为了解决传统燃油汽车带来的能源危机与环境污染问题,电动汽车已经成为汽车行业的发展趋势,电动汽车关键技术的研究也成为了世界性的课题。小型电动汽车作为电动汽车的一种,其研究在整个电动汽车领域相对薄弱。与普通电动汽车相比,小型电动汽车具有结构简单、价格低廉等优点,驱动系统性能的优劣很大程度上决定着整车的动力性和经济性,其作为小型电动汽车的关键技术已成为研究热点。基于此,本文以小型电动汽车驱动系统作为研究对象,对其拓扑结构、参数设计、能量控制策略,以及实验等方面开展了深入的研究。在深入研究分析常见驱动系统特点的基础上,提出了一种新型驱动系统及其控制方法,可以实现小型电动汽车能量的高效利用和制动能量回馈。所设计的驱动系统主要包括蓄电池-超级电容混合电源、双向DC/DC功率变换器（bi-directional DC/DC Power Converter,BDPC）、H桥型电压逆变器和驱动电机,混合电源中采用了新颖的超级电容串并联切换技术,可以实现可变电压供电。在对驱动系统各组成部件进行理论分析和设计的基础上,对整车及驱动系统各组成部件进行了参数匹配,建立了蓄电池-超级电容混合电源、双向DC/DC功率变换器、H桥型电压逆变器和驱动电机的数学模型和仿真模型,并给出了基于Matlab/Simulink的驱动系统整体仿真模型。为了保证新型驱动系统能量的高效流动,提出了一种可多种模式实时切换的能量流控制策略,主要包括4种工作模式:降压提供能量、升压提供能量、降压回馈能量、升压回馈能量。设计了增量式PID控制器和微分先行PID控制器,实现对系统母线电压和电机电流等的控制,并对控制器参数进行了优化。为进一步验证新型驱动系统及其控制策略设计的正确性和有效性,完成了基于TMS320F2812DSP的控制系统的设计,并搭建小型实验平台进行了验证。结果表明,新型驱动系统能够提升能量利用率和制动能量回馈效率,实现驱动系统中能量的高效流动。所设计的驱动系统及其控制方法也适用于纯电动汽车、混合动力汽车、增程式电动汽车等,相比于传统驱动系统有很大优势。
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