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新能源汽车制动能量回收及控制策略研究
| 论文题名： | 新能源汽车制动能量回收及控制策略研究 |
| 关键词： | 新能源汽车;永磁同步电机;制动能量回收;蓄电池;模糊控制 |
| 摘要： | 随着近些年汽车保有量的持续攀升，作为数量主体的传统燃油车辆导致了石油燃料等不可再生资源被大量消耗，除此之外，无限制大量排放的汽车尾气严重危害人类身体健康、引起了大气环境的恶劣污染。在能源危机、环境污染的压力下，以清洁能源为动力的新能源汽车的发展逐渐为各国所重视，是未来汽车行业发展重心。而目前我国新能源电动汽车续航里程短且充电桩建设不均衡、普及率低的问题严重制约了其发展，制动能量回收作为解决该问题的重要技术之一，可以有效提升续航里程。 首先，基于新能源车制动能量回收系统对电机的需求，选用永磁同步电机并分析了其工作原理与特性；根据理想制动力分配曲线与ECE法规曲线，基于在确保制动稳定性前提下尽量提升能量回收率的原则，对汽车前后轮制动力分配策略进行了研究。 其次，采用空间矢量脉宽调制技术，建立了永磁同步电机矢量控制系统模型；对于提出的制动能量回收系统电路结构中负责连接电机与蓄电池的能量回收电路，采用了具备电气隔离及双向传输特性的DAB电路；通过建立蓄电池的双RC等效电路模型，推导并得出了本文制动能量回收系统电池最大充电电流数学公式。 再次，推导了DAB电路传递函数，在Matlab/Simulink中建立了DAB变换器控制系统模型并进行能量双向流动的仿真实验以验证模型准确性。进一步将DAB变换器模型与永磁同步电机控制系统模型在驱动状态以及能量回收状态下进行全系统的整体联合仿真实验，验证了本文制动能量回收电路结构有效性与可行性，并进一步总结制动能量回收过程的影响因素。 最后，采用模糊控制策略，将得出的制动能量回收过程的影响因素电池SOC、车辆行驶速度以及制动强度设为模糊控制器的输入变量。同时考虑日前愈发高频的城市交通拥堵问题，低速频繁制动回收能量低且反复充放电危害蓄电池寿命与车辆安全性，故在原建立的三输入模糊控制器基础上添加制动间隔时间输入约束，改进并设计了以电池SOC、制动间隔时间、车辆行驶速度以及制动强度四输入的模糊控制器，其所输出的制动力分配系数是用于控制协调电机制动力与机械制动力，提升能量回收效率。使用Carsim提供的车辆模型与前文Matlab/Simulink中设计的制动能量回收控制系统在符合我国实际道路工况的WLTC、CLTC-P工况下进行联合仿真。仿真实验结果表明，本文所设计的模糊控制器均具有出色的能量回收效果，且添加制动时间间隔输入约束的四输入模糊控制器在能量回收效果与原三输入模糊控制器同样出色、效果显著的基础上，其所需要的充电次数更少、能量回收效率更高，对蓄电池具有更出色的保护效果。 |
| 作者： | 吴凯龙 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 郑建立 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东华大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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