混合动力电动汽车再生制动能量回收的仿真与分析

【摘要】：随着全球汽车保有量的不断升高，随之而来的环境污染问题也受到当今世界各国的重视，各大汽车制造企业均投入大量人力、物力以开发出污染小，能耗低的混合动力电动汽车电动汽车作为传统汽车向纯电动汽车转变的过渡产品。由于混合动力电动汽车在结构上包含有电机，因此，在制动时，可以利用电机的再生制动特性，对汽车制动时的能量进行回收，回收的能量用以驱动汽车行驶。这样，就可以提高混合动力电动汽车的能量利用效率，并且进一步降低能耗，减小污染。如何提高能量回收效率是混合动力电动汽车在制动时研究的主要内容。而在制动能量回收过程中，制动系统的控制策略对回收效率的影响较大。所以设计混合动力电动汽车时必须提出合理的制动能量回收控制系统。 由于滚动阻力、空气阻力、传动系统损耗等原因，导致汽车在进行制动时，并非所有的制动能量都能够进行有效回收。另外，只有由电机驱动的车轮上的制动能量能够沿着与之相连接的驱动轴传送到能量存储装置实现回收，而非驱动轮上的制动只能由摩擦制动实现，因此车辆制动过程中涉及到摩擦制动力矩和再生制动力矩的分配问题，必须在确保车辆制动安全和稳定的前提下实现车辆能量的回收。 本文首先简述了混合动力电动汽车的分类及优势，分析了再生制动系统的工作原理及影响因素，简述了制动系统制动力的分配原则。随后介绍了几种经典的制动力分配方案，并结合模糊控制理论，提出了再生制动能量回收模糊控制系统，即在保证车轮不抱死的稳定工况下，尽量将制动力分配到驱动轮；保证制动强度及安全性下，尽量使用电机再生制动。最后，将所提出的模糊控制策略与经典控制策略在ADVISOR软件中进行建模与仿真。仿真研究结果表明采用模糊制动力分配策略后，混合动力电动汽车的制动能量回收率有了显著提高，验证了模糊控制策略的有效性，为提高混合动力电动汽车系统效率，合理利用制动能量以提高汽车燃油经济性提供了有效途径。 【关键词】：混合动力电动汽车 再生制动 模糊控制 ADVISOR 仿真
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7;U463.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 混合动力电动汽车背景介绍9-10
• 1.2 研究意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 国内研究现状12
• 1.3.2 国外研究现状12-14
• 1.4 本文主要工作与研究内容14-16
• 第二章 混合动力电动汽车基础及再生制动系统结构与原理16-26
• 2.1 混合动力电动汽车的优势及分类16-20
• 2.1.1 混合动力电动汽车的优势16-17
• 2.1.2 混合动力电动汽车的分类及其特点17-20
• 2.2 再生制动系统结构及原理20-23
• 2.2.1 再生制动系统基本结构20-21
• 2.2.2 再生制动系统工作原理21-23
• 2.3 制动能量回收的影响因素23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 混合动力电动汽车制动力分配26-40
• 3.1 车辆制动系统基础26-27
• 3.2 制动过程受力分析27-28
• 3.3 制动时汽车的方向稳定性要求28-30
• 3.4 前、后车轮制动器产生作用力的比例关系30-32
• 3.4.1 地面对前、后车轮的法向反作用力30-31
• 3.4.2 理想前后制动器制动力分配曲线31-32
• 3.5 混合动力电动汽车制动力分配32-35
• 3.6 制动力分配控制策略研究35-39
• 3.6.1 理想制动力分配方法35-36
• 3.6.2 并行制动力分配方法36-37
• 3.6.3 最大能量制动力分配策略37-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 ADVISOR软件与模糊控制概述40-51
• 4.1 ADVISOR软件基础40-46
• 4.1.1 ADVISOR的文件结构与工作原理40-43
• 4.1.2 ADVISOR的主要特点43-44
• 4.1.3 ADVISOR的应用范围44-45
• 4.1.4 ADVISOR可实现的功能45
• 4.1.5 ADVISOR的局限45-46
• 4.2 模糊控制概述46-50
• 4.2.1 模糊集合与隶属函数46-48
• 4.2.2 模糊控制原理48-49
• 4.2.3 模糊控制策略的设计内容49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 制动能量回收策略的仿真和分析51-65
• 5.1 ADVISOR制动力分配策略51-52
• 5.2 制动力分配控制策略的建模52-54
• 5.2.1 理想制动力分配策略的实现52-53
• 5.2.2 并行制动力分配策略的实现53-54
• 5.2.3 最大能量制动力分配策略算法的实现54
• 5.3 模糊控制分配策略及其实现54-59
• 5.3.1 模糊控制器的结构55
• 5.3.2 隶属度函数设计55-57
• 5.3.3 解模糊化方法57
• 5.3.4 模糊逻辑控制规则的编制以及.fis数据文件的嵌入57-59
• 5.3.5 制动力分配模型59
• 5.4 制动力分配模型的嵌入及仿真车辆参数设置59-61
• 5.5 仿真结果与分析61-64
• 5.5.1 模糊控制分配策略仿真结果与分析61-62
• 5.5.2 不同控制策略的仿真结果及分析62-64
• 5.6 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 论文总结65
• 研究展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-71
• 致谢71

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