新型混合動力自行車電力驅(qū)動系統(tǒng)的研制

1、第24卷第11期2007年11月機電工程MECHANICALDCDC變換器控制器鉛酸蓄電池?zé)o刷直流電機中圖分類號:TM351文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10014551(2007)11004703DevelopmentofapowerdirvensystemfhybridelectricbicycleZHANGXiaofengLVZhengyu(InstituteofPowerElectronicsZhejiangUniversityHan

2、gzhou310027China)Abstract:Anewhybridelectricbicyclecontroldrivesystemwasproposed.ThebrushlessDCmotofintergratedmotgeneratwasdevelopeddrivingthebicyclewhilethebatterydisgingreverselybatterybeinggedwhileenginewking.Thesyst

3、emstructurewaspresentedtheprinciplesofthewholewkingprocesswereanalyzeddetailedly.Basedontheprototypemachinetheresultsaboutexperimentationtheadvantagesfeasibilityofthesystemwerepresented.Keywds:hybridelectricbicycleDCDCco

4、nvertercontrollerleadacidbatterybrushlessDCmot(BLDCM)0前言世界許多國家都在純電動車、混合動力車以及燃料電池車領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究與開發(fā)工作我國也將清潔型交通工具的開發(fā)應(yīng)用作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要組成部分。純電動車以車載蓄電池提供動力是一種運行中完全不消耗石油和不污染環(huán)境的綠色車型但由于目前電池容量的限制不能滿足長距離行駛的需要社會又缺少配套的充電基礎(chǔ)設(shè)備。同時燃料電池車由于其

5、自身成本的原因在短期內(nèi)也很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而作為過渡產(chǎn)品混合電動車正在形成新一輪的技術(shù)開發(fā)熱點。非零排放的混合電動車即可以提高燃油經(jīng)濟效益降低廢氣排放保持適中的車輛價位又不需要從市電網(wǎng)充電是目前最經(jīng)濟使用的車型。本研究提出一種新型混合電動車驅(qū)動系統(tǒng)采用3種運行方式:純電動方式即發(fā)動機停止工作車輛所需的全部動力由蓄電池供應(yīng)混合動力方式即電池組繼續(xù)向電動機輸出電能同時啟動發(fā)動機給車輛提供主動力。純?nèi)加头绞郊赐Ｖ剐铍姵毓╇娷囕v全部動力由發(fā)動機提

6、供?；旌蟿恿嚨墓ぷ髂Ｊ揭言谖墨I(xiàn)[1]中作了詳細(xì)介紹文獻(xiàn)[2]分析了混合動力的能量匹配問題在文獻(xiàn)[3、4、5]中討論了電機在不同工況下的控制方法文獻(xiàn)[6]對低速能量回饋制動進(jìn)行了研究文獻(xiàn)[7、8]對混合動力車用變換器拓?fù)溥M(jìn)行了討論。本研究主要探討電力驅(qū)動和電池能源管理裝置。1系統(tǒng)原理介紹1.1系統(tǒng)的組成混合動力自行車的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。電力驅(qū)動部分主要包括鉛酸蓄電池雙向DCDC變換器三相DCAC驅(qū)動器、無刷直流電機(BLDCM)。

7、其中DCDC變換器部分包括調(diào)速、功率變換以及蓄電池的充電電路逆變器用于驅(qū)動電機。1.2雙向DCDC變換器在混合動力系統(tǒng)中雙向DCDC變換器的功能在于:當(dāng)車子需要加速、爬坡或者環(huán)境的限制需要電動增加了車子的啟動速度和爬坡能力)。啟動電流波形如圖6所示。圖6啟動電流波形2.2蓄電池放電電流與電機端電流的比較蓄電池放電電流與電機端電流大小的對比如圖7所示。由圖可以看出在負(fù)載電流較小的情況下蓄電池放電電流明顯小于負(fù)載電流在負(fù)載較重的情況下同樣可

8、以保持電池具有較小的電流輸出防止電池因大電流輸出而損壞有效地延長了蓄電池的使用壽命從而驗證了DCDC變換器在系統(tǒng)中的必要性和重要性。圖7放電電流測量對比曲線圖2.3充電電流波形3A恒流充電階段電流采樣波形如圖8所示。由圖可以看出當(dāng)發(fā)動機工作發(fā)電機回饋電能時通過雙向DCDC變換器的調(diào)節(jié)作用很好的實現(xiàn)了恒流充電的模式既實現(xiàn)了高效率的燃油經(jīng)濟性同時也維護(hù)了蓄電池。圖8恒流充電階段電流波形試驗充電全過程充電電流隨電池電壓變化的試驗階段顯示圖如圖

9、9所示。由此可知此裝置很好的完成了電能回饋和蓄電池的能量管理任務(wù)。圖9實際充電過程階段圖3結(jié)束語本研究針對目前電動車的發(fā)展現(xiàn)狀結(jié)合大量對混合動力車的發(fā)動機電動機結(jié)構(gòu)組成、不同運行模式的切換、系統(tǒng)能量管理策略的研究提出了新型的混合電動車電力驅(qū)動系統(tǒng)并對其各部分的工作原理進(jìn)行了分析且在此基礎(chǔ)上研制試驗樣機給出了試驗結(jié)果證實了系統(tǒng)的可靠性。實際測試的結(jié)果表明通過此混合電動車裝置提高了燃油的經(jīng)濟性加長了行車路程很好地維護(hù)了蓄電池具有廣闊的應(yīng)用前

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