考慮再生制動的混合動力轎車能量管理策略及多能源集成控制研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，人們對汽車工業(yè)節(jié)能環(huán)保的要求也日益提高。混合動力電動汽車具有低油耗、低排放的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是目前最有希望替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的方案?；旌蟿恿﹄妱悠嚹芰抗芾砜刂撇呗院椭苿涌刂撇呗栽O(shè)計(jì)是整車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，這個(gè)課題屬于混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)，當(dāng)前各國主流汽車廠商都在進(jìn)行相關(guān)研究。
　　本文以“十一五”國家863計(jì)劃電動汽車重大專項(xiàng)以及其他校企合作混合動力電動汽車項(xiàng)目為背景，在全面分析混合動力電

2、動汽車的特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，以混聯(lián)式混合動力電動汽車為對象，做了如下幾方面工作：根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)矩需求，對混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的三個(gè)動力源進(jìn)行工作轉(zhuǎn)矩分配；制定再生制定控制策略，在滿足法規(guī)要求和制定安全性的前提下，盡量回收制動能量；對電機(jī)和液壓混合制動系統(tǒng)進(jìn)行研究，制定混合制動控制策略；建立該混聯(lián)式混合動力電動汽車前向式仿真軟件平臺；對該混合動力電動汽車控制策略進(jìn)行仿真分析并研究了其在實(shí)車上的應(yīng)用。
　　轉(zhuǎn)矩分配策略是混合

3、動力電動汽車控制策略設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是重要的節(jié)油點(diǎn)。它涉及到發(fā)動機(jī)和電機(jī)、電池的協(xié)同工作。本文研究了混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析了主要工作模式的能量流路徑，提出了等效BSFC的方法，來對發(fā)動機(jī)和電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分配。
　　制動時(shí)的能量回收是提高混合動力電動汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的重要技術(shù)之一。再生制動是目前混合動力電動汽車制造商普遍采用的一項(xiàng)技術(shù)。再生制動策略的涉及到制動安全性、駕駛員感覺和能量回饋率，需要對各方面因素進(jìn)行綜合考慮。在

4、滿足ECE制動法規(guī)要求并盡量提高安全性和駕駛員感覺的前提下，提出了一種最大制動能量回收控制策略，對制動時(shí)的電機(jī)工作點(diǎn)進(jìn)行了基于全局效率最優(yōu)的優(yōu)化。
　　考慮到電機(jī)的制動效能以及制動穩(wěn)定性，需要采用電機(jī)、液壓制動相結(jié)合的混合制動方案。因此，再生制動控制系統(tǒng)與ABS液壓制動控制系統(tǒng)協(xié)同工作的研究就成了混合動力電動汽車制動系統(tǒng)研究必須面臨的問題。本文提出一種再生制動與ABS制動集成控制方案，實(shí)現(xiàn)常規(guī)制動與防抱死制動情況下摩擦制動與再生制

5、動之間的配合。即確保制動安全性，又回收部分制動能量。
　　仿真平臺的開發(fā)是混合動力電動汽車控制策略研究的重要組成部分，直接影響到控制器開發(fā)效率和精度。本文采用理論建模和實(shí)驗(yàn)建模結(jié)合的方法，在Matlab/Simulink環(huán)境中建立了適合混合動力電動汽車仿真分析和控制策略研究的動力學(xué)模型。模型主要包括整車、駕駛員、控制器、發(fā)動機(jī)、電機(jī)等動力源元件、變速器、離合器、功率消耗元件等。仿真和試驗(yàn)結(jié)果都表明了該模型的正確性和有效性，能夠滿足

6、精度要求和后續(xù)工作需要。
　　在建立的混合動力電動汽車模型的基礎(chǔ)上，建立了整車控制器模型，對前面設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩分配策略及制動控制策略進(jìn)行仿真分析。最后，搭建實(shí)車測試系統(tǒng)，進(jìn)行了整車控制器的底盤測功機(jī)和道路試驗(yàn)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果都表明，發(fā)動機(jī)和電機(jī)根據(jù)汽車狀態(tài)和駕駛員需求協(xié)同工作，合理的分配驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，能量消耗滿足設(shè)計(jì)要求。控制器能很好地控制再生制動系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)，在常規(guī)制動時(shí)回收制動能量約40%。防抱死制動時(shí)能保證制動強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并