簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 吳鎮宇
Wu, Chen-Yu
論文名稱: 雙動力源驅動系統之模式切換策略設計
Mode Switching Strategy Design of a Double-power Source Drive System
指導教授: 蔡明祺
Tsai, Mi-Ching
共同指導: 胡家勝
Hu, Jia-Sheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: 混合式動力車永磁同步馬達三相感應馬達雙動力源驅動系統模式切換策略
外文關鍵詞: Electric Vehicle, Mode Switching Strategy, Induction Motor, Permanent Magnet Synchronous Motor
相關次數: 點閱:106下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 近年來,隨著汽車空氣汙染法規的加嚴及都市熱島效應的惡化,各大車廠都將車輛電動化作為研發重點,以降低車輛溫室氣體的排放。然而純電動車的續航力普遍低落,原因為電池儲存能量不足及現有的電動車馬達無法操作在汽車駕駛情境的最高效率區,如高扭力馬達不適合高轉速;而高速馬達在低速時扭力不足。因此本文利用一顆感應馬達結合一顆永磁同步馬達,設計切換控制策略,並根據車輛駕駛情境,可分為節能模式與運動模式。在節能模式下追求車輛節能效果,將馬達限制在額定區內運作,並根據駕駛者駕駛命令與車輛現時轉速,動態調整雙動力源之間的輸出動力,使動力源在高效率區間內工作,達到車輛動力分配的效果;在運動模式下則是追求車輛性能,依據駕駛者不同的車輛負載需求,提出所對應的操作模式。

    Recently, with the emphasis on the execution of automobile air pollution regulations, most automakers have focused on the development of vehicle electrification to reduce carbon emissions. However, at present, the endurance of pure electric vehicles is generally low due to low battery capacity and the inability of the existing electric vehicle motors to keep operating in the highest efficiency zone in different driving scenarios. For example, high-torque motors are not suitable for high speeds, and high-speed motors have insufficient torque at low speeds. Therefore, this thesis proposes a new type of electric-electric drive architecture which selects an induction motor (IM) combined with a permanent magnet synchronous motor (PM), and further develops a novel mode switching strategy. According to different force requirements and vehicle speed, it can be divided into eco mode and sports mode. The Eco mode pursues the energy saving and the Sport mode pursues system acceleration performance. By means of limiting the motor to operate in the rated area, and dynamically adjusting the output power between the power sources according to the driver's driving command and the current speed of the vehicle, so that the power source can keep working in the high efficiency range, and thus the endurance is enhanced.

    中文摘要 II Abstract III 誌謝 XV 目錄 XVII 表目錄 XX 圖目錄 XXI 符號表 XXIV 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 文獻回顧 4 1.2.1 混合式動力車動力配置 4 1.2.2 混合式動力車輛控制方法 6 1.2.3 Toyota Hybrid System (THS) 8 1.3 研究目的 11 1.4 論文架構 12 第二章 雙動力源驅動系統與行星齒輪耦合 13 2.1 雙動力源驅動系統架構介紹 13 2.2 永磁同步馬達數學模型分析與轉矩控制架構簡介 16 2.2.1 永磁同步馬達特性曲線介紹 16 2.2.2 永磁同步馬達數學模型分析 17 2.2.3 永磁同步馬達同步旋轉軸電壓方程式 19 2.2.4 永磁同步馬達轉矩控制分析 20 2.3 三相感應馬達數學模型與轉矩控制迴路分析 22 2.3.1 三相感應馬達特性曲線介紹 22 2.3.2 三相感應馬達轉矩與電壓方程式 23 2.3.3 三相感應馬達向量控制動態分析 25 2.4 行星齒輪組動態建模與配置 27 2.4.1 行星齒輪動態建模分析 27 2.4.2 行星齒輪輸入輸出配置選擇 30 第三章 雙動力源系統之模式切換控制策略 32 3.1 模式切換策略介紹 32 3.1.1 永磁同步馬達驅動模式(SPMSM drive mode) 35 3.1.2 三相感應馬達驅動模式(IM drive mode) 36 3.1.3 高性能驅動模式(High power mode) 36 3.1.4 混合動力驅動模式(Combined power mode) 37 3.1.5 混合動力驅動模式(Flag = 1) 38 3.1.6 混合動力驅動模式(Flag = 2) 39 3.2 模式切換策略緩衝控制 40 3.3 雙動力源驅動系統模式切換策略之控制流程 41 第四章 模擬與實驗結果分析與比較 44 4.1 模擬架構與環境設定 44 4.1.1 模擬車況環境設定 45 4.1.2 模式切換模擬結果 46 4.2 實驗架構 50 4.2.1 動力驅動模組 52 4.3 實驗結果分析 55 第五章 結論與未來工作 57 5.1 結論 57 5.2 未來工作 58 參考文獻 59

