純電動(dòng)汽車再生制動(dòng)充電安全與制動(dòng)穩(wěn)定性研究

【摘要】：純電動(dòng)汽車由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零排放以及高能量利用率等特點(diǎn)在新能源汽車的高速發(fā)展中占據(jù)重要地位。能量管理技術(shù)是純電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,而再生制動(dòng)的能量回收功能可以提高整車經(jīng)濟(jì)型、延長(zhǎng)續(xù)駛里程,是能量管理的重要環(huán)節(jié)。再生制動(dòng)控制是一個(gè)涉及電池充電安全、車輛制動(dòng)穩(wěn)定性以及能量回收率等多目標(biāo)條件下的動(dòng)態(tài)過程,其研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)整車制動(dòng)安全前提下的能量回收最大化。純電動(dòng)汽車再生制動(dòng)充電安全與制動(dòng)穩(wěn)定性研究在國(guó)內(nèi)外尚屬前沿,論文結(jié)合重慶市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配優(yōu)化與綜合控制”(2011BA3019)和長(zhǎng)安汽車公司密切合作,以純電動(dòng)汽車為研究對(duì)象,圍繞純電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)電池溫度控制、能量回收最大化與制動(dòng)穩(wěn)定性協(xié)調(diào)控制算法展開研究。研究?jī)?nèi)容主要涉及制動(dòng)力分配與高效能量回收、電池充電安全控制以及再生制動(dòng)與ABS/ESP協(xié)調(diào)穩(wěn)定性控制三個(gè)方面。論文的主要內(nèi)容包括:①在分析再生制動(dòng)能量回收影響因素的基礎(chǔ)上,提出了基于理想制動(dòng)力分配原則的制動(dòng)力分配方法。這些影響因素包括制動(dòng)力分配關(guān)系、制動(dòng)穩(wěn)定性、制動(dòng)強(qiáng)度以及電機(jī)和電池的影響。依據(jù)理想制動(dòng)力分配原則設(shè)計(jì)了再生制動(dòng)力與液壓制動(dòng)力分配方法,以及前后輪制動(dòng)力分配方法,并確定了以能量回收率為再生制動(dòng)能量回收能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。②通過電機(jī)臺(tái)架試驗(yàn),得到了電機(jī)的工作效率特性,考慮電機(jī)發(fā)電效率對(duì)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩進(jìn)行約束;并對(duì)電機(jī)最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了溫度修正?；陔姵氐某浞烹娫囼?yàn),得到了由電池充電電流限制的電機(jī)最大制動(dòng)力矩。采用遺傳算法對(duì)電機(jī)、電池聯(lián)合工作效率進(jìn)行優(yōu)化,得到了電機(jī)電池聯(lián)合效率最優(yōu)工作曲線,以實(shí)現(xiàn)最大化能量回收。在此基礎(chǔ)上,研究了電池最大有效回收制動(dòng)功率,采用智能優(yōu)化算法,求解Pareto最優(yōu)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩值。③在分析電池的充放電內(nèi)阻特性和開路電壓特性的基礎(chǔ)上,結(jié)合汽車行駛模型,建立了基于車輛行駛工況的電池生熱模型,提出了充電電流主動(dòng)控制的電池生熱控制方法。將電池?zé)崮Ｐ团c行駛模型結(jié)合,得到了車輛實(shí)時(shí)的電池動(dòng)態(tài)熱響應(yīng)。行駛工況溫度響應(yīng)仿真結(jié)果表明再生制動(dòng)對(duì)電池溫升的影響主要取決于充電電流的大小和充電時(shí)間。設(shè)計(jì)了電機(jī)制動(dòng)力分配系數(shù)模糊控制器,通過調(diào)節(jié)電機(jī)制動(dòng)力分配系數(shù)改變充電電流,對(duì)電池溫升進(jìn)行控制。仿真結(jié)果表明,控制后的充電電流中,大電流比例減小,小電流比例增多,電池溫度有明顯降低。④建立了制動(dòng)受力模型、滑移率模型、魔術(shù)輪胎縱向力學(xué)模型、液壓制動(dòng)系統(tǒng)模型以及制動(dòng)器模型。提出了基于模型參考自適應(yīng)濾波控制的驅(qū)動(dòng)輪機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)防抱死控制方法。為了保證較好的附著利用率,將制動(dòng)力分配控制轉(zhuǎn)化為滑移率分配控制。該控制方案使驅(qū)動(dòng)軸電機(jī)制動(dòng)力矩和液壓制動(dòng)力矩波動(dòng)均較小,可使汽車獲得更好的制動(dòng)穩(wěn)定性和平順性,同時(shí)提高了能量回收率。⑤建立了九自由度彎道制動(dòng)力學(xué)模型和縱橫向魔術(shù)輪胎模型,得到了縱向與橫向聯(lián)合的輪胎力與滑移率的關(guān)系。提出了ESP與再生制動(dòng)聯(lián)合控制方法,設(shè)計(jì)了橫擺力矩模糊控制器,求得了校正橫擺力矩。將校正橫擺力矩需求轉(zhuǎn)化為作用在車輪的縱向制動(dòng)力,進(jìn)行再生制動(dòng)力與摩擦制動(dòng)力的分配,以調(diào)整車輛的不穩(wěn)定趨勢(shì)。最后,以協(xié)調(diào)控制器為中心,將電池系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、以及ABS和ESP系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián),提出了分散最優(yōu)協(xié)調(diào)控制策略,該控制策略除能完成各自的分散最優(yōu)控制功能之外,還能協(xié)調(diào)一致地工作,使全系統(tǒng)的總體性能指標(biāo)最優(yōu)。在保證制動(dòng)穩(wěn)定性的同時(shí),使制動(dòng)能量回收率及電池溫升等方面都有一定程度的改善。 【關(guān)鍵詞】：再生制動(dòng)控制 電池溫度 充電電流控制 防抱死控制 防側(cè)滑控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U469.72;U463.5
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 課題的提出11
• 1.3 課題的相關(guān)研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 制動(dòng)力分配與高效能量回收研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 鋰離子電池?zé)峁芾硌芯楷F(xiàn)狀14
