纯电动汽车驱动控制策略开发与硬件在环测试

摘要

面对全球能源危机及环境恶化问题，纯电动汽车因低能耗、低排放等优势，成为行业发展的趋势。但想要在满足低能耗、低排放的同时达到更好的动力性，那么制定合理、完善的控制策略是非常重要的。整车控制技术是纯电动汽车的三大核心技术之一，也是近年来的研究重点。驱动控制策略是整车控制策略最基本的策略之一，肩负着控制车辆按照驾驶员意图行驶的重任。根据驾驶员的操作，识别驾驶员意图，并综合考虑车辆动力系统的运行状态，计算出驾驶员对于驱动电机的期望转矩，并发出相应指令，使车辆的行驶状态尽快达到驾驶员的目的，对于整车的性能起到至关重要的作用。　　本文以纯电动汽车整车控制器（VCU，Vehicle Control Unit）为研究对象，对其驱动控制策略展开深入研究，并基于NI-PXI系统，搭建硬件在环测试平台，对驱动控制策略进行实时验证。论文主要研究内容如下：　　（1）通过对现在动力系统结构优缺点的对比分析，确定以传统布置方案的车型作为研究对象；根据现有标准设计车辆性能指标，对驱动电机、动力电池参数进行匹配，并对匹配结果进行校核。结果表示参数匹配结果能满足设定的性能指标。　　（2）通过对现有驱动控制策略研究分析，针对现有策略的模式切换复杂等问题，本文提出一种自适应车辆工作模式，利用模糊控制来确定目标转矩的驱动控制策略。以动力性、经济性曲线作为边界条件，综合考虑驾驶员意图、车辆状态等利用模糊控制来实现对电机转矩的控制；并在MATLAB中建立模糊控制器及驱动控制策略模型。　　（3）结合理论知识和实验数据，对车辆各部分进行建模。采用前向仿真对驾驶员模型、驱动电机模型、动力电池模型及车辆动力学模型进行集成，并在循环工况下对其进行离线仿真验证。结果显示实际车速与目标车速误差值能满足要求，表明建立的模型是有效的。　　（4）基于D2P快速开发平台和NI-PXI系统，搭建整车控制器快速原型开发平台和硬件在环测试平台。在Simulink（MotoHawk）环境下，建立驱动控制策略模型、生成代码并刷入控制器中。在NI-PXI系统下，搭建硬件在环测试平台，对车辆仿真模型进行配置部署，模拟控制器的真实运行环境，完成对整车控制器的实时测试，初步验证了控制策略的合理、有效性。

目录

声明

1绪论

1.1.课题背景及研究意义

1.2.电动汽车概述

1.2.1电动汽车发展

1.2.2电动汽车关键技术

1.3.电动汽车基本结构

1.3.1电动汽车系统组成

1.3.2电动汽车结构布置形式

1.4.驱动控制策略研究现状

1.5.控制单元开发流程

1.6.论文研究的主要内容

2 动力系统参数匹配

2.1.整车基本参数及性能指标

2.2.动力系统参数匹配

2.2.1.典型工况统计分析

2.2.2.驱动电机参数匹配

2.2.3.动力电池参数匹配

2.3.参数匹配结果校核

2.3.1.动力性能

2.3.2.经济性能

2.4.本章小结

3 纯电动汽车驱动控制策略开发

3.1.驱动控制策略架构

3.2.动力性曲线计算

3.3.经济性曲线计算

3.4.驱动控制策略开发

3.5.本章小结

4 纯电动汽车整车建模

4.1.驾驶员模型

4.2.驱动电机模型

4.3.动力电池模型

4.4.整车动力学模型

4.5.离线仿真验证

4.5.1. NEDC工况仿真

4.5.2.设定条件下仿真分析

4.5.3.不同控制策略仿真对比

4.6.本章小结

5 整车控制器硬件在环测试

5.1. HIL测试平台概述

5.2.整车控制器方案

5.2.1. VCU硬件参数

5.2.2.基于D2P的软件设计

5.3.硬件在环测试平台搭建

5.3.1. HIL测试平台总体方案

5.3.2.硬件系统配置

5.3.3.整车模型开发

5.3.4.上位机管理软件设计

5.4.硬件在环测试系统集成调试

5.4.1系统集成

5.4.2结果分析

5.5.本章小结

6 全文总结和展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录