考慮再生制動(dòng)的混合動(dòng)力轎車能量管理策略及多能源集成控制研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，人們對(duì)汽車工業(yè)節(jié)能環(huán)保的要求也日益提高?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車具有低油耗、低排放的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是目前最有希望替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的方案?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略和制動(dòng)控制策略設(shè)計(jì)是整車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，這個(gè)課題屬于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)，當(dāng)前各國主流汽車廠商都在進(jìn)行相關(guān)研究。
　　本文以“十一五”國家863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)以及其他校企合作混合動(dòng)力電動(dòng)汽車項(xiàng)目為背景，在全面分析混合動(dòng)力電

2、動(dòng)汽車的特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，以混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為對(duì)象，做了如下幾方面工作：根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)矩需求，對(duì)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的三個(gè)動(dòng)力源進(jìn)行工作轉(zhuǎn)矩分配；制定再生制定控制策略，在滿足法規(guī)要求和制定安全性的前提下，盡量回收制動(dòng)能量；對(duì)電機(jī)和液壓混合制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，制定混合制動(dòng)控制策略；建立該混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車前向式仿真軟件平臺(tái)；對(duì)該混合動(dòng)力電動(dòng)汽車控制策略進(jìn)行仿真分析并研究了其在實(shí)車上的應(yīng)用。
　　轉(zhuǎn)矩分配策略是混合

3、動(dòng)力電動(dòng)汽車控制策略設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是重要的節(jié)油點(diǎn)。它涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)、電池的協(xié)同工作。本文研究了混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析了主要工作模式的能量流路徑，提出了等效BSFC的方法，來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分配。
　　制動(dòng)時(shí)的能量回收是提高混合動(dòng)力電動(dòng)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的重要技術(shù)之一。再生制動(dòng)是目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制造商普遍采用的一項(xiàng)技術(shù)。再生制動(dòng)策略的涉及到制動(dòng)安全性、駕駛員感覺和能量回饋率，需要對(duì)各方面因素進(jìn)行綜合考慮。在

4、滿足ECE制動(dòng)法規(guī)要求并盡量提高安全性和駕駛員感覺的前提下，提出了一種最大制動(dòng)能量回收控制策略，對(duì)制動(dòng)時(shí)的電機(jī)工作點(diǎn)進(jìn)行了基于全局效率最優(yōu)的優(yōu)化。
　　考慮到電機(jī)的制動(dòng)效能以及制動(dòng)穩(wěn)定性，需要采用電機(jī)、液壓制動(dòng)相結(jié)合的混合制動(dòng)方案。因此，再生制動(dòng)控制系統(tǒng)與ABS液壓制動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)同工作的研究就成了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)研究必須面臨的問題。本文提出一種再生制動(dòng)與ABS制動(dòng)集成控制方案，實(shí)現(xiàn)常規(guī)制動(dòng)與防抱死制動(dòng)情況下摩擦制動(dòng)與再生制

5、動(dòng)之間的配合。即確保制動(dòng)安全性，又回收部分制動(dòng)能量。
　　仿真平臺(tái)的開發(fā)是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車控制策略研究的重要組成部分，直接影響到控制器開發(fā)效率和精度。本文采用理論建模和實(shí)驗(yàn)建模結(jié)合的方法，在Matlab/Simulink環(huán)境中建立了適合混合動(dòng)力電動(dòng)汽車仿真分析和控制策略研究的動(dòng)力學(xué)模型。模型主要包括整車、駕駛員、控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)等動(dòng)力源元件、變速器、離合器、功率消耗元件等。仿真和試驗(yàn)結(jié)果都表明了該模型的正確性和有效性，能夠滿足

6、精度要求和后續(xù)工作需要。
　　在建立的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車模型的基礎(chǔ)上，建立了整車控制器模型，對(duì)前面設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩分配策略及制動(dòng)控制策略進(jìn)行仿真分析。最后，搭建實(shí)車測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行了整車控制器的底盤測(cè)功機(jī)和道路試驗(yàn)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果都表明，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)根據(jù)汽車狀態(tài)和駕駛員需求協(xié)同工作，合理的分配驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能量消耗滿足設(shè)計(jì)要求?？刂破髂芎芎玫乜刂圃偕苿?dòng)系統(tǒng)和液壓制動(dòng)系統(tǒng)，在常規(guī)制動(dòng)時(shí)回收制動(dòng)能量約40%。防抱死制動(dòng)時(shí)能保證制動(dòng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并