基于模型预测控制的电动汽车起步工况仿真与性能评价

为提高电动汽车起步工况时的性能,设计了基于模型预测控制的驾驶员模型,建立了纯电动汽车整车模型和驾驶员模型。将驾驶员意图转化为加速踏板和制动踏板的开度变化,利用基于模型预测控制方法的上层控制器得到期望加速度,下层控制器根据期望加速度得到加速指令和减速指令,从而对车辆进行起步工况的加、减速控制。利用起步时间、驱动电机电压电流和冲击度3个评价指标对提出的模型预测控制方法和常规PID控制方法进行起步工况仿真的控制性能比较。分析了不同坡度(0%、10%和20%)和加速踏板开度下电驱动系统的性能。仿真结果验证了模型预测控制方法的有效性。     

纯电动汽车驱动控制策略研究

提出了一种以加速踏板开度及其变化率、SOC为主要输入参数,利用模糊控制来确定目标转矩的纯电动汽车驱动控制策略,并详细阐述了其控制原理。基于Matlab/Simulink,结合理论知识和实验数据,建立了纯电动汽车仿真模型,并进行离线仿真验证。仿真结果表明:该车辆模型是正确的,驱动控制策略具有合理性。     

纯电动汽车碰撞高压安全系统设计及控制策略

针对纯电动汽车发生碰撞时可能存在的安全风险,对纯电动汽车碰撞高压电安全进行了分析研究,提出了一种纯电动汽车碰撞高压安全系统方案和控制策略。利用ISO26262标准的思路和方法进行了设计,通过模型仿真分析与在电动汽车项目上的验证和应用,表明该系统能够保证电动汽车碰撞时的高压安全,为电动汽车的推广应用提供参考。     

基于MC56F8346的电磁制动机构控制系统设计

以Freescale系列芯片MC56F8346为控制核心,设计了电磁制动机构的控制系统,包括硬件电路与软件程序的设计。通过Matlab/Simulink仿真软件得到电磁制动系统特性曲线,即作用于摩擦衬片的制动力与电流关系曲线,经分析可得,制动力随着电流的增大而增大。电磁力控制部分主要由MC56F8346产生PWM信号,根据采集到的制动踏板的位置信号来调节PWM信号的占空比,并经过信号调理之后控制电磁铁动作,使电磁力随着踏板的位置变化;检测部分是从传感器输出的信号经过信号调理后输入到MC56F8346的ADC模块进行数据采集。最后对该系统进行实验,即软硬件联合调试,实际测试结果证明,所设计的电磁力控制系统具有良好的稳定性、实时性和有效性。     

纯电动汽车串联式再生制动控制策略建模与仿真

为提高纯电动汽车能量回收率,提出一种串联式再生制动控制策略。该策略要求在保证制动稳定性的基础上尽可能多地利用电机制动,根据制动强度划分4个制动区间,并分别采取不同的制动力分配策略,同时综合考虑车速、ECE法规、电池和电机特性等影响因素。采用Simulink与Cruise建模并联合仿真,结果表明搭建的模型准确可靠,提出的串联式再生制动控制策略能够有效提高能量回收率,延长纯电动汽车的续航里程。     

轮毂电机电动汽车再生-液压复合制动系统协调控制策略

为保证制动过程中轮毂电机电动汽车的制动控制效果,充分利用电机再生制动控制精准高、响应迅速的优势,对再生-液压复合制动系统的制动性能进行了数学建模与仿真分析。首先,建立了包含再生-液压制动复合制动系统的单轮纵向动力学模型;其次,考虑驾驶员制动需求和路面条件,提出可用于3种典型制动工况(轻度、中度和重度制动工况)下的复合制动系统协调控制策略;最后,在Matlab/Simulink软件中模拟3种典型制动工况下采用所提出协调控制策略的汽车制动过程。仿真结果表明:所提出的控制策略能满足驾驶员制动意图,在充分利用电机控制精度高和响应时间短的优势的前提下,保证轮毂电机电动汽车的制动控制效果。     

纯电动汽车磁助力启动制动结构设计

根据纯电动汽车整丰在运行条件下制动力矩的需求，设计了一种磁助力启动制动系统。利用电磁同性相斥、异性相吸的原理，根据车轮速度时时变化控制和改变磁极磁性，在汽车起步和制动过程起到磁助力作用。计算了电磁启动制动力矩，设计了电磁制动控制电路。基于ECE法规设计了制动力分配算法，计算表明：在高响应测速传感器的反馈控刺中，磁动力启动制动结构能够迅速有效地起到助力作用，为改善纯电动汽车的行车效能提供了新的思路。     

