純電動汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)及高壓安全策略研究

【摘要】：純電動汽車能量管理系統(tǒng)是純電動汽車整車能量分配與優(yōu)化、純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)、純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的集成。以能量管理為主線，運用模糊控制理論對純電動汽車能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究，并將研究成果應(yīng)用到實際產(chǎn)品中。純電動汽車高壓安全技術(shù)是純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。首先，分析了高壓安全系統(tǒng)的構(gòu)成及功能，并針對絕緣檢測模塊中無源絕緣電阻檢測方法的弊端，研究了有源絕緣電阻檢測方法。第二，根據(jù)純電動汽車高壓安全系統(tǒng)要求設(shè)計了純電動汽車高壓安全軟啟動電路，并應(yīng)用到實際產(chǎn)品中。 純電動汽車續(xù)駛里程受限是制約純電動汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題，根據(jù)純電動汽車的駕駛特性，將純電動汽車分為三種駕駛模式，動力模式、經(jīng)濟模式、常規(guī)模式。動力模式注重提高車輛的動力性能，電機控制系統(tǒng)對于加速踏板響應(yīng)更為迅速，驅(qū)動電機輸出當前轉(zhuǎn)速下更高的轉(zhuǎn)矩值，使得車輛具備更好的加速能力和爬坡能力；經(jīng)濟模式則以最大的續(xù)駛里程為控制目標，在滿足車輛基本行駛條件的前提下，電池系統(tǒng)、電機系統(tǒng)盡量工作在高效區(qū)，最大限度的延長車輛的續(xù)駛里程；常規(guī)模式為正常駕駛模式。運用模糊控制的方法設(shè)計了整車控制器，并經(jīng)過Matlab軟件仿真和實車試驗來證明結(jié)果有效性。 純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)是能量管理系統(tǒng)的核心，其中采集系統(tǒng)是數(shù)據(jù)信息獲取的通道，它的信息準確與否直接影響到車輛的運行安全以及剩余續(xù)駛里程的估算。然而針對在信號采集及傳輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)時滯問題，運用常時滯T-S模糊系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制方法，給出了非線性常時滯T-S模糊系統(tǒng)的相關(guān)穩(wěn)定性條件，設(shè)計了穩(wěn)定性控制器并經(jīng)過試驗驗證，很好的解決了純電動汽車電池管理系統(tǒng)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及傳輸過程時滯問題。針對更為復(fù)雜的純電動汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)中無線圖像傳輸時滯問題，研究了基于Roesser模型的二維離散系統(tǒng)穩(wěn)定性控制理論。此外，針對純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)采集系統(tǒng)執(zhí)行器故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，提出了一種基于T-S模糊系統(tǒng)的可靠性控制器設(shè)計方案，該控制器采用了不同的控制架構(gòu)，從而引入更多控制增益矩陣變量，并通過線性矩陣不等式給出可靠控制器設(shè)計條件，降低了控制系統(tǒng)的保守性，并通過仿真驗證。 純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)能夠有效的延長車輛的續(xù)駛里程，構(gòu)建了純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的模型，應(yīng)用基于最小制動力分配策略，降低了車輛的能量消耗率，提高了車輛的制動回收能量和能量利用效率，并在雙能量型純電動汽車進行系統(tǒng)建模與仿真。 針對純電動汽車高壓絕緣電阻檢測電路特點，分析了無源絕緣電阻檢測方法存在的不足，提出了有源絕緣電阻檢測方法，該方法有效地解決了正負母線對地對稱絕緣電阻無法測量的問題。此外，為保護純電動汽車高壓零部件使用安全，設(shè)計了高壓軟啟動電路，并應(yīng)用于實際產(chǎn)品中。 【關(guān)鍵詞】：能量管理 高壓安全 優(yōu)化控制 時滯 執(zhí)行器故障 制動能量回收
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-31
• 1.1 純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2 純電動汽車產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)16-28
• 1.2.1 動力電池成組及管理技術(shù)16-23
• 1.2.2 驅(qū)動電機及控制技術(shù)23-25
• 1.2.3 整車控制優(yōu)化及能量管理技術(shù)25-26
• 1.2.4 純電動汽車整車高壓安全技術(shù)26-28
• 1.3 純電動汽車能量管理系統(tǒng)及高壓安全系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀28-29
• 1.4 本文的研究內(nèi)容及主要工作29-31
• 第2章 純電動汽車能量管理系統(tǒng)理論基礎(chǔ)31-65
• 2.1 純電動汽車系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理31-34
• 2.1.1 純電動汽車系統(tǒng)構(gòu)成31-32
• 2.1.2 純電動汽車工作原理32-34
• 2.2 純電動汽車動力性分析34-37
• 2.3 純電動汽車行駛工況分析37-43
• 2.4 純電動汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)理論分析43-63
• 2.4.1 模糊控制理論概述43-47
• 2.4.2 二維離散 Roesser 模型系統(tǒng)穩(wěn)定性分析理論47-58
• 2.4.3 帶有執(zhí)行器故障的 T-S 模糊系統(tǒng)可靠性控制理論58-63
• 2.5 小結(jié)63-65
• 第3章 純電動汽車能量管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究65-103
• 3.1 純電動汽車能量優(yōu)化分配策略65-71
• 3.1.1 概述65
• 3.1.2 基于模糊控制的純電動汽車整車優(yōu)化控制策略65-69
• 3.1.3 試驗驗證69-70
• 3.1.4 結(jié)論70-71
• 3.2 純電動汽車電池信息采集系統(tǒng)時滯問題的穩(wěn)定性控制71-84
• 3.2.1 概述71-73
• 3.2.2 純電動汽車電池信息采集系統(tǒng)時滯問題的穩(wěn)定性控制73-84
• 3.3 帶有執(zhí)行器故障的純電動汽車電池信息采集系統(tǒng)的可靠性控制84-88
• 3.3.1 帶有執(zhí)行器故障電池信息采集系統(tǒng)可靠性控制器設(shè)計85-87
• 3.3.2 結(jié)論87-88
• 3.4 雙能量型純電動汽車制動能量回收技術(shù)研究88-101
• 3.4.1 雙能量型純電動汽車結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計88-96
• 3.4.2 雙能量型純電動汽車制動能量回收系統(tǒng)研究96-101
• 3.5 小結(jié)101-103
• 第4章 純電動汽車高壓安全控制策略研究103-114
• 4.1 純電動汽車高壓安全控制系統(tǒng)研究103-107
• 4.1.1 純電動汽車高壓安全系統(tǒng)的功能104
• 4.1.2 純電動汽車高壓電安全診斷與控制策略104-105
• 4.1.3 純電動汽車高壓部件軟啟動控制電路設(shè)計105-107
• 4.2 純電動汽車絕緣電阻檢測方法107-113
• 4.2.1 無緣接地絕緣電阻檢測方法107-109
• 4.2.2 有源絕緣電阻檢測方法109-111
• 4.2.3 有源絕緣檢測模塊開發(fā)111-113
• 4.3 小結(jié)113-114
• 結(jié)論114-117
• 1. 全文總結(jié)114-115
• 2. 本文的主要創(chuàng)新點115
• 3. 研究工作展望115-117
• 參考文獻117-126
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單126-127
• 致謝127

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