轻度混合动力电动汽车制动能量回收控制策略仿真

【摘要】：为提高整车的能量回收率,本文对串联式制动能量回收系统和并联式制动能量回收系统的制动力分配策略进行了研究和仿真分析。仿真结果表明,串联式制动能量回收系统的能量回收能力要明显高于并联式制动能量回收系统,其中能量回收率大约能提高8%左右;本文设计的制动力分配策略要优于advisor中的制动力分配策略,其中燃油经济性大约能提高3%左右。 本文还以驾驶员的制动意图和制动能量回收率为设计指标,基于最优控制理论和PI控制理论设计了一套有效的制动力分配模型。仿真结果表明,最优控制和PI控制方法都能够显著提高汽车制动时的响应速度,但是从提高能量回收率的角度来看,最优控制方法更加适合该系统。 为实现整车制动力按照串联式方式进行分配,本文提出了一种混合动力车串联式制动能量回收系统,该系统包括两个子系统——回收制动子系统和液压制动子系统。本章主要针对液压制动子系统开展了设计工作,包括原理设计、参数设计以及系统仿真校核。仿真结果表明:该设计可以很好的实现系统调压的意图,并且设计中所选用的元件参数较为合适,系统的压力范围、流量和响应特性等均能实现设定的性能指标。 本文基于制动能量回收系统的运动学分析设计了试验系统的工作原理,提出了一套试验系统用于模拟混合动力电动汽车在中小制动强度下的能量回收过程,并对该试验系统进行了最优控制算法设计,对所设计的试验方案进行了仿真分析。仿真研究验证了所设计的试验系统能够模拟车辆制动能量回收的过程,同时最优控制能够很大幅度的提高整车的制动性能。 【关键词】：最优控制 PI控制 串联式制动能量回收系统 试验仿真
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 第1 章 绪论11-21
• 1.1 混合动力电动汽车背景介绍11-12
• 1.2 制动能量回收系统综述12-20
• 1.2.1 概况12-14
• 1.2.2 制动能量回收系统的研究历程14-16
• 1.2.3 制动能量回收控制策略的研究16-20
• 1.3 本课题的研究内容20-21
• 第2 章 制动力分配策略研究21-38
• 2.1 制动系统工作逻辑21-24
• 2.2 串联式制动能量回收系统的制动力分配策略24-26
• 2.2.1 f 曲线未与I'曲线相交时24-25
• 2.2.2 f 曲线与I'曲线相交时25
• 2.2.3 制动力分配系数曲线25-26
• 2.2.4 前轮制动转矩分配策略26
• 2.3 并联式制动能量回收系统的制动力分配关系26-27
• 2.4 系统模型27-30
• 2.4.1 双轴模型27-28
• 2.4.2 传动系数学模型28-29
• 2.4.3 发动机强制怠速转矩模型29
• 2.4.4 附着滑移曲线模型29-30
• 2.4.5 电机力学模型30
• 2.4.6 踏板意图解释模型30
• 2.5 制动力分配策略仿真结果及分析30-37
• 2.5.1 路况选择31
• 2.5.2 评价指标31-32
• 2.5.3 仿真模型及参数32-34
• 2.5.4 仿真结果及分析34-37
• 2.6 结论37-38
• 第3 章 串联式制动能量回收系统控制策略研究38-48
• 3.1 系统建模38-40
• 3.1.1 电机转矩输出动态特性39
• 3.1.2 制动器转矩输出动态特性39-40
• 3.2 最优控制策略40-43
• 3.2.1 整车制动力分配策略40-41
• 3.2.2 系统简化41-42
• 3.2.3 最优控制律42-43
• 3.3 PI 控制策略43-45
• 3.3.1 系统简化43-44
• 3.3.2 PI 控制律44-45
• 3.4 串联式制动能量回收系统控制策略仿真结果及分析45-47
• 3.4.1 路况选择45-46
• 3.4.2 仿真结果及分析46-47
• 3.5 结论47-48
• 第4 章 串联式制动能量回收系统设计48-72
• 4.1 现有串联式制动能量回收系统分析48-49
• 4.2 功能定义49
• 4.3 液压制动子系统的性能指标49-53
• 4.3.1 系统压力工作范围50-52
• 4.3.2 系统流量52-53
• 4.4 原理设计53-58
• 4.5 实现途径58-64
• 4.5.1 蓄能器的设计59-60
• 4.5.2 油泵和电机的设计60-61
• 4.5.3 单向阀的设计61
• 4.5.4 换向阀的设计61-62
• 4.5.5 高速开关阀的设计62-64
• 4.6 AMESim 液压系统仿真校核64-71
• 4.6.1 仿真模型简介64-67
• 4.6.2 定排量泵和具有波动性的泵仿真结果分析67-68
• 4.6.3 变化高速开关阀等效通孔面积的仿真结果分析68-71
• 4.7 结论71-72
• 第5 章 制动能量回收试验仿真72-85
• 5.1 试验原理分析72-74
• 5.2 试验系统设计74-79
• 5.2.1 系统的组成75
• 5.2.2 电机的动态特性75-76
• 5.2.3 系统方程的建立76-78
• 5.2.4 最优控制方程的建立78-79
• 5.2.5 最优控制方程及性能函数的离散化79
• 5.3 试验方案设计79-81
• 5.4 试验方案仿真结果及分析81-84
• 5.4.1 仿真应用的参数81-82
• 5.4.2 车辆性能结果分析82-84
• 5.5 结论84-85
• 第6 章 结论和建议85-86
• 6.1 结论85
• 6.2 对本课题的建议85-86
• 参考文献86-89
• 致谢与声明89-90
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果90

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