纯电动汽车两挡AMT换挡策略研究

两挡AMT相较于单级固定速比减速器,能够降低整车系统对电池和电机性能的要求,但需要为其设计合理的换挡策略,以保证车辆经济性和动力性满足需求。首先分析驱动工况下电池、电机和变速器效率随车速和加速踏板开度的变化情况,以系统效率最高为目标,设计最佳经济性换挡策略。其次,分析不同挡位下加速度随车速和加速度踏板开度的变化情况,以加速度最大为目标,设计最佳动力性换挡策略。最后,设计了一种换挡策略切换控制器,将百公里电耗和加速时间组成综合性能指标,基于模糊理论计算动力需求因数,根据动力需求因数选择相应的换挡策略。仿真和试验结果显示:相较于传统换挡策略,平均百公里电耗降低9.97%,加速度略有恶化约3.96%。因此,该换挡策略在基本保证驾驶员动力需求的同时,极大地提高了经济性,可有效延长车辆的续航里程。     

ABS四轮车辆的Matlab/Simulink建模与仿真

建立了一种四轮车辆制动防抱死系统(ABS)的车辆模型、轮胎模型、路面状况模型和轮速传感器模型，嵌入了气压制动系统和ABS控制逻辑模拟；采用Matlab／Simulink模拟了汽车在直线制动，转弯制动和不同附着系数路面制动的运动状态，为ABS产品的开发提供了依据．     

电动汽车基于自抗扰的双环控制系统研究

对电动汽车控制系统进行了研究,提出了电动汽车建模和控制系统建立的方案。电动汽车的电机和平台子系统都是派生的,再根据车轮转动时的电机特性和表面条件,建立数学模型和相应的仿真模型。设计了一种双环控制系统,在Matlab/Simulink中建立相关模型,并测试其是否可以应对不同的干扰条件,包括总质量和路面条件的参考信号变化和扰动形式的变化,以保证车辆行驶稳定性和乘坐舒适性。     

基于STM32和FPGA的电动汽车主动声浪控制器设计

为电动汽车设计了一种基于STM32和FPGA双CPU的车内主动声浪控制器。首先,建立了主动声浪控制系统体系架构,主要包括CAN信号输入、控制器、信号输出等;然后,详细阐述了控制器的硬件控制电路设计,其中包括CAN通信模块、STM32与FPGA通信模块、DA数模转换模块等,并对控制器各功能模块编写了软件控制程序;最后,将硬件模块搭建形成主动声浪系统原理样机并进行实车试验。试验结果表明,该系统可以准确模拟发动机动态声浪且声音阶次成分清晰,验证了该系统的有效性与可行性。     

基于盘-块面弹簧接触的动力学模型的制动抖动分析

考虑制动盘-块间采用面弹簧接触方式建立一种6自由度制动系统动力学模型,推导出对应的动力学微分方程,并且构建Simulink模型。采用抖动"故障盘"的端面跳动SRO(surface run-out)与薄厚差DTV(disc thickness variation)的叠加位移曲线作为系统输入,仿真得到制动压力波动BPV(brake pressure variation)与制动力矩波动BTV(brake torque variation)时域响应。然后,分别以抖动"故障盘"的实测DTV曲线、SRO曲线以及SRO与DTV的叠加曲线作为仿真的输入,对比台架试验结果与3种不同输入下的仿真结果,以验证所构建的盘-块面弹簧接触动力学模型的正确性以及模型仿真输入改进方法的正确性。接着,通过改变台架试验以及仿真过程中的制动液压,研究制动系统的初始制动液压对制动压力波动BPV与制动力矩波动BTV时域响应的影响。最后,以台架试验结果作为基准值,将单点接触模型的仿真结果与所提出模型的仿真结果进行对比。结果表明:采用SRO与DTV的叠加曲线作为仿真的输入所得到的仿真结果与台架试验结果更加吻合,制动系统的初始制动液压力对制动力矩波动幅值的影响很小,所提出的动力学模型在预测制动抖动方面具有更高的准确性。     

R1234yf纯电动汽车双热源热泵仿真研究

为降低电动汽车冬季低温取暖的能耗,课题组提出以环境空气和驱动电机冷却水为双热源的热泵空调系统方案。课题组设计了一种以R1234yf为制冷剂的双热源热泵空调系统,使用MATLAB/Simulink和ADVISOR软件对设计的热泵系统进行了建模仿真。模拟外界环境温度在-10~0 ℃时电动汽车在城市工况条件下热泵系统的采暖效果,并与PTC加热器的采暖效果进行比较,分析了热泵系统对电动汽车能耗的影响。结果表明：该双热源热泵空调系统能够降低电动汽车冬季采暖的功耗,且能够满足冬季-10~0 ℃环境下的采暖需求。设计的R1234yf双热源热泵空调系统在制热及节能效果方面优于PTC电加热系统。     

