双能量源纯电动汽车驱动与再生制动控制策略研究

【摘要】：本文以无刷直流电机驱动纯电动汽车为研究对象,以开发高性能、高效率、高指标的纯电动汽车驱动系统、再生制动系统和设计相应的控制策略为目的,研究了纯电动汽车动力学模型、无刷直流电机驱动系统模型、无刷直流电机驱动纯电动汽车双闭环控制系统模型、双向DC/DC变换器及制动能量回收等关键技术,为电动汽车后续研发积累经验。 首先,考虑到无刷直流电机具有高效、高功率密度及调速性能好等优点,分析了无刷直流电机数学模型和电动汽车动力学方程,建立了无刷直流电机驱动纯电动汽车的动态数学模型,从而将无刷直流电机应用于纯电动汽车驱动系统,实现机(汽车)与电(电机)的有机结合。 其次,针对蓄电池单能量源纯电动汽车,以车速为控制对象,设计了自适应模糊PID控制方案,同时对纯电动汽车再生制动原理进行详细分析,并研究了无刷直流电机驱动纯电动汽车制动能量回收的控制策略,然后在Matlab7.0环境下验证了控制策略的正确性。 第三,根据超级电容与蓄电池并联的结构,设计了双能量源系统的主回路电路结构,研究了双向DC/DC变换器的自适应模糊PID控制策略,并根据双能量源的工作过程,建立了“恒压”、“恒流”控制的Matlab7.0仿真模型,并验证了自适应模糊控制策略的正确性和有效性。 最后,根据纯电动汽车制动能量回收原理设计了纯电动汽车制动力分配方案,并在电动汽车仿真软件ADVISOR2002环境下,对纯电动汽车制动能量回收系统进行建模与仿真,仿真结果表明,采用该制动力分配方案可以使纯电动汽车的制动能量回收率明显改善,有利于合理利用存储系统的有限能量,延长纯电动汽车的续驶里程。 【关键词】：纯电动汽车 无刷直流电机 超级电容 双能量源系统 DC/DC变换器 模糊PID控制 再生制动 ADVISOR2002
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题背景、目的及意义10
• 1.2 国内外纯电动汽车发展概述10-12
• 1.2.1 国外纯电动汽车发展概述10-11
• 1.2.2 国内纯电动汽车发展概述11-12
• 1.3 纯电动汽车电驱动与制动能量回收控制技术的研究现状12-13
• 1.4 本文的研究内容及章节安排13-15
• 第2章 纯电动汽车驱动系统建模15-31
• 2.1 纯电动汽车行驶动力学建模15-17
• 2.1.1 纯电动汽车的驱动力数学模型15
• 2.1.2 纯电动汽车的行驶阻力数学模型15-16
• 2.1.3 纯电动汽车行驶的附着条件16
• 2.1.4 纯电动汽车的行驶方程式16-17
• 2.1.5 纯电动汽车整车模型17
• 2.2 纯电动汽车电机拖动系统建模17-23
• 2.2.1 无刷直流电机数学模型17-19
• 2.2.2 无刷直流电机本体模型19-22
• 2.2.3 无刷直流电机驱动纯电动汽车数学模型22
• 2.2.4 无刷直流电机驱动纯电动汽车驱动系统模型22-23
• 2.3 纯电动汽车双能量源数学模型23-30
• 2.3.1 蓄电池的数学模型23-24
• 2.3.2 超级电容的数学模型24-26
• 2.3.3 双向DC/DC变换器数学模型26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 蓄电池单能量源纯电动汽车控制策略研究31-47
• 3.1 纯电动汽车用无刷直流电动机双闭环调速系统研究31-34
• 3.1.1 车速控制模块31-32
• 3.1.2 参考电流模块32-33
• 3.1.3 电流控制器模块33
• 3.1.4 车速-电流双闭环控制系统总体模型33-34
• 3.2 纯电动汽车用无刷直流电机自适应模糊PID控制系统研究34-41
• 3.2.1 模糊控制的理论基础34-35
• 3.2.2 自适应模糊PID控制器设计35-38
• 3.2.3 自适应模糊PID仿真结果分析38-41
• 3.3 纯电动汽车用无刷直流电机制动能量回收系统研究41-46
• 3.3.1 无刷直流电机回馈制动原理41
• 3.3.2 无刷直流电机制动能量回馈分析41-45
• 3.3.3 纯电动汽车用无刷直流电机制动能量回收系统模型45
• 3.3.4 无刷直流电机制动能量回收仿真分析45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 蓄电池-超级电容双能量源纯电动汽车控制策略研究47-60
• 4.1 纯电动汽车用超级电容的建模47-48
• 4.2 双能量源系统主回路工作原理48-51
• 4.3 双能量源主回路双向DC/DC变换器的自适应模糊PID控制策略51-56
• 4.3.1 双向DC/DC变换器的控制策略研究51-54
• 4.3.2 双向DC/DC变换器的自适应模糊PID控制器设计54-56
• 4.4 蓄电池-超级电容双能量源纯电动汽车仿真分析56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 基于ADVISOR的纯电动汽车制动能量回收系统研究60-75
• 5.1 电动汽车仿真软件ADVISOR简介60
• 5.2 电动汽车仿真软件ADVISOR的二次开发60-63
• 5.2.1 超级电容模型61
• 5.2.2 DC/DC变换器模型61-62
• 5.2.3 无刷直流电机模型62-63
• 5.3 基于ADVISOR的纯电动汽车制动能量回收控制策略63-74
• 5.3.1 纯电动汽车制动能量回收原理63-64
• 5.3.2 纯电动汽车制动力分配方案64-66
• 5.3.3 蓄电池单能量源纯电动汽车制动能量回收66-70
• 5.3.4 蓄电池-超级电容双能量源纯电动汽车制动能量回收70-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第6章 总结与展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目81-82
• 致谢82

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