基于目标行驶里程的纯电动汽车经济巡航控制策略研究

发布时间：2020-06-20 12:47

【摘要】：随着我国经济技术的迅猛发展,汽车的保有量急剧增加,但伴随而来的石油能源短缺和空气污染等问题也日益加剧。因此,发展低能耗、高效率、低污染的纯电动汽车成为了汽车行业研究开发的热点。但是,目前纯电动汽车的续航里程较短、能量补充慢、充电技术和基础设施不完善等因素很大程度上限制了电动汽车的普及和应用。本文所研究的基于目标行驶里程的纯电动汽车经济巡航控制可以使汽车以较经济的车速巡航行驶,并在某种水平上弥补了纯电动汽车行驶中途欠电停车问题。随着车联网技术的日益兴起,智能车辆和智能交通技术迎来了新的发展机遇,车辆导航技术和汽车巡航控制技术的应用也日益成熟和普及。然而,当前汽车巡航技术无论定速巡航或者自适应巡航控制均以提高驾驶舒适性为目的,以提高车辆行驶经济性为目的的巡航控制研究还较少。伴随着高精度电子地图的发展,越来越多的电子地图增加了地理高程信息,这使得我们可以比较容易的获取道路坡度变化信息,通过及时的获取车辆前方道路坡度的变化可以更合理的控制车辆车速变化,使汽车以较经济的车速巡航行驶,提高汽车行驶的经济性。针对以上提出的问题与发展现状,文章就纯电动汽车经济巡航控制策略开展了研究。论文首先对电动汽车永磁同步驱动电机和动力电池对汽车行驶经济性的影响及车辆纵向动力学模型分析与研究;其次,通过学习常用的纯电动汽车剩余续航里程的预测原理,设计了基于循环工况法和迭代循环法的市郊工况和市区工况单位里程能耗估算方法,并通过结合汽车导航系统目标运行道路规划,设计了一种基于目标行驶道路里程的纯电动汽车能耗预测方法,通过对全程道路的能耗预测向驾驶员提供合理的行车建议;之后,本文对纯电动汽车经济巡航控制策略进行了设计研究,包括驾驶员优先控制策略、制动能量回收控制策略和滑行加/减速控制策略,并研究了模糊控制的基本原理,设计了模糊自适应PID控制器,在Matlab/Simulink仿真平台分别搭建固定参数PID控制器和模糊自适应PID控制器与车辆纵向动力学联合仿真模型并进行仿真分析,证实了所建立的纯电动汽车经济巡航模糊自适应PID控制器的良好控制效果;最后,本文在Matlab/Advisor软件平台搭建了用于本文研究的纯电动汽车仿真模型和道路工况输入模型,对车辆完成一段真实道路的能耗与SOC变化进行了预测,对仿真运行过程中的制动能量回收情况和驱动电机与动力电池工作状况研究分析,并对车辆分别在3%坡度道路、平直道路和-3%坡度道路分别以不同车速行驶相同里程的剩余SOC值进行了仿真分析,验证了纯电动汽车在不同坡度道路上以相应的经济车速巡航的节能效果。
【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】：

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排放和鸣笛引发的噪声污染也严重影响着城市居民的生活。随着传统内燃机汽车引发的一系列问题日益凸显，各国相继出台相关政策发展新能源汽车，加快开发低能耗、高效率、低污染的电动汽车也成为汽车行业研发热点。近十年来，美国、德国、英国、日本等传统汽车工业强国均相继部署实施了电动汽车发展的新战略。我国自“十五”规划伊始就部署了“三纵三横”的电动汽车发展战略，将电动汽车发展列为国家重大专项；2012 年国务院发布了“节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）”，再次强调了加快新能源汽车产业研发的重要性和具体目标，更进一步地推动了我国纯电动汽车技术的进步[2]-[3]。然而，目前纯电动汽车的续航能力相对较差、充电设施与相关技术不够成熟，这使得电动汽车的应用和普及受到了极大限制[4]。如何延长电动汽车的续航里程与电动汽车的节能控制成为了当前各汽车企业和高校研发的热点。电动汽车的续航能力不仅依赖于汽车本身的性能状况，还受道路条件和交通状况等因素的影响。随着车联网技术的日益兴起，基于车联网的智能车辆和智能交通技术将迎来前所未有的发展机遇[5]。目前国内外很多电子地图都具备了比较精确的地理高程信息，由此提取道路海拔信息即可以计算出道路的坡度变化。如图 1.1、1.2 为通过BIGEMAP 提取的长春市某道路 10km 距离范围内的道路海拔信息。

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【参考文献】