电动汽车飞轮辅助动力系统控制策略的研究

摘要

电动汽车的发展能够引导我们实现零排放运输系统，但是，其续航里程低、充电时间长和电池成本高等因素一直制约着其发展，因此，超级电容、飞轮等被提出作为电动汽车的辅助存储系统，可以有效地降低电池容量需求，并尽可能避免了电池峰值电流的出现，提高了电池寿命和制动能量的回收效率。本文研究的电动汽车飞轮辅助动力系统是在传统电动汽车的基础上加装了“电动式”飞轮辅助动力装置，组成了一套双能量源、双电机的新型动力系统。 首先，本文详细介绍了电动汽车飞轮辅助动力系统的组成及工作原理。该系统充分利用了行星齿轮差动传动的特性，将飞轮和飞轮控制电机通过行星齿轮组连接起来，实现了全新的机电混合无极变速，并通过调节飞轮控制电机的转矩和转速，控制飞轮能量的输入输出，提高了飞轮辅助电动汽车的能量回收效率。 其次，根据电动汽车的不同行驶工况和飞轮辅助动力系统的工作原理，设计了电动汽车飞轮辅助动力系统的控制策略。驱动控制策略采用基准转矩MAP图+双电机转矩分配模糊控制策略，合理分配双电机的驱动扭矩；制动能量回收控制策略同样采用模糊控制，充分发挥了飞轮能量回收效率高的优势。 然后，利用AVL-CRUISE软件建立飞轮辅助电动汽车正向的整车动力学模型；利用MATLAB/Simulink建立飞轮辅助动力系统的驱动控制策略和制动能量回收控制策略模型，并进行联合仿真。仿真结果显示本文设计的控制策略能够合理地分配主驱电机和飞轮控制电机的驱动转矩，且在车辆制动时，动力电池和飞轮能够共同回收制动能量，相比于传统电动汽车，回收效率大大提高。 最后，搭建了简易的“电动式”飞轮辅助动力系统试验台架，进行了相关的台架试验，主要包括通讯测试、飞轮控制电机特性试验、飞轮启动与释放功能特性试验及系统耐久性试验。 本文通过理论分析、建模仿真和台架试验相结合的方法研究了电动汽车飞轮辅助动力系统。仿真结果验证了本文设计的控制策略的能够达到较好的控制效果；台架试验验证了该系统的基本工作特性。为飞轮在电动汽车上的应用具有重要的指导意义。

目录

声明

第1章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 电动汽车飞轮辅助动力系统分类

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容和技术路线

第2章 电动汽车飞轮辅助动力系统结构及工作原理

2.1 电动汽车飞轮辅助动力系统的结构及组成

2.2 行星齿轮的工作原理

2.3 电动汽车飞轮辅助动力系统的工作原理

2.4 本章小结

第3章 电动汽车飞轮辅助动力系统控制策略的研究

3.1 控制系统结构及控制策略概述

3.2 模糊控制基础理论

3.3 驱动控制策略

3.4 制动能量回收控制策略

3.5 本章小结

第4章 飞轮辅助电动汽车建模及仿真分析

4.1 Simulink-CRUISE联合建模

4.2 仿真结果分析

4.3 本章小结

第5章 电动汽车飞轮辅助动力系统台架和装车试验

5.1 试验台架组成

5.2 台架试验

5.3 本章小结

第6章 结论

6.1 研究总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与论文相关的科研成果