轮毂电机驱动汽车复合制动动力学分析及控制

【摘要】如今由于石油资源的日益枯竭与环境保护意识的深入，电动汽车凭借其能源清洁等优点已经重新走进了人们的视野。但目前电动汽车的技术还不成熟，有许多不足之处，主要体现在续驶里程还有限，而制动能量回收系统正是延长单次充电行驶里程的关键技术之一。本文工作主要针对轮毂电机驱动汽车复合制动系统进行研究，提出相应的控制策略，通过联合仿真实验来验证能否提高能量回收效率。通过阐述本文的研究背景，说明电动汽车的发展趋势，明确轮毂电机驱动汽车的优势,分析电动汽车运用制动能量回收系统的必要性，对制动能量回收系统国内外研究现状进行说明。对制动能量回收相关理论进行研究，说明制动能量回收的基本原理，对车辆的制动过程进行动力学分析,从理论上研究了前、后轮制动器制动力分配过程。根据理论研究得出系统的约束条件，提出了系统设计原则和系统应具有的功能。分析目前三种典型的控制策略，分别对并联、固定比例分配、基于理想制动力分配三种控制策略的实现方式与具体步骤进行说明。针对轮毂电机驱动汽车提出了新的复合制动控制策略，根据实际目标车辆及电机参数确定制动力分配关系，其中包括前、后轮上制动力分配与电机制动力、机械制动力分配，并分别提出了实现方式与具体步骤。接下来对使用的联合仿真软件进行介绍，介绍联合仿真设置步骤，在CarSim中建立轮毂电机驱动汽车整车动力学模型，在Simulink中建立系统的控制策略模型，并指出模型中的导入量与导出量。控制算法方面本文采用了稳定性好以及动态响应快的PID控制算法，最后根据本文提出的控制策略进行联合仿真实验。讨论了制动能量回收系统性能的评价指标，作为评价制动能量回收系统优劣的参考依据。接下来对两种制动工况进行联合仿真：一是典型制动工况，即使目标车辆以一定初速度在不同制动强度下进行制动，分别选取初速为30km/h、60km/h、100km/h三种初速度在制动强度为0.05、0.1、0.3、0.5时进行仿真实验。仿真结果表明本文提出的复合制动控制策略能够满足车辆制动时对制动距离、制动时间以及制动稳定性的要求，能根据初速、制动强度的不同合理利用电机制动力，进行制动能量回收，并且制动能量回收效果良好。二是选取UDDS、1015两种典型城市循环工况进行联合仿真，仿真结果表明本文提出控制策略能使车辆在城市循环工况下满足车辆制动时的各项评价指标。最后，在相同工况下用另外三种典型控制策略进行仿真，比对能量回收效果。结果显示本文提出的控制策略能量回收效果更好，表明本文所提出的控制策略可以有效用于制动能量回收。
【作者】孙旭；
【导师】宋传学；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】轮毂电机；复合制动；制动性能；制动能量回收；仿真分析；

【参考文献】
[1]胡婷.楚文化视觉艺术形态对区域性服饰设计的启发[D].武汉纺织大学,设计艺术学,2013,硕士.
[2]杨秀秀.管理科学与工程学科共词网络整体特性、生长性及热点研究[D].浙江大学,2014.
[3]柯芳.影子银行风险监管问题研究[D].西南大学,金融学,2014,硕士.
[4]王伟,余玉揆.多点测试的多模型机动目标跟踪算法[J].自动化学报,2015,06:1201-1212.
[5]孙韶馥.大连铁道公司支线改革对策研究[D].大连理工大学,工商管理,2003,硕士.
[6]薛向阳.基于内容的多媒体和跨媒体信息检索技术[J].世界科学,2005,12:21-22.
[7]陈汝学.所有权性质、高管持股与组织冗余的实证研究[D].新疆财经大学,会计学,2013,硕士.
[8]袁泉,杨振坤,柴洁,王冬雁.早龄期H型钢混凝土梁受力性能试验研究及有限元分析[J].建筑结构学报,2014,03:193-200.
[9]王朝燕.河北省经济开放度与经济增长关系的实证研究[D].河北经贸大学,统计学,2012,硕士.
[10]刘卓辉,张艳霞,沈勇环.自适应接地距离继电器的研究[J].电力系统自动化,2005,10:21-25.
[11]王遵彤,李彩,吴启迪.多处理器系统动态调度负载均衡节约算法[J].控制与决策,2011,11:1740-1744.
[12]严大香.电子资源利用跟踪分析[J].图书馆建设,2005,06:63-65.
[13]李亮.GaN基太赫兹器件的新结构及材料生长研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2014,博士.
[14]库丽霞.高能秸秆玉米相关性状分析与遗传研究[D].河南农业大学,作物遗传育种,2004,硕士.
