电机驱动的ABS/TCS的建模仿真

针对高性能电动汽车加速到指定车速过程较慢且车轮打滑的问题,利用双三相永磁同步电机的低压大功率的高性能控制,设计出双三相永磁同步电机TCS/ABS控制系统。首先建立双三相永磁同步电机动力模型和1/4车辆模型,然后分别基于PID控制和模糊控制策略,通过车身速度是否达到目标车速来确定理想滑移率值,最后将此值作控制目标,设计了电动汽车TCS/ABS的闭环控制系统。运用MATLAB/Simulink构建了仿真模型并进行验证,结果表明,控制系统启动时低速阶段能实现滑移率的目标控制,同时能有效避免轮胎打滑,实现高性能电动汽车的短时间快速启动到指定车速巡航,且模糊控制效果更好。     

电动汽车大功率充电过程动力电池充电策略与热管理技术综述

为实现"双碳"目标,电动汽车成为了交通工具转型的重要途径.但由于充电速度影响电动汽车用户体验,一定程度上制约了电动汽车的推广应用,为此,发展大功率充电是提升电动汽车市场渗入率的重要技术途径.然而,由于大功率充电带来的动力电池加速老化以及快速产热导致的动力电池组温度分布不一致性等问题,给电动汽车快速充电策略的制定和热管理系统的设计带来了新的挑战.本文从电动汽车大功率充电策略优化和电池组热管理系统设计两个角度,归纳了目前面向电动汽车大功率充电过程的管理技术研究现状.围绕大功率充电方式对动力电池性能的影响,评价了不同充电策略和热管理系统设计方法的优缺点.在此基础上,重点分析了电动汽车大功率充电策略及热管理技术发展中面临的挑战.     

智能电动车辆横纵向协调与重构控制

针对具有高度非线性、强耦合和冗余特性的智能电动车辆运动控制问题,提出了一种由协调控制律和控制分配律组成的横纵向综合控制新方法.首先,建立准确表征智能电动车辆行为机理的动力学模型;其次,采用非奇异滑模控制技术,引入非线性滑动模态切换面,设计有效克服非线性及不确定特性的协调控制律,保证系统状态在有限时间内收敛至平衡点;在此基础上,考虑到轮胎存在冗余和耦合特性,提出基于内点法的控制分配算法来完成期望广义力/力矩的优化分配,实现轮胎横纵向力的协调与重构.仿真结果表明了该方法的有效性.     

路面不平度的测量

针对路面不平度引起的车辆动态载荷会造成车辆疲劳破坏的情况,在设计过程中应充分考虑车辆的耐久性.车辆的耐久性可在试车场、台架上验证,或者通过计算机进行仿真.路面不平度是车辆的原始激励,根据对实际的路面不平度的研究,采用激光非接触式多功能测量系统测量路面不平度,开发了一套测量与汽车独立的道路不平度采集系统,并就大波形、小波形的测量精度做了验证.实验表明,该系统可以在正常行驶车速(20～120 km/h)下进行测量,效率较高、精度较好.     

有人驾驶AWID-AWIS车辆动力学控制研究

全轮独立驱动-独立转向车辆(all-wheel-independent-drivesteering vehicle,AWID-AWIS)的全部车轮均可独立驱动/制动、独立转向,具有驱动冗余,其运动控制一般采用分层控制方法实现。针对有人驾驶AWID-AWIS车辆中的整车动力学控制问题,以驾驶员意图和参考模型产生控制目标,使用扩张状态观测器(expanded state observation,ESO)实时估计系统的"内扰"和"外扰",设计车辆动力学自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC);对不同驾驶意图下的车辆运动进行控制仿真,讨论系统控制能力对驾驶意图的约束问题,指出消解驾驶意图与控制能力冲突的必要性和工作方向。     

人机共驾智能车辆车道偏离横向辅助控制仿真

车道偏离辅助控制对于提高人机共驾智能车辆行驶安全性具有重要的现实意义,为此进行人机共驾智能车辆车道偏离横向辅助控制仿真研究.对车道线进行识别与跟踪,并采用基于车辆当前位置和基于车辆跨越车道线时间的联合算法进行智能车辆车道偏离判断;建立车辆系统模型和驾驶员模型,并通过基于转向和制动的可拓联合方法实现车辆偏离的横向辅助控制.实验结果表明,所研究方法在转向反应时间、车道偏离持续时间、最大转向角速度与最大横向偏离量四个指标的表现上更好,人机共驾智能车辆车道偏离横向辅助控制效果更佳.     