• 1.3.3 汽車縱向穩(wěn)定性控制研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.4 汽車橫向穩(wěn)定性控制研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-20
• 2 再生制動(dòng)能量回收影響因素與制動(dòng)力分配20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 再生制動(dòng)能量回收評(píng)價(jià)指標(biāo)20-23
• 2.3 再生制動(dòng)能量回收影響因素分析23-28
• 2.3.1 制動(dòng)力分配關(guān)系24-25
• 2.3.2 制動(dòng)穩(wěn)定性的影響25-26
• 2.3.3 制動(dòng)強(qiáng)度z的影響26-28
• 2.3.4 電機(jī)與電池的影響28
• 2.4 制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配方法28-31
• 2.4.1 傳統(tǒng)制動(dòng)力分配方法28-30
• 2.4.2 本文制動(dòng)力分配方法30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 基于電機(jī)電池聯(lián)合效率最優(yōu)的再生制動(dòng)控制32-50
• 3.1 引言32
• 3.2 電機(jī)發(fā)電特性研究32-36
• 3.2.1 電機(jī)發(fā)電外特性分析33-35
• 3.2.2 電機(jī)溫度補(bǔ)償35-36
• 3.3 電池充電特性分析36-41
• 3.4 電機(jī)-電池聯(lián)合效率優(yōu)化41-46
• 3.4.1 電機(jī)-電池聯(lián)合效率曲線41-43
• 3.4.2 基于遺傳算法的聯(lián)合效率優(yōu)化43-46
• 3.5 電機(jī)電池聯(lián)合效率最優(yōu)的再生制動(dòng)控制算法46-48
• 3.5.1 電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩優(yōu)化46-47
• 3.5.2 電機(jī)電池聯(lián)合效率最優(yōu)的再生制動(dòng)控制策略47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 4 基于電池溫度安全的再生制動(dòng)控制50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 電池組熱模型50-54
• 4.3 基于車輛行駛工況的電池生熱模型54-56
• 4.4 基于車輛行駛工況的電池生熱控制56-65
• 4.4.1 充電電流主動(dòng)控制方法56-59
• 4.4.2 基于模糊邏輯的充電電流控制59-61
• 4.4.3 特殊工況下的仿真分析61-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 5 機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)縱向穩(wěn)定性控制66-84
• 5.1 引言66
• 5.2 機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)工作區(qū)66-67
• 5.3 機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)建模67-72
• 5.3.1 制動(dòng)時(shí)車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型67-68
• 5.3.2 制動(dòng)時(shí)滑移率模型68-69
• 5.3.3 魔術(shù)輪胎縱向模型69-70
• 5.3.4 液壓制動(dòng)系統(tǒng)模型70-71
• 5.3.5 制動(dòng)器模型71-72
• 5.4 機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)防抱死控制72-78
• 5.4.1 機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力分配72-75
• 5.4.2 傳統(tǒng)車輛車輪防抱死控制方法75-77
• 5.4.3 機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)防抱死控制方案77-78
• 5.5 仿真結(jié)果分析78-82
• 5.5.1 液壓制動(dòng)防抱死仿真分析79-80
• 5.5.2 機(jī)電復(fù)合防抱死仿真分析80-82
• 5.6 本章小結(jié)82-84
• 6 機(jī)電復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)橫向穩(wěn)定性控制84-100
• 6.1 引言84
• 6.2 彎道制動(dòng)動(dòng)力學(xué)建模84-89
• 6.2.1 整車動(dòng)力學(xué)模型84-88
• 6.2.2 魔術(shù)輪胎縱橫向聯(lián)合建模88-89
• 6.3 ESP與電機(jī)聯(lián)合橫向穩(wěn)定性控制89-94
• 6.3.1 ESP與電機(jī)聯(lián)合控制方法89-91
• 6.3.2 橫擺力矩模糊控制器設(shè)計(jì)91-93
• 6.3.3 任務(wù)分配邏輯93-94
• 6.4 仿真結(jié)果與分析94-99
• 6.5 本章小結(jié)99-100
• 7 制動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)分散協(xié)調(diào)控制100-108
• 7.1 前言100
• 7.2 最優(yōu)分散協(xié)調(diào)控制策略100-102
• 7.3 制動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)分散協(xié)調(diào)控制策略102-103
• 7.4 仿真分析103-107
• 7.5 本章小結(jié)107-108
• 8 結(jié)論與展望108-110
• 8.1 全文總結(jié)108-109
• 8.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)109
• 8.3 研究展望109-110
• 致謝110-112
• 參考文獻(xiàn)112-120
• 附錄120
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄120
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目120

