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原文传递基于并行控制的混合动力车辆制动能量回收系统研究

论文题名：	基于并行控制的混合动力车辆制动能量回收系统研究
关键词：	电动汽车;混合动力;能量回收系统;控制策略;能量存储
摘要：	混合动力电动汽车作为传统汽车到电动汽车的过渡产品，既避开了电动汽车的技术瓶颈，又提高了汽车的燃油经济性。制动能量回收系统作为混合动力汽车的一个子系统，能够将汽车制动过程中的部分动能和势能回收并储存起来，在汽车驱动时加以利用。如何在确保制动安全性的前提下，最大限度回收制动能量是混合动力汽车研究的关键性技术之一。本文是在原有 ABS制动系统的基础上，不考虑 ABS的作用，保证车辆行驶制动安全稳定的前提下，主要对并行制动控制策略和能量存储系统进行研究，达到尽可能地提高制动能量回收效率的目的。　　论文从制动安全性及可实现性角度出发，以制动强度为依据，对前轮电机再生制动力、前轮摩擦制动力和后轮摩擦制动力进行合理分配研究。采用理论建模和数值建模相结合的方法，建立适合并联混合动力汽车制动系统仿真分析的制动动力学模型。通过仿真和试验验证了所建立的制动系统动力学模型正确且稳定有效，能够满足实时控制精度要求及后续研究工作需要。　　在研究混合动力汽车的制动能量回收系统时，其核心部分就是系统的控制问题。装有制动能量回收系统的混合动力汽车在制动时，主要由机械制动和再生（电机）制动两个子系统协调工作，在控制中首先应该解决这两个子系统的协调问题。针对这一问题，通过分析不同的制动力分配策略，考虑控制策略的系统组成要求、实现难度、实用程度和安全可靠性，提出了并行制动控制策略。进而建立了控制策略仿真模型，并嵌入到整车模型中，对不同制动工况进行了仿真分析，得到了控制策略的行为表现和对整车的性能影响。而且为研究提高制动能量回收效果的途径，对并行控制策略进行了实车优化设计，并且对优化前后仿真结果进行了性能分析比较。　　混合动力汽车制动能量的回收过程中，储能技术也是关键技术之一。由于受到电池性能因素的制约，使得整车制动能量回收效能不佳。超级电容作为一种新生电源发展迅速，成为汽车电源研究的热点。在分析了电池和超级电容的原理和特性之后，针对它们的优缺点，提出了一种复合电源结构形式。制定了相应的能量管理系统的控制策略，建立了能量存储系统模型。并通过NEDC循环工况仿真研究，验证了提出的控制策略的可行性以及基于复合电源的能量存储系统的可靠性。　　基于研究的并行控制策略，以Freescale16位单片机MC9S12DP256B为主控芯片，进行了单片机最小系统及外围电路设计，制作出并行再生制动系统控制器硬件实物。基于CodeWarrior软件，运用C语言对再生制动控制器进行软件编程，并通过 BDM调试系统完成软件调试。并行控制器实现了再生制动系统的纯电动制动、并行制动、纯机械制动模式转换。　　最后对实车进行了底盘测功机试验以及实车道路试验。底盘测功机试验对所研究的并行控制策略进行了NEDC行驶循环测试分析。实车道路制动试验按照研究需要，在高附着系数路面上对中度和轻度制动强度进行了试验分析。证明了制动系统动力学模型的正确性以及制动控制策略对制动力的有效控制。验证了提出的并行控制策略能够确保车辆制动安全性的条件下，能有效地回收制动能量。
作者：	张京明
专业：	车辆工程
导师：	宋宝玉
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文