基于纵向驱动模型的纯电动客车节能与舒适度优化

【摘要】随着汽车技术不断发展,汽车产业已经成为衡量一个国家物质生活与科学技术发展的标志性产业,是发达国家国民经济的支柱性产业。汽车在促进社会发展,给人们带来方便、快捷和舒适的现代生活的同时,也带来了一系列社会问题。随着越来越严峻的环境污染和能源危机,新能源汽车的研发和普及成为世界各国的选择。本文分析和讨论了纯电动客车的舒适性和节能性的指标；建立了纯电动车纵向驱动模型；提出了司机驾驶意图解析和基于纵向驱动模型的纯电动客车控制与优化算法；针对异步电机励磁电感和转子电阻在运行过程中的变化,作了参数校正,提高了电机驱动器的效率；最后设计了整车控制器的软硬件和电机驱动器软件,在整车控制器中实现了优化控制策略并在实际的纯电动车上做了实验验证。本文的主要研究工作包括：(1)针对纯电动客车的舒适度和节能性的定义,研究了国际和国内关于车辆舒适度和节能性的评价指标,提出了适用于纯电动客车的舒适度和节能性指标,该指标综合了国际国内对新能源车的舒适度和节能性研究成果,很好的反应了司机和乘客对纯电动客车在舒适度和节能性方面的要求,对新能源汽车舒适度和节能性研究有一定的借鉴意义。(2)根据纯电动客车驱动系统结构和物理原理,建立了纯电动客车的纵向驱动系统的分系统模型和非线性输入输出模型。通过CAN总线采集了车辆运行时的数据,对分系统模型和非线性输入输出模型进行参数辨识和验证,非线性输入输出模型的输出值和实际值的误差最小值为1.08%,拟合效果较好。(3)提出了基于非线性预测控制算法的纯电动客车节能与舒适性控制策略(EnergysavingandcomfortoptimizationstrategybasedonNMPC,NMPCESCOP)。NMPCESCOP包括了司机驾驶意图解析和非线性控制算法,仿真试验表明,纯电动客车的速度值与根据司机踏板开度得到的速度设定值的误差的平均值为1.48%,客车的加速度位于[-0.9m/s2,1.122m/s2]区间内,满足舒适度要求。(4)研制了纯电动客车整车控制器并在其中实现了NMPCESCOP算法。将具有校正电机转子电阻和励磁电感功能的矢量算法应用于纯电动车电机驱动器。实验室的AVL台架试验和实车测试都表明,NMPCESCOP可使纯电动客车的荷电状态(StateofCharge,SOC)变化量减小12.5%,客车行驶时加速度均小于1.122m/s2、减速度均小于0.9m/s2,显著提高了纯电动客车的节能性与舒适度。上述研究工作已经在安徽安凯汽车股份有限公司的1700辆新能源客车上使用,实现了规模化应用,对纯电动汽车纵向舒适度和节能性研究以及如何简化优化算法使之能用于实际车辆具有重要的意义。
【作者】窦曼莉；
【导师】吴刚；
【作者基本信息】中国科学技术大学，控制理论与控制工程，2014，博士
【关键词】纯电动客车；舒适度；节能性；非线性预测控制；

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