路交通事故方面和传统汽车相比也具有一定优势。

因此，开发电动汽车是迎接汽车面临挑战的重要对策之一。

电动汽车具有良好的环保性能和可以以多种能源为动力的显著特点，即可以保护环境，又可以缓解能源短缺和调整能源结构，保障能源安全。

目前发展电动汽车已成为各国政府和汽车行业的共识，电动汽车的研发已成为汽车行业的热点。

因此，无论是从设计、研究和开发的观点，还是从实用的角度来看，了解和掌握电动汽车技术的社会需求会越来越大。

第一章电动汽车构造与原理第一节电动车的种类电动汽车的分类，如图1-1电动汽车类纯电动汽车混合动力汽燃料电池汽铅酸蓄电池钠硫电池镍锌电池空气电池锂离子电池内燃机+电池燃料电池蓄燃料电池电蓄电池+电容蓄电池燃料电池储能器电容飞轮H 2燃料电池甲醇燃料电重燃料电池纯电动汽车车是以车载电源为能源的汽车，又称为EV。

目前纯电动汽车主要有蓄电池电动车和燃料电池电动车。

蓄电池电动车是由充电式蓄电池为能源的电动车。

目前这种电车普遍使用的电池一般都是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池又有很多种类，常见的有个干呵电式蓄电池、湿荷电式蓄电池、阀控式蓄电池、免维护蓄电池、胶体蓄电池、水平板式蓄电池等。

动力部分广泛使用的是直流串励电动机和直流他励电动机，这种电机启动转矩大，具有"软"的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。

但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，控制电流大，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。

燃料电池电动车目前使用的较少，因为燃料电池由于技术还不成熟其结构复杂，价格昂贵等缺点而限制了其适用范围，不过燃料电池转换效率高、无污染、运行噪声低、续驶里程长、无需充电时间（加氢式）等优点被电动车未来的发展所看好。

其动力和控制部分除了电池组部分有所不同外其他都大同小异。

第二节蓄电池电动汽车1.2.1蓄电池电动汽车的主要结构加速器控制器电池接触器电动机变速器/差速器车轮蓄电池电动车是由动力蓄电池向电动机供电从而驱动汽车行驶，是目前运用最广泛的电动车，其结构主要由动力蓄电池（车载电源）、控制器、接触器、控制电路、附加电路、DC/DC、DC/AC、电动机、变速器、附加电器、车身等组成。

蓄电池电动车是由多个动力蓄电池串联组成的电池组为电动车供电，电池组一般是36V ~400V 的直流电源，为了便于向一些低压用电设备供电，动力电池组还有DC/DC 转换器。

