前驱型CVT混合动力汽车再生制动控制策略

【摘要】：随着环境与能源危机日益严重，混合动力汽车成为当前汽车工业的主要发展方向，而再生制动技术是混合动力汽车实现节能环保目标的关键措施之一。一方面汽车利用再生制动技术提高了整车的能量利用率，降低了燃油消耗和尾气排放，延长了汽车的续驶里程；另一方面，再生制动技术还可以减轻机械制动器的摩擦损耗，延长其使用寿命，从而降低了汽车的维护成本。 本文以前驱型无级变速器（Continuously Variable Transmission，CVT）混合动力汽车为研究对象，首先依据设计要求提出了一种复合制动系统的结构方案，并对其控制系统的工作过程进行了分析，介绍了复合制动系统的三种工作模式，结合制动能量的传递过程中的损耗情况，总结出了影响制动能量回收的主要因素。然后采用理论建模与数值建模相结合的方法建立了复合制动系统各部件的仿真模型，对永磁同步电机驱动系统控制策略进行了深入地研究，在分析传统永磁同步电机直接转矩控制的基本思想和定子电压矢量的作用效果的基础上，提出了一种基于汽车制动强度的永磁同步电机模糊直接转矩控制策略，设计了两个模糊控制器，分别选用不同的电压矢量选择方案作为其模糊控制规则。最后对汽车进行了制动动力学分析，在此基础上确定出制动稳定区间，分别以最大制动能量回收和最佳制动效果为性能指标设计了两种制动力分配控制策略，在ADVISOR仿真平台下进行了仿真分析，验证控制策略的有效性和正确性。 仿真结果表明：制动强度较高时采用常规的非零电压矢量选择方案可以使电机驱动系统具有快速而精确的转矩响应能力，转矩脉动小；制动强度较低时采用包含零矢量的电压矢量选择方案能够使电机驱动系统具有较高的稳态效率。另外，基于最大制动能量回收的制动力分配控制策略适用于低车速且制动频繁的场合，基于最佳制动效果的制动力分配策略适用于车速较高且制动频率低的场合。 【关键词】：混合动力汽车 再生制动 无级变速器 永磁同步电机 模糊控制
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7;U463.5
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第1章 绪论7-16
• 1.1 论文研究背景及意义7-9
• 1.2 前驱型CVT混合动力汽车发展现状9-12
• 1.2.1 混合动力汽车分类9-11
• 1.2.2 混合动力汽车与CVT融合技术优势11-12
• 1.3 再生制动技术研究现状12-14
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 论文主要研究内容及工作14-16
• 第2章 复合制动系统结构及控制过程分析16-24
• 2.1 复合制动系统结构16-18
• 2.2 复合制动系统控制过程分析18-20
• 2.3 影响制动能量回收的因素20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 复合制动系统建模24-38
• 3.1 汽车行驶模型24-26
• 3.2 轮胎与车轴模型26-27
• 3.3 主减速器模型27-28
• 3.4 CVT模型28-29
• 3.5 永磁同步电机模型29-33
• 3.5.1 动态数学模型29-31
• 3.5.2 稳态效率模型31-33
• 3.6 电池模型33-36
• 3.7 基于电机高效发电曲线的CVT速比控制模型36-37
• 3.8 本章小结37-38
• 第4章 永磁同步电机驱动系统控制策略设计38-54
• 4.1 再生制动对电机驱动系统的性能要求38-39
• 4.2 永磁同步电机驱动系统结构39
• 4.3 传统永磁同步电机直接转矩控制策略39-45
• 4.3.1 直接转矩控制基本思想40-41
• 4.3.2 定子电压矢量作用效果分析41-43
• 4.3.3 永磁同步电机直接转矩控制实现43-45
• 4.4 基于汽车制动强度的PMSM模糊直接转矩控制策略45-51
• 4.4.1 PMSM模糊直接转矩控制系统结构45-46
• 4.4.2 模糊控制器组成46-47
• 4.4.3 模糊控制量单位化47-48
• 4.4.4 语言变量设计48
• 4.4.5 隶属度函数设计48
• 4.4.6 模糊控制规则制定48-51
• 4.5 仿真分析51-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 制动力分配控制策略研究54-78
• 5.1 制动稳定性分析54-59
• 5.1.1 汽车制动动力学分析54-56
• 5.1.2 汽车制动稳定区间56-59
• 5.2 基于最大制动能量回收的制动力分配控制策略59-63
• 5.2.1 前后轮制动力分配算法61-62
• 5.2.2 前轮液压制动力与再生制动力分配算法62-63
• 5.3 基于最佳制动效果的制动力分配控制策略63-67
• 5.4 仿真及对比分析67-76
• 5.4.1 ADVISOR二次开发67-71
• 5.4.2 仿真结果分析71-76
• 5.5 本章小结76-78
• 第6章 结论78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间的研究成果85

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