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高速公路电动车无线充电策略仿真与控制
| 论文题名： | 高速公路电动车无线充电策略仿真与控制 |
| 关键词： | 高速公路;电动汽车;无线充电;控制策略 |
| 摘要： | 当今世界，“绿色发展”的理念越来越深入人心，“低碳循环”也成为了科技革命和产业变革的主要方向，多种先进的变革性技术正推动着交通行业电动化、智能化、联网化。电动车的发展是应对气候变化的重要力量，是推动绿色发展的引擎，然而电动车有限的电池容量使得有远距离行程需求的驾驶员容易产生“里程焦虑”，阻碍了电动车的推广。在未来的高速公路上，动态无线充电道路这一新型充电技术的开发可以缓解长途旅行的充电担忧。“边开边充”的充电模式虽然能够解决续航的问题，但是势必会影响交通流的运行状况，因此研究此充电模式下的高速公路交通流特征对日后的建设有理论与实践意义。 本文以高速公路铺设无线充电车道为研究场景，考虑这一特殊充电模式下的车辆行驶特性，基于元胞自动机模型构建了双车道交通流环境，应用MATLAB软件进行仿真模拟，通过数值分析探讨无线充电道路对高速公路交通运行效率的影响。 首先，分析电动车在含无线充电高速路上的交通特性，包括纵向驾驶特性和换道特性，为仿真控制方案的提出提供理论基础。 然后，在模拟路段范围内，将控制区域划分为三部分。在经典元胞自动机模型的基础上，对不同控制路段的车辆驾驶行为分类讨论，构建了不同充电属性的跟驰规则，从而更加符合实际地表征不同充电需求车辆在仿真系统中的跟驰过程。详细分析充电车和非充电车混行过程中的换道动机，对换道条件进行动态调整。考虑充电车辆与充电起始区域间距对换道意愿的影响，引入换道压力函数，构建适应于无线充电道路系统下的车辆换道模型。 最后，基于上述模型开发了一款交通流仿真软件，包含车辆、车辆控制规则、道路条件、系统处理四个功能模块。为了方便实验需要，系统保留可拓展性。研究不同充电比例以及不同充电车道长度下对交通流的影响，结果表明随着充电比例和充电车道长度的增加，均对交通流有抑制作用，系统平均速度减小，且阻塞密度提前。另外，设置不同距离的引导充电控制路段作为控制策略，分析不同车流密度下每种方案对出行时间的影响，结果表明在交通流中等密度和高密度下，换道控制均能有效缓解充电道路带来的交通拥堵，总行程时间分别降低30.3%、18.5%，优化了道路通行效率。 本文研究结果可以作为日后无线充电车道设施建设的依据，为无线充电道路运营部门建立相应的管理措施提供参考，有利于电动车的进一步推广。 |
| 作者： | 莫菲 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 曾伟良;杨文臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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