动力电池组采用并联或者串联的方式进行组合，在EV（电动汽车）上占据很大一部分有效的装载空间，在布置上有相当的难度，通常有“集中”布置和“分散”布置两种形式。

控制器是电动车大脑，它控制着电池电量的输出、电动机的转速、转向、过载保护、能量反馈等等，目前使用的控制器分为两大类：直流控制器和交流控制器。

直流控制器使用比较广泛的是串励电机控制器和他励电机控制器，在是使用方面也都有各自的优势。

交流控制器现在在技术上也有了很大的提高，不如变频调速，不过由于成本高所以在使用范围上收到了很大限制。

电动机是整个电动车的动力输出部分，就像汽车的发动机。

现在电动车上使用的电动机以直流电动机为主流，交流电动机目前在电动车上还没有得到广泛应用。

直流电机在电动车上应用最广泛的主要有串励电机和他励电机。

交流电动机的使用还是以三相交流异步电动机为主。

1.2.2电动车原理1、蓄电池有关电池的常见术语放电：电池向外电路输送电流的过程。

放电容量：电池在规定条件下的放电电量或有效工作时间。

储存寿命：电池在规定条件下储存结束时，电池仍能保持规定的性能和储存期限。

电池极端：电池连接外电路的部件。

电动势：组成电池的两个电极的平衡电位差。

放电率：放电率指放电是的速率，通常用“时率”和“倍率”表示。

充电：将外电路输入蓄电池的电能转换为化学能储存起来的操作过程。

充电率：蓄电池在规定的时间内充到额定容量所需的电流值。

恒压充电：充电时保持充电器端电压不变的一种充电方法。

恒流充电：充电时保持充电电流不变的一种冲电方法。

极化：极化是电池由静止状态即电流为零转入工作状态产生的电池电压、电极电为的变化现象。

上一节我们说过，目前电动车上普遍使用的电池一般还都是铅酸蓄电池，但是这种电池有普通电池还有很大区别。

动力铅酸蓄电池既要求有瞬时大电流放电特点，又要求铅酸蓄电池有持续大电流放电的能力。

1.2.3驱动电机和驱动系统驱动电机是EV的动力装置，这也是EV与内燃机汽车的根本区别之处。

现代EV所采用驱动电机主要是交流电动机、永磁电动机、和开关阻尼电动机等。

电动车驱动系统由驱动电动机和驱动操纵系统共同组成，随着电动车结构形式不同，采用了不同驱动系统。

电动车的驱动系统由集中驱动系统和轮毂驱动系统两驱动系统。

电动车的驱动系统总布置形式有以下几种.（1）传统驱动模式（2）电动机—驱动桥组合式驱动系统（3）电动机—驱动桥整体式驱动系统（4）轮毂电动机分散驱动系统第三节燃料电池电动汽车1.3.1燃料电池电动汽车的构成燃料电池电动汽车的外形和内部空间与普通内燃机汽车几乎没什么差别，特别是燃料电池电动轿车与普通内燃机轿车的外形无任何区别。

单凭外形是无法区分燃料电池汽车与普通内燃机汽车的。

燃料电动汽车与传统汽车不同之处在于动力系统。

燃料电池电动汽车的动力系统主要由动力控制单元、电动机、电池组、燃料箱、储能装置及燃料加入口等组成。

燃料电池电动汽车的动力系统组成是很复杂的，主要组成为燃料系统、空气供给系统、控制器、燃料电池组、蓄电池、DC/DC转换器、DC/AC逆变器、电动机或发电机及驱动齿轮等。

1.3.2燃料电池电动汽车的种类虽然燃料电池汽车的历史并不长，但由于燃料电池汽车具有突出的环保、节能优势，各种各样结构的燃料电池汽车不断问世。

为了便与区分各种燃料电池汽车的结构特征，对燃料电池汽车进行科学的分类是十分必要的，目前常见的方法有三种。

1、是根据汽车是否带有储能设备（如蓄电池、飞轮等）分类，据此可把燃料电池汽车分为纯燃料电池汽车和混合（复合）式燃料电池汽车。

2、根据燃料特点把燃料电池汽车分为直接燃料电池汽车和重整燃料电池汽车。

3、分句燃料氢的储存方式的不同可以把燃料电池汽车分为压缩氢燃料电池汽车、液氢燃料电池汽车和合金吸附氢燃料电池汽车三种。

1.3.4燃料电池电动汽车的驱动形式驱动电机及其控制系统是燃料电池汽车的心脏，它的主要功能是使电能转变为机械能，并通过传统系统将能量传动到车轮驱动车辆行驶。

其基本构成有两个部分：电机及控制器。

电机由控制器控制，是一个将电能转变为机械能的装置。

控制器的作用是将动力源的电能转变为适合于电机运行的另一种形式的电能，所以控制器本质上是一个电能变换控制装置。

目前，燃料电池可以采用的电机驱动系统有直流电机驱动系统、异步电机驱动系统、同步电机驱动系统和开关磁阻电机驱动系统。

第二章电动车动力及控制设计第一节电动车驱动电机种类2.1.1电动车电机的分类电动机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。

电动机也称（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。

它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

电动机可分为交流电动机、直流电动机、交/直流点动机、控制电动机、开关、磁阻电动机及信号电动机等多种。

适用于电力驱动的电动机可分为直流电动机和交流电动机两大类。

目前在电动汽车上已应用的和应用前景的有直流电动机、交流感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机等。

2.1.2电动车驱动电机电动汽车由电动机驱动，电动机是电动汽车的关键部分。

要使电动汽车具有良好的使用性能，驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速、足够大的启动扭距，还要具有体积小、质量轻、效率高且具有动态制动性强和能量回馈的性能。

2.1.3电动汽车对电动机的基本要求：电动汽车的运行，与一般的工业应用不同，非常复杂。

因此，对驱动系统的要求是很高的，主要有：(1)高电压。

在允许的范围内，尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。

工作电压由THS的274V提高到THS B的500V;在尺寸不变的条件下，最高功率由33kW提高到50kW,最大转矩由350N"m提高到400ON"m。

可见，应用高电压系统对汽车动力性能的提高极为有利。

(2)转速高。

电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到8000一12000 r/min，高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低装车的装备质量。