复合电源电动汽车再生制动电流控制技术研究

摘要

再生制动控制技术作为电动汽车的一项关键技术，可以在电动汽车制动时将其部分动能回收并且加以利用，进而使电动汽车的续驶里程增加。常用电动汽车的动力电池在再生制动时不适合大功率、频繁地充放电，而超级电容具有充放电速度快、高功率密度等特点，将超级电容作为再生制动能量回收的储存装置，可提高电动汽车再生制动能量回收。
　　由于电动汽车再生制动时车速迅速降低，电机反电势也随之急剧减小，在制动能量回收的过程中超级电容理想电压迅速升高，为达到车辆制动性能的指标，本文以复合电源电动汽车再生制动电流控制技术研究为目标，开展工作如下:
　　通过对再生制动重要部件的分析，合理地选择参数匹配的动力电池、超级电容以及电机;结合动力电池和超级电容各自的特点，具体介绍复合电源电动汽车再生制动系统的总体结构、功能及其工作基本原理。
　　建立复合电源电动汽车主电路的数学模型，车辆动力学模型以及PID算法的数学模型，在采用恒定制动电流控制策略的基础上通过MATLAB编程工具对上述模型进行计算和仿真，并对基于PID算法的恒定制动电流再生制动仿真曲线进行分析，且仿真效果良好。
　　建立恒定制动电流再生制动占空比的控制规律，其仿真效果与基于PID算法的恒定制动电流再生制动的仿真效果基本一致;并且在不同制动电流、超级电容理想电压、初始车速及超级电容内阻下，对基于占空比控制规律的恒定制动电流再生制动的占空比变化进行详细分析。
　　搭建复合电源电动汽车再生制动控制系统试验台，介绍再生制动控制系统的硬件电路、软件及试验设备;进行再生制动滑行与固定占空比试验，验证再生制动系统的可行性;进行基于占空比控制规律的恒定制动电流再生制动试验，提出系统需对超级电容理想电压进行滤波，并采用卡尔曼滤波估计超级电容理想电压;通过基于占空比控制规律-卡尔曼滤波的恒定制动电流再生制动试验，验证占空比控制规律-卡尔曼滤波的恒定制动电流再生制动的正确性，通过不同制动电流下的占空比控制规律-卡尔曼滤波的恒定制动电流再生制动试验，验证占空比控制规律-卡尔曼滤波在复合电源电动汽车再生制动电流控制中的有效性与合理性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 电动汽车研究背景

1．2 再生制动控制技术在国内外的研究现状

1．2．1 国外的研究现状

1．2．2 国内的研究现状

1．3 主要研究内容

第二章 复合电源电动汽车再生制动结构

2．1 再生制动结构的重要部件

2．1．1 动力电池

2．1．2 超级电容

2．1．3 电机

2．2 再生制动系统结构及工作原理

2．2．1 再生制动系统结构及功能

2．2．2 再生制动系统工作基本原理

2．3 本章小结

第三章 复合电源电动汽车主电路及其仿真

3．1 主电路数学模型

3．1．1 无刷直流电机数学模型

3．1．2 超级电容数学模型

3．1．3 主电路结构

3．1．4 主电路数学模型

3．2 车辆动力学模型

3．3 再生制动控制策略比较

3．4 基于PID算法的恒定制动电流再生制动数学模型及其仿真

3．4．1 PID算法的数学模型

3．4．2 PID算法的仿真流程

3．4．3 PID算法的仿真

3．5 本章小结

第四章 恒定制动电流再生制动占空比的控制规律研究

4．1 恒定制动电流再生制动占空比的控制规律

4．2 占空比控制规律的恒定制动电流再生制动占空比仿真流程图

4．3 占空比控制规律的恒定制动电流再生制动占空比仿真

4．4 本章小结

第五章 再生制动系统试验

5．1 再生制动控制系统

5．1．1 再生制动控制系统硬件电路

5．1．2 再生制动控制系统软件

5．1．3 再生制动控制上位机软件

5．1．4 再生制动控制系统试验设备

5．2 再生制动试验研究

5．2．1 再生制动滑行与固定占空比试验

5．2．2 基于占空比控制规律的恒定制动电流再生制动试验曲线

5．2．3 基于卡尔曼滤波的超级电容理想电压估计

5．2．4 基于占空比控制规律-卡尔曼滤波的试验曲线与占空比的仿真曲线对比

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的主要论文