纯电动车多目标优化自适应巡航控制策略研究

发布时间：2020-06-17 05:41

【摘要】：近些年来随着汽车保有量的不断增加,由此带来的交通拥堵、安全事故频发、环境污染等问题困扰着人们的汽车生活。“智能电动汽车”成为未来汽车行业发展新的主题。自适应巡航系统作为一种智能驾驶辅助技术已有多年的发展历史,目前已在高端传统车型实现产品化。应用于纯电动车的自适应巡航系统还比较少。纯电动车的动力系统和制动系统特性与传统汽油车系统特性区别较大,传统自适应巡航控制策略难以直接移植于纯电动车上。此外纯电动车系统控制相对灵活,且可以实现制动能量回收,对于自适应巡航系统控制策略有了更大的优化空间。因此基于纯电动车驱动和制动系统特性,设计基于纯电动车的多目标优化自适应巡航控制策略,使车辆在满足传统自适应巡航跟随性、安全性、舒适性的前提下,提升整车的经济性。由于纯电动车动力系统与制动系统和传统车有较大差异,为研究纯电动车自适应巡航控制策略首先对纯电动车系统特性进行阐释和分析。基于前置前驱的纯电动车轿车构型,对驱动系统特性进行分析,包括对驱动电机的响应特性进行建模,对永磁同步电机的外特性、效率特性进行分析;对制动系统特性分析,并基于前轴解耦式制动能量回收系统构型,设计了其驾驶员模式和自适应巡航模式的制动力分配策略和工作状态,并总结出制动强度、车速、电机制动转矩的关系。基于模型预测控制理论设计了多目标优化的自适应巡航决策算法。首先根据固定时矩的车间距策略设计安全车间距模型。根据跟车过程建立纵向跟车模型和状态空间方程,并对状态方程离散化处理。分别选取性能指标经济性、跟随性、安全性、舒适性设计综合性能指标函数和约束。推导跟车模型、性能指标函数和约束的预测型,整理为非线性规划问题,并利用内点法进行求解。基于纯电动车驱动系统和制动系统特性,设计了纯电动车自适应巡航纵向控制算法,使车辆加速度能够稳定跟随期望加速度变化。考虑到传统模式切换策略由于未考虑外界环境变化对于基准加速度的影响,通过对纯电动车行驶阻力模型分析,设计了基于加权最小二乘拟合的模式切换策略,并通过Simulink和CarSim联合仿真,验证外界风速干扰和坡度干扰环境下对算法预测基准加速度的准确性。基于纯电动车驱动、制动的动力学模型,设计了纯电动车自适应巡航驱动控制算法和制动控制算法;基于迭代学习算法设计驱动、制动加速度修正控制律,根据历史控制规律对期望加速度进行修正,以提高对于外界干扰的适应性;根据前轴驱动纯电动车构型建立制动力分配策略和压力补偿策略,实现制动能量回收。将本文算法与传统PID控制算法进行仿真对比验证,验证算法控制效果。最后在MATLAB/Simulink下建立自适应巡航系统控制策略模型,基于目标车辆构型利用CarSim定义整车模型和道路环境,分别选取巡航工况、走停工况、切入、切出工况、跟随工况、NEDC工况进行仿真验证,并对仿真结果进行分析。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

整车,车辆,目标,构型

图 2.2 目标车辆构型辆构型的整车参数如表 2.1 所示。表 2.1 整车参数名称（单位）参数值数整车整备质量 M/kg 1650车轮滚动半径 rwheel/mm 353主减速比 ifinal8.28轴距 L/m 3.05质心到前轴距离 L1/m 1.4质心到后轴距离 L2/m 1.65质心高度 hg/m 0.53 电池端电压 Vbat/V 326电池总容量 Q/Ah 93

电池,功率,效率,剩余电量

吉林大学硕士学位论文大制动响应速率为 500Nm/s，根据上式转化为前际紧急制动时候的增压速率。因此车辆需要紧急制压制动。车的储能元件，制动过程接收来自动力电机发电对于动力电池，不仅要求有较高的能量密度和功命。过大的充放电电流和过长的充电时间均会对电流和最长可充电时间决定了电机制动回收能量的e）描述了电池当前剩余电量的多少。电池的充放9 所示。

【参考文献】