純電動客車動力總成控制策略研究.pdf

1、電動汽車是解決能源危機和環(huán)境污染問題較為有效的途徑，但續(xù)駛里程一直制約著電動汽車的普及和發(fā)展，提高續(xù)駛里程最直接的方法是研制高性能的儲能裝置，提高能量利用率。但是能量存儲技術(shù)在短期內(nèi)很難有突破性的提高，因此解決續(xù)駛里程問題最有效的方法是在現(xiàn)有車載儲能技術(shù)的基礎(chǔ)上提高能量利用率。電動汽車能量傳遞的載體是動力總成，因此研究開發(fā)高性能、高效率、高可靠性的動力總成是提高能量利用率、解決純電動汽車?yán)m(xù)駛里程短較為有效的途徑。本文以電動汽車工程項目“

2、純電動汽車試驗車研究”和“增程式重型商用車關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化”為依托，開發(fā)高性能、高效率的純電動客車動力總成及控制系統(tǒng)，本文的主要研究工作包括：
　?。?）駕駛員駕駛意圖識別。本文考慮到電動汽車與傳統(tǒng)汽車的駕駛差異性，在制定電動汽車動力總成控制策略時，應(yīng)考慮駕駛員操作電動汽車過程中的舒適性和習(xí)慣性，使得駕駛員駕駛意圖在傳統(tǒng)汽車和電動汽車上得到一致的反應(yīng)，因此首先對駕駛員駕駛意圖進行研究。根據(jù)駕駛員駕駛行為與駕駛意圖的關(guān)系建立了第

3、一層為駕駛員操作行為模型、第二層為駕駛員駕駛意圖模型的雙層隱形馬爾科夫模型。然后根據(jù)道路試驗獲得不同駕駛行為和駕駛意圖下的試驗數(shù)據(jù)，運用Matlab工具分別對駕駛行為模型和駕駛意圖模型進行離線訓(xùn)練和辨識驗證。辨識結(jié)果表明：本文提出的基于雙層隱形馬爾科夫模型對駕駛員駕駛行為和駕駛意圖識別的方法，具有準(zhǔn)確率高、處理時間短、時效性強的優(yōu)點。
　?。?）純電動客車動力總成系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。本文采用理論建模與試驗建模相結(jié)合的方法建立了純電

4、動客車動力總成數(shù)學(xué)模型，對整車模型、踏板模型、電機模型、傳動系統(tǒng)模型、車輪模型、蓄電池模型、超級電容模型、功率模塊模型、液壓制動系統(tǒng)模型、電機再生制動系統(tǒng)模型等進行了詳細的分析研究，為動力總成控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了可靠的仿真平臺。
　?。?）蓄電池-超級電容雙能量源主回路設(shè)計及控制策略研究。本文針對純電動客車對能量源系統(tǒng)的要求，即起步、加速、爬坡時所需的大功率，長距離行駛所需的高能量，制動時所需的快速能量回收，設(shè)計了純電動客車蓄電池

5、-超級電容雙能量源主回路?；谀：赃m應(yīng)整定PID控制策略對主回路DC/DC變換器進行控制。最后對純電動客車能量源及控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行仿真，仿真結(jié)果表明：采用蓄電池-超級電容雙能量源主回路能夠滿足純電動客車對能量源系統(tǒng)的要求。
　?。?）純電動客車動力總成驅(qū)動控制策略研究。本文考慮到純電動客車運行環(huán)境復(fù)雜多變、難以預(yù)測、駕駛員駕駛意圖隨意性強等特點，針對純電動客車驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)滿足精確控制車速、阻抗行駛阻力突變和適應(yīng)不同駕駛習(xí)慣的要

6、求，采用車速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對純電動客車驅(qū)動系統(tǒng)進行控制，其中采用模糊自適應(yīng)整定PID控制策略對車速進行控制，采用Bang-Bang控制策略對電流進行控制，來滿足純電動客車驅(qū)動系統(tǒng)的要求。最后對純電動客車動力總成驅(qū)動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行了仿真，仿真結(jié)果表明：采用車速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠在驅(qū)動過程中實現(xiàn)車速無靜差和阻抗行駛阻力突變，使得控制系統(tǒng)具有良好的動、靜態(tài)特性。
　?。?）純電動客車動力總成制動控制策略研究。本文考慮到純電

7、動客車制動安全性和制動經(jīng)濟性的多目標(biāo)共存，因此根據(jù)駕駛員駕駛意圖和車速，應(yīng)用多目標(biāo)規(guī)劃理論對復(fù)合制動系統(tǒng)中制動力分配策略進行了研究，同時考慮到前后輪制動器制動力分配比例、ECER13制動法規(guī)、滑移率、電機特性、儲能裝置特性、傳動系統(tǒng)等因素的制約，使得純電動客車復(fù)合制動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在保證制動安全性的前提下最大限度的回收制動能量。最后在九種工況下對純電動客車復(fù)合制動系統(tǒng)控制策略進行仿真，仿真結(jié)果表明：在各種工況下，液壓制動系統(tǒng)和電機再生制動

8、系統(tǒng)能夠在控制策略作用下協(xié)調(diào)穩(wěn)定的工作，達到制動安全性和經(jīng)濟性的雙重要求。
　?。?）純電動中型客車動力總成控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。本文基于 Freescale MC9S12DG128B單片機設(shè)計了主控制器；針對EUPEC FF800R12KF4型 IGBT，基于CONCEPT2SD315AI芯片設(shè)計了IGBT驅(qū)動器，實現(xiàn)了主控制器對IGBT的驅(qū)動控制功能；針對純電動客車儀表與傳統(tǒng)汽車儀表在顯示內(nèi)容和使用功能等方面的差異性，基于MC

9、GS嵌入式組態(tài)軟件設(shè)計了一款純電動客車智能儀表；最后遵循“軟件工程”的設(shè)計思想，采用模塊化設(shè)計方法，將動力總成控制系統(tǒng)軟件分為管理層、任務(wù)層和功能層，并對各層程序進行設(shè)計實現(xiàn)。本文設(shè)計的動力總成控制系統(tǒng)能夠滿足純電動中型客車復(fù)雜的運行環(huán)境，具有輸出功率大、輸出電流大、輸出電壓高、抗干擾能力強、響應(yīng)速度快、跟隨性好等優(yōu)點，滿足純電動中型客車動力性、經(jīng)濟性、安全性、可靠性、舒適性等要求。
　?。?）純電動客車整車性能試驗研究。為了驗證