    [1] A. T. De Almeida, F. J. T. E. T. E. Ferreira, and J. A. C. Fong, "Standards for efficiency of electric motors," IEEE Industry Applications Magazine, vol. 17, no. 1, pp. 12-19, Jan.-Feb. 2011.
    [2] C. Pillot, "Micro hybrid, HEV, P-HEV and EV market 2012–2025 impact on the battery business," 2013 World Electric Vehicle Symposium and Exhibition (EVS27), Barcelona, 2013, pp. 1-6.
    [3] L. Zhai and Y. Pan, "On steering regenerative brake torque control of dual-motor drive for electric tracked vehicle," Proceedings of the 29th Chinese Control Conference, Beijing, 2010, pp. 3265-3269.
    [4] Hua Yang, Zhang Jian and Wen Xuhui, "High power dual motor drive system used in fuel cell vehicles," 2008 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Harbin, 2008, pp. 1-4.
    [5] 吳友績,混合動力車新型傳動系統之設計,國立成功大學機械工程學系碩士論文,2015年。
    [6] 高京正,含引擎驅動倒檔混合動力無段變速傳動系統之創新設計,國立成功大學機械工程學系碩士論文,2017年。
    [7] 葉駿耀,混合動力車雙行星齒輪傳動系統之創新設計,國立成功大學機械工程學系碩士論文,2019年。
    [8] 黃玉新,電動車輛新型傳動系統之設計,國立成功大學機械工程學系碩士論文,2018年。
    [9] 曾紹凱,高性能雙永磁同步電動機驅動系統的研製,國立臺灣科技大學電機工程系博士論文,2015年。
    [10] 許敬偉,雙永磁同步電動機驅動系統的能量回收控制之研製,國立臺灣科技大學電機工程系碩士論文,2014年。
    [11] 蘆默然,雙永磁同步電動機驅動系統的最佳效率控制,國立臺灣科技大學電機工程系碩士論文,2013年。
    [12] 日本豐田汽車,"Toyota Hybrid System," Online address: https://global.toyota/en/powertrain/ths/ (Mar.20, 2020).
    [13] I. Sefik and T. Hiyama, "Performance evaluation of hybrid powertrain system simulation model for Toyota Prius car," International Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics and Electromotion, Joint Conference, Istanbul, 2011, pp. 404-407.
    [14] S. Matsumoto, "Advancement of hybrid vehicle technology," 2005 European Conference on Power Electronics and Applications, Dresden, 2005, pp. 7.
    [15] K. Chen, R. Trigui, A. Bouscayrol, E. Vinot, W. Lhomme and A. Berthon, "A common model validation in the case of the Toyota Prius II," 2010 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Lille, 2010, pp. 1-5.
    [16] 李瑋儒,"淺談內藏行永磁無刷馬達之單位電流最大轉矩控制",馬達科技研究中心電子報,第821期,2018年。
    [17] 劉憲儒,"IPMSM定功率弱磁控制策略分析", 馬達科技研究中心電子報,第845期,2019年。
    [18] 吳昇澤,"永磁同步馬達d-q軸電感量測原理推導與實測", 馬達科技研究中心電子報,第781期,2018年。
    [19] 劉昌煥,"交流電機控制 向量控制與直接轉矩控制原理," 第四版, 東華書局,2016年。
    [20] 鄭彰毅, "電動車動力馬達驅動與電池能量管理之整合控制", 國立成功大學電機工程學系碩士論文,2019年。
    [21] 謝輝中, "感應馬達驅動器之向量控制器的研製", 國立台北科技大學電機工程學系碩士論文,2009年
    [22] 王成元、夏加寬,"電機現代控制技術" 第二版, 機械工業出版社。
    [23] 李健宏, "行星齒輪結構之電控無段變速器設計與其應用", 國立成功大學機械工程學系碩士論文,2014年。
    [24] 許敏澤, "考量舒適性之電動機車動力馬達再生制動方法研製", 國立成功大學電機工程學系碩士論文,2018年
    [25] A. Emadi, Y. J. Lee, and K. Rajashekara, "Power electronics and motor drives in electric, hybrid electric, and plug-in hybrid electric vehicles," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 6, pp. 2237-2245, June 2008.
    [26] D. W. Gao, C. Mi, and A. Emadi, "Modeling and simulation of electric and hybrid vehicles," Proceedings of the IEEE, vol. 95, no. 4, pp. 729-745, April 2007.
    [27] T.A. Huynh, and M-F. Hsieh, "Performance analysis of permanent magnet motors for electric vehicles (EV) traction considering driving cycles, " Energies 2018, 11, 1385.

    下載圖示
    2025-09-01公開
    QR CODE