純電動(dòng)客車(chē)動(dòng)力總成控制策略研究.pdf

1、電動(dòng)汽車(chē)是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題較為有效的途徑，但續(xù)駛里程一直制約著電動(dòng)汽車(chē)的普及和發(fā)展，提高續(xù)駛里程最直接的方法是研制高性能的儲(chǔ)能裝置，提高能量利用率。但是能量存儲(chǔ)技術(shù)在短期內(nèi)很難有突破性的提高，因此解決續(xù)駛里程問(wèn)題最有效的方法是在現(xiàn)有車(chē)載儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)上提高能量利用率。電動(dòng)汽車(chē)能量傳遞的載體是動(dòng)力總成，因此研究開(kāi)發(fā)高性能、高效率、高可靠性的動(dòng)力總成是提高能量利用率、解決純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程短較為有效的途徑。本文以電動(dòng)汽車(chē)工程項(xiàng)目“

2、純電動(dòng)汽車(chē)試驗(yàn)車(chē)研究”和“增程式重型商用車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化”為依托，開(kāi)發(fā)高性能、高效率的純電動(dòng)客車(chē)動(dòng)力總成及控制系統(tǒng)，本文的主要研究工作包括：
　?。?）駕駛員駕駛意圖識(shí)別。本文考慮到電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)的駕駛差異性，在制定電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成控制策略時(shí)，應(yīng)考慮駕駛員操作電動(dòng)汽車(chē)過(guò)程中的舒適性和習(xí)慣性，使得駕駛員駕駛意圖在傳統(tǒng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)上得到一致的反應(yīng)，因此首先對(duì)駕駛員駕駛意圖進(jìn)行研究。根據(jù)駕駛員駕駛行為與駕駛意圖的關(guān)系建立了第

3、一層為駕駛員操作行為模型、第二層為駕駛員駕駛意圖模型的雙層隱形馬爾科夫模型。然后根據(jù)道路試驗(yàn)獲得不同駕駛行為和駕駛意圖下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用Matlab工具分別對(duì)駕駛行為模型和駕駛意圖模型進(jìn)行離線(xiàn)訓(xùn)練和辨識(shí)驗(yàn)證。辨識(shí)結(jié)果表明：本文提出的基于雙層隱形馬爾科夫模型對(duì)駕駛員駕駛行為和駕駛意圖識(shí)別的方法，具有準(zhǔn)確率高、處理時(shí)間短、時(shí)效性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
　?。?）純電動(dòng)客車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。本文采用理論建模與試驗(yàn)建模相結(jié)合的方法建立了純電

4、動(dòng)客車(chē)動(dòng)力總成數(shù)學(xué)模型，對(duì)整車(chē)模型、踏板模型、電機(jī)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、車(chē)輪模型、蓄電池模型、超級(jí)電容模型、功率模塊模型、液壓制動(dòng)系統(tǒng)模型、電機(jī)再生制動(dòng)系統(tǒng)模型等進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，為動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了可靠的仿真平臺(tái)。
　?。?）蓄電池-超級(jí)電容雙能量源主回路設(shè)計(jì)及控制策略研究。本文針對(duì)純電動(dòng)客車(chē)對(duì)能量源系統(tǒng)的要求，即起步、加速、爬坡時(shí)所需的大功率，長(zhǎng)距離行駛所需的高能量，制動(dòng)時(shí)所需的快速能量回收，設(shè)計(jì)了純電動(dòng)客車(chē)蓄電池

5、-超級(jí)電容雙能量源主回路?；谀：赃m應(yīng)整定PID控制策略對(duì)主回路DC/DC變換器進(jìn)行控制。最后對(duì)純電動(dòng)客車(chē)能量源及控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明：采用蓄電池-超級(jí)電容雙能量源主回路能夠滿(mǎn)足純電動(dòng)客車(chē)對(duì)能量源系統(tǒng)的要求。
　　（4）純電動(dòng)客車(chē)動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)控制策略研究。本文考慮到純電動(dòng)客車(chē)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變、難以預(yù)測(cè)、駕駛員駕駛意圖隨意性強(qiáng)等特點(diǎn)，針對(duì)純電動(dòng)客車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足精確控制車(chē)速、阻抗行駛阻力突變和適應(yīng)不同駕駛習(xí)慣的要

6、求，采用車(chē)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)純電動(dòng)客車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，其中采用模糊自適應(yīng)整定PID控制策略對(duì)車(chē)速進(jìn)行控制，采用Bang-Bang控制策略對(duì)電流進(jìn)行控制，來(lái)滿(mǎn)足純電動(dòng)客車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求。最后對(duì)純電動(dòng)客車(chē)動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明：采用車(chē)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)車(chē)速無(wú)靜差和阻抗行駛阻力突變，使得控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)、靜態(tài)特性。
　?。?）純電動(dòng)客車(chē)動(dòng)力總成制動(dòng)控制策略研究。本文考慮到純電

7、動(dòng)客車(chē)制動(dòng)安全性和制動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的多目標(biāo)共存，因此根據(jù)駕駛員駕駛意圖和車(chē)速，應(yīng)用多目標(biāo)規(guī)劃理論對(duì)復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)力分配策略進(jìn)行了研究，同時(shí)考慮到前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配比例、ECER13制動(dòng)法規(guī)、滑移率、電機(jī)特性、儲(chǔ)能裝置特性、傳動(dòng)系統(tǒng)等因素的制約，使得純電動(dòng)客車(chē)復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在保證制動(dòng)安全性的前提下最大限度的回收制動(dòng)能量。最后在九種工況下對(duì)純電動(dòng)客車(chē)復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)控制策略進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明：在各種工況下，液壓制動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)再生制動(dòng)

8、系統(tǒng)能夠在控制策略作用下協(xié)調(diào)穩(wěn)定的工作，達(dá)到制動(dòng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的雙重要求。
　　（6）純電動(dòng)中型客車(chē)動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。本文基于 Freescale MC9S12DG128B單片機(jī)設(shè)計(jì)了主控制器；針對(duì)EUPEC FF800R12KF4型 IGBT，基于CONCEPT2SD315AI芯片設(shè)計(jì)了IGBT驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了主控制器對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)控制功能；針對(duì)純電動(dòng)客車(chē)儀表與傳統(tǒng)汽車(chē)儀表在顯示內(nèi)容和使用功能等方面的差異性，基于MC

9、GS嵌入式組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了一款純電動(dòng)客車(chē)智能儀表；最后遵循“軟件工程”的設(shè)計(jì)思想，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將動(dòng)力總成控制系統(tǒng)軟件分為管理層、任務(wù)層和功能層，并對(duì)各層程序進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)的動(dòng)力總成控制系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足純電動(dòng)中型客車(chē)復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，具有輸出功率大、輸出電流大、輸出電壓高、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、跟隨性好等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足純電動(dòng)中型客車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性、舒適性等要求。
　　（7）純電動(dòng)客車(chē)整車(chē)性能試驗(yàn)研究。為了驗(yàn)證