基于纯电动汽车的制动能量回收系统的研究与实现

【摘要】：电动汽车 EV 的研究是在环境问题及能源问题日益突出的情况下兴 起的 电动汽车关键技术研究主要包括整车控制与管理 驱动系统 电池 及其管理系统 制动能量回收问题属于整车控制与管理的范畴 对于提高 电动汽车的能量利用率具有举足轻重的作用 电动汽车制动时 驱动电机可以运行在发电状态 向外馈送电能 如 果将汽车制动能量回馈给蓄电池 对其充电 这对延长电动汽车的行驶距 离是至关重要的 制动能量回收牵扯到电动汽车机械传动 电机与电池各 个部分 要综合考虑汽车动力学特性 电机发电特性 电池安全保证与充 电特性等多方面的问题 目前在国内 制动能量回收的研究还处在初级阶 段 本文对此作了一些积极的探索,并得出了一些有益的结论 论文的第一部分介绍了电动汽车制动能量回收的技术原理 回顾了国 内外在这一领域的最新研究进展 通过对汽车制动过程的分析 结合汽车 驱动电机发电特性 蓄电池安全保证与充电特性 论文划分了刹车的三种 模式并提出了制动能量回收的若干约束条件 论文的第二部分分析了汽车闭环与开环控制系统 在驾驶员模型和制 动能量回收约束条件的基础上 综合考虑了汽车机械传动系统效率 电机 发电效率和电池充电效率 提出了一种基于非线性规划模型的制动能量回 收控制算法 并应用 Simulink 构建了制动过程的仿真模型 论文的第三部分详细介绍了制动能量回收控制器的硬件构成和控制 算法的软件实现 并且针对美国电动汽车 SAEJ227a 工况循环和日本 1015 工况循环对制动控制算法回收能量的效率进行了评价 最后对算法的响应 速度 改进及制动能量回收的其他相关问题也进行了探讨 【关键词】：制动能量回收 非线性规划 Simulink
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U469
【目录】：

• 第 1 章 引 言10-13
• 1.1 课题研究背景和意义10-12
• 1.2 论文各部分的主要内容12-13
• 第 2 章 制动能量回收技术原理及其发展现状13-23
• 2.1 制动能量回收的原理13-21
• 2.1.1 直流电机13-14
• 2.1.2 直流电机的再生制动14-15
• 2.1.3 交流感应电机 异步电机15-16
• 2.1.4 三相感应电机的再生制动16-19
• 2.1.5 同步电机和永磁电机19-21
• 2.2 制动能量回收技术发展现状21-23
• 2.2.1 HEVAN 系统21
• 2.2.2 PHEV 系统21-22
• 2.2.3 HILS 系统22-23
• 第 3 章 电动汽车制动模式及能量回收的约束条件23-32
• 3.1 汽车的制动过程23-27
• 3.1.1 汽车的运动阻力23-25
• 3.1.2 制动效能25-27
• 3.2 电动汽车制动模式与能量回收的约束条件27-29
• 3.2.1 制动模式27-28
• 3.2.2 制动能量回收的约束条件28-29
• 3.3 制动过程的动力学分析29-32
• 第 4 章 基于非线性规划的制动能量回收控制算法32-44
• 4.1 汽车系统的控制规律32-35
• 4.1.1 汽车运行过程中的闭环系统和开环系统32-33
• 4.1.2 驾驶员的传递函数33-35
• 4.1.3 制动能量回收的控制规律35
• 4.2 基于非线形规划的制动能量回收控制算法35-39
• 4.2.1 制动能量回收的非线性规划模型35-36
• 4.2.2 制动能量回收控制算法36-39
• 4.3 制动控制算法的仿真实验及结果39-44
• 4.3.1 仿真技术及 Simulink 简介39-40
• 4.3.2 制动能量回收的仿真模型40-42
• 4.3.3 制动能量回收控制算法的仿真结果42-44
• 第 5 章 制动能量回收控制系统的实现44-68
• 5.1 系统的硬件构成44-62
• 5.1.1 硬件电路概述45
• 5.1.2 80C552 概述45-46
• 5.1.3 I2C 总线技术及键盘输入46-48
• 5.1.4 单总线技术和温度测量48-51
• 5.1.5 电池电压 电流测量51-52
• 5.1.6 液晶显示界面52-54
• 5.1.7 通讯网络 CAN 总线54-62
• 5.2 系统的软件构成62-65
• 5.2.1 制动能量回馈控制算法的软件设计62-63
• 5.2.2 数据采集板的软件设计63-64
• 5.2.3 显示通讯板的软件设计64-65
• 5.3 系统的抗干扰措施65-68
• 5.3.1 电源抗干扰65-66
• 5.3.2 电磁屏蔽66-67
• 5.3.3 软件抗干扰67-68
• 第 6 章 能量回收控制算法的评价68-75
• 6.1 基于 SAEJ227a 试验循环工况的评价68-71
• 6.1.1 加速段能耗分析69-71
• 6.1.2 等速段能耗分析71
• 6.1.3 减速段能耗分析71
• 6.2 基于日本 1015 试验循环工况的评价71-75
• 第 7 章 系统的完善 发展及相关问题的讨论75-83
• 7.1 制动控制算法的改进75-76
• 7.2 控制算法的反应速度76-78
• 7.3 回馈制动过程中蓄电池的最大可充电流和最大可充时间78-80
• 7.4 滑移率和附着系数的影响80-81
• 7.5 其他相关问题81-83
• 结 论83-84
• 参考文献84-86
• 致谢 声明86-87
• 附录 1 制动能量回收控制算法 MATLAB 源程序87-88
• 附录 2 通讯显示板原理图88-89
• 附录 3 数据采集板原理图89-90
• 附录 4 液晶显示界面图90-91
• 个人简历 在学期间的研究成果及发表的学术论文91

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