原文传递
纯电动商用车坡道行驶车速规划研究
| 论文题名： | 纯电动商用车坡道行驶车速规划研究 |
| 关键词： | 纯电动商用车;坡道车速;动态规划;行驶能耗;经济性分析 |
| 摘要： | 近年来，传统燃油车向新能源车转型升级已成为世界范围内汽车工业的共同发展趋势，纯电动汽车是其主要发展方向。本文以纯电动商用车为研究对象，考虑到坡道行驶过程中驾驶员的不合理操作通常会使其能耗增加，且坡道行驶涉及车辆重力势能转换，其降低能耗的潜力巨大。同时考虑到重型商用车下长坡、陡坡过程中可能出现制动热衰退的危险情况，本文以防止制动器温度过高和降低行驶能耗为目标，对纯电动商用车坡道行驶车速规划进行研究。 首先本文对纯电动商用车坡道车速规划系统进行方案设计，定义其整体架构和工作流程。整车质量为车速规划系统所需信息输入之一，其随载重等因素变化较大，需在行驶过程通过估算获取。故本文以车辆纵向动力学为基础，采用扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter，EKF），建立车辆质量估算模型。其次，利用真实纯电动商用车数据，通过分析其动力系统输入输出特性，建立行驶能耗模型，通过分析制动鼓生热和散热机理，建立制动温升模型，并通过仿真对其坡道行驶能耗及下坡制动温升特性进行分析。 此后，本文采用动态规划(Dynamic Programming,DP)算法，结合实际约束和扰动，将车辆坡道行驶过程进行数学描述，分别以行驶能耗和制动温升作为代价，建立坡道行驶车速优化模型。通过构建虚拟坡道进行仿真，将优化后车速轨迹与定速巡航对比，结果表明：经济车速轨迹能减少车辆克服阻力做功并充分利用下坡重力势能驱动车辆行驶，使能耗大幅降低；安全车速轨迹则使下坡重力势能更多转化为车辆动能、消耗于克服阻力做功及通过再生制动回收至动力电池，从而使下坡制动温升大幅降低。 最后，通过实验对质量估算模型准确性和坡道车速规划的效果进行验证。质量估算实验，将所采集车辆行驶过程数据代入模型离线计算，结果表明4次实验估算平均误差为4.65%，最大误差为5.3%。坡道车速规划实验，首先离线计算获得选定道路经济车速轨迹，通过实时提示使驾驶员跟随该车速轨迹行驶，并将无提示正常驾驶及恒定速度驾驶设为对照。结果表明，驾驶员跟随经济车速轨迹总行驶能耗相比其正常行驶平均降低20.18%，相比恒定车速行驶平均降低6.58%。 本文研究为降低纯电动商用车坡道行驶能耗、避免其下坡发生制动热衰退及其智能化发展提供可参考的方案，对推动商用车电动化发展有积极意义。 |
| 作者： | 田忠鹏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
