复合电源纯电动汽车再生制动控制策略研究

摘要

汽车行业的迅速进步使得环境污染和能源危机问题越来越严重，也使得无污染、能量利用率较高的纯电动汽车逐渐成为了汽车行业研究的热点。传统单一电池技术无法兼顾能量和功率特性的缺点限制了纯电动汽车的推广和普及，而超级电容和蓄电池组成的复合电源系统却能很好地解决单一电池的不足，同时还能提高车辆的续航里程。复合电源系统提升续航里程的关键在于再生制动技术，而再生制动技术的最主要影响因素就是控制策略。因此针对复合电源纯电动汽车，对其再生制动控制策略进行相关研究，有助于增加汽车的续驶里程。本文的主要研究工作及取得的相关成果如下：　　(1)选取市面上某纯电动汽车为参考车型，根据国家标准设计车辆基本参数和动力性能需求参数，对车辆的动力系统各部件进行参数匹配，主要包括电机、电池和超级电容。同时利用实验法对电池和超级电容单体进行测试实验，为后续仿真模型的建立与参数辨识奠定基础。　　(2)利用Simulink软件建立动力系统各部件和复合电源系统控制策略的仿真模型，并利用测试实验结果对电池和超级电容的外特性参数进行辨识。同时结合Advisor软件的二次开发建立复合电源车辆的整车模型，并对参数辨识结果和整车模型进行仿真验证。　　(3)在已有的控制策略基础上，对驾驶员制动意图进行模糊识别，在不同制动意图下利用制动强度进行前后轮制动力的分配，同时针对前轮再生制动力的分配，提出了一种以车速、制动强度和储能系统SOC为输入，再生制动力比例为输出的模糊控制策略。　　(4)搭建再生制动策略的前后向仿真模型，进行仿真实验，结果证实了再生制动控制策略的有效性，而且相比于软件控制策略具有更好地能量回收性能。同时针对再生制动力模糊控制器主观性太强的缺陷，利用遗传算法进行优化，并进行仿真对比分析，结果表明优化后的再生制动控制策略性能更优，和优化前相比，在NEDC工况下可回收的制动能量提高了4%，有效制动能量回收效率提高了4.1%；在UDDS工况下则分别提高了5.5%和6.1%，验证了对控制策略进行优化的有效性。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 纯电动汽车国内外研究现状

1.2.2 车载复合电源国内外研究现状

1.2.3 再生制动控制策略国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第 2 章 车辆动力系统参数匹配与复合电源部件测试

2.1 整车基本参数和性能指标

2.2 驱动电机参数匹配

2.3 复合电源系统参数匹配

2.3.1 复合电源系统拓扑结构选型

2.3.2 动力蓄电池参数匹配

2.3.3 超级电容参数匹配

2.4 复合电源系统部件测试

2.4.1 动力蓄电池测试实验

2.4.2 超级电容测试实验

2.5 本章小结

第 3 章 复合电源纯电动汽车建模与验证

3.1 仿真软件 Advisor 简介

3.2 动力系统仿真模型搭建

3.2.1 驱动电机仿真模型

3.2.2 动力蓄电池仿真模型

3.2.3 超级电容仿真模型

3.2.4 双向 DC/DC 变换器仿真模型

3.2.5 动力蓄电池模型参数辨识

3.2.6 超级电容模型参数辨识

3.3 复合电源控制策略仿真模型搭建

3.3.1 复合电源工作模式

3.3.2 模糊控制策略设计

3.4 仿真验证与分析

3.4.1 储能部件模型参数辨识仿真分析

3.4.2 复合电源纯电动汽车整车模型仿真验证

3.5 本章小结

第 4 章 再生制动控制策略设计

4.1 再生制动控制策略设计基础

4.1.1 再生制动系统工作原理

4.1.2 常见的再生制动控制策略

4.2 驾驶员制动意图识别

4.2.1 制动意图分类和参数选择

4.2.2 制动意图模糊识别

4.3 车辆前后轮制动力分配

4.3.1 前后轮制动力分配理论

4.3.2 前后轮制动力分配策略

4.4 车辆再生制动力分配

4.4.1 再生制动力分配影响因素

4.4.2 再生制动力分配策略

4.4.3 再生制动力模糊控制器设计

4.5 本章小结

第 5 章 再生制动控制策略仿真分析与优化

5.1 再生制动控制策略建模

5.1.1 Advisor 再生制动控制策略分析

5.1.2 再生制动控制策略模型搭建

5.2 仿真结果与分析

5.3 再生制动控制策略优化

5.3.1 遗传算法优化原理

5.3.2 优化数学模型的建立

5.3.3 遗传算法优化求解过程

5.4 遗传优化仿真验证

5.4.1 遗传优化结果

5.4.2 仿真验证

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录 A 攻读学位期间所取得的研究成果