燃料电池发动机冷启动进气预热系统性能研究

为了分析冷启动过程中质子交换膜燃料电池发动机的空气加热系统的工作性能,采用ε-NTU方法和CFD仿真技术得到了双流程换热器内部的温度分布,研究了冷却液温度和流量对整体散热器的换热性能的影响。通过比较发现模拟值与测试数据的误差小于10%,表明仿真模型和采用多孔介质模型的研究方法的可行性。根据仿真结果,采用遗传算法得到了该系统采用的铝制散热器的冷却液的最优参数组合,研究结果为优化空气预热系统,提高散热器的冷却效率提供了指导。     

边界元法在汽车室内噪声建模中的应用

为探讨汽车室内噪声建模的方法,应用边界元法描述汽车车身室内的噪声水平。首先基于Hypermesh有限元软件建立汽车车室空腔有限元模型,然后以NASTRAN的格式导入到SYSNOISE环境中构建单区域边界元计算模型。引进车内座椅吸音材料对室内声场的影响,重新构建包含座椅的汽车室内多区域边界元计算模型。通过在车身室内安置一个点声源进行激励,分别采用单一和多区域边界元法模拟车身室内声场响应,获得在频率0~1 000 Hz范围内车身室内声场的频响函数。经试验验证,通过对比分析可知多区域边界元法计算结论与试验结果较好吻合,这表明多区域法比单区域法具有更高的精度。     

基于改进等效电路模型的高比能量储能锂电池系统功率状态估计

针对高比能量电池大倍率下的电化学特性特殊性,用传统的等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)估计功率状态(state of power,SOP)存在精度较低的问题,提出一种拓展的等效电路模型(extended equivalent circuit model,E-ECM)进行SOP估计。分析锂离子动力电池负载电流对极化内阻的影响,基于不同倍率测试和最小二乘的方法建立极化内阻与电流的关系;通过引入SOC偏差△z的概念,来描述电池内部的固相扩散反应引起的扩散压降,对部分SOC区间的△z进行了拟合预测;构建了考虑极化内阻电流依赖性和扩散压降的E-ECM模型,基于E-ECM模型进行电压限制下的10s和180s的SOP估计。搭建了面向单体电池的基本性能实验和SOP最大电流实验平台,分析结果表明,基于模型的最大电流平均误差不超过0.41%、最大误差0.51%左右,基于拟合预测△SOC处的最大电流误差为1.47%,验证了E-ECM模型对SOP估计的有效性和准确性,为锂离子动力电池管理系统功率状态估计与控制提供了理论支撑。     

三开关双Boost高增益DC/DC变换器研究

燃料电池、光伏发电及电动汽车高电压等级充电系统等应用场合需要高升压比DC/DC变换器,常见的非隔离DC/DC变换器的升压比较低,难以满足实际需求.针对这一问题,提出了一种三开关双Boost高增益DC/DC变换器的拓扑结构,具有结构简单、功率密度高的特点.在分析该变换器工作原理的基础上,利用状态空间平均法建立了变换器小信号模型,并设计了双闭环PI控制器.实验结果表明,所提DC/DC变换器升压比可达到8以上,适合宽输入电压范围和高增益的要求.在系统效率方面,与传统Boost变换器相比,所提出的三开关双Boost结构DC/DC变换器最高效率可达到95.18％,且在相同实验条件下,效率变化范围远小于传统Boost变换器.在双闭环PI控制系统下,该DC/DC变换器具有较好的鲁棒性.