基于ANFIS的纯电动轻卡自动换挡策略

在纯电动轻卡中,不同的换挡策略对于汽车的能耗有着很大的影响。基于模糊神经网络控制理论,依据传统的两参数换挡规律,采用具有2输入单输出的Sugeno模糊推理结构,建立了ANFIS换挡策略。通过具体的样本数据对换挡策略进行训练,在Cruise中搭建纯电动轻卡的整车模型作为仿真环境,代入整车参数进行仿真,将得到的仿真结果与传统模糊换挡策略进行分析比较,结果表明:ANFIS换挡策略能有效改善车辆的操作稳定性和经济性能,并在能耗上得到优化。     

基于模糊规则的电动汽车机电复合制动力分配策略

对某电动汽车机电复合制动系统进行了制动力分配策略研究,依据电机特性试验以及液压控制单元增压试验,建立了复合制动系统模型;通过分析理想制动力分配规则以及ECE法规要求,利用模糊控制规则建立了在模糊区域进行前后轴制动力模糊分配的制动力分配策略,以制动能量回收效率为指标进行了有效性验证。结果表明:在ECE工况下,模糊规则分配策略比定比分配策略制动能量回收效率提高7.48%,且电机单独制动过程时间持续越长,模糊控制策略的优势越明显。     

具有能量回馈的纯电动车驱动控制系统

针对纯电动汽车驱动系统在能量回馈过程中的系统效率不高的问题,设计了以TMS320LF2407为核心的硬件及软件系统,利用SVPWM调制技术结合磁链跟踪技术的控制方法,实现制动过程中电机产生的制动能量回馈到蓄电池中;并在搭建的双电机对拖试验台上进行实验。实验数据表明,永磁同步电机驱动系统具有较高的系统效率,系统效率85%以上的工作点占72. 73%,能够回收较多的能量,提高了续驶里程。     

基于自适应Backstepping的分布式驱动电动汽车容错控制

针对分布式驱动电动汽车控制系统发生不确定的执行器故障情况,提出一种基于自适应Backstepping的容错控制方法。对电动汽车控制系统建立驱动电机故障模型,描述可能发生的执行器故障情况;采用自适应控制和Backstepping控制设计相结合的策略,针对各故障情况分别设计一种容错控制器;将各控制器进行融合得到一个复合控制器,提高了车辆的安全性和可靠性。基于Matlab进行了仿真验证:给出的容错控制方法能够保证车辆闭环系统稳定和渐近跟踪给定的输出指令,提高了车辆的操纵稳定性和执行器故障容错性能。     

基于动态规划的再生制动能量管理策略

为提高电动汽车在制动过程中的再生制动能量以缓解日益尖锐的能源短缺问题,以双电机驱动系统为研究对象,基于Matlab/Simulink和COMSOL联合仿真平台构建了双电机变速箱系统多模高效协同控制的车辆动力学仿真模型、能量管理策略模型、电池电化学模型。考虑到动力电池的动力学特性和建模精度对系统的能量管理有一定影响,建立了能准确反映电池特性的电化学模型,为再生制动能量管理策略提供更加准确的动力学约束。将基于动态规划、固定比例分配因子和不作再生制动的能量管理策略进行对比。结果表明:动力电池SOC在整个循环工况下均有明显提升,百公里能耗降低41.59%,制动能量回馈明显,表明所制定的基于动态规划的再生制动能量管理策略有较好的控制效果。     

基于分层式控制器的纯电动汽车车距控制研究

鉴于智能车辆的车距控制研究大多是针对传统燃油车,并缺少对多工况控制算法的研究,在Carsim/Simulink平台搭建了纯电动汽车动力学模型,以行车安全性为首要目标,结合驾驶员的驾驶特点和乘坐舒适性,建立了一种可变安全距离模型,设计了线性二次型最优控制理论和模糊控制理论相结合的分层式控制器,针对前方无车的情况,设计了定速巡航控制器。基于Carsim和Simulink联合仿真平台,对起停工况、定速巡航工况和距离保持工况进行仿真验证,结果表明分层式结构控制器具有较好的控制效果和鲁棒性,使智能车辆按照期望距离和速度安全行驶。     

结合遗传算法的四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略

以四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略为研究对象,提高其制动能量回收效率为目标,确定其动力系统参数,建立四轮毂电机制动能量回收发电模型,并利用遗传算法求解多约束函数,根据遗传算法求解的发电效率模型结果以及轮毂电机制动能量回收影响因素制定能量回收控制策略;基于AVL cruise与Matlab/Simulink搭建制动能量回收控制策略联合仿真模型并区分不同的制动强度,分别在NEDC与CLTCP工况下对制动能量回收控制策略进行仿真分析。结果表明:在NEDC工况下,基于遗传算法的制动能量回收控制策略比AVL cruise的前后电机转矩平均分配控制策略多节约能量28 kJ;在CLTCP工况下,制动能量回收控制策略比AVL cruise控制多节省了3.15%的SOC。