混合动力汽车能量回馈制动控制策略的研究

【摘要】：能量回馈制动是混合动力汽车HEV（Hybrid Electric Vehicle）的一项关键技术，可显著降低燃油消耗和污染物排放。它能将车辆制动时的一部分能量（动能或势能）通过传动系统（主减速器、变速器、离合器等）带动电机发电，将能量存储在蓄电池内实现制动能量的回收，为下一次车辆制动提供部分能量。 本文首先以车辆动力学理论为基础，参照传统汽车制动过程中的制动力分配方法，基于制动能量最大化回收和制动的安全性，制定了一种高效能量回收的混合动力汽车制动力分配与再生制动控制策略。在传统整车及子系统的理论和数值模型基础上，采用Matlab/Simulink和ADVISOR软件建立了混合动力汽车关键系统子模型和能量回馈制动控制器模型。根据混合动力汽车能量回馈制动系统的工作特点，将制动能量回收率作为评价混合动力汽车能量回馈效果的性能指标。 通过对不同典型制动工况和城市驱动循环下的仿真分析，仿真数据基本能够准确反映出混合动力汽车的电池电荷（SOC）充放电状态、汽车尾气排放状态以及电机/发动机的工作点状态，并取得了较为理想的制动能量回收率，为下一步制定实车综合控制策略奠定了基础。 【关键词】：混合动力汽车 能量回馈制动 控制策略 建模与仿真
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 混合动力汽车能量回馈制动系统的研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-12
• 1.3 并联型混合动力汽车能量回馈制动的基本工作原理12-13
• 1.4 并联型混合动力汽车控制策略的研究状况13-14
• 1.5 本课题研究的主要内容14-16
• 2 混合动力汽车能量回馈制动控制策略研究16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 汽车行驶和制动过程的动力学分析16-22
• 2.2.1 汽车行驶的动力学基础16-17
• 2.2.2 汽车制动过程的动力学分析17-18
• 2.2.3 传统汽车制动过程的制动力分配18-21
• 2.2.4 混合动力汽车制动过程的制动力分配21-22
• 2.3 混合动力汽车的制动控制策略22-29
• 2.3.1 基于理想制动力分配曲线的制动能量回馈控制策略22-24
• 2.3.2 高效能量回馈控制策略24-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 混合动力汽车能量回馈制动系统的理论建模30-50
• 3.1 引言30
• 3.2 混合动力汽车能量回馈制动系统的总体概况30-34
• 3.2.1 混合动力汽车的仿真方法31
• 3.2.2 ADVISOR 简介31-33
• 3.2.3 ADVISOR 的仿真流程33-34
• 3.3 混合动力汽车整车和传动系统建模34-40
• 3.3.1 整车参数计算模块的建模34-35
• 3.3.2 车轮的建模35-37
• 3.3.3 主减速的建模37-39
• 3.3.4 变速箱的建模39-40
• 3.4 混合动力汽车动力系统发动机、电机和电池的选型和建模40-46
• 3.4.1 混合动力汽车动力系统发动机、电机和电池的选型40-42
• 3.4.2 混合动力汽车的发动机建模42-43
• 3.4.3 混合动力汽车的电机建模43-45
• 3.4.4 混合动力汽车的电池建模45-46
• 3.5 混合动力汽车能量回馈制动系统的制动控制模块的建模46-48
• 3.6 本章小结48-50
• 4 混合动力汽车能量回馈制动系统的仿真与分析50-70
• 4.1 引言50
• 4.2 混合动力汽车能量回馈制动系统评价指标50-51
• 4.3 混合动力汽车能量回馈制动系统仿真工况51-52
• 4.4 典型制动工况下的仿真和分析52-62
• 4.4.1 30km/h 初始制动车速下的仿真结果分析52-55
• 4.4.2 60km/h 初始制动车速下的仿真结果分析55-58
• 4.4.3 100km/h 初始制动车速下的仿真结果分析58-62
• 4.5 典型城市驱动工况下的仿真和分析62-68
• 4.5.1 ECE＋EUDC 驱动工况下的仿真结果分析62-64
• 4.5.2 日本 10－15 驱动工况下的仿真结果分析64-66
• 4.5.3 美国 UDDS 驱动工况下的仿真结果分析66-68
• 4.6 本章小结68-70
• 5 全文结论与展望70-72
• 5.1 全文总结70-71
• 5.2 今后的研究与展望71-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-77
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果77

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