FSAE纯电动赛车制动能量回收系统研究

发布时间：2017-05-28 06:05

  本文关键词：FSAE纯电动赛车制动能量回收系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大学生方程式赛车大赛(FSAE)是一项专门面向大学生的国际性比赛,该赛事自2010年引入中国后,得到了迅速的发展。2013年,大赛增设了纯电动FSAE赛车比赛。制动能量回收功能作为电驱动车辆的一项重要的节能措施,可以将车辆制动过程中原本以热能形式耗散掉的部分动能以电能的形式进行回收,从而提高电驱动汽车的行驶里程。在FSAE纯电动赛车中增设制动能量回收功能,不但可以增加赛车的行驶里程,提高能量利用率,同时也是传统的电驱动车辆节能技术在赛车领域应用的新探索,因此,该功能的引入具有较强的工程实践意义。本文以探索制动能量回收功能在FSAE纯电动赛车中的实现方式为主要研究目标,着重开展了以下工作:首先,在分析FSAE纯电动赛车相关设计参数的基础上,以新能源汽车仿真软件Advisor二次开发为重点,采用理论与数值建模相结合的方式,建立了适用于后轴驱动FSAE赛车的制动能量回收系统仿真模型。之后,以制动安全性能分析及研究对象特性分析为基础,设计了一种易于实现的后轴并联制动力分配控制策略。同时,统筹考虑制动安全性的提高与制动能量回收率的增强,在所建立的后轴并联制动力分配控制策略的基础上,提出了一种以自适应模糊PID算法为核心的制动能量回收控制策略,并在Matlab/simulink软件中对两种控制策略进行了软件建模。将所建立的控制策略模型与Advisor软件中所建立的系统仿真模型进行联合仿真,分析了两种控制策略在耐久赛工况中的能量回收效果,验证了所设计控制策略的可行性。最后,在分析制动能量回收核心控制系统所需实现的具体功能的基础上,完成了系统核心控制器的硬件设计,并以所建立的后轴并联控制策略为基础,完成了控制系统的软件设计。以实际传感器信号为输入,对所设计的控制系统进行了半实物模拟实验,验证了所设计控制系统的控制可行性。本文所设计的FSAE纯电动赛车制动能量回收系统具备较高的实用价值,同时,由于国内纯电动FSAE赛车发展时间较短,暂未有以其为研究对象的制动能量回收系统设计应用的相关文献,故本文也具有一定的理论参考意义。
【关键词】：FSAE赛车 制动能量回收 控制策略 模糊PID算法 模拟实验
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 制动能量回收系统国内外研究现状及分析10-15
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.2.3 国内外研究现状分析14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 基于Advisor二次开发的赛车仿真模型的建立16-30
• 2.1 整车模型分析16-19
• 2.2 车轮模型分析19-21
• 2.3 后轴驱动车辆驱动控制模块分析21-26
• 2.3.1 整车车速限制模块21-25
• 2.3.2 后轴最大驱动力限制及后轴载荷计算模块25-26
• 2.4 动力系统模型26-29
• 2.4.1 传动系统模型26
• 2.4.2 电机/控制器模型26-27
• 2.4.3 能量存储单元模型27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 制动能量回收控制策略制定及仿真分析30-51
• 3.1 制动能量回收功能简介30-31
• 3.2 制动能量回收系统组成与影响因素分析31-33
• 3.3 后轴并联制动能量回收控制策略制定33-40
• 3.3.1 纯电动赛车原车制动力分配33-36
• 3.3.2 后轴并联制动能量回收控制策略36-40
• 3.4 基于模糊自适应PID算法的制动能量回收控制策略40-47
• 3.4.1 模糊自适应PID控制算法简介40-41
• 3.4.2 基于模糊自适应PID算法的控制策略制定41-47
• 3.5 制动能量回收系统仿真分析47-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第4章 制动能量回收控制系统硬件设计51-59
• 4.1 整车控制器(ECU)选型51-52
• 4.2 芯片STM32F105RBT6最小系统设计52-55
• 4.2.1 电源电路53-54
• 4.2.2 时钟电路54-55
• 4.2.3 复位电路55
• 4.3 CAN总线通讯电路设计55-56
• 4.4 A/D输入信号调理电路设计56
• 4.5 输入信号保护电路设计56-57
• 4.6 串.电路设计57
• 4.7 印制电路板(PCB)与整车控制器实物57-58
• 4.8 本章小结58-59
• 第5章 制动能量回收系统软件设计及模拟实验59-68
• 5.1 控制系统软件开发环境59-60
• 5.2 制动能量回收软件编译60-63
• 5.2.1 软件系统初始化配置设计60
• 5.2.2 传感器信号处理软件设计60-61
• 5.2.3 后轴并联制动能量回收控制软件设计61-62
• 5.2.4 CAN总线通信软件设计62-63
• 5.3 程序调试系统63-64
• 5.4 制动能量回收控制系统半实物模拟实验64-67
• 5.5 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 谭元文;刘溧;;电动汽车再生制动系统的结构与控制策略研究[J];北京汽车;2007年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 赵国柱;电动汽车再生制动若干关键问题研究[D];南京航空航天大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 赵轩;电动汽车制动能量回收系统仿真及控制器设计[D];长安大学;2010年

  本文关键词：FSAE纯电动赛车制动能量回收系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：402031