纯电动汽车制动能量回收控制

【摘要】：纯电动汽车是当前能够解决能源短缺以及环境问题等一种切实可行的技术,但是续航能力不足制约了其发展和应用,而制动能量回收技术是提升车辆续航能力最为有效且易实现的办法。本文主要研究纯电动汽车再生制动时能量的回收以及如何高效的回收能量并再利用,以增加其行驶距离。本文首先建立了车辆力学模型,研究了纯电动汽车的制动能量回收系统的结构以及工作原理,给出了以永磁无刷直流电机为驱动电机的制动能量回收系统的控制电路,并重点解析了再生制动时控制电路中永磁无刷直流电机和双向DCDC/变换器的工作原理。为能高效的回收制动能量,分析了制动能量的流动情况以及转换关系,并以此研究了制约制动能量回收能力的主要影响因素。依据目前已有的电机回馈制动控制策略,文中解析了各策略的特点,提出了采用制动力矩再生制动策略来回收制动能量,且设计了其基本的思路。为了提高能量的回收,根据ADVISOR提供的查表法以及文献[50]提出的模糊算法,本文设计了一种改进的制动能量回收模糊策略,并基于ADVISOR,搭建了其仿真模型进行实验验证。实验结果为,与前两种制动能量回收控制策略相比,采用改进的控制策略使制动能量回收率提高了29.5%,整车有效能量回收率提高了7.3%,即有效提升了纯电动汽车的续航能力。为减小电池电量问题对纯电动汽车的动力性能、制动能量的回收和行驶里程的影响,文中提出了一种并联式铅酸电池-锂电池双能源系统,给出了双能源主回路控制电路,且对其原理进行了分析。通过研究双能源系统的能量分配策略,基于ADVISOR简单的二次开发,搭建了并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车的仿真平台,并进行了性能仿真,结果表明采用并联式铅酸电池-锂电池双能源对纯电动汽车的动力性能以及经济性得到了大幅度的提高。针对制动能量的回收问题,提出了双能源能量回收模糊策略并搭建了其仿真模型进行实验验证,其结果表明并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车采用能量回收模糊控制策略减少了能量的损耗,使制动能量回收效率和有效能量回收率分别提升了29.8%和10.8%,有效的延长其续驶里程。 【关键词】：纯电动汽车 制动能量回收 永磁无刷直流电机 双向DC/DC变换器 双能源系统 模糊算法
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景以及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 制动能量回收的发展概述10-13
• 1.2.1 关键问题及研究方向10-11
• 1.2.2 国内外的研究现状11-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 第二章 纯电动汽车制动能量回收理论15-27
• 2.1 汽车制动理论15-17
• 2.2 纯电动汽车制动能量回收17-23
• 2.2.1 制动能量回收系统原理17-18
• 2.2.2 永磁无刷直流电机18-20
• 2.2.3 DC/DC变换器20-23
• 2.3 制动能量回收控制策略23-24
• 2.4 制动能量传递与转换分析24-25
• 2.5 制动能量回收的影响因素25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 制动能量回收建模与控制策略27-36
• 3.1 ADVISOR提供的控制策略27
• 3.2 基于模糊算法的控制策略27-31
• 3.2.1 控制方案28
• 3.2.2 模糊控制器的设计28-31
• 3.3 基于模糊算法的改进的控制策略31-35
• 3.3.1 控制方案31-32
• 3.3.2 理想制动力分配模块建模32
• 3.3.3 模糊控制器的设计32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 纯电动汽车制动能量回收仿真36-47
• 4.1 ADVISOR简介36
• 4.2 电机模型36-37
• 4.3 双向DC/DC模型37-38
• 4.4 电源模型38-39
• 4.5 制动能量回收控制策略的仿真模型39-42
• 4.5.1 ADVISOR提供的控制策略的仿真模型39-41
• 4.5.2 基于模糊算法的控制策略的仿真模型41
• 4.5.3 基于模糊算法的改进的控制策略的仿真模型41-42
• 4.6 仿真与结果分析42-46
• 4.6.1 仿真参数设置42-43
• 4.6.2 仿真结果与分析43-46
• 4.7 本章小结46-47
• 第五章 并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车制动能量回收47-61
• 5.1 并联式铅酸电池-锂电池双能源系统主回路47-49
• 5.2 并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车能量管理49-55
• 5.2.1 并联式铅酸电池-锂电池双能源的建模与分析49
• 5.2.2 控制方案49-50
• 5.2.3 模糊控制器设计50-51
• 5.2.4 ADVISOR二次开发51-53
• 5.2.5 仿真实验53-55
• 5.3 并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车制动能量回收55-57
• 5.4 仿真与结果分析57-59
• 5.5 本章小结59-61
• 第六章 结论61-63
• 参考文献63-66
• 附录1 并联式铅酸电池-锂电池双能源纯电动汽车参数66-67
• 发表论文和参加科研情况说明67-68
• 致谢68

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