混合动力汽车制动能量回收策略研究

【摘要】：进入21世纪以来，发展新能源汽车行业正逐渐成为世界各国尤其是汽车工业大国加快推进交通能源战略转型的重要措施。混合动力汽车以其低油耗、低排放、高性价比的优势，将在新能源汽车行列中长期存在，现有的针对混合动力汽车的设计和控制相关的研究的领域也越来越广。全文以混合动力汽车再生制动问题为研究对象，对制动力分配方法和制动能量回收效率的提升控制策略进行深入研究。 首先从传统燃油汽车的制动过程入手，对制动过程的理论基础动力学及制动稳定性相关的基础理论进行分析。以此为基础，进一步分析混动力汽车常用驱动电机的在反接制动工作模式下的力学性能。在对燃油汽车制动过程中的力学分析、汽车制动稳定性及电机反接制动力关系理解的基础上，对混合动力汽车的制动稳定性问题进行探讨。在探讨电机反接制动工作模式的同时，对混合动力汽车储能系统的性能作简易的了解，并针对磷酸铁锂电池给出一种方便建模的充放电电路模型。 然后对混合动力汽车再生制动控制中的常见的方法，重点对基于经验的逻辑门限控制方法和智能系统方法中的模糊逻辑控制在再生制动控制中的基本控制流程和思路进行了探讨。在此基础上，结合对混合动力汽车再生制动过程的理解，运用了动态规划求解问题的基本思路，对再生制动过程进行分解。在分解后的子过程的控制中，采用反馈控制的思想，实时对制动力分配时的前后轴制动力分配比、前轴机械制动力－再生制动力分配关系进行调节，以保证在每个子过程中的制动能量回收效率尽可能高，进而达到在整个制动过程中的能量回收效率的最大化。在每个子过程的反馈控制过程中，实时以整车的制动稳定性要求以及制动强度要求作为首要约束条件。 最后通过高级车辆仿真软件Advisor对以上的再生制动控制方法在不同工况下进行验证试验，对比在不同工况下的能量回收效率和能量回收效果，对该制动控制方法的优劣作全面的评价。 【关键词】：混合动力汽车 再生制动控制 反馈控制 动态规划 Advisor
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7;U463.5
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-13
• 插图清单13-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 引言15-16
• 1.2 混合动力汽车概述16-20
• 1.2.1 混合动力汽车定义和分类16-19
• 1.2.2 混合动力汽车优点19
• 1.2.3 混合动力汽车关键技术19-20
• 1.3 制动能量回收策略研究现状20-22
• 1.3.1 国外研究现状20-21
• 1.3.2 国内研究现状21-22
• 1.4 课题来源与研究内容22-25
• 1.4.1 课题来源22
• 1.4.2 主要研究内容22-25
• 第二章 混合动力汽车再生制动基础25-44
• 2.1 传统汽车制动过程理论基础25-32
• 2.1.1 整车受力分析26-28
• 2.1.2 汽车制动过程的动力学分析28-29
• 2.1.3 理想制动力曲线－I 曲线29-31
• 2.1.4 ECE 制动法规对制动力的要求31-32
• 2.2 混合动力汽车电机驱动系统32-35
• 2.2.1 混合动力汽车驱动电机简介32-33
• 2.2.2 实际电机再生工况下制动力33-34
• 2.2.3 电机再生制动力作用下的制动稳定性分析34-35
• 2.3 混合动力汽车储能系统35-43
• 2.3.1 常见混合动力汽车储能装置35-39
• 2.3.2 锂电池电特性分析39-42
• 2.3.3 磷酸铁锂电池充放电电路模型42-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第三章 混合动力汽车再生制动控制方法44-55
• 3.1 逻辑门限控制法44-45
• 3.2 智能系统方法45-48
• 3.2.1 模糊逻辑控制基础46-47
• 3.2.2 基于模糊逻辑制动力分配策略的设计47-48
• 3.3 动态规划方法求解再生制动力分配问题48-51
• 3.3.1 动态规划的原理48-49
• 3.3.2 再生制动过程的分解49-50
• 3.3.3 再生制动子过程控制流程50-51
• 3.4 动态规划求解过程51-53
• 3.4.1 制动子过程简化51-52
• 3.4.2 代价函数的建立52
• 3.4.3 动态规划问题的约束条件52-53
• 3.4.4 动态规划问题求解53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 混合动力汽车再生制动控制方法仿真实验验证55-62
• 4.1 Advisor 的仿真软件简介55-57
• 4.2 再生制动仿真模型的建立57-59
• 4.3 本文控制策略仿真结果分析59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况67-68

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