纯电动汽车起步控制策略研究

【摘要】：在全球环境污染和能源短缺的双重压力下，以纯电动汽车为代表的新能源汽车的发展受到全世界的广泛关注。纯电动汽车具有低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高等优点，是解决城市化进程中汽车问题的重要途径。纯电动汽车在起步过程中，道路状况和驾驶模式变化复杂，为了充分反映驾驶员的驾驶意愿，保证纯电动汽车起步时的安全性和乘坐的舒适性，对纯电动汽车起步过程的研究具有非常重要的理论价值和实用意义。纯电动汽车起步控制做为整车控制技术的一部分，其核心和难点在于起步过程中电机输出扭矩的控制。本文结合重庆市自然科学基金项目“电动汽车动力传动系统匹配优化及综合控制研究”，主要进行了如下内容的研究： ①研究了纯电动汽车的布置形式，对纯电动汽车用无离合器机械自动变速器的原理进行了分析。对车辆实际起步过程和起步过程动力学进行详细分析的基础上，通过仿真指出了起步过程的影响因素，包括起步时速度变化与驱动力矩、整车质量及道路坡度之间的关系。 ②根据纯电动汽车驱动特点提出了纯电动汽车的一般反馈控制方法。参照液力变矩器车辆无油门起步的特点提出了纯电动汽车自动起步的控制方法。在对发动机和液力变矩器进行性能测试的基础上，根据液力变矩器车辆的驱动特性对有油门下电机扭矩输出特性进行了确定及优化，对纯电动汽车自动起步控制流程进行了研究。 ③为解决纯电动汽车大坡道上的起步问题，采用了适合纯电动汽车自身结构特点的坡度起步辅助系统。基于车辆行驶纵向动力学方程设计出了可识别行驶坡度的Luenberger观测器，解决了坡道起步辅助系统中坡道识别的关键技术。基于该系统提出了纯电动汽车起步综合控制方法并给出了相关的控制逻辑及控制流程。 ④在Matlab/Simulink/Stateflow环境下建立了三种起步控制的仿真模型，对三种起步控制策略下的起步性能进行了仿真分析。 【关键词】：电动汽车 起步控制 液力变矩器 坡度识别 坡道起步辅助系统
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.722
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 纯电动汽车国内外发展现状10-13
• 1.2.1 国外纯电动汽车的发展状况10-12
• 1.2.2 国内纯电动汽车的发展状况12-13
• 1.3 车辆起步控制研究现状13-16
• 1.4 课题研究内容16-17
• 2 纯电动汽车起步过程分析17-31
• 2.1 纯电动汽车结构17-21
• 2.1.1 纯电动汽车布置形式17-19
• 2.1.2 纯电动汽车用无离合器机械自动变速器原理19-21
• 2.2 车辆起步过程动力学分析21-26
• 2.2.1 车辆起步过程21-23
• 2.2.2 起步力学分析23-26
• 2.3 起步过程影响因素分析26-30
• 2.3.1 驱动力矩影响分析26-27
• 2.3.2 整车质量变化分析27-29
• 2.3.3 道路坡度变化影响分析29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 纯电动汽车自动起步控制研究31-45
• 3.1 起步控制要求31-32
• 3.2 一般反馈控制方法32-33
• 3.2.1 一般反馈控制策略32-33
• 3.3 自动起步控制33-43
• 3.3.1 液力变矩器的原理33-34
• 3.3.2 液力变矩器性能测试34-35
• 3.3.3 发动机性能测试35-36
• 3.3.4 自动起步控制策略36-39
• 3.3.5 有油门下转矩控制策略39-42
• 3.3.6 自动起步控制流程42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 基于 HSA 系统的纯电动汽车起步综合控制45-61
• 4.1 坡道起步辅助系统45-50
• 4.1.1 基于电子驻车制动系统坡道起步45-47
• 4.1.2 利用驻车制动器的坡道辅助装置47-48
• 4.1.3 机械式坡道辅助装置48
• 4.1.4 基于 ABS/ASR 集成控制系统的坡道起步辅助系统48-49
• 4.1.5 基于隔离阀的坡道起步辅助系统49-50
• 4.2 道路坡度识别技术50-55
• 4.2.1 基于测量仪器的道路坡度识别50-52
• 4.2.2 利用加速度表的道路坡度识别52
• 4.2.3 基于 Luenberger 观测器的道路坡度识别52-55
• 4.3 基于 HSA 系统的纯电动汽车起步综合控制55-59
• 4.3.1 起步阻力识别56-57
• 4.3.2 HSA 功能触发57
• 4.3.3 HSA 阀的控制逻辑57-58
• 4.3.4 HSA 系统工作流程58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 5 起步控制建模与仿真分析61-75
• 5.1 仿真相关数据61
• 5.2 一般反馈控制建模与仿真分析61-65
• 5.2.1 一般反馈控制模块62-63
• 5.2.2 车辆动力学模块63
• 5.2.3 仿真结果与分析63-65
• 5.3 自动起步控制建模与仿真分析65-69
• 5.3.1 驾驶员操作模块65-66
• 5.3.2 自动起步控制模块66
• 5.3.3 驱动力计算模块66
• 5.3.4 车辆动力学模块66-67
• 5.3.5 仿真结果与分析67-69
• 5.4 基于 HSA 系统的起步控制建模与仿真分析69-74
• 5.4.1 驾驶员操作模块70
• 5.4.2 起步阻力识别模块70-71
• 5.4.3 电机模块71
• 5.4.4 HSA 起步控制模块71-72
• 5.4.5 车辆动力学模块72
• 5.4.6 仿真结果与分析72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 6 结论与展望75-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-83
• 附录83
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文83
• B 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录83
• C 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目83

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