纯电动汽车再生制动技术的研究与仿真

【摘要】：随着汽车工业的快速发展,世界汽车保有量迅速增涨。汽车所带来的能源短缺,环境污染和气候变暖等负面影响日益严重。纯电动汽车作为新能源汽车,是解决能源危机和环境污染问题的最有效途径。 纯电动汽车续驶里程短,已成为制约电动汽车发展的主要问题,解决续驶里程最直接的方法是增加蓄电池的容量,但蓄电池能量存储技术在短期内不会有重大的突破,那么电动汽车续驶里程的增加主要依靠能量利用率的提高。电动汽车能量利用率的关键突破技术是制动过程中怎样合理、高效的把汽车机械能转化为电能,存储到储能元件中,本课题主要进行再生纯电动汽车再生制动技术的设计与仿真。 本论文在了解国内外电动汽车再生制动技术的发展现状和趋势基础上,通过对再生制动技术的原理分析,进一步研究设计其相关电路,为了提高利用率,研究制约再生制动效果的关键因素,提出改进型的模糊控制策略,处理好机械制动与电机制动间的分配关系,较大地提高了能量回收利用率。最后根据对电动汽车制动过程进行受力分析,分析纯电动汽车制动能量回收的约束条件,建立了制动系统的动力学模型,并把该模型整合到SIMUlink环境下进行仿真,其中采用恒定制动电流控制策略,使用PID控制器控制DC/DC变换器的占空比D,使得制动状态下,电机电枢电流对制动踏板开度具有良好的跟随性。实验结果表明：(1)当需求制动力小于电机所能提供的最大制动力时,电动汽车制动力全部由电制动系统产生。在满足制动安全性和制动约束条件的前提下,制动时电机电枢电流越大制动力越大,制动距离越短,制动过程回收的能量越多。(2)当需求制动力大于电机所能提供的最大制动力时,电动汽车制动力由复合制动系统产生。复合制动时,制动力较大,制动距离较短,制动回收的能量较少。 【关键词】：纯电动汽车 再生制动 控制策略 仿真 PID控制
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.722;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 再生制动技术发展现状10-13
• 1.2.1 再生制动系统简介10-11
• 1.2.2 国外研究现状11-12
• 1.2.3 国内研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第2章 纯电动汽车再生制动系统的基本原理14-25
• 2.1 汽车制动系统的基本组成14-15
• 2.2 再生制动系统的原理15-16
• 2.3 电源模型16-17
• 2.4 纯电动机能量再生制动系统的工作过程17-18
• 2.5 DC/DC变换器工作原理18-21
• 2.5.1 升压斩波电路(boost chopper)19-20
• 2.5.2 二象限DC/DC变换器工作原理20-21
• 2.6 机械制动和电机制动间的关系21-23
• 2.7 再生制动的控制策略23-24
• 2.8 防抱死制动系统24
• 2.9 本章小结24-25
• 第3章 再生制动过程建模25-32
• 3.1 电动汽车的制动过程25-27
• 3.1.1 电动汽车制动过程的受力分析25-26
• 3.1.2 制动效能26-27
• 3.2 制动系统的动力学分析27-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第4章 再生制动系统的设计实现32-42
• 4.1 控制系统硬件框图32-33
• 4.2 超级电容应用电路33-34
• 4.3 电阻制动电路34-35
• 4.4 电流电压采样电路35-37
• 4.5 PWM信号产生电路37-38
• 4.6 系统的软件构成38-41
• 4.7 本章小结41-42
• 第5章 再生制动系统的MATLAB仿真42-60
• 5.1 制动力分配模糊控制仿真模型42-50
• 5.1.1 制动力分配模糊控制策略42-43
• 5.1.2 制动力分配模糊控制器的设计43-46
• 5.1.3 改进型的制动力分配模糊控制策略46-47
• 5.1.4 改进型的制动力分配模糊控制器的设计47-50
• 5.2 再生制动系统的控制策略50-51
• 5.3 再生制动系统控制策略的仿真与结果51-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 全文总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65

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