[15]高金莉.PTEN在NK/T细胞淋巴瘤中的表达及意义[D].郑州大学,肿瘤学（专业学位）,2014,博士.
[16]聂慧阳.两路分流齿轮传动系统的均载特性分析与动力学优化设计[D].南京航空航天大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[17]谢志涛.社会弱势群体政治参与问题研究[D].郑州大学,政治学理论,2013,硕士.
[18]黄凯,杨骥,顾全.一体化电网运行智能系统的源端维护技术[J].电力系统自动化,2014,15:71-75.
[19]刘斌.椎体结核与椎体恶性肿瘤的氢质子磁共振波谱的对比研究[D].川北医学院,影像医学与核医学,2013,硕士.
[20]陈佳丽.基于场景的面向方面软件体系结构评估方法[D].新疆大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[21]代秀敏.哥伦比亚初级汉语综合课教学现状调查[D].东北师范大学,语言学及应用语言学,2012,硕士.
[22]黄志远.钢纤维增强筏形基础的试验和应用研究[D].河北工业大学,结构工程,2004,硕士.
[23]薛为民,石志国,王志良.基于隐马尔可夫模型的复杂数据挖掘实现[J].计算机工程,2003,09:3-5.
[24]刘建雄.试论黑白木刻创作中平面构成的运用[D].云南师范大学,美术学,2013,硕士.
[25]张亦陈.温度和盐度对日本沼虾渗透调节的影响[D].河北大学,水生生物学,2002,硕士.
[26]陈隆近.财政联邦主义下的公共供应问题[D].西南财经大学,财政学,2004,硕士.
[27]何兵.顺德区河涌调查与污染控制研究[D].广东工业大学,环境科学与工程,2014,硕士.
[28]崔岩菲.水处理多级絮凝耦合关系研究[D].山东建筑大学,市政工程,2013,硕士.
[29]张康.慢性持续期IgA肾病中医证候与临床病理的相关性分析[D].北京中医药大学,中医学,2014,硕士.
[30]代舒仪.XLY婚庆公司营销策略研究[D].湖南师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[31]朱利.基于交流语境下的酒具设计研究[D].河北科技大学,设计艺术学,2014,硕士.
[32]贾博阳.本生灯火焰羟基的平面激光诱导荧光测量方法研究[D].哈尔滨工业大学,物理电子学,2013,硕士.
[33]徐洋.我国确立临时仲裁制度研究[D].海南大学,诉讼法学,2012,硕士.
[34]童奇.三峡升船机适应船型论证研究[D].武汉理工大学,船舶与海洋结构物设计制造,2013,硕士.
[35]尹静秋.基于GIS的长江江苏段岸线资源演变研究[D].南京师范大学,2004.
[36]劳英亮.翻译规范视角下李提摩太的翻译研究[D].山东大学,英语语言文学,2013,硕士.
[37]张伟.松材线虫繁殖力和致病性的差异形成及其分子基础[D].安徽大学,生态学,2014,硕士.
[38]王强.江西省村前铜多金属矿床含矿岩体地球化学特征及矿床成因研究[D].成都理工大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[39]高江云,杨自辉,李庆军.毛姜花原变种花寿命对两性适合度的影响[J].植物生态学报,2009,01:89-96.
[40]吕思文.牛腐蹄病坏死梭杆菌lktA、hly和43K OMP基因的截短表达与反应原性鉴定[D].黑龙江八一农垦大学,基础兽医学,2014,硕士.
[41]郭春光.山东太阳纸业股份公司财务分析与评价研究[D].西安建筑科技大学,工商管理,2013,硕士.
[42]王丽娜.乡村语文教师生存环境调查研究[D].湖南师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[43]汪祖闯.武汉地税税源监控体系的完善[D].华中师范大学,公共管理,2013,硕士.
[44]吴丰雄.恒温式氧弹仪的改进及过氧条件下煤着火性质的研究[D].武汉理工大学,材料加工工程,2004,硕士.
[45]赵国富,周雪芹.基于聚类的空间数据挖掘系统的设计与实现[J].山东理工大学学报(自然科学版),2005,06:41-44.
[46]张利鹏.九龙江流域-河口-台湾海峡雌激素的污染特征及POCIS采样技术研究[D].厦门大学,环境科学,2014,硕士.
[47]陈荣煌.泉州市丰泽区基础教育均衡发展研究[D].厦门大学,公共管理,2014,硕士.
[48]韩振中.骨软骨一体化再生支架3D打印复合成形的同轴挤出供料系统设计与实现[D].上海大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[49]王秋实.基于双层规划理论油田星形注水网络优化设计研究[D].东北石油大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[50]樊文刚.复杂曲面宽行数控加工理论及其应用研究[D].北京交通大学,2012.