燃料电池电动汽车动力系统集成设计及系统控制算法开发研究

摘要

针对燃料电池电动汽车动力系统的设计与开发问题，本文展开了深入的研究，系统全面地阐述了动力系统设计开发的流程、方法、及关键任务的解决方案。结合课题背景，给出了可行的动力系统集成设计方案。 本文首先论述了燃料电池电动汽车动力系统集成设计开发的理念——在已有零部件基础上，通过部件匹配集成设计，得到系统级产品。然后，对动力系统集成设计的一般流程和方法进行了阐述。在此基础上，结合论文课题的具体背景情况，依照集成设计流程顺序，对系统集成设计开发过程中的四个工作阶段——制定动力系统基本技术方案；零部件选型及匹配；系统布置；控制系统开发，进行展开说明，详细叙述了每个环节的具体过程和方法，给出了本课题研究中动力系统集成设计的有关结论。 在上述系统集成的四个方面的工作中，动力系统总成控制系统的开发是工作量最大的一个任务，也是系统开发过程中的难点之所在。而在现代控制系统设计中，软件设计部分(主要包含策略制定，算法开发，程序实现三个方面工作)又是控制系统开发的重中之重。所以，本文对于动力系统中央控制单元的控制功能，控制策略及实现算法进行了重点研究和探讨。在概略论述控制系统软件开发一般流程及方法的基础上，详尽叙述了本课题中系统控制策略制定及算法设计的具体过程和有关结论。着重阐述了基于模型仿真环境及控制器快速原型系统来设计、开发控制算法，编写、调试相应算法程序的方法和过程，并给出了相应的课题研究结果。 文章还对基于快速原型控制器系统的实验研究(动力系统台架实验，样车转鼓实验)进行了系统阐述，结出了相应的实验结果。通过对实验过程及结果数据的分析，得出了有价值的实验结论。通过这些实验，对前面提出的动力系统集成设计方案，特别是控制策略及算法进行了实际的测试及评价。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

第一章燃料电池电动汽车概述

§1.1燃料电池简介

§1.2燃料电池电动汽车概述

第二章燃料电池汽车动力系统集成设计

§2.1燃料电池汽车动力系统集成设计的流程及主要工作

§2.2“超越一号”燃料电池轿车主要性能指标要求及车辆参数设定

§2.3燃料电池汽车动力系统基本技术方案的制定

§2.3.1系统结构方案

§2.3.2零部件的性能指标要求及类型选择

§2.3.3控制系统基本控制功能及控制策略

§2.4燃料电池汽车动力系统部件选型及匹配

§2.5燃料电池汽车动力系统总布置

§2.6燃料电池汽车动力系统中央控制系统开发

第三章燃料电池汽车动力系统控制算法开发

§3.1动力系统控制算法的开发流程

§3.2动力系统控制功能要求分析及策略研究

§3.2.1系统控制要求分析及功能描述

§3.2.2控制策略研究

§3.3 核心控制算法设计

§3.3.1功率平衡策略实现算法

§3.3.2电机转矩设定策略实现算法

§3.3.3 FCE输出功率设定策略实现算法

§3.3.4蓄电池SOC维护策略实现算法

§3.4控制策略及算法离线仿真运行测试

§3.4.1基于模型的系统仿真平台

§3.4.2离线仿真测试

§3.5控制器的快速原型实现及实时仿真测试

§3.5.1快速原型系统的原理及作用

§3.5.2 dSPACE快速原型开发系统简介

§3.5.3基于dSPACE系统的动力系统控制器快速原型实现

§3.5.4基于快速原型系统的实时仿真

第四章燃料电池轿车动力系统测试实验

§4.1动力系统台架实验

§4.1.1实验台架

§4.1.2实验设计

§4.1.3实验结果分析

§4.2燃料电池轿车样车转鼓实验

§4.2.1动力系统装车实现

§4.2.2转鼓实验

§4.2.3实验结果分析

§4.3实验总结

结论及展望

参考文献

致谢