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

差動(dòng)制動(dòng)對(duì)汽車制動(dòng)穩(wěn)定性的影響    吳曉東;李冰;趙學(xué)增;

差動(dòng)制動(dòng)對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性的影響    李冰;吳曉東;

汽車在對(duì)開路面上的制動(dòng)穩(wěn)定性研究    李繼良;

國(guó)產(chǎn)雙軸汽車制動(dòng)穩(wěn)定性的分析及改善    陳家瑞;彭彥宏;魯和安;

基于動(dòng)力學(xué)模型的汽車制動(dòng)穩(wěn)定性虛擬展示    李紅波;張寅奇;吳渝;薛亮;

計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在汽車制動(dòng)穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用    劉蘊(yùn)博,郭孔輝

汽車設(shè)計(jì)參數(shù)與使用參數(shù)對(duì)其轉(zhuǎn)向制動(dòng)穩(wěn)定性影響的仿真研究    邱志良,劉蘊(yùn)博

電動(dòng)微型客車的機(jī)電復(fù)合制動(dòng)穩(wěn)定性分析    趙國(guó)柱;楊正林;魏民祥;潘松;

車輛制動(dòng)穩(wěn)定性的模糊協(xié)調(diào)控制    李銳;馬紅星;鄭太雄;馬付雷;李炯球;

緩行器對(duì)汽車制動(dòng)穩(wěn)定性影響評(píng)價(jià)    馬建,陳蔭三,余強(qiáng),郭榮慶

某輕型卡車制動(dòng)穩(wěn)定性分析    周毅;

純電動(dòng)汽車再生制動(dòng)充電安全與制動(dòng)穩(wěn)定性研究    黃晶瑩

車輛防抱制動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)穩(wěn)定性控制策略的仿真研究    唐國(guó)元

車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)控制研究    蘇周成

車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)穩(wěn)定性控制研究及仿真分析    唐保龍

輕型自卸車上采用氣制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)穩(wěn)定性研究    司馬鎮(zhèn)平

汽車制動(dòng)穩(wěn)定性虛擬展現(xiàn)技術(shù)研究與開發(fā)    張寅奇