【摘 要】
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随着全世界经济的快速增长以及汽车工业的飞速发展,全球汽车保有量不断增加,庞大的汽车所有量也导致了严重的燃油短缺问题和环境污染问题。因此,必须大力发展新能源汽车作为传统燃油车的替代品,来应对当前所面临的环境和资源问题。纯电动汽车污染低、能耗小、动力性好,大力发展纯电动汽车是解决当前问题的良好手段。但是,电动汽车续驶里程偏低与电池寿命较短的问题已成为限制电动汽车发展的重要因素。在关于纯电动汽车的研究中
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随着全世界经济的快速增长以及汽车工业的飞速发展,全球汽车保有量不断增加,庞大的汽车所有量也导致了严重的燃油短缺问题和环境污染问题。因此,必须大力发展新能源汽车作为传统燃油车的替代品,来应对当前所面临的环境和资源问题。纯电动汽车污染低、能耗小、动力性好,大力发展纯电动汽车是解决当前问题的良好手段。但是,电动汽车续驶里程偏低与电池寿命较短的问题已成为限制电动汽车发展的重要因素。在关于纯电动汽车的研究中,可以通过优化汽车零部件性能或者优化汽车自身控制系统来提升整车性能。其中整车控制策略管理车辆所有部件,控制车辆的转矩输出、挡位、行驶模式和状态监视等,对车辆的性能尤为关键。本课题研究纯电动汽车的控制系统,建立纯电动汽车的整车控制策略,以提升动力性能、延长电池寿命、降低电能消耗为目标,通过建立电池寿命预测模型以及预测驾驶意图等手段,设计驱动控制优化策略。首先根据锂离子电池的老化机理分析了影响其寿命衰减的因素,依据循环寿命实验数据,建立多因素电池循环寿命预测半经验模型,并利用拟合的方法求得模型参数。在此基础上,将电池寿命衰减半经验模型应用到汽车行驶工况下,得到电动汽车行驶过程中电池寿命与车辆状态参数之间的关系。然后设计整车控制策略,包含:上电下电控制策略、挡位管理策略、车辆行驶模式管理策略、故障诊断策略和驱动控制策略等。重点研究驱动控制策略,设计了动力模式和经济模式两种驱动控制模式。并制定基于驾驶意图的扭矩控制策略,将控制转矩分为基准转矩与补偿转矩。利用经验数据,建立加速踏板MAP作为基准转矩,再利用模糊控制算法计算动力模式的补偿转矩来反映驾驶员的动态意图,提高了整车的动力性能。再针对经济模式进行车辆性能优化,分析优化车辆性能的着手点,并选择在加速工况中针对电机效率和电池寿命进行优化。以优化加速时间、功率消耗以及电池容量衰减三个性能指标为目的,基于电池寿命衰减模型以及电机工作效率特性,建立多目标优化模型。再利用动态规划算法优化求解,得到最优控制策略。最后,建立仿真模型并进行仿真试验来验证控制策略。建立电池等效电路模型,并利用带遗忘因子的最小二乘法对模型参数进行辨识。再结合车辆和电机相关参数,建立整车仿真模型。利用Dspace/Micro Auto Box进行软件在环仿真,设计测试用例并验证整车控制逻辑性策略。设计多种测试工况对比优化前后的性能差异,证明驱动控制策略可以良好地提升车辆的动力性能和经济性能。
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