纯电动汽车电液复合再生制动研究

【摘要】：在能源短缺和空气污染越来越严重的今天,率先发展低速微型纯电动汽车,正逐步成为人们的共识。电动汽车制动能量回馈对节能减排具有重要意义。本文对纯电动汽车再生制动开展较深入研究,主要工作包括： 研究了制动过程中制动踏板角速度、位移随时间的变化规律以及制动踏板角速度随角位移的变化规律,阐明了制动强度与踏板位移的关系。应用由信息理论、混沌时间序列与符号动力学理论为基础发展的符号时间序列方法对制动踏板角速度变化规律进行分析,明确区分了紧急制动与一般制动,而且在制动踏板空行程范围即可作明确区分,具有预见性。该方法去噪作用明显,结论稳定可靠,为研究制动意图提供了一种新方法。 设计了具有再生制动功能的直流电机四象限运行直流斩波电路,能够实现再生制动功能。进行了常用双向DC/DC拓扑分析与选型,并对超级电容参数进行了计算。 建立了基于制动动力学和制动法规的安全制动范围数学模型,考虑蓄电池SOC与超级电容SOC对制动能量回收的影响,对再生制动的模糊控制和复合电源功率的模糊分配进行了研究,在此基础上设计了最大制动能量回收分配与控制流程。为实现此分配与控制流程,建立了液压制动系统模型,提出一种电制动力最大化实现方法,即把高速开关电磁阀和液压调节器并联,标定高速开关电磁阀占空比与制动轮缸压力的关系,在非紧急制动工况由高速开关电磁阀调节制动轮缸压力。这样,即可由分配策略满足约束条件下的电制动力,确定液压制动力需求,通过制动器模型转换为制动轮缸压力,确定高速开关电磁阀占空比,通过控制高速开关电磁阀占空比,即可实现在非紧急制动工况下液压制动力的按需调节。 实验研究方法是本文的主要方法之一。建立了基于制动安全的纯电动汽车再生制动系统试验平台。设计了制动踏板瞬态控制器实现指定角速度输入；提出一种前轴地面制动力在台架上实现的方法,即用调速电机带动磁粉离合器-变速箱给实物车轮提供反转矩方法。 【关键词】：电动汽车 再生制动 符号时间序列 控制策略 开关电磁阀 磁粉离合器
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 概述9-10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 再生制动概述10-11
• 1.2.2 再生制动控制策略11-15
• 1.2.3 制动能量储存装置15-16
• 1.2.4 制动意图识别16-17
• 1.2.5 复合电源17-18
• 1.3 本文主要研究内容18-20
• 1.3.1 车辆基本参数18
• 1.3.2 主要研究内容18-20
• 第二章 制动意图的识别方法20-38
• 2.1 概述20-22
• 2.1.1 识别制动意图的目的与意义20-21
• 2.1.2 制动工况的分类21-22
• 2.2 制动过程中制动踏板角速度、位移的变化规律22-26
• 2.2.1 踏板角速度22-25
• 2.2.2 制动压力与踏板位移的关系25-26
• 2.3 制动意图识别的符号时间序列方法26-32
• 2.3.1 与符号时间序列方法有关的知识26-30
• 2.3.2 混沌30-31
• 2.3.3 符号动力学简介31-32
• 2.4 制动踏板角速度的符号时间序列分析32-37
• 2.4.1 时间序列数据的符号化32-35
• 2.4.2 符号序列长度L的优化选择方法35-36
• 2.4.3 制动意图的判断36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 电机再生制动与能量回收方法38-60
• 3.1 直流电机原理38-48
• 3.1.1 直流电机与发电机的工作原理38-39
• 3.1.2 串励直流电机模型39-40
• 3.1.3 直流斩波电路40-43
• 3.1.4 串励直流电机再生制动斩波器设计43-47
• 3.1.5 斩波电路实现47-48
• 3.2 蓄电池的特性48-51
• 3.2.1 蓄电池的充放电特性48-49
• 3.2.2 蓄电池的容量特性49-51
• 3.2.3 蓄电池的温度特性51
• 3.3 超级电容的特性51-53
• 3.3.1 超级电容的充放电特性51-52
• 3.3.2 超级电容的温度特性52-53
• 3.4 基于再生制动超级电容参数研究53-55
• 3.5 超级电容与铅酸电池复合电源系统结构与工作模式55-57
• 3.6 常用双向DC/DC拓扑分析与选型57-59
• 3.6.1 升压变换器模式57-58
• 3.6.2 降压变换器模式58-59
• 3.7 本章小结59-60
• 第四章 制动力分配方法研究60-89
• 4.1 引言60
• 4.2 再生制动过程的能量分析60
• 4.3 再生制动能量回收的约束条件60-62
• 4.3.1 行驶工况的影响61
• 4.3.2 电机工作特性的影响61-62
• 4.3.3 储能器的影响62
• 4.3.4 变速器档位的影响62
• 4.3.5 制动安全性62
• 4.4 制动力分配策略62-81
• 4.4.1 机电制动力分配策略62-64
• 4.4.2 安全制动范围64-65
• 4.4.3 电机再生制动能力65-66
• 4.4.4 可充电功率的约束66
• 4.4.5 再生制动模糊控制方法66-72
• 4.4.6 制动力的分配控制流程72-73
• 4.4.7 制动力模糊分配模型73
• 4.4.8 复合电源能量的模糊管理73-76
• 4.4.9 基于复合电源的再生制动模糊控制仿真76-78
• 4.4.10 制动力分配计算举例78-81
• 4.5 制动力调节方法81-88
• 4.5.1 液压ABS系统模型81-85
• 4.5.2 高速开关电磁阀调压系统85-88
• 4.6 本章小结88-89
• 第五章 再生制动系统试验研究89-110
• 5.1 再生制动试验台设计89-98
• 5.1.1 试验平台功能分析89-90
• 5.1.2 试验平台总体方案90-91
• 5.1.3 试验平台模块设计91-98
• 5.2 试验分析98-109
• 5.4 本章小结109-110
• 第六章 总结与展望110-113
• 6.1 全文总结110-111
• 6.2 本文的创新点111-112
• 6.3 进一步工作展望112-113
• 参考文献113-119
• 致谢119-120
• 附录：攻读博士学位期间发